DE10045461A1 - Schweißbadsicherung und Verfahren zur Herstellung einer solchen Schweißbadsicherung - Google Patents

Abstract

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unabhängig vom einzusetzenden Schweißpulver ein optimales Formgebungs- und Verfestigungsverfahren für den Grundkörper der Schweißbadsicherung aus Keramik oder aus einem unterhalb der Sintertemperatur verfestigten keramikähnlichen Werkstoff anwenden zu können. DOLLAR A Diese Aufgabe wird durch eine Schweißbadsicherung gelöst, welche zumindest am Ort der Schweißstelle, vorzugsweise in einer Nut zur Formung der Schweißnaht, mit einer Schicht aus einem Schweißpulver und einem Bindemittel versehen ist. DOLLAR A Die erfindungsgemäße Schweißbadsicherung ist vorzugsweise beim Stumpfschweißen großer Blechtafeln durch alle bekannten Lichtbogenschweißverfahren, wie beispielsweise MAG-, MIG-, WIG- und UP-Schweißen, verwendbar.

Description

Die Erfindung betrifft Schweißbadsicherungen, wie sie vor allem beim Stumpf­ schweißen langer Nähte zwischen zwei Blechen durch Kleben, Klemmen oder manchmal auch magnetisch unter der Schweißfuge befestigt werden, damit das schmelzflüssige Metall im Moment der Schweißung nicht durch diese Fuge "hindurchfällt", sondern Gelegenheit zum Erstarren erhält. Durch die Form der Schweißbadsicherung kann weiterhin die gewünschte Form der Schweißnaht (meist eine leicht bogenförmig konvexe Form) beeinflußt sowie durch Bestand­ teile oder Zusätze (sogenannte "Schweißpulver") der Schweißbadsicherung der Schmelzvorgang selbst günstig beeinflußt werden. Dabei unterscheidet man le­ gierende Schweißpulver, aus denen Bestandteile eine Legierung mit dem ge­ schweißten Metall eingehen und auf diese Weise die stofflichen Eigenschaften der Schweißnaht verbessern und nicht legierende Schweißpulver, welche zu Schlacken schmelzen und so eine glatte Oberfläche der Schweißnaht ergeben und/oder den Zutritt von Luftsauerstoff verhindern bzw. sogar reduzierend wir­ ken.

Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Schweißbadsicherung

Grundsätzlich bestehen die Schweißbadsicherungen aus Keramik oder aus einem Metall, wegen der guten Wärmeleitungs-Eigenschaften meist Kupfer (H. Gräfen (Hrsg.), Lexikon der Werktstofftechnik, Düsseldorf 1991, S. 897). Um eine Mehrfachnutzung zu ermöglichen, ist auch eine Kombination beider Materialien in der Weise bekannt, daß Träger aus Metall durch thermisches Spritzen mit ei­ nem keramischen Werkstoff beschichtet werden. In gleicher Weise kann nach mehrfacher Verwendung eine Regenerierung erfolgen (DE 197 25 437 A1).

Dies ändert nichts an der Tatsache, daß Schweißbadsicherungen aus Keramik in aller Regel nur einmal verwendbar sind. Hier ist die Entwicklungsarbeit darauf zu konzentrieren, das Herstellungsverfahren der Keramik oder eines keramik­ ähnlichen Stoffes rationeller zu gestalten.

So ist es speziell zur Herstellung von Schweißbadsicherungen bekannt, ein Ge­ misch aus Quarzsand, Schweißpulver und Wasserglas durch Begasung mittels Kohlendioxid auszuhärten (DE 29 20 650). Dieses Aushärten muß in der end­ gültigen Form erfolgen. Die Begasung erfolgt nur für 3 bis 5 Sekunden und ist ein schwer kontrollierbarer Verfahrensschritt ist, weil man nie sicher sein kann, ob die von der Form abgedeckten, von der freien Oberflächen entfernten Berei­ che des Formling genügend ausgehärtet sind. Eine plastische Formgebung ist bei diesem Gemisch und Verfahren nicht möglich.

Der Aufwand zur Sinterung des Formlings bei der Herstellung keramischer Schweißbadsicherungen wird auch bei einem Verfahren vermieden, bei welchem die kalthärtende keramische Masse aus einem Gemisch von Magnesiumchlorid­ lauge und kaustischer (gebrannter) Magnesia besteht (DD 261 976 A1). Dieses auch als Sorelzement bekannte Gemisch hat bei der vorgesehenen Applikation den Nachteil, daß es sich nicht durch plastische Verarbeitung formen läßt, da die Topfzeiten des Gemisches in der Größenordnung von Minuten liegen. Weiterhin hat das Gemisch den Nachteil, daß das auch im ausgehärteten Zustand noch ent­ haltende Wasser beim Schweißen explosionsartig entweicht und den Schweiß­ prozeß erheblich stört bzw. zunichte macht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unabhängig vom einzusetzenden Schweißpulver ein optimales Formgebungs- und Verfestigungsverfahren für den Grundkörper der Schweißbadsicherung aus Keramik oder aus einem unterhalb der Sintertemperatur verfestigtem keramikähnlichen Werkstoff anwenden zu können.

