DE1016865B - Verfahren und Vorrichtung zur Schutzgas-Lichtbogenschweissung von Leichtmetallen mit abschmelzender und mit nicht abschmelzender Elektrode - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Schutzgas-Lichtbogenschweissung von Leichtmetallen mit abschmelzender und mit nicht abschmelzender Elektrode

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DE1016865B
DE1016865B DEK26175A DEK0026175A DE1016865B DE 1016865 B DE1016865 B DE 1016865B DE K26175 A DEK26175 A DE K26175A DE K0026175 A DEK0026175 A DE K0026175A DE 1016865 B DE1016865 B DE 1016865B
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Lloyd Arnold Cook
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  • Mechanical Engineering (AREA)
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Description

  • Verfahren und Vorrichtung zur Schutzgas-Lichtbogenschweißung von Leichtmetallen mit abschmelzender und mit nicht abschmelzender Elektrode Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren: und eineVorrichtung zur Schutzgas-Lichtbogenschweißung von; Leichtmetallen, vorzugsweise von Aluminium und Aluminiumlegierungen, mit abschmelzender oder nicht abschmelzender Elektrode und mit indifferenten Gasen als. Schutzgas.
  • Der Schutz der E,lektroden kann. z. B. durch. eine brennbare Flüssigkeit, z. B. einen Kohlenwasserstoff oder Alkohol, die auf die Elektroden gespritzt wird und im Flammenbogen eine reduzierende Atmosphäre bildet, geschehen. Weiter ist es bekannt, der Lichtbogenatmosph äre Natrium- oder Lithiumsalze zuzuführen, z. B. auch in Mischung mit Metalloxyden, deren Schmelzpunkt so hoch liegt, daß sie im Lichtbogen erst bei sehr hoher Temperatur schnnelzen oder verdampfen. Diese Oxyde sind z. B. Oxyde von. Titan, Molybdän:, Uran:, Wolfram, Chrom. Bei einem anderen Verfahren werden die Elektroden, mit schlackenbildenden, Umhüllungen, versehen, die aus mehreren aus Salzgemischen aufgebauten Schichten: bestehen. Diese Salzgemische sind Chloride oder Fluoride der Alkalimetalle, die dann beim Schweißvorgang als Flußmittel dienen:. Ihre Hauptaufgabe! ist es, die bei der Erhitzung entstehenden Oxydhäutei zu vorschlacken. Bekannt ist auch die Verwendung von Halogeniden im Lichtbogen bei der Schweißung von Leichtmetallen derart, daß die Elektroden eine schichtweise schlackenbildende Umhüllung aufweisen, deren Innenzone hygroskopische Anteile enthält. Bekanntgeworden sind schließlich auch. Verdampfer zur Erzeugung dampf- und gasförmiger Schutzgase für Schweißlichtbögen, die, wie oben erwähnt, vornehmlich, auf Alkohol- und Methanolbasis, also mit einer Mischung von Kohlenmonoxyd und, Wasserstoff arbeiten.
  • Die Erfindung ist in erster Linie, jedoch ohne Bpschränkung darauf, auf die Anwendung für das Schweißen mit einer abschmelzenden Elektrode bestimmt. Bei einem Schweißverfahren, das eine weit verbreitete Anwendung gefunden hat und als halb,-selbsttätiges Schweißen: bezeichnet wird, wird ein Schweißdraht, vorzugsweise ein blanker Draht, als abschmelzeinde Elektrode selbsttätig einer, von. der Bedienungsperson gehaltenen Schweißpistole zugeführt und durch die Betätigung des Pistolenauslösers dein blanken Schweißdraht ein Vorschub, zu einem innerhalb einer Hülle eines Schutzgases, z. B. Argon, Helium oder Gemischen. dieser Gase, befindlichem Lichtbogen mitgeteilt, wobei das Schutzgas auch das geschmolzene Metall der Schweißperle abschirmt. Bei diesem Verfahren: bewegt die Bedienungsperson die Pistole von Hand. in der Weise, da:ß die Drahtelektrode der zu schweißenden Naht folgt, wobei beim Fortgang des Schweißvorganges der Schweißdraht selbsttätig in die von der Bedienungsperson gehaltene Pistole ein- und hindurchgeführt wird. Ein Beispiel eines Geräts üblicher Art zum halbselbsttätigen Schweißen ist in dein USA.-Pa:tent 2 504 868 beschrieben, das eine. Ga:sflasche für die Zufuhr eines, Schutzgases zur Schweißpistole, für die Abschirmung des Lichtbogens aufweist sowie eine Elektrodendrahtspule mit geeigneten elektrischen Mitteln für das Zuführen des Drahts zur Pistole, einem geeigneten Gleichstrom-Schweißgenerator zur Lieferung des Stroms für den; Lichtbogen, wobei die negative Klemme des Generators mit dem Werkstück und die positive Klemme, mit der Elektrode verbunden ist, und ferner Mittel zur Steuerung der Strömung des Schutzgases, des Durchgangs von Strom durch den Elektradendraht und die Betätigung der Zuführung des Elektrodendrahts vorgesehen sind.
