Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Beseitigung von Lunkern bei allgemein dickwandigen Metallwerkstücken.
Dickwandige Metallwerkstücke, insbesondere Gusseisen Werkstücke können nach dem Giessvorgang unerwünschte Oberflächenfehler aufweisen, die allgemein zu einem Ausschuss dieser Werkstücke führen.
Beim Giessen von Gusseisen-Werkstücken bestehen diese Fehler allgemein aus Hohlräumen, sogenannten Lunkern, die nach Entfernen der Eingussstellen und Gusszapfen erscheinen.
Diese Erscheinung wird durch die sehr viel geringere Abkühlgeschwindigkeit des massigen Werkstückes als die Abkühlgeschwindigkeit der Gusszapfen hervorgerufen. Die sehr viel schneller erstarrenden Gusszapfen können nach der Erstarrung kein Material mehr zuführen, wodurch Lunker unterhalb der Gussstellen und Gusszapfen in dem Werkstück entstehen.
Derartige Gusseisen-Werkstücke können nicht mehr verwendet werden, da sie für eine weitere Bearbeitung ungeeignet sind.
Vom wirtschaftlichen Standpunkt aus ist dies natürlich sehr unvorteilhaft.
Es ist das Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem als Ausbesse rungsmaterial bzw. als hinzugefügtes Material das gleiche Material des Werkstückes, welches bearbeitet werden soll, verwendet wird, so dass eine fehlerfreie kontinuierliche und im Metall äquivalente Übergangsstelle zwischen dem Werkstück und dem hinzugefügten ausgehärteten Material erhalten wird.
Bei diesem Verfahren wird in vorteilhafter Weise von den typischen Merkmalen des Elektroschlacken-Schweissverfahrens Gebrauch gemacht.
Bei einem Elektroschlacken-Schweissverfahren wird die Hitze durch den Strom erzeugt, der durch die verflüssigte Schlacke fliesst, so dass also die Schlacke aufgrund ihres elektrischen Widerstandes erhitzt wird. Eines der Merkmale des Elektroschlacken-Schweissverfahrens ist das Fehlen eines elektrischen Lichtbogens, so dass es sich hierbei um einen speziell ruhigen Prozess handelt. Bei einem Elektroschlacken Schweissverfahren lassen sich Schmelzgeschwindigkeiten erreichen, die um ein Vielfaches grösser sind als diejenigen bei einem Lichtbogen-Schweissverfahren beispielsweise dem eingetauchten Lichtbogenverfahren und dem Hand-Schweissverfahren.
Die Schlacke, die während dieses Prozesses Temperaturen zwischen 1500 und 20000 C erreicht, hat einen niedrigeren Schmelzpunkt und spezifisches Gewicht als das Material des Werkstückes. Da sich die Schlacke und das Material des Werkstückes in der Flüssigphase nicht mischen, bleibt die Schlacke auf dem Material schwimmen und es wird die umgebende Atmosphäre abgeschlossen, bzw. ferngehalten.
Die der Erfindung zugrundeliegende und oben definierte Aufgabe wird beim Verfahren nach der Erfindung dadurch gelöst, dass Werkstückmaterial an der Stelle der Lunker bis zu einem solchen Grad entfernt wird, dass eine Aushöhlung mit einer fehlerfreien, mehr oder weniger glatten Fläche entsteht, dass diese Aushöhlung mit einer solchen Menge von Schlacke oderSchlacke bildendenMaterialien gefülltwird,und dass diese Schlacke oder diese Schlacke bildenden Materialien durch Widerstandsheizung durch das Hindurchleiten eines elektrischen Stromes mit Hilfe einer nicht abbrennbaren und in die Schlacke hineinreichenden Elektrode auf eine solche Temperatur erhitzt wird, dass eine flüssige Schlacke mit einer Schicht dicke von 30-50 mm gebildet wird,
dass dann durch das Hindurchleiten eines elektrischen Stromes die geschmolzene
Schlacke während einer bestimmten Zeitdauer auf einer ober halb der Schmelzpunkttemperatur des Materials des Werk stückes liegenden Temperatur gehalten wird, bis die Wandfläche der Aushöhlung die Schmelzpunkttemperatur erreicht, und das Werkstückin der Nähe der Aushöhlung ausreichend vorerwärmt ist, dass dann die nicht abbrennbare Elektrode schnell durch eine abbrennbare Elektrode ersetzt wird, die aus dem gleichen Material wie das Material des zu bearbeitenden Werkstückes besteht und die so angeordnet wird, dass sie in die
Mitte der geschmolzenen Schlacke taucht, dass unmittelbar danach ein Strom mit einer solchen Stromstärke durch die abbrennbare Elektrode, die Schlacke und das Werkstück geschickt wird, dass die abbrennbare Elektrode schmilzt,
und dass die dabei entstehenden Tropfen des geschmolzenen
Elektrodenmaterials durch das flüssige Schlackenbad absinken und schrittweise die Aushöhlung vollständig mit dem Material der geschmolzenen Elektrode ausfüllen, so dass eine konti nuierliche, metalläquivalente Übergangsstelle zwischen dem hinzugefügten Material und dem Werkstück erhalten wird.
