DD276831A1 - METHOD FOR THE UNIVERSAL VERTICAL UPWARD ARC BZW. PLASMA WELDING - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum einlagigen Vertikal-Aufwaerts-Lichtbogen- bzw. Plasmaschweissen von Bauteilen und Blechen mittlerer Dicke s, vorzugsweise in Dickenbereichen von 3 bis 15 mm, mit I-Nahtvorbereitung bzw. sehr steiler Nahtflanke, mit herkoemmlichen Stromquellen und bei senkrechter bzw. nahezu senkrechter Zufuehrung von Drahtelektroden, das ohne Erhoehung des fuer I-Naehte erforderlichen Vorbereitungs- sowie Zusatzwerkstoffaufwandes gegenueber den bekannten Verfahren dieser Art wesentlich weniger Energie erfordert. Erfindungsgemaess wird die Aufgabe dadurch geloest, dass die Spaltbreite bSp der I-Fuge nach der Beziehung bSp(0,15...0,3) s(0,9...1,2)und die Schweissgeschwindigkeit VS entsprechend der Beziehung VS2,6...3,2/i4,8wobei i die Stromdichte in A/mm2 ist, ausgewaehlt wird.The invention relates to a method for single-layer vertical Aufwaerts arc or plasma welding of components and sheets of medium thickness s, preferably in thickness ranges of 3 to 15 mm, with I-seam preparation or very steep seam edge, with conventional power sources and vertical or Nearly vertical supply of wire electrodes, which requires substantially less energy without increasing the preparation and additional material required for I-seams compared with the known methods of this type. According to the invention, the object is achieved by the gap width bSp of the I-joint according to the relationship bSp (0.15 ... 0.3) s (0.9 ... 1.2) and the welding speed VS according to the relationship VS2 , 6 ... 3,2 / i4,8, where i is the current density in A / mm2, is selected.
Description
' Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, d!e bekannten Vertikal-Aiifwärts-Lichtbogen- bzw. Plasmaschweißverfahren derart zu verändern, daß es möglich wird, einen vo. .· v. -,er Drahtelektrode ausgehenden Lichtbogen innerhalb der engen I-Fugen bzw. V-Fugen mit steiler Nahtflanke zu haltenThe invention is based on the object d ! e known vertical Aiifwärts-arc or plasma welding process to change such that it is possible, a vo. · V. - To keep it wire electrode outgoing arc within the narrow I-joints or V-joints with steep seam
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Spaltbreite bSp der I-Fuge nach der BeziehungAccording to the invention, the object is achieved in that the gap width b sp of the I-joint according to the relationship
bSp = (0,15...0,3) s+ (0,9...1,2), wobei s die Dicke der zu verschweißenden Bleche ist, und die Schweißgeschwindigkeit v, entsprechend der Beziehungb S p = (0.15 ... 0.3) s + (0.9 ... 1.2), where s is the thickness of the sheets to be welded, and the welding speed v, according to the relationship
2,6...3,2 V5 = + 4,8 ,2.6 ... 3.2 V 5 = + 4.8,
wobei i die Stromdichte in A/mm2 ist, ausgewählt werden.where i is the current density in A / mm 2 .
Die Vorschubgeschwindigkeit der Drahtelektrode V0 wird in bekannter Weise in Abhängigkeit von der Schweißgeschwindigkeit vs, der Fugenfläche Ap und der F!äche der Drahtelektrode Aq nach der BeziehungThe feed rate of the wire electrode V 0 is in a known manner depending on the welding speed v s , the joint surface Ap and the Fλ- surface of the wire electrode Aq according to the relationship
Vp K Ac v, A0 Vp K Ac v, A 0
gewählt, wobei K ein Korrekturfaktor ist, der die Schweißnahtüberhöhung charakterisiert und im allgemeinen 1,05 bis 1,1 beträgt. Für eine günstige Prozeßführung hat es sich erwiesen, den Abstand zwischen Drahtelektrode und Fugenflanke nicht wesentlich größer als 1,5mm zu wählen.where K is a correction factor that characterizes weld peaking and is generally 1.05 to 1.1. For a favorable process control, it has been found that the distance between the wire electrode and joint flank not much larger than 1.5mm to choose.