  • Obwohl Aluminium und Alunniniumleigierunge@n durch die Anwendung der Lichtbo:gensc,hweißtechn :ik unter einer Schutzgashülle und bei Ve tvendung einer abschmelzenden oder nicht abschmelzenden Elektrode und im selbsttätigen oder halbselbsttätigen Verfahren leicht schweißbar sind, wurde festgestellt, daß die gleichmäßige Herstellung einwandfreier Schweißverbindungen wegen der Bildung von Poren außerordentlich schwierig ist. Es wird angenommen, da:B solche Fehlerstellen durch: eingeschlossene Gase mit oder ohne begleitende, Schlackenfilme undfoder durch gelöste Gase, die bei der Erstarrung des Schweißmetalls. frei werden;, bedingt sind. Bisher wurde das Hauptaugenmerk zur Verbesserung der Schweißverbindungen. auf die Verbesserung der Oberflächeneigenschaften des Schweißmetalldrahts, auf die Steuerung der veränderlichen Größen dies Lichtbogens, insbesondere der Spannung und der Stromstärke, die Beeinflussung das Oberflächenzustandes, des Werkstücks, das Puddeln im Schweißbad, die Anwendung einer bestimmten Technik bei der Bildung der Schweißraupen und auf die Gestaltung der Schweißnaht bzw. Schweißstelle gerichtet. Diese Bemühungen, haben jedoch zu keinem Verfahren für das Lichtbogen.-schweißen, von Aluminium und Aluminiumlegierungen unter Abschirmung durch ein Schutzgas geführt, das gleichmäßig Schweißverbindungen von hoher Qualität ergibt. Die Gefahr der Bildung fehlerhafter Schweißverbindungen; wird überdies noch durch die in manchen Fällen, verwendeten Mehrlagen-Schweißnähte und beim überkopfschweißen, bei welchem die Verwendung eines rasch erstarrenden Schweißmaterials erforderlich ist, verstärkt.
  • Hauptziel der Erfindung ist deshalb, ein: verbessertes Verfahren und eine verbesserte Vorrichtung zur Schutzgas-Lichtbogeinschweißung von Leichtmetallen, vorzugsweise Aluminium und AluminJumlegierungen, mit abschmelzender oder nicht abschmelzender Elektrode unter Verwendung von: indifferenten; Gasen als Schutzgas, derart, daß bei guten, Lich.tbogeneigen- -scha,ften einwandfreie Schweißverbind.ungenohneoder mit stark verringerter Porenbildung entstehen.
  • Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, d.aß denn Schutzgas anteilig bis zu 2% ein praktisch reines, gasförmiges Halogen, das ganz oder teilweisse mit dem flüssigen Leichtmetall ein Halogenid bildet, und/oder mindesteins ein Halogenid zugefügt wird,, das praktisch frei von, Kohlenstoff und Wasserstoff ist. Als Halogen; wird vorzugsweise Chlor verwendet, dessen . Anteil im Schutzgas gleich oder größer als 0,01%, vorzugsweise 0,05 bis 0,5% ist, und als Halogenid Magnesiumchlorid, Natriumchlo,rid, Alumin.iumchlo-rid, Zirkoniumtetrachlorid, Siliziumtetrachlorid, Titantetrachlorid, Bortrichlorid oder Bortrifluorid.
