CH659205A5

CH659205A5 - Verfahren zum elektroschlackeschweissen von leichtmetallen, formvorrichtung und flussmittel.

Info

Publication number: CH659205A5
Application number: CH7575/82A
Authority: CH
Inventors: Anatoly Nikolaevich Safonnikov; Anatoly Vladimirovich Antonov
Original assignee: Inst Elektroswarki Patona
Priority date: 1981-04-22
Filing date: 1981-04-22
Publication date: 1987-01-15
Also published as: NO163271B; NO824293L; FR2512368A1; DE3152817T1; DE3152817C2; US4481400A; NO163271C; WO1982003585A1; FR2512368B1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, auf eine Formvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach dem Oberbegriff des Anspruchs 7 und auf ein Flussmittel nach dem Oberbegriff des Anspruchs 20.

Zum Stand der Technik beschreibt der SU-Erfmder-schein 338 328 vom 15.05.1972 ein derartiges Verfahren, bei welchen dem Bad ein Gemisch aus Gas und Pulver zugeführt wird. Durch eine Legierung des Nahtmetalls lassen sich die

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gewünschten Eigenschaften erzielen. In diesem Fall ist es jedoch erschwert, eine gleichmässige Erschmelzung der Zusatzmetalle zu überwachen, so dass eine gleichmässige Verteilung der Zusatzwerkstoffe im Schweissspalt nicht gewährleistet ist.

Aus dem SU-Erfinderschein 764 902 vom 23.09.1980 ist ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bekannt. Dabei wird der Schweissspalt zwischen den Kanten der zu verschweissenden Werkstücke derart mit Flussmittel gefüllt, dass die Stirnfläche der Elektrode über die Oberfläche des Flussmittels hinausragt. Nach der Bildung eines Schlackenbades wird der Schweissstrom eingeschaltet. In Abhängigkeit von der Zunahme des Schlackenbadvolumens sinkt der Schlackenbadgrund und gibt neue Elektrodenabschnitte zum Erschmelzen frei. Die Elektrode schmilzt dabei im Verlauf des Schweissvorgangs von oben nach unten ab. Dabei wird das beim Erschmelzen der Elektrode entstehende Flüssigmetall und das Schlackenbad im Schweissspalt zurückbehalten. Nach dem völligen Erschmelzen der Elektrode und Abschmelzen der Werkstückkanten wird der Schweissstrom abgeschaltet. Das im Schweissspalt befindliche Metall kristallisiert aus und bildet die Schweissnaht. Bei diesem bekannten Verfahren wird die Differenz der Dichte zwischen dem zu schweissenden Metall und der Schlacke zugrunde gelegt. Die Elektrode ragt durch den Boden eines Kristallisators in das Bad hinein. Bei diesem bekannten Verfahren ist das Schweissen von Werkstücken mit unterschiedlichen Abmessungen, insbesondere bei längeren Nähten, erschwert, da nicht sichergestellt ist, dass das Volumen des Bades zum Auffüllen des Schweissspaltes ausreicht.

Die Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens enthält Seitenkristallisatoren, einen über den Schweisskan-ten sowie einen unterhalb derselben angeordneten Behälter. Der obere Behälter ist durch die Seitenkristallisatoren sowie die auf den Werkstücken angeordneten Leisten aus Graphit gebildet. Der untere Behälter ist ebenfalls durch die Seitenkristallisatoren sowie unter den Werkstücken angeordnete Leisten gebildet. Der untere Behälter kann auch durch eine Auffangschale gebildet sein, durch welche das Flussmittel und das Bad im Schweissspalt zurückgehalten werden.

Infolge einer ungenügenden Entgasung des Nahtmetalls verfügt die nach dem bekannten Verfahren unter Verwendung der bekannten Vorrichtung erzeugte Schweissnaht über ungenügende Betriebseigenschaften. Ferner ist die Bildung des Schlackenbades bei Verwendung dieser bekannten Vorrichtung ebenfalls erschwert.