Im Ergebnis langwieriger und komplizierter Untersuchungen hat es sich gezeigt, daß bei der einlagigen I-Nahtverschweißung nur innerhalb der erfindungsgemäß angegebenen Bereiche für Fugenspalt und Schweißgeschwindigkeit eine ausgeglichene Relation zwischen aufgeschmolzenem Grundwerkstoff und abgeschmolzener Drahtmenge pro Zeiteinheit sowie der zum Füllen der Fuge erforderlichen Menge pro Zeiteinheit besteht, so daß das Schmelzbad auch ohne zusätzliche Mittel in der Fuge gehalten werden kann. Dadurch würde es möglich, daß vorteilhafte Vertikal-Aufwärts-Schweißen auch in den in der Industrie vorherrschenden Dickenbereichen zwischen 3 und 16mm ohne vorderseitige Schweißbadsicherung anzuwenden. Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht in dem gegenüber den bekannten Vertikal-Aufwärts-Schweißverfahren wesentlich verringerten Energiebedarfs. Er wurde durch Änderung der Wärmeführung auf das zum Abschmelzen der Drahtelektrode und Aufschmelzen des Grundwerkstoffs unbedingt notwendige Maß reduziert. Dadurch wird der Grundwerkstoff insgesamt thermisch wesentlich geringer als bisher belastet, so daß auch die Wärmebeeinflussung der Randzonen reduziert und die Ausbildung der Grobkornzone wesentlich kleinor ist. Durch die folglich schnellere Abkühlung bildet sich auch ein verfeinertes Primärkorn in der Schweißnaht aus, die mechanisch-technologische Güte der Schweißverbindung verbessert sich dadurch. Der verringerte Wärmeeintrag gewährleistet insgesamt ohne weitere Wärmebehandlung (Normalisierung) eine gegenüber üblichen Werten zwei- bis dreifach höhere Kerbschlagzähigkeit.As a result of lengthy and complicated investigations, it has been shown that in the single-layered I-seam welding only within the ranges given for gap and welding speed according to the invention a balanced relationship between molten base material and amount of molten wire per unit time and the amount required to fill the joint per unit time , so that the molten bath can be kept in the joint without additional means. This would allow advantageous vertical upward welding to be applied in the industry's thickness ranges of between 3 and 16mm without front weld pool protection. Another advantage of the invention is the significantly reduced energy requirements compared to the known vertical up welding methods. It was reduced by changing the heat transfer to the extent absolutely necessary for melting the wire electrode and melting the base material. As a result, the base material is thermally much lower than previously charged, so that the heat influence of the edge zones is reduced and the formation of the coarse grain zone is substantially kleinor. As a result of the resulting faster cooling, a refined primary grain also forms in the weld seam, thereby improving the mechanical-technological quality of the welded joint. Overall, the reduced heat input, without further heat treatment (normalization), ensures a notch impact strength two to three times higher than conventional values.
Sehr vorteilhaft wirkt sich in der erfinderischen Lösung das kleine Nahtvolumen, die annähernd parallel verlaufenden Nahtflanken und der gerinne Wärmeeintrag auf das Schweißverhalten der zu schweißenden Bauteile aus. Die Schrumpfwerte sind gegenüber ähnlichen Verfahren wesentlich geringer, so daß oft zusätzliche Nacharbeiten (Richten der Bauteile) entfallen können.Very advantageous in the inventive solution, the small seam volume, the approximately parallel seam edges and the low heat input affects the welding behavior of the components to be welded. The shrinkage values are much lower than similar methods, so that often additional reworking (straightening of the components) can be omitted.
Der geringe Wärmeeintrag, die günstige Wärmeführung und die dadurch veränderten Kristallisationsbedingungen gestatten auch bei einem inneren Nahtformverhältnis wesentlich kleiner 1 rißfreie Nähte zu schweißen. Die üblich ausgeprägte Mittelrippe als Schwächezone in der Nahtmitte entfällt.The low heat input, the favorable heat conduction and the resulting altered crystallization conditions allow even with an inner seam shape ratio substantially less than 1 weld-free seams to weld. The usual pronounced midrib as a weak zone in the middle of the seam is eliminated.
