DD226801A1 - Verfahren zum verbinden metallischer werkstuecke von einer seite - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbinden metallischer Werkstuecke von einer Seite, vorzugsweise wenn aus konstruktiven, korrosions, hygienisch-biologischen oder aesthetischen Gruenden ein Restspalt nicht erlaubt oder unerwuenscht ist. Ziel ist, komplizierte Nahtverlaeufe mit angeschlossenem Spalt auf der Rueckseite zu schweissen. Nach der Aufgabe soll auf der Wurzelseite kein Spalt oder andere Wurzelfehler verbleiben, die zu einer negativen Kerbwirkung fuehren. Erfindungsgemaess wird vorgeschlagen, dass zwischen zwei zu verbindende Schweissteile eine Einlage, beispielsweise ein Lot mit einem niedrigeren Schmelzpunkt als die Schweissteile gebracht wird. Das Lot ist in Form und Zusammensetzung auf die Schweissteile abgestimmt. Anschliessend werden die Schweissteile nach bekannten Schweissverfahren zusammengeschweisst. Die Waermezufuhr fuer das Lot kann entweder von dem Schweissvorgang abgeleitet werden und/oder aus zusaetzlichen Prozessen vor, waehrend und/oder nach dem Schweissvorgang zugefuehrt werden. Fig. 1 und 2

Description

Yerfaiiren zum Verbinden metallisclier Werkstücke von einer Seite

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbinden metallischer Werkstücke von einer Seite, vorzugsweise wenn aus konstruktiven, korrosions, hygienisch-biologischen oder ästhetischen Gründen ein Rest spalt nicht erlaubt oder unerwünscht ist»

Charakteristik der "bekannten technischen Lösungen

In der Schweiß- und Löttechnik sind mehrere Verfahren und Technologien bekannt, wie eine Verbindung ohne verbleibenden Spalt im Würzelbereich hergestellt werden kann_o Bei allen reinen Lötverbindungen tritt bei ordentlicher Ausführung überhaupt kein Restspalt auf. Reine Lötverbindungen haben jedoch den Nachteil, daß ihre mechanischen Eigenschaften nicht die Werte des Grundmaterials oder Werte verschiedener Abnahmevorschriften erreichen.

Beim Schweißen von Stumpfstößen an Bauteilen mit einfachen geometrischen Formen und guter Zugänglichkeit (ζ,Βο ebene Bleche, Rohre mit großen Durchmessern) kann eine gute und spaltfreie Wurzelausbildung vor allem mit folgenden Technologien und Hilfsmitteln erreicht werden:

- freie Wurzelschweißungen mit Kontrollmöglichkeiten für die Güte der Gegenseite

- Bearbeitung der Wurzel von der Gegenseite durch Schweißen mit oder ohne Zusatzwerkstoff, Schleifen oder andere mechanische Verfahren

- Erzielung einer guten Wurzelausbildung durch Unterlagen (u_oa_o Kupferbleche, Pulverkissen, Glasfaserstreifen) oder andere Schutzmaßnahmen (z_oB. IOrmiergas) , die nicht für immer an der Schweißstelle verbleiben.

Bei diesen Technologien ist grundsätzlich eine ordentliche Wurzelausbildung zu erreichen,. Es werden beim Verbinden von Stumpf näht en auch noch zur Sicherung der Wurzelschweißung Hilfsmittel wie artgleiche metallische Unterlegbleche oder Einlegeringe oder Spezialeinlegeringe verwendet, die nach dem Schweißen am Werkstück verbleiben» Das hat den Nachteil, daß Spalte zwischen Werkstück und Unterlegblech vorhanden sind und es z_eB. zu Verengungen in Rohren kommt.

Kompliziert wird das Durchschweißen mit guter Wurzelausbildung bei Verbindungen mit komplizierten geometrischen Formen und schlechter Zugänglichkeit, z.B. beim Einschweißen eines Stutzens in ein Rohr oder bei anderen Durchdringungen. Solche Verbindungen werden Z₀B„ nach Standards so ausgeführt, daß ein nach innen versetzter Stutzen mit einer K-Naht angeschweißt wird· Das Innere des Stutzens wird anschließend auf Nennweite ausgebohrt oder ausgedreht, wodurch gleichzeitig eventuell fehlerhafte Wurzelbereiche beseitigt werden. Dieses Verfahren ist sehr zeitaufwendig und teuer.

Häufig wird der größere Hohlkörper (Rohr) in den Maßen des aufzusetzenden Körpers ausgehalst, um eine bessere schweiß- und kontrollierbare Verbindung zu erhaltene Das Aushalsen geht jedoch nur bei bestimmten geometrischen Verhältnissen der zu verbindenden Teile und hat den Nachteil, daß eine Wanddickenschwächung eintritt. Außerdem sind Spezialeinrichtungen und -kenntnisse für das Aushalsen erforderlich. Werden Stutzen aufgesetzt und angeschweißt, ohne daß anschließend besondere Nacharbeiten erfolgen, muß eine außerordentlich genaue Nahtvorbereitung erfolgen,, Da beim Durchdringen zweier Rundkörper jedoch Winkel und Spaltbreite sehr schlecht gleichmäßig gehalten werden können, ist eine mechanisierte Schweißung fast unmöglich, das Handschweißen erfordert sehr große Übung₀

Ziel der Erfindung

Es ist Ziel der Erfindung, ein Verfahren zu schaffen, mit welchem das einseitige Schweißen von vorzugsweise komplizierten Nahtverläufen mit geschlossenem Spalt auf der Rückseite ermöglicht wird«