Bei einer aus der GB-PS 1 303 794 vom 7.01.1973 bekannten Vorrichtung werden zur schnellen Bildung des Schlackenbades wassererkühlte Erhitzer eingesetzt, die einen ohmschen Widerstand bilden. Dadurch wird das Pulver am Anfang der zu schweissenden Strecke geschmolzen, so dass das Schweissverfahren begünstigt wird. Gegebenenfalls kann die Schlacke im geschmolzenen Zustand zugeführt werden. Dieses bekannte Verfahren erfordert jedoch einen grossen Aufwand an Arbeit und Energie. Ferner ist die Wasserkühlung störungsanfällig und die Gefahr von Schlackenausbrüchen nicht ausgeschlossen.

Ferner ist aus der US-PS 3 585 343 ein Flussmittel mit folgender Zusammensetzung in Masseprozenten bekannt: Kaliumchlorid 45

Natriumchlorid 27

Kryolith (3NaF • A1F3) 22

Lithiumchlorid 6.

Dieses bekannte Flussmittel gestattet eine stabile Führung des Elektroschlacke-Schweissverfahrens sowie eine ausreichende Reduktion des Oxidfilmes auf den Werkstücken. Die bei Verwendung des bekannten Flussmittels im Verlauf des Schweissverfahrens erzeugte Schweissnaht ist aber porös und weist einen erhöhten Gasgehalt auf, so dass die mechanischen Eigenschaften einer damit hergestellten Schweissverbindung stark beeinträchtigt sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren 5 der eingangs genannten Art und eine dazu geeignete Formvorrichtung zu schaffen, so dass es ermöglicht wird, durch Änderung der technologischen Parameter und der konstruktiven Bauart sowie durch eine qualitative Änderung des Flussmittels die chemische Zusammensetzung und das Gefü-io ge des Nahtmetalles zu beeinflussen, um eine Verbesserung der Betriebseigenschaften der Schweissnaht zu erzielen.

Die gestellte Aufgabe wird erfmdungsgemäss durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

15 Das erfindungsgemässe Verfahren bietet die Möglichkeit, dank einer praktisch vollständigen Entgasung und Raffinierung des Nahtmetalls während der Aufspeicherung des Me-tallbades ausserhalb des Schweissspaltes oberhalb der Kanten der Werkstücke die Betriebseigenschaften zu verbessern.

20 Durch eine bevorzugte Ausführungsform nach Anspruch 2 kann der Entgasungsvorgang intensiviert werden. Besonders wirtschaftlich ist dabei eine Ausführungsform nach Anspruch 3.

Eine Ausführungsform des Verfahrens nach Anspruch 4 25 gestattet es, das Flüssigmetall vor dem Auffüllen des Schweissspaltes von schädlichen Beimengungen zu reinigen. Eine Ausführungsform nach Anspruch 5 bietet die Möglichkeit, aus Flüssigmetall schädliche Eisenbeimengungen zu entfernen. Nach Anspruch 6 lassen sich aus dem Flüssigme-30 tali schädliche Siliciumbeimengungen entfernen.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird ferner durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 7 angegebenen Merkmale gelöst. Eine solche Lösung bietet die Möglichkeit, den Schweissvorgang mit praktisch völliger 35 Entgasung und Raffinierung des Nahtmetalls durchzuführen.

Die erfindungsgemässe Vorrichtung gestattet es ferner, die Bildung des Schlackenbades zu vereinfachen.

Eine bevorzugte Ausführungsform nach Anspruch 8 er-40 möglicht eine Selbstregelung des Vorgangs der Schlacken-badbildung. Eine Ausführungform nach Anspruch 9 gestattet die Herstellung einer Schweissnaht, deren chemische Zusammensetzung derjenigen der Schweissstücke identisch ist.

45 Eine Ausführungsform nach Anspruch 10 ermöglicht eine zusätzliche Legierung des Nahtmetalls, wobei eine solche Legierung vorzugsweise nach der im Anspruch 11 angegebenen Lehre zusammengesetzt sein kann.