Für die Ausbesserung von Gusseisen-Werkstücken wird zweckmässig an der Stelle von Lunkern in das Material des
Gusseisen-Werkstückes eine Bohrung eingebracht, so dass eine
Aushöhlung mit einer fehlerfreien, abgerundeten, mehr oder weniger glatten Fläche erhalten wird, in welcher Schlacke mit
Hilfe einer Kohlenstoffelektrode erhitzt wird und eine Guss eisen-Elektrode als abbrennbare Elektrode zur Anwendung gebracht wird.
Im folgenden wird die Erfindung unter Hinweis auf die
Zeichnungen beispielsweise näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine Schnittdarstellung eines Abschnitts eines Guss eisen-Werkstücks mit einem Gusszapfen;
Fig. 2 den gleichen Abschnitt des Werkstückes mit einer
Aushöhlung, die mit geschmolzener Schlacke entsprechend einer Höhe von 350 mm gefüllt ist; und
Fig. 3 eine Schnittdarstellung zur Veranschaulichung der verschiedenen Phasen Elektroschlacken-Schweissen;
Fig. 4 eine photographische Darstellung einer gefüllten
Aushöhlung.
Fig. 1 zeigt einen Querschnitt eines Abschnitts eines Guss eisen-Werkstückes 1 mit einer Eingussstelle oder Gusszapfen 2.
Unterhalb dem unteren Ende des Gusszapfens 2 ist ein Lunker
3 vorhanden, der sich nach dem Abkühlen und Erstarren des
Gussteiles entwickelt hat, da der Gusszapfen eine grössere
Abkühlgeschwindigkeit als das Gussteil mit dem grösseren
Volumen aufweist. Der Lunker 3 erscheint nach dem Abschnei den des Gusszapfens 2.
In Fig. 1 ist im Werkstück 1 auch gestrichelt der Umfang einer Aushöhlung 4 gezeigt, die ausgebohrt wird. Natürlich muss der Lunker an der Fläche und in dem Material vollständig innerhalb dieser Aushöhlung liegen, so dass die Aushöhlung eine mehr oder weniger glatte und abgerundete Fläche besitzt und an der oberen Seite in die glatte äussere Fläche des Werk stückes übergeht.
Fig. 2 zeigt den gleichen Abschnitt des Werkstückes 1 mit der Aushöhlung 4, die nunmehr mit geschmolzener Schlacke 5 gefüllt ist und zwar bis zu einer Höhe von 3 > 50 mm Schicht dicke. Eine Kohlenstoffelektrode 6 ist in die geschmolzene
Schlacke eingetaucht und reicht bis zur Mitte der Schlacke, wobei die Schlacke durch Hindurchleiten eines elektrischen
Stromes auf eine solche Temperatur erhitzt wird, dass die
Wandfläche der Aushöhlung in dem Werkstück die Schmelz punkttemperatur erreicht.
Die Schlacke 4 könnte auch in Puderform in die Aushöhlung eingefüllt werden, und hierauf durch Hindurchleiten eines
Stromes mit Hilfe der Kohlenstoffelektrode 6 geschmolzen werden. Man kann die Schlacke auch an irgendeiner anderen
Stelle schmelzen und danach in die Aushöhlung eingiessen und dann die flüssige Schlacke weiter durch die Kohlenstoffelek trode erhitzen.