Die Erfindungsbeschreibung soll am Beispiel des MAG-Vertikal-Aufwärts-Engspaltschweißens erläutert werden, wobeiThe invention description will be explained using the example of the MAG vertical upward narrow gap welding, wherein
Fig. 1: Schweißanordnung für das Vertikal-Aufwärts-Lichtbogenschweißen mit abschmelzender Elektrode, Fig. 2: Wirkprinzip des Schweißprozesses im SpaltFig. 1: Welding arrangement for the vertical upward arc welding with consumable electrode, Fig. 2: Principle of the welding process in the gap
darstellen.represent.
Beim Abschmelzen der Fugenflanken 2 brennt der Lichtbogen 3 links und rechts an der Fugenflanke oder an beiden gleichzeitig.When melting the joint edges 2 of the arc 3 burns left and right at the joint edge or both at the same time.
so daß von 1 bzw. 2 Lichtbögen gesprochen werden kann. (Fig. 1)so that can be spoken by 1 or 2 arcs. (Fig. 1)
Dor Lichtbogen wandert dabei in der Fuge 1 hin und her und schmilzt diese in großer Tiefe annähernd gleichmäßig auf. Dabei worden jodoch nur 7h bis 3A der Fugentiefo erfaßt. Der Rest wird durch die ablaufende Schmelze 7 bzw. das flüssige Schweißgut aufgeschmolzen, dio bzw. das somit für den Schweißprozeß genutzt worden kann.Dor arc wanders back and forth in the joint 1 and melts them at a great depth almost uniformly. In this case, however, only 7 h to 3 A of the Fugentiefo were recorded. The remainder is melted by the running melt 7 or the liquid weld metal, dio or which can thus be used for the welding process.
Dio Elektrode 5 wird kontinuierlich und im Winkel von otwa 90° zum Blech 4 stetig cior Fuge zugeführt (Fig. 2). Der Tropfen 8 geht mittels Kurzschluß ins grundworkstoffseitige Schmelzbad 7 über. Der durch den Lichtbogen aufgeschmolzene Grundwerkstoff lauft infolgo dur Schworkraft nach unten ab. Die vorbleibende flüssige Schicht zwischen Lichtbogen und festem Grundwerkstoff wird minimiert, was den Wärmeühergang und den Aufschmelzprozeß des Grundwerkstoffes extrem verbessen.Dio electrode 5 is continuously and at an angle of otwa 90 ° to the plate 4 continuously cior joint supplied (Fig. 2). The droplet 8 passes by means of a short circuit into the material surface of the molten bath 7. The base material melted by the arc runs downwards by gravity. The remaining liquid layer between the arc and solid base material is minimized, which extremely improves the heat flow and the melting process of the base material.
Untorhalb der Elektrode wird das Schmelzbad im engen Spalt durch die Kapillarwirkung und die Grenzflächenspannung gehalten und bildet so die Naht 6. Gegenüber herkömmlichen Vertikalschweißtechnologien ist eine Zwangsformung nicht unbedingt nötig. Nur wurzolseitig wird eine Schmelzbadsicherung verwendet, um ein eventuelles Durchschießen der Elektrode zu verhindern.Underneath the electrode, the melt pool is held in the narrow gap by the capillary action and the interfacial tension and thus forms the seam 6. Compared with conventional vertical welding technologies, a forced forming is not absolutely necessary. Only wurzolseitig a Schmelzbadsicherung is used to prevent any shooting through of the electrode.
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DD32156688A DD276831A1 (en) | 1988-11-08 | 1988-11-08 | METHOD FOR THE UNIVERSAL VERTICAL UPWARD ARC BZW. PLASMA WELDING |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN102615404A (en) * | 2012-04-17 | 2012-08-01 | 江苏建筑职业技术学院 | Method for synchronously welding two surfaces of stainless steel thick plate |
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1988
- 1988-11-08 DD DD32156688A patent/DD276831A1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN102615404A (en) * | 2012-04-17 | 2012-08-01 | 江苏建筑职业技术学院 | Method for synchronously welding two surfaces of stainless steel thick plate |
CN102615404B (en) * | 2012-04-17 | 2014-01-22 | 江苏建筑职业技术学院 | Method for synchronously welding two surfaces of stainless steel thick plate |
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