Das Wesen der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Verbinden metallischer Werkstücke von einer Seite zu entwickeln, mit welchem auf der Gegenseite (Wurzelseite) kein Spalt oder andere Wurzelfehler verbleiben, die zu negativer Kerbwirkung führen«.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß zwischen zwei zu verbindende Schweißteile, beispielsweise einem Rohrboden und einem Stutzen ein Lot mit einem niedrigeren Schmelzpunkt als die Schweißteile gebracht wird, das Lot in Form und Zusammensetzung, mit oder ohne Flußmittel auf die Schweißteile abgestimmt ist und anschließend die Schweißlagen an den Schweißt eilen mit bekannten Schweißverfahren ausgeführt werden. Die Wärmezufuhr für das Lot kann entweder von dem Schweißvorgang abgeleitet werden und/oder aus zusätzlichen Prozessen vor, während und/oder nach dem Schweißvorgang zugeführt werden· Für die Anwendung des Verfahrens ist eine Auswahl der Nahtfuge von Bedeutung, bei der durch die Schweißung bewußt eine nicht durchgeschweißte Naht, d.h.» ein verbleibender Spalt erzeugt wird» In diesen vorgesehenen Spalt wird ein Metall mit einem niedrigeren Schmelzpunkt, z»B_o ein Lot, als dem des Grundwerkstoffes eingelegt oder angeheftete Das Lot ist mit solch einem Schmelzpunkt auszuwählen, daß in Verbindung mit dem Schweißvorgang ein Aufschmelzen möglich wirdo Die Größe (Menge) der Loteinlage muß gewährleisten, daß nach dem fertigen Verbinden der Spalt ausgefüllt ist. Beim Heften oder Spannen der Schweißteile ist darauf zu achten, daß ein Verrutschen der Schweißteile und des eingelegten Lotes verhindert wird. Anschließend erfolgt das Schweißen der Naht in ein oder mehreren Lagen mit oder ohne Vorwärmung. Die Parameter sind dabei so zu wählen, daß die sich auf den Spaltbereich auswirkende

Wärme ein Aufschmelzen der Loteinlage bewirkt» Durch, die Wärme wird die Loteinlage aufgeschmolzen und das Lot verteilt sich im Spaltbereich. Auf Grund der auftretenden Schrumpfkräfte wird zusätzlich gewährleistet, daß dabei der ganze Spaltbereich erfaßt wirdο Die Einlage (Lot) kann in Form von Drähten, Streifen, vorgefertigten Normteilen, Pulvern oder Pasten erfolgen. Falls das Metall der Spalteinlage auf Grund seiner chemischen Zusammensetzung metallurgische Probleme beim Zusammenkommen mit dem eigentlichen Schweißgut hervorruft, muß konstruktiv durch die Hahtvorbereitung oder technologisch durch die Schweißausführung eine Vermischung verhindert werden.

Die Wärmezufuhr zum Aufschmelzen der Einlage kann einer-r seits direkt vom Schweißvorgang abgeleitet werden, oder andererseits zusätzlich oder ausschließlich aus Prozessen kommen, die dem Schweißen vorangehen, es begleiten oder anschließend vorgenommen werden, beispielsweise beim Vorwärmen oder bei ¥ärmenachbehandlungeno

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden₀ In der dazugehörigen Zeichnung zeigen:

Figo 1: die Vorbereitung der Kehlnahtschweißung eines aufgesetzten Stutzens auf einen flachen Rohrboden

Figo 2: die kehlnahtgeschweißte Boden/Stutzenverbindung mit metallisch geschlossenem Spalt_o

Auf einen Rohrboden 1 mit einer Wanddicke von 12 mm soll ein Stutzen 2 mit einem Durchmesser von 100 mm und einer Wanddicke von 10 mm maschinell mit einer MAG—Mischgasschweißung von einer Seite aufgeschweißt werden. Auf *den

Rohrboden 1 wird der Stutzen 2 aufgesetzt, dessen Kanten 10° nach inn en ausgedreht sind. Ein Lot 3 in Streifenform wird so in den Spalt eingelegt, daß der Stutzen 2 insgesamt 1 mm über den Rohrboden 1 steht,, Die beim MA.G-Sch.weißen der 1_e und 2. Schweißlage 4 dem Bauteil zugeführte Wärme geht über die Schmelztemperatur des Lotes 3· Durch die dem aufgeschmolzenem Lot 3 eigene Viskosität und die auftretenden Schrumpfkräfte wird das aufgeschmolzene Lot in den ganzen Spalt gedrückt und füllt diesen aus· Nach der Beendigung der Schweißung und dem Erstarren ist der Spalt wurzelseitig mit einem festen Metall 5 ausgefüllt.

Claims (2)

Erfindungsanspruch

1. Verfahren zum Verbinden metallischer Werkstücke von einer Seite, ohne daß auf der Gegenseite ein Spalt verbleibt, insbesondere zum Verbinden von Teilen mit einer komplizierten geometrischen Nahtform und/oder schlechter Zugänglichkeit von der Gegenseite gekennzeichnet dadurch, daß zwischen zwei zu verbindende Schweißteile, beispielsweise einem Bohrboden (1) und einem Stutzen (2) eine Einlage, beispielsweise Lot (3) mit einem niedrigeren Schmelzpunkt als die Schweißteile gebracht wird, das Lot (3) in Form und Zusammensetzung, mit oder ohne Flußmittel auf die Schweißteile abgestimmt ist und anschließend die Schweißlagen (4) an den Schweißteilen mit bekannten Schweißverfahren ausgeführt werden.

2. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Färmezufuhr für das Lot (3) entweder von dem Schweißvorgang abgeleitet wird und/oder aus zusätzlichen Prozessen vor, während und/oder nach dem Schweißvorgang zugeführt werden kann.

- Hierzu ein Blatt Zeichnungen -