Dieses Erhitzen wird fortgesetzt, bis das Material des Werk stückes am Umfang der Aushöhlung in ausreichendem Masse vorerwärmt ist und die Wand der Aushöhlung anfängt zu schmelzen. Dies ist für eine richtige Verbindung mit dem
Schweissmaterial, welches anschliessend zugeführt wird, er forderlich. Die Zeitspanne, bis das Material des Werkstückes in ausreichendem Masse vorgewärmt ist, hängt von verschiedenen Faktoren ab wie beispielsweise von der Gestalt und der Dicke des Werkstückes, dem verwendeten Schweissstrom und der Spannung.
Wenn anstelle des Schlacken-Schweissverfahrens ein Lichtbogen-Schweissverfahren zur Anwendung gebracht werden soll, beispielsweise ein Eintauch-Lichtbogenschweissverfahren oder ein Handschweissverfahren, wobei Gusseisen als Füllmaterial verwendet wird, ist es erforderlich, das gesamte Gusseisen-Werkstück bis auf eine Temperatur von 60 > 700 C vorzuheizen, was natürlich bei grossen Werkstücken problematisch sein kann, und zwar was die Kapazität des Ofens und der Bearbeitungsbedingungen betrifft.
Bei dem beschriebenen Verfahren stellt das Vorerwärmen einen Teil des gesamten Schweissprozesses selbst dar und es sind auch keine getrennten Hitzequellen erforderlich, was einen wirtschaftlichen Vorteil bedeutet.
Ausserdem findet das Vorerwärmen innerhalb und von der Aushöhlung aus statt, die mit Schweissmaterial gefüllt wird, von welchem dann die Wärme auf das Werkstück übertragen wird.
Daher erreicht die Aushöhlung selbst die höchste Temperatur und diese Temperatur nimmt allmählich nach unten bzw. zum Inneren des Gussteiles hin ab. Dies bringt zwei Vorteile mit sich.
Erstens erreicht die Aushöhlung die höchste zu erreichende Temperatur und zwar die Schmelzpunkttemperatur. Hierdurch werden Bindefehler zwischen dem Füllmaterial der Aushöhlung und dem Werkstück gänzlich beseitigt. Zweitens dehnt sich aufgrund der allmählich abfallenden Temperatur bzw. dem Temperaturgradient in dem Material des Werkstückes dieses allmählich aus, so dass auch dadurch die Möglichkeit von Rissbildung gänzlich beseitigt wird.
Sobald das Material des Werkstückes in der Nähe der Aushöhlung ausreichend vorerwärmt ist und die Wand der Aushöhlung die Schmelzpunkttemperatur erreicht, wird die Kohlenstoffelektrode schnell durch eine Gusseisen-Elektrode 7 (s. Fig. 3) ersetzt, wobei die Aushöhlung 4 durch Abschmelzen gefüllt wird. Während dieses Elektwschlacken-Schweissver- fahrens ergeben sich in dem Gussteil drei Phasen (s. Fig. 3): ein erstarrtes Gusseisenteil 1, geschmolzenes Gusseisen 8 und auf diesem schwimmend verflüssigte Schlacke 5, innerhalb welcher das Ende der Gusseisenelektrode 7 eingetaucht ist. Es sei daran erinnert, dass es sich hierbei nicht um einen sogenannten Eintauch-Lichtbogenschweissprozess handelt, da kein Lichtbogen zwischen der Gusseisen-Elektrode 7 und dem geschmolzenen Gusseisen 8 gezogen wird.
Dieser Schmelzprozess wird so lange fortgesetzt, bis die Aushöhlung yollständig mit dem geschmolzenen Gusseisen gefüllt ist. In bevorzugter Weise schmilzt man so viel zusätzliches Material ab, dass dieses etwas über die Werkstücksfläche steigt. Um ein Wegfliessen des geschmolzenen Materials zu verhindern, wird von einem Kohlenstoffring 9 Gebrauch gemacht, der eine etwas grössere Öffnung bzw. Innendurchmesser als der Durchmesser der Aushöhlung in dem Werkstück aufweist und der um die Aushöhlung gelegt wird, so dass der dadurch entstehende Raum mit Gusseisen gefüllt werden kann. Die Höhe des Kohlenstoffringes wird derart gewählt, dass das geschmolzene Gusseisen sich gerade in ausreichendem Masse über die Werkstücksfläche erhebt, und dass der obere Stand des Schlackenbades mit der oberen Kante des Kohlenstoffringes 9 abschliesst bzw. ausgerichtet ist.