  • Die erfindungsgemäß zur Verwendung gelangende Elektode ist dadurch gekennzeichnet, daß sie - als Drahtelektrode - aus dem Schweißmetall, vorzugsweise also aus Aluminium und einer Aluminiumlegierung, und mindestens einem C- und H-freien ; Halogenid, vorzugsweises einem Natrium-, Magnesium-und/oder Aluminiumhalogenid beisteht oder - wenn als Seelendrahtalektrode ausgebildet - einen Kern aus vorzugsweise Natrium-, Magnesium- und/oder Aluminiumchlorid. als Ha,logenid und einem Mantel aus Aluminium oder besitzt.
  • Das zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit der erfindungsgemäßen Elektrode dienende Verfahren beruht auf bekannten, Mitteln., um die Halogenidmasse, die praktisch frei von. Wasserstoff und Kohlenstoff ist, zu verdampfen und den Halogeniddampf dehn indifferenten Gas zuzuführen., das aus Argon, Helium oder einem Gemisch dieser Gase besteht. Halogene in elementarem Zustand können ebenfalls vorhanden sein. Man kann also flüssige, gasförmige oder feste Halogenidee bzw. elementare Halogene verwenden, die nur als Beimischung zum indifferenten Schutzgas dienen, und mindestens teilweise in der Schweißzone, d. h. dem Lichtbogen und der> Schweißperle, durch die Schweißperle aus geschmolzenem Aluminium in entsprechende Halogenide umgewandelt bzw. dort auch mit anderen Halogeniden gemischt werden.
  • Die Anwesenheit von Wasserstoff ist unzweckmäßig, da dieser in geschmolzenem Aluminium löslich ist, bei der Erstarrung des Schweißmetalls. austritt und Porenbildung verursacht, was den Zielen der Erfindung gerade entgegengesetzt ist. Kohlenstoff : i"st ebenfalls ungeeignet, da kohlenstoffhaJtige Halogen de in Kontakt mit dem Lichtbogen, Kahlenstoffablage#-rungen in der Schweißzone herbeiführen, die als Kohlenstoffeinschließungen in der Schweißverbindung verbleiben können. Außerdem bilden kohlenstoffhaltige Halogeneide in Kontakt mit leim Lichtbogen, außerordentlich giftige Verbindungen, wie Phosgen: Ferner ist der Lichtbogen gegen die Anwesenheit von Kohlenstoff und Wasserstoff .in Form von Halogeniden in der Schutzgashülle sehr empfindlich, so daß sieh ein unstabiler Lichtbogen ergibt.
  • Das erfindungsgemäß in gasförmigem Zustand verwendete Halogen, z. B. Chlor, soll die angegebene Anteilsgrenze von 2% im Schutzgas Nicht überschreiten,, weil das Einatmen größerer Mengen für. das. Bedienungspersonal eine ernste Gefahr bedeutet. Ferner wurde festgestellt, daß beim Schweißen von Aluminiumlegierungen, die verhältnismäßig große Mengen Magnesium als Legierungsbestandteil enthalten, die Verwendung von Halogenen in, größeren Anteilen als 0,5% dazu führt, daß aus dem Schweißmetall das Magnesium in: übermäßig großen Anteilen herausgenommen wird, was zu einer beträchtlichen Verringerung der Festigkeit der SchweißveTbindung führt, auch wenn, die Schweißstellen völlig oder nahezu porenfrei sind.
  • Die durch die Anwendung der Erfindung erzielbaren verbesserten Ergebnisse> werden im folgenden beschrieben. Die Ergebnisse bei einfachen I-Stoss-Schweißraupen, die in ebener Lage zwischen 6 mm starken Platten aus einer Alumin,iumlegiarung von einer chemischen. Zusammensetzung aus annähernd 4,6% Magnesium, 0,75°/o Mangan, Rest Aluminium und üblicheVerunreinigungen, gebildet werden, waren gut. Die Schweißverbindung wurde durch Lichtbogenschweißung unter Schutzgas mit einer abschmelzenden Elektrode aus. Schweißmetalldraht, dessen. chemische Zusammensetzung im wesentlichen: die gleiche wie die des Grundwerkstoffs ist, hergestellt. Das bei allem Schweißverbindungen verwendete indifferente Gas war Argon und das Halogen Chlorgas, wobei die. je Stunde verwendete Gesamtgasmenge annähernd 17001 betrug. Der Schweißstrom hatte eine Stromstärke von, etwa 225 Ampere, die Lichtbogenspannung betrug etwa 24 Volt. Außer einer Röntgenuntersuchung wurden die Schweißverbindungen Zerreißversuchen unterzogen. Vor den Zerreißversuchen wurde die Schweißraupen abgeschliffen, damit der Bruch des Prüfstücks in der Schweißstelle stattfand, um eine visuelle Untersuchung der Qualität des Schweißmetalls zu ermöglichen,.