Diese Aufgabe wird durch die in den Patentansprüchen beschriebene Erfindung gelöst.

Das Aufbringen der Paste im erfindungsgemäßen Verfahren ist in das Verfahren zur Herstellung der Grundkörper der Schweißbadsicherungen integrierbar und zugleich kann das Material der Schicht aus Schweißpulver und einem Bindemit­ tel unabhängig von der Formgebung und Aushärtung des Grundkörpers allein nach den schweißtechnischen Eigenschaften ausgewählt und ggf gesondert aus­ gehärtet werden.

Bei Wahl des geeigneten Schweißpulvers in der erfindungsgemäßen Schicht las­ sen sich bei geringem Aufwand für die Vorbereitung der Schweißung alle Stahlwerkstoffe von unlegierten Baustählen bis zu hochlegierten Stählen in ho­ her Qualität schweißen.

Die erfindungsgemäßen Schweißbadsicherungen sind, wiederum mit entspre­ chender Wahl der Schweißpulvers in der erfindungswesentlichen Schicht, bei allen Lichtbogenschweißverfahren, wie beispielsweise MAG-, MIG-, WIG- und UP-Schweißen einsetzbar.

Erfindungswesentlich ist die Wahl einer solchen Korngröße des Schweißpulvers, daß es völlig vom Bindemittel, vorzugsweise Wasserglas, umhüllt wird, um einer Entmischung bei der Verarbeitung vorzubeugen.

Die Aushärtung der Schicht erfolgt durch eine Temperung, wobei eine Tempera­ tur unter 300°C nicht in Frage kommt, da ansonsten zu viel Wasser in der Schicht verbleibt, das beim Schweißen freigesetzt würde und den Schweißvor­ gang stört. Temperaturen über 400°C können nicht angewandt werden, da bei solchen Temperaturen die meisten Schweißpulver zersetzt würden.

Die Schichtdicke ist durch die zur Wirksamkeit benötigte Menge an Schweiß­ pulver nach unten begrenzt. Nach oben ist sie zum einen durch die Geometrie der Nut begrenzt, aus der sie verständlicherweise nicht nach oben herausragen darf, aber auch dadurch, daß bei zu großer Schichtdicke beim Schweißen Zer­ setzungsprodukte nicht mehr ohne weiteres entweichen können, was den Schweißvorgang und die Qualität der Schweißverbindung ebenfalls beeinträch­ tigt.

Die Erfindung wird nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Die beigefügte Zeichnung zeigt in etwa 4facher Vergrößerung einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Schweißbadsicherung mit den angegebenen Ab­ messungen.

Der Grundkörper besteht aus Steatit- oder Cordierit-Keramik.

Die Schicht enthält als aktive Phase ein Schweißpulver auf der Basis von Man­ gan-Silikat. Dieses Schweißpulver wird in einer Kugelmühle mit Korund-Mahl­ kugeln auf eine Korngröße unter 63 µm zerkleinert und danach eventuell ver­ bliebene größere Körner durch Sieben abgetrennt. Dieses Schweißpulver wird im Massenverhältnis von 1 : 1 mit Wasserglas nach Anspruch 6 als Bindemittel vermischt und in der Nut in einer Dicke von etwa 0,5 mm aufgetragen. Nach ei­ ner Trocknungszeit von etwa 2 Stunden erfolgt zur Aushärtung der Schicht eine Temperung über zwei Stunden bei 350°C.

Claims (7)

1. Schweißbadsicherung aus Keramik oder einem unterhalb der Sintertemperatur verfestigtem keramikähnlichen Werkstoff, dadurch gekennzeichnet, daß diese zumindest am Ort der Schweißstelle, vorzugsweise in einer Nut zu Formung der Schweißnaht, mit einer Schicht aus einem Schweißpulver und einem Bindemitel versehen ist.

2. Schweißbadsicherung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel ausgehärtetes Wasserglas ist.

3. Schweißbadsicherung nach einem der bisherigen Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Schweißpulver eine Körnung kleiner als 63 µm hat.

4. Schweißbadsicherung nach einem der bisherigen Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Schicht eine Dicke von 0,2 mm bis 0,8 mm, ggf. höchstens je­ doch gleich der halben Tiefe der Nut, hat.

5. Verfahren zur Herstellung einer Schweißbadsicherung nach einem der bisheri­ gen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Paste aus dem Schweißpulver und flüssigem Wasserglas im Masseverhältnis von 1 : 0,5 bis 1 : 1, 5 hergestellt, auf den Körper der künftigen Schweißbadsicherung aufgetragen und durch Tem­ perung ausgehärtet wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß Wasserglas mit ei­ nem Molverhältnis zwischen SiO₂ und Na₂O von 3,1 : 1 bis 3,5 : 1 (Modul 3,0 bis 3,6) und einer Viskosität von 100 mPas bis 200 mPas verwendet wird.

7. Verfahren nach Anspruch 5. oder 6. dadurch gekennzeichnet, daß die Tempe­ rung bei 300°C bis 400°C, vorzugsweise bei 300°C bis 350°C vorgenommen wird.