Eine vollständig glatte Fläche kann dann dadurch erhalten werden, indem man das vor stehende erhärtete Gusseisen abschleift und abträgt. Das Ver fahren ist so ausgelegt, dass sich keine Naht zwischen Material des Werkstückes 1 und dem Füllmaterial feststellen lässt, so dass also eine durchgehende homogene metallische Übergangs- stelle zwischen dem Material des Werkstückes und dem Material in der Aushöhlung erreicht wird (siehe Fig. 4).
Das Elektroschlacken-Schweissverfahren ist besonders hierfür geeignet, da aufgrund des Fehlens eines Lichtbogens dieser Prozess sehr viel schneller voranschreitet und auch ohne Turbulenzbildung als im Falle der Anwendung eines elektrischen Lichtbogenschweissverfahrens, so dass die Möglichkeit der Bildung von neuen inneren Lunkern praktisch ausgeschaltet wird. Darüberhinaus erfolgt eine hervorragende Veredelung des geschmolzenen Materials aufgrund des intensiven Kontakts der geschmolzenen Tropfen der abbrennbaren Elektrode, die nach unten durch die Schlacke schwimmen und eine sehr hohe Temperatur besitzen.
Dies führt zu einem Füllungsabschnitt der Aushöhlung mit einem Material; welches einen niedrigeren Schwefelgehalt aufweist und zwar für den Fall, dass das Material der abbrennbaren Elektrode die gleiche Zusammensetzung wie das Material des Werkstückes hat, was sich für die Materialstruktur günstig auswirkt, so dass die Möglichkeit der Bildung von Rissen nach dem Abkühlen als ausgeschlossen betrachtet werden kann.
Für den Fall, dass ein elektrischer Lichtbogen bei dem Schweissprozess verwendet wird wie im Falle des Eintauch Lichtbogenschweissens, werden die Metalltropfen zunächst über eine relativ grosse Strecke durch den elektrischen Lichtbogen transportiert und erreichen dann die geschmolzene Schlacke, die jedoch eine weniger hohe Temperatur besitzt.
Aufgrund dieser niedrigeren Temperatur und dem weniger intensiven Kontakt bzw. Berührung mit der Schlacke ergibt sich eine drastisch verminderte Veredelung oder Frischung, wenn überhaupt eine Veredelung eintritt.
Beim beschriebenen Verfahren wird nicht von einem elektrischen Lichtbogen Gebrauch gemacht und lediglich das Durchleiten des Stromes durch die Schlacke führt zu einer Erhöhung der Temperatur, so dass diese Temperatur sehr viel höher ansteigen kann, während das geschmolzene Gusseisen sehr viel homogener erwärmt wird.
Um eine kontinuierliche Metallübergangsstelle zwischen dem eingeschweissten Abschnitt und dem Material des Werkstückes zu erzielen, gibt es eine Reihe von wichtigen Faktoren wie beispielsweise die Ausmasse der Elektrode relativ zur Aushöhlung, die elektrische Stromstärke und die elektrische Spannung durch und zwischen der Elektrode und dem Werkstück und auch die Vorerwärm-Temperatur.
Im folgenden werden einige Beispiele des erfindungs gemässen Verfahrens dargelegt:
Ausbesserung von Gusseisen
Bei dem Ausbesserungsprozess wird der Abschnitt des
Werkstückes, der den Lunker aufweist, zunächst ausgehoben oder ausgebohrt, so dass der Lunker die Gestalt einer mehr oder weniger gerundeten Aushöhlung erhält, wie dies in Fig. 1 durch die gestrichelte Linie 4 gezeigt ist. Die Masse dieser Aushöhlung können beispielsweise wie folgt sein: Durchmesser des zylindrischen Abschnitts 70 mm, Höhe des zylindrischen
Abschnitts 35 mm und der Boden besteht aus einer Halbkugel mit einem Radius von 35 mm.