Eine Ausführungsform nach Anspruch 12 bewirkt eine so Intensivierung des Verfahrens der Schlackenbadbildung sowie eine Nebenerwärmung des Metallbades. Eine Ausführungsform nach Anspruch 13 ermöglicht den grössten wirtschaftlichen Effekt.

Eine Ausführungsform nach Anspruch 14 trägt zur Ver-55 einfachung des Endstadiums des Verfahrens bei. Nach Anspruch 15 bietet sich die Möglichkeit, eine Schweissnaht mit dem minimalen Gehalt an Beimengungen zu erhalten.

Eine Ausführungsform nach Anspruch 16 gestattet es, das Endstadium des Verfahrens zu intensivieren. Anspruch 60 17 gibt dazu eine bevorzugte Verwendung eines Werkstoffes an.

Anspruch 18 beschreibt eine Ausführungsform, die es ermöglicht, die Trennwand mehrmals zu verwenden. Dazu erweist sich die Werkstoffangabe nach Anspruch 19 als vorteil-65 haft.

Eine weitere Lösung der erfindungsgemässen Aufgabe ist im Anspruch 20 gekennzeichnet. Das darin beanspruchte Flussmittel ermöglicht es, die Stabilität des Schweissvor-

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gangs zu erhöhen, infolgedessen die die Betriebseigenschaften der Schweissverbindungen verbessert werden.

Eine weitere Ausgestaltung nach Anspruch 21 gestattet es, durch die beanspruchte Zusammensetzung des Flussmittels dessen chemische Aktivität gegenüber den auf den Schweisskanten befindlichen Oxidfilmen zu erhöhen. Durch eine Ausführungsform nach Anspruch 22 lässt sich der Vorgang der Zerstörung des Oxidfilmes intensivieren.

Anhand der Zeichnungen wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine schematische Ansicht des Anfangsstadiums des Schweissverfahrens,

Fig. 2 eine schematische Ansicht des Zwischenstadiums, Fig. 3 eine schematische Ansicht des Endstadiums und Fig. 4 eine schematische Ansicht der verwendeten Formvorrichtung.

Gemäss Fig. 1 wurden als zu verschweissende Probestük-ke Werkstücke 1 aus Aluminium auf nicht dargestellten Stützen in einem Abstand voneinander angeordnet. Danach wurde auf den Werkstücken 1 eine Formvorrichtung zusammengesetzt und eine Schweisselektrode 3 zwischen den miteinander zu verschweissenden Kanten der Werkstücke 1 achsrecht angeordnet. Ein dabei gebildeter Schweissspalt 2 ist aus der Fig. 4 ersichtlich. Anschliessend wurde in den Schweissspalt 2 ein Flussmittel 4 gemäss Fig. 1 eingeschüttet. Die Formvorrichtung und die Schweisselektrode 3 wurden an die beiden Pole einer Stromversorgungsquelle angeschlossen, um ein Schlackenbad 5 gemäss Fig. 2 zu bilden. Nach der Bildung des Schlackenbades 5 wurde der Schweissstrom zur Einleitung des Schweissvorganges eingeschaltet.

Der Schweissstrom bewirkt, dass die Schweisselektrode 3 und die Kanten der Werkstücke 1 abschmelzen. Das abgeschmolzene Metall 6 bildet oberhalb der eine grössere Dichte aufweisenden Schlacke ein Metallbad 7 (Fig. 2), welches ausserhalb des Schweissspaltes 2 und oberhalb der Werkstücke 1 in flüssigem Zustand aufrechterhalten wird. Das Metallbad 7 kann mit Argon oder Helium durchgeblasen werden.

Es kann auch ein Argon-Helium-Gemisch verwendet werden. Nach dem Aufspeichern eines für das Ausfüllen des Schweissspaltes 2 unter Berücksichtigung einer Schweiss-nahtüberhöhung erforderlichen Volumens des Metallbades 7 5 wird das Schlackenbad 5 aus dem Schweissspalt 2 entfernt. Der im Schweissspalt 2 freigegebene Platz wird durch das flüssige Metall des Metallbades 7 ausgefüllt, welches nach seiner Kristallisation die zu erzeugende Schweissnaht bildet.