  • Die Röntgenaufnahme einer Schweißverbindung, die nach einem üblichen; Verfahren: bei alleiniger Verwendung von, Argon als Schutzgas hergestellt wurde; zeigte im Schweißmetall eine starke Porosität; das Schweißmetall wies eine Bruchfestigkeit von etwa 2565 kg/cm2, eine Fließgrenze von etwa 1536 kg/cmQ und eines Dehnung von etwa 8,3% auf.
  • Röntgenaufnahmen von Schweißverbindungen,; die nach dem gleichen Grundverfahren hergestellt wurden, bei welchen jedoch verschiedene Mengen Chlorgas dem aus Argon bestehenden; Schutzgas beigemischt wurden., zeigten : porenfreie Nähtee. Bei der Herstellung einer Schweißverbindung A beitrug die stündliche Schutzgas.meinge etwa 1700 1 einschließlich etwa 0,85 1 Chlorgas; Chlor war im Schutzgas also anteilig mit etwa 0,051/o vertreten:. Eine andere Schweißve:rbindung B wurde bei der gleichen stündlichen Schutzgasmenge einschließlich etwa 2,55 1 Chlorgas hergestellt; die Chlorgasmenge betrug hier also etwa 0,15°/o. Eine weitere Schweißverbindung C wurde wiederum mit etwa der gleiche-, stündlichen Schu.tzgasmenge, jedoch mit einem Chlorgasanteil von 4,251 hergestellt; in. diesem Falle betrug der Chlorgasa:nteil daher etwa 0,25 %. Durch die Anwendung des erfindun;gsgemüßen Verfahrens wurden an, den; Schweißstellen porenfreie oder nahezu. porenfreie Schweißverbindungen erzielt.
  • Nach dem durch Zugbeanspruchung herheigeführten Bruch der Schweißstellen ergab sich. für die erstgenannte Schweißverbindung A eine Bruchfestigkeit von etwa 29261;g/em2, eine Fließgrenze von. etwa 1630 kg/cm2 und eine Dehnung von: etwa 12,20/0. Die: Schweißverbindung B hatte eine Bruchfestigkeit: von etwa, 2870 kg/cm2, eine Fließgrenze, von etwa 1590 kg/cm2 und eine- Dehnung von. eitwa. 12,80/0. Die Schweißverbindung C hatte eine Bruchfestigkeit von etwa 2890 kg/cm2, eine Fließgrenze von. etwa 1600 kg/cm2 und eine Dehnung vom etwa 12,9 %. Hierbei ist zu erwähnen:, daß die Schweißdrahtedektrode annähernd deni gleichen Ma:gn;esiumgehalt hattet wie der Grundwerkstoff. Die, Festigkeitseigenschaften: der Seh:weißverhindungen A bis C können gegenüber den nach den üblichen, Verfahren hergestellten Schweißverbindungen noch weiter bei einem geringfügig höheren Magnesium@gehalt im Schweißdraht der Elektrode zum: Ausgleich des durch die Verwendung eines Halogens verursachten geringfügigen: Magnesiumverhuste erhöht werden. Es wurde also durch die i Anwendung des Verfahrens, gemäß der Erfindung die Oualität der Schweißverbindungen stark verbessert und eine beträchtliche Erhöhung der Festigkeit der Schweißverbindungen gegenüber den nach den üblichen Schweißverfahren hergestellten Verbindungen erzielt.
  • Obwohl die vora:ngehend:beschriebene e@Ausführungsform des erfinderischen Grundgedankens vom Gesichtspunkt der Kosten., der Steuerung und der Verwendung der üblichem, Schweißmetalldrähte aus vorzuziehen ist, umfaßt die Erfindung noch verschiedene andere vorteilhafte Ausführungsformen, die, wenn gewünscht, mit befriedigendem Erfolg Anwendung finden, können. Eine solche Ausführungsform besteht , darin, das Halogenid in Form eines Überzuges auf dem Schweißdraht vorzusehen:.