Puderförmige Schlacke wird durch Widerstandsheizung geschmolzen und zwar mit einer Kohlenstoffelektrode mit einem Durchmesser von 25 mm (Stromstärke 500 A, Spannung ca. 32 V, Schlackenhöhe bzw. Pegel 30 mm). Somit werden die benachbarten Abschnitte des Materials des Werkstückes 1 er hitzt. Sobald die Temperatur des Werkstückes in einem
Abstand Abstand von ca.
40 mm von der Wandfläche 4000 C erreicht und das Material des Werkstückes, welches in der Aushöhlung in Kontakt mit der Schlacke steht, zu schmelzen anfängt, wird die Kohlenstoffelektrode schnell durch eine Gusseisen-Elek trode (Auswechselzeit 10 Sek.) ausgetauscht, die einen Durch messer von 30 mm besitzt, wobei mit einer Spannung von 35 V und einem Strom von 1000 A gearbeitet wird, bei welchen
Werten die abbrennbare Elektrode in der Aushöhlung ab schmilzt, so dass eine kontinuierliche Metallübergangsstelle des
Schweissmaterials und des Grundmaterials erhalten wird. Um die Aushöhlung bis oberhalb des Randes zu füllen, wird von einem Kohlenstoffring 9 Gebrauch gemacht, der die Öffnung der Aushöhlung umgibt und in welchem die Schlacke und das geschmolzene Metall hochsteigen kann.
Bei einer Aushöhlung mit einem Durchmesser von 90 mm wird eine Gusseisen-Elektrode mit einem Durchmesser von
50 mm verwendet und zwar bei einer Spannung von 35 V und einer Stromstärke von 1200 A. Ein Vorerhitzen der Schlacke und des Werkstückes wird mit Hilfe einer Kohlenstoffelektrode mit einem Durchmesser von 35 mm erreicht und zwar bei einer
Spannung von 32 V und einem Strom von 700 A.
The invention relates to a method for removing voids in generally thick-walled metal workpieces.
Thick-walled metal workpieces, in particular cast iron workpieces, can have undesirable surface defects after the casting process, which generally lead to these workpieces being rejected.
When casting cast iron workpieces, these defects generally consist of cavities, so-called blowholes, which appear after the sprues and cast spigots have been removed.
This phenomenon is caused by the much slower cooling rate of the massive workpiece than the cooling rate of the cast spigot. The casting spigots, which solidify much more quickly, can no longer supply any material after solidification, as a result of which voids are created below the cast points and cast spigots in the workpiece.
Such cast iron workpieces can no longer be used because they are unsuitable for further processing.
This is of course very unfavorable from an economic point of view.
The aim of the present invention is to provide a method of the type mentioned in which the same material of the workpiece which is to be machined is used as the repair material or as the added material, so that a flawless continuous and metal equivalent Transition point between the workpiece and the added hardened material is obtained.
In this method, use is advantageously made of the typical features of the electroslag welding method.
In an electroslag welding process, the heat is generated by the current flowing through the liquefied slag, so that the slag is heated due to its electrical resistance. One of the characteristics of the electroslag welding process is the lack of an electric arc, so this is a particularly quiet process. With an electro-slag welding process, melting speeds can be achieved that are many times greater than those with an arc welding process, for example the submerged arc process and the manual welding process.
The slag, which reaches temperatures between 1500 and 20,000 C during this process, has a lower melting point and specific weight than the material of the workpiece. Since the slag and the material of the workpiece do not mix in the liquid phase, the slag remains floating on the material and the surrounding atmosphere is closed off or kept away.