Die zur Durchführung des Verfahrens erforderliche Formvorrichtung ist am besten aus der Fig. 4 ersichtlich. Diese Vorrichtung enthält Kristallisatoren 9, welche mit eine Stützfläche 11 bildenden abgestuften Längsnuten 10 versehen sind. Auf der Stützfläche 11 sind poröse Elemente 12, beispielsweise aus aktivierter Kohle, angeordnet. Werden die porösen Elemente 12 an den Stützflächen 11 befestigt, so entstehen an den Seitenflächen der Kristallisatoren 9 geschlossene Längshohlräume zur Gasableitung aus dem Schweissspalt 2 im Verlaufe des Schweissvorgangs. Die Höhe der Kristallisatoren 9 ist durch die Höhe der Werkstücke 1 bedingt und hängt nicht von der Dicke ab.

Die Formvorrichtung weist ferner eine über den Schweisskanten befindliche Kammer 13 als Vorratskammer für das Metallbad sowie eine unter den Schweisskanten gelegene weitere Kammer 14 als Aufnahmekammer auf. Die Wände der Kammer 13 sind durch die Kristallisatoren 9 (siehe auch Fig. 1 bis 3) und aus Graphit bestehende Leisten 15 gebildet, welche oberhalb der Werkstücke 1 angeordnet sind.

Die Leisten 15 sind mit Klemmen 16,17 versehen. Dabei 30 sind die inneren Klemmen 17 miteinander durch einen Steg 18 verbunden. Der Steg 18 kann aus einem leichtschmelzbaren Werkstoff, beispielsweise einem dem Schweissmetall identischen Metall (Fig. 4) ausgeführt sein.

Das dem Schweissmetall identische Metall kann zusätz-35 lieh Legierungsbestandteile enthalten. Der Gehalt am jeweiligen Legierungsbestandteil wird nach folgender Formel ermittelt:

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S

■ (Vn - V

Ln *

hr^v1 - H

+ Ln'

Hierin bedeuten:

Ls Gehalt am Legierungsbestandteil im Steg (in Prozent);

Ln Gehalt am Legierungsbestandteil in der Schweissnaht (in Prozent);

Lw Gehalt am Legierungsbestandteil im Schweisswerk-stoff (in Prozent);

Le Gehalt am Legierungsbestandteil in der Elektrode (in Prozent);

Vn Schweissnahtvolumen in cm3;

Vs Volumen des Stegs in cm3;

y Schweissmetallanteil im Nahtmetall.

Bei der Berechnung sind die Verluste an Legierungsbestandteilen im Verlaufe des Schweissvorgangs zu berücksichtigen.

Der Steg 18 kann auch aus einem schwer schmelzbaren Werkstoff mit einem hohen elektrischen Widerstand (Wolfram oder Graphit) gefertigt werden.

Die Speicherkammer 13 weist einen Deckel 19 auf, in dem eine Öffnung 20 zur Zuführung des Flussmittels und eines Gases zwecks Bildung einer Schutzatmosphäre über der Oberfläche des Metallbades 7 vorgesehen ist. Zum Einschütten des Flussmittels 4 kann der Deckel 19 mit einem Bunker 21 ausgestattet sein. Der Bunker 21 weist einen Austrittskanal 22 auf, der mit einem elektromagnetischen Schieber 23 ausgerüstet sein kann. Die Spule des Schiebers ist über einen

Schalter 24 mit der Stromversorgungsquelle (nicht gezeigt) 45 verbunden.

Die Wände des unter den Schweissstücken befindlichen Behälters 14 sind durch die Kristallisatoren 9 und die Auslaufleisten 25 aus Graphit gebildet. Der Aufnahmebehälter enthält eine querliegende Trennwand 27, durch welche sein so Innenraum in zwei Teile geteilt ist.