The object on which the invention is based and defined above is achieved in the method according to the invention in that workpiece material at the location of the cavities is removed to such an extent that a cavity with a flawless, more or less smooth surface is created that this cavity with such an amount of slag or slag-forming materials is filled, and that this slag or these slag-forming materials is heated by resistance heating by passing an electric current with the aid of a non-burnable and reaching into the slag electrode to such a temperature that a liquid slag with a Layer thickness of 30-50 mm is formed,
that then by passing an electric current through the melted
Slag is held at a temperature above the melting point temperature of the material of the workpiece for a certain period of time until the wall surface of the cavity reaches the melting point temperature and the workpiece in the vicinity of the cavity is sufficiently preheated that the non-burnable electrode is then quickly passed through a burnable electrode is replaced, which consists of the same material as the material of the workpiece to be machined and which is arranged so that it is in the
The middle of the molten slag is immersed in such a way that immediately afterwards a current is sent through the burnable electrode, the slag and the workpiece with such a current strength that the burnable electrode melts,
and that the resulting drops of molten
Electrode material sink through the liquid slag bath and gradually fill the cavity completely with the material of the molten electrode, so that a continuous, metal-equivalent transition point between the added material and the workpiece is obtained.
For the repair of cast iron workpieces, it is advisable to replace voids in the material of the
Cast iron workpiece introduced a hole so that a
Hollow with a flawless, rounded, more or less smooth surface is obtained, in which slag with
With the help of a carbon electrode is heated and a cast iron electrode is used as a burnable electrode.
In the following the invention with reference to the
Drawings explained in more detail, for example. Show it:
1 shows a sectional view of a section of a cast iron workpiece with a cast spigot;
Fig. 2 shows the same section of the workpiece with a
Cavity filled with molten slag corresponding to a height of 350 mm; and
3 shows a sectional view to illustrate the various phases of electroslag welding;
Fig. 4 is a photographic representation of a filled
Hollowing out.
1 shows a cross section of a section of a cast iron workpiece 1 with a sprue or spigot 2.
Below the lower end of the cast pin 2 is a blowhole
3 is present, which after cooling and solidification of the
Cast part, since the cast spigot has a larger one
Cooling speed than the casting with the bigger one
Has volume. The cavity 3 appears after cutting off the cast pin 2.
In Fig. 1, the circumference of a cavity 4 is also shown in dashed lines in the workpiece 1, which is drilled. Of course, the cavity on the surface and in the material must lie completely within this cavity, so that the cavity has a more or less smooth and rounded surface and merges into the smooth outer surface of the workpiece on the upper side.
Fig. 2 shows the same section of the workpiece 1 with the cavity 4, which is now filled with molten slag 5 and up to a height of 3> 50 mm layer thickness. A carbon electrode 6 is melted in the
Slag is immersed and extends to the middle of the slag, the slag being removed by passing an electric through it
The current is heated to such a temperature that the
Wall surface of the cavity in the workpiece reaches the melting point temperature.
The slag 4 could also be poured into the cavity in powder form, and then by passing one through
The current can be melted with the aid of the carbon electrode 6. You can get the slag on any other
Melt the spot and then pour it into the cavity and then heat the liquid slag further through the carbon electrode.
This heating is continued until the material of the work piece is preheated to a sufficient extent on the periphery of the cavity and the wall of the cavity begins to melt. This is for a proper connection with the
Welding material, which is then fed in, is required. The time until the material of the workpiece is sufficiently preheated depends on various factors such as the shape and thickness of the workpiece, the welding current used and the voltage.
If, instead of the slag welding process, an arc welding process is to be used, for example an immersion arc welding process or a manual welding process, with cast iron being used as filler material, it is necessary to bring the entire cast iron workpiece to a temperature of 60> 700 C. preheating, which of course can be problematic with large workpieces, in terms of the capacity of the furnace and the processing conditions.
In the method described, the preheating is part of the entire welding process itself and no separate heat sources are required, which is an economic advantage.
In addition, the preheating takes place inside and from the cavity, which is filled with welding material, from which the heat is then transferred to the workpiece.
Therefore, the cavity itself reaches the highest temperature and this temperature gradually decreases towards the bottom or towards the interior of the casting. This has two advantages.
First, the cavity reaches the highest temperature that can be reached, namely the melting point temperature. This completely eliminates binding errors between the filler material of the cavity and the workpiece. Secondly, due to the gradually falling temperature or the temperature gradient in the material of the workpiece, the workpiece gradually expands, so that this also completely eliminates the possibility of crack formation.