Die Trennwand 27 kann aus einem leicht schmelzbaren Werkstoff, beispielsweise einem dem Schweissmetall identischen Metall, ausgeführt sein. Ferner kann ein Werkstoff verwendet werden, der mit der Schlacke eine Reaktion ein-55 geht, beispielsweise Dinas oder Schamotte.

Die Trennwand 27 kann auch aus einem schwer schmelzbaren Werkstoff, beispielsweise Graphit, ausgeführt sein. Solchenfalls wird die Trennwand 27 mit einem Schlitz zum Anordnen der Elektrode 3 versehen. 60 Zur Durchführung des Verfahrens wird ein Flussmittel auf der Basis von Halogeniden verwendet, enthaltend Kryolith, Bariumfluorid und Bromid eines Alkalimetalls, bei folgendem Verhältnis (in Masseprozent):

Bariumfluorid 65,0 bis 75,0

65 Kryolith 15,0 bis 25,0

Bromid eines Alkalimetalls 5,0 bis 10,0.

Als Bromid eines Alkalimetalls können an sich bekannte Bromide der Alkalimetalle verwendet werden, der grösste

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Nutzeffekt wird aber bei Verwendung von Natriumbromid erzielt.

Die Wirkungsweise der Formvorrichtung besteht in folgendem. Nach deren Zusammenbau auf den Schweissstük-ken 1, welche beispielsweise aus Aluminium bestehen, wird über den in der Trennwand 27 vorgesehenen Schlitz in den Schweissspalt 2 zwischen den Schweissstücken 1 eine Plattenelektrode 3 eingeführt. An den Innenklemmen 17 der Leisten 15 der Speicherkammer 13 wird der Steg 18 aus schwer schmelzbarem Werkstoff, beispielsweise Graphit, befestigt. Über den Bunker 21 werden der Schweissspalt 2 und der Hohlraum der Speicherkammer 13 mit festem Flussmittel 4 gefüllt, wobei das Flussmittel 4 die Speicherkammer 13 derart ausfüllt, dass der Steg 18 von allen Seiten von Flussmittel 4 umgeben ist.

Man verbindet die Schaltstücke des Schalters 24 des Schiebers 23, d.h. man schliesst die elektromagnetische Spule des Schiebers 23 an die Stromversorgungsquelle (nicht gezeigt), infolgedessen der Austrittskanal 22 des Bunkers 21 geschlossen wird.

Die Aussenklemmen 16 der Leisten 15 werden an eine Schweissstromquelle (nicht gezeigt) angeschlossen. Der Strom fliesst über den Graphitsteg 18 und überhitzt diesen, infolgedessen seinerseits das im Hohlraum der Speicherkammer 13 befindliche Flussmittel 4 erschmilzt und ein Schlak-kenbad entsteht. Das flüssige Metall der erschmolzenen Elektrode schwimmt in dem eine grössere Dichte aufweisenden Schlackenbad auf und bildet ein Metallbad 7.

Bei Verwendung eines Steges aus leicht schmelzbarem Werkstoff, im gegebenen Fall aus Aluminium, vermischt sich das Metall des erschmolzenen Steges mit dem Metallbad 7.

Zu dem Zeitpunkt, in welchem der Steg erschmolzen ist, was an der Änderung der Anzeigen des Amperemeters und des Voltmeters zu ermitteln ist, schaltet man den Wärmestromkreis ab und den Schweissstromkreis ein.

Über der Metallbadoberfläche wird eine Schutzatmosphäre gebildet. Dies wird durch Zuführung eines Inertgases in die Speicherkammer über die Öffnung 20 im Deckel 19 bzw. über den Bunker 21 bewerkstelligt.

Nach dem Abschmelzen der Elektrode 3 unterhalb der Höhe der Trennwand 27 verlagert sich das Schlackenbad in den Aufnahmebehälter 14 und das Metallbad 7 seinerseits in den Spalt zwischen den Schweissstücken 1.

Ist die Trennwand 27 aus einem dem Schweisswerkstoff identischen Werkstoff gefertigt, so schmilzt die Trennwand nach der völligen Erschmelzung des Flussmittels im Schweissspalt unter der Wirkung der im Schlackenbad gespeicherten Wärme, das Metall der Trennwand vermischt sich mit dem im Schweissspalt 2 befindlichen Metallbad 7 und das Schlackenbad 5 wird in den Aufnahmebehälter 14 geleitet. Besteht die Trennwand 27 aus einem Werkstoff, der nach der völligen Erschmelzung des im Schweissspalt befindlichen Flussmittels mit der Schlacke eine Reaktion eingeht, so geht der Werkstoff der besagten Trennwand 27 mit der flüssigen Schlacke 5 eine Reaktion ein, infolgedessen die Trennwand 27 zerstört wird. Der Werkstoff der Trennwand 27 geht in das Schlackenbad 5 über. Wie auch in den vorstehend beschriebenen Varianten der Arbeitsweise der Vorrichtung wird weiterhin das im Schweissspalt befindliche Schlackenbad 5 durch das Metall des Metallbads 7 ersetzt.

Im weiteren wird das Wesen der Erfindung durch nachstehende Beispiele erläutert.

Beispiel 1

Es wurden Probestücke aus Aluminium mit einem Querschnitt von 100 x 100 mm verschweisst. Die Schweissstücke wurden vorher in einem Abstand von 65 mm zueinander angeordnet. Dann wurde die Formvorrichtung und die Elektrode montiert.

Der Steg in der Speicherkammer der Formvorrichtung war aus Aluminium gefertigt.

Die Trennwand im Aufnahmebehälter der Formvorrichtung war aus Graphit gefertigt und wies eine Öffnung für die Elektrode auf.

In den Schweissspalt zwischen den Schweisskanten wurde Flussmittel folgender Zusammensetzung (in Masseprozent) eingefüllt:

Bariumfluorid 65,0

Kryolith 25,0

Natriumbromid 10,0.

Nach der Schlackenbadbildung erschmolz die Elektrode, schmolzen die Schweisskanten ab und es bildete sich ein Metallbad heraus.

Der Schweissvorgang wurde bei folgenden Schweisspara-metern durchgeführt:

Is 6,0 kA

U 34,0 V

Us 30,0 V.

Das Metallbad wurde in der Speicherkammer über den Schweisskanten aufgespeichert und im flüssigen Zustand aufrechterhalten. Nach dem Aufspeichern einer Menge von 700... 750 cm3 wurde das Schlackenbad aus dem Schweissspalt in den Aufnahmebehälter verlagert und an seine Stelle kam Flüssigmetall, welches kristallisierte und eine Schweissnaht bildete. Die Schweisszeit betrug 12 min.

Beispiel 2

Es wurden Probestücke aus Aluminium mit einem Querschnitt von 100 x 100 mm verschweisst. Die Schweissstücke wurden vorher in einem Abstand von 60 mm zueinander angeordnet. Dann wurden die Formvorrichtung und die Elektrode montiert. Der Steg in der Speicherkammer der Formvorrichtung war aus mit Magnesium legiertem Aluminium gefertigt. Die Trennwand im Aufnahmebehälter der Formvorrichtung war aus Dinas ausgeführt. In den Spalt zwischen den Schweisskanten wurde Flussmittel folgender Zusammensetzung (in Masseprozent) eingefüllt:

Bariumfluorid 75,0

Kryolith 20,0

Natriumbromid 5,0.

Nach der Schlackenbadbildung erfolgte das Erschmelzen der Elektrode und Abschmelzen der Schweisskanten unter Bildung eines Schlacken- sowie eines Metallbades. Das Metallbad wurde über den Schweisskanten aufgespeichert und in flüssigem Zustand aufrechterhalten. Das Metallbad wurde mit Argon durchgeblasen.

Nach dem Aufspeichern des Metallbades und Erschmelzen des gesamten im Schweissspalt befindlichen Flussmittels ging der Werkstoff der Trennwand des Aufnahmebehälters mit der Schlacke eine Reaktion ein. Infolgedessen wurde die Trennwand zerstört, die Schlacke verlagerte sich in den Aufnahmebehälter und das Metall des Metallbades in den Schweissspalt.