As soon as the material of the workpiece in the vicinity of the cavity has been sufficiently preheated and the wall of the cavity reaches the melting point temperature, the carbon electrode is quickly replaced by a cast iron electrode 7 (see Fig. 3), the cavity 4 being filled by melting. During this electric slag welding process, three phases result in the cast part (see FIG. 3): a solidified cast iron part 1, molten cast iron 8 and slag 5 floating on this, within which the end of the cast iron electrode 7 is immersed. It should be remembered that this is not a so-called immersion arc welding process, since no arc is drawn between the cast iron electrode 7 and the molten cast iron 8.
This melting process continues until the cavity is completely filled with the molten cast iron. Preferably, so much additional material is melted that it rises slightly above the workpiece surface. To prevent the molten material from flowing away, use is made of a carbon ring 9 which has a slightly larger opening or inner diameter than the diameter of the cavity in the workpiece and which is placed around the cavity so that the resulting space is covered with cast iron can be filled. The height of the carbon ring is selected such that the molten cast iron just rises sufficiently above the workpiece surface, and that the upper level of the slag bath ends or is aligned with the upper edge of the carbon ring 9.
A completely smooth surface can then be obtained by grinding and removing the hardened cast iron in front of it. The method is designed so that no seam can be found between the material of the workpiece 1 and the filler material, so that a continuous homogeneous metallic transition point between the material of the workpiece and the material in the cavity is achieved (see FIG. 4 ).
The electro-slag welding process is particularly suitable for this because, due to the lack of an arc, this process proceeds much faster and without the formation of turbulence than in the case of using an electric arc welding process, so that the possibility of the formation of new internal voids is practically eliminated. In addition, there is an excellent refinement of the molten material due to the intensive contact of the molten drops of the burnable electrode, which swim down through the slag and have a very high temperature.
This results in a filling portion of the cavity with a material; which has a lower sulfur content in the event that the material of the burnable electrode has the same composition as the material of the workpiece, which has a favorable effect on the material structure, so that the possibility of cracks forming after cooling is excluded can.
In the event that an electric arc is used in the welding process, as in the case of immersion arc welding, the metal droplets are first transported over a relatively long distance through the electric arc and then reach the molten slag, which, however, has a lower temperature.
Due to this lower temperature and the less intensive contact or contact with the slag, there is a drastically reduced refinement or freshening, if refinement occurs at all.
In the method described, no use is made of an electric arc and only passing the current through the slag leads to an increase in temperature, so that this temperature can rise much higher, while the molten cast iron is heated much more homogeneously.
In order to achieve a continuous metal transition point between the welded-in section and the material of the workpiece, there are a number of important factors such as the size of the electrode relative to the cavity, the electrical current and the electrical voltage through and between the electrode and the workpiece and also the preheating temperature.
Some examples of the process according to the invention are set out below:
Cast iron repair
During the repair process, the section of the
Workpiece that has the cavity, first excavated or drilled out, so that the cavity has the shape of a more or less rounded cavity, as shown in FIG. 1 by the dashed line 4. The dimensions of this cavity can be, for example, as follows: diameter of the cylindrical section 70 mm, height of the cylindrical
Section 35 mm and the bottom consists of a hemisphere with a radius of 35 mm.
Powder-like slag is melted by resistance heating using a carbon electrode with a diameter of 25 mm (current 500 A, voltage approx. 32 V, slag height or level 30 mm). Thus, the adjacent portions of the material of the workpiece 1 he is heated. As soon as the temperature of the workpiece in a
Distance distance of approx.
40 mm from the wall surface reaches 4000 C and the material of the workpiece, which is in contact with the slag in the cavity, begins to melt, the carbon electrode is quickly exchanged for a cast iron electrode (exchange time 10 seconds), which has a diameter of has a knife of 30 mm, with a voltage of 35 V and a current of 1000 A, which
Values the burnable electrode in the cavity melts, so that a continuous metal transition point of the
Welding material and the base material is obtained. In order to fill the cavity to above the rim, use is made of a carbon ring 9 which surrounds the opening of the cavity and in which the slag and the molten metal can rise.
In the case of a cavity with a diameter of 90 mm, a cast iron electrode with a diameter of
50 mm is used at a voltage of 35 V and a current of 1200 A. A preheating of the slag and the workpiece is achieved with the help of a carbon electrode with a diameter of 35 mm, namely with a
Voltage of 32 V and a current of 700 A.