Das Schweissen wurde bei folgenden Schweissparame-tern durchgeführt:

Is 5,0 kA

Us 27,0 V.

Im Ergebnis erhielt man eine Schweissnaht, deren Magnesiumgehalt 6,5% betrug.

Beispiel 3

Es wurden Probestücke aus Magnesium mit einem Querschnitt von 80 x 80 mm verschweisst. Die Schweissstücke wurden vorher in einem Abstand von 55 mm zueinander an5

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geordnet. Dann wurden die Formvorrichtung und eine Elektrode aus Magnesium montiert.

Der Steg in der Speicherkammer bestand aus Graphit.

Die Trennwand im Aufnahmebehälter der Formvorrichtung war aus Magnesium gefertigt.

In den Spalt zwischen den Schweisskanten wurde Flussmittel folgender Zusammensetzung (in Masseprozent) eingefüllt:

Bariumfluorid 70,0

Kryolith 22,0

Natriumbromid 8,0.

Nach der Schlackenbadbildung erfolgte das Erschmelzen der Elektrode und Abschmelzen der Schweisskanten unter Bildung eines Metallbades.

Das Schweissen wurde bei folgenden Schweissparame-tern durchgeführt:

Is 6,5 kA

Us . 28,0 V.

Als Ergebnis der Schweissung erhielt man eine Schweissnaht. Die Schweisszeit betrug 14 min.

Mechanische Prüfungen haben ergeben, dass die Bruchfestigkeit des Metalls der in Übereinstimmung mit den Bei-5 spielen 1 bis 3 erhaltenen Schweissnaht mindestens 0,85 der Bruchfestigkeit des Grundwerkstoffs beträgt.

Vorstehend sind nur einige Ausführungsbeispiele der Erfindung angeführt, welche verschiedene für den Fachmann io auf diesem Gebiet der Technik offenkundige Änderungen und Ergänzungen zulassen. Es sind auch andere Modifikationen möglich, wobei der Erfindungsinhalt und -tatbestand im Rahmen der beigeführten Patentansprüche erhalten bleibt.

is Das Verfahren zum Elektroschlackeschweissen von Leichtmetallen, die Formvorrichtung und das Flussmittel kommen beim Verschweissen von Leichtmetallen zur Anwendung, deren Dichte diejenige der Schlacke unterschreitet.

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1 Blatt Zeichnungen

Claims

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PATENTANSPRÜCHE

1. Verfahren zum Elektroschlackeschweissen von Leichtmetallen, bei welchem Verfahren Werkstücke (1) unter Bildung eines Schweissspaltes (2) und Einhaltung eines erforderlichen Abstandes voneinander, eine Formvorrichtung (Fig. 4) sowie eine Schweisselektrode (3) nacheinander angeordnet werden, der Schweissspalt (12) mit Flussmittel (4) gefüllt und anschliessend die Schweisselektrode (3) und die Kanten der Werkstücke (1) nach der Bildung eines Schlak-kenbades (5) zu einem Metallbad (7) abgeschmolzen werden, welches vorübergehend aufbewahrt, in flüssigem Zustand aufrechterhalten und zum Auffüllen des Schweissspaltes (2) zur anschliessenden Kristallisation des flüssigen Metalls verwendet wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Metallbad (7) ausserhalb des Schweissspaltes (2) und oberhalb der Werkstücke (1) aufbewahrt und der Schweissspalt (2) erst nach beendigter Abschmelzung der Elektrode (3) und der Werkstückkanten und Ansammlung einer ausreichenden Menge flüssigen Metalls unter Berücksichtigung einer Schweissnahtüberhöhung mit dem flüssigen Metall gefüllt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Metallbad (7) zusätzlich mit einem Inertgas durchgeblasen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Inertgas Argon verwendet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dem Metallbad (7) zusätzlich Substanzen zugefügt werden, welche mit schädlichen Beimengungen in Metall unlösliche Komplexverbindungen bilden.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,

dass als zusätzlich zugefügte Substanz Calcium in einer Menge von 0,15 bis 0,5 Masseprozent verwendet wird.
6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass als zusätzlich zugefügte Substanz Magnesium in einer s Menge von 0,1 bis 1,5 Masseprozent verwendet wird.
7. Formvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorstehenden Ansprüche, mit Kristallisatoren (9) und einer oberhalb der Werkstücke (1) angeordneten Kammer (13), dadurch gekennzeichnet, dass die Kristallisa-

lo toren (9) mit porösen Elementen (12) versehen und mit abgestuften Längsnuten (10) ausgeführt sind, welche eine Stützfläche (11) bilden, auf der die mit den Längsnuten (10) geschlossene Hohlräume bildenden porösen Elemente (12) angeordnet sind, dass an der Kammer (13) Aussenklemmen 15 (16) und Innenklemmen (17) sowie ein die Innenklemmen (17) verbindender Steg (18) angeordnet sind und dass unterhalb der Werkstücke (1) eine weitere Kammer (14) mit einer querliegenden Trennwand (27) angeordnet ist.
8. Formvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekenn-2o zeichnet, dass der Steg (18) aus leicht schmelzbarem Werkstoffbesteht.
9. Formvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der leicht schmelzbare Werkstoff ein dem zu schweissenden Metall identisches Metall ist.

25 10. Formvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Steg (18) aus einem dem zu schweissenden Metall identischen Metall besteht, welches Legierungsbestandteile enthält.
11. Formvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch ge-30 kennzeichnet, dass der Gehalt am jeweiligen Legierungsbestandteil nach folgender Formel berechnet ist:

Ls - (Vn - V

Ln - M"+ Vl-k">)

+ L

n

V£

worin bedeutet:

Ls Gehalt am Legierungsbestandteil im Steg (18), in Masseprozent;

Ln Gehalt am Legierungsbestandteil in der Schweissnaht, in Masseprozent;

Lw Gehalt am Legierungsbestandteil im Schweisswerk-stoff, in Masseprozent;

Le Gehalt im Legierungsbestandteil in der Elektrode (3), in Masseprozent;

Vn Volumen der Schweissnaht in cm3;

Vs Volumen des Stegs in cm3 und y Anteil des Schweissmetalls im Nahtmetall.
12. Formvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Steg (18) aus schwer schmelzbarem Werkstoff mit hohem elektrischen Widerstand besteht.
13. Formvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der schwer schmelzbare Werkstoff Graphit ist.
14. Formvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennwand (27) aus leicht schmelzbarem , Werkstoff besteht.
15. Formvorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der leicht schmelzbare Werkstoff ein dem zu schweissenden Metall identisches Metall ist.
16. Formvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennwand (27) aus einem mit der Schlacke eine Reaktion eingehenden Werkstoff besteht.
17. Formvorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der mit der Schlacke eine Reaktion eingehende Werkstoff aus Dinas-Stein-Material besteht.
18. Formvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennwand (27) aus schwer schmelzbarem

Werkstoff besteht und einen Schlitz zum Anordnen der Schweisselektrode (3) aufweist.
19. Formvorrichtung nach Anspruch 18, dadurch ge-40 kennzeichnet, dass der schwer schmelzbare Werkstoff Graphit ist.
20. Flussmittel zum Elektroschlackeschweissen gemäss Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6 auf der Basis von Halogeniden, dadurch gekennzeichnet, dass es Kryolith,

45 Bariumfluorid und Bromid eines Alkalimetalls enthält.
21. Flussmittel nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Bestandteile folgende Anteile in Masseprozenten aufweisen:

Bariumfluorid 65 bis 75%

so Kryolith 15 bis 25%

Bromid eines Alkalimetalls 5 bis 10%.
22. Flussmittel nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass es als Bromid eines Alkalimetalls Natriumbromid enthält.

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