  • Eine weitere Ausführungsform besteht darin, das Haloge@nid bzw. die! Ha,logenide dem Schweißdraht einzuverleiben1. Dies kann, auf verschiedene Weise erreicht werden, beispielsweise dadurch, daß eine, Kernbohrung in: einem Barren: oder Knüpp:ell des gewünschten Schweißmetalls vorgesehen wird, die Bohrung mit einem geeigneten Halogenid oder geeigneten Halogen niden in gegebenen, Anteilen gefüllt wird., die Enden t der Kernbohrung abgedichtet werden und dann der Barren oder Knüppel durch Bearbeitung, beispielsweise durch Schmiedeur und Ziehen:, auf die Dimensionen des Schweißmetalldrahtes von den gewünschtem Abmessungen verringert wird. Beispielsweise wurden Schweißmetalldrähte hergestellt, deren Kerne- z. B, aus einem Aluminium- und. Natriumchlo,ridgemisch, Na;-triumchlorid, Magnesiumchlorid, Aluminiumchlorid oder aus einem Gemisch vom Aluminium- und Magn.esiumchlorid bestanden. Bei der Herstellung solcher Drähte wird das Kern@ma te-rial im allgemeinen. in Pulverform zugesetzt, obwohl es in, manchen Fällen dem Barren oder Knüppel in geschmolzener Form einverleibt werden kann.
  • Der Schweißdraht kann auch durch Mischen. des Halogenids oder der Halogenide mit einem Pulver aus Aluminium oder Aluminiumlegierung in der Weise hergestellt werden, daß das. Gemisch verdichtet und durch Strangpressen sowie Ziehen. in die gewünschte Abmessung des Schwe@ißmeta,lldrah.ts gebracht wird.
  • Es wurden zahlreiche Schweißverbindungen von Platteen aus Aluminiumlegierung unter Verwendung von Elaktrodendrähten der beschriebenen: Art hergestellt, wobei sich Schweißverbindungen ergaben., deren Oualität weit überlegen, gegenüber solchen: war, welche b,ei Verwendung von: Schweißmetalldrähten üblicher Art ohne einverleibte Halogenide- hergestellt wurden.
  • Als praktisches Ausführungsbeispiel für die Erfindung bei Verwendung halogenidhaltigen Sch.weißmetalldrah.ts, wurde ein Schweißstab aus einer Aluminiumlegierung mit einer chemischen Zusammensetzung von etwa 5,2% Magnesium, 0,1% Mangan, 0,1% Chrom, Rest Aluminium und' übliche Verunreinigungen hergestellt. Der Stab hatte einen Durchmesser von 25,4 mm, eine Länge von 61 cm, erhielt eine unten geschlossene Längsbohrung mit einem Durchmesser von etwa 3,2 mm und wurde mit pulverförmigem Magnesiumchlorid gefüllt. Das offene Ende der Bohrung wurde dann dichtend verschweißt. Sodann wurde der Stab erhitzt, warm auf einen Durchmesser von 9,5 mm heruntergewalzt und abwechselnden Glühbehandlungen und Ziehvorgängen unterzogen, bis sich ein S.chweißmetalldraht von einem Durchmesser von 1,6 mm ergab. Mit dem vorangehend beschriebenen, als Elektrode dienenden Schweißmetalldraht wurden nach der üblichen Schutzgas-Lichtbogenschweißtechnik 1-Stoß-Schweißverbindungen zwischen 6 mm starken Platten aus einer Aluminiumlegierung miteiner annähernden chemischen Zusammensetzung von 4,6% Magnesium, 0',75% Mangan, Rest Aluminium und normale Verunreinigungen hergestellt, wobei sich einwandfreie Schweißverbindungen ergaben.
  • Eine weitere Ausführungsform der Erfindung besteht darin, ein Halogenid von geeigneter Zusammensetzung in flüssigem oder festem Zustand zu verwenden und in an sich bekannter Weise mit dem indifferenten Gas in Kontakt zu bringen, so daß das Schutzgas dieses Halogenid aufnimmt und als Teil der Schutz;gashülle mitführt. Beispielsweise kann das indifferente Gas durch einen Behälter geleitet werden, der flüssiges Titantetrachlorid oder -tetrabromid enthält, und dann dem Schweißkopf zur Abschirmung des Lichtbogens zugeführt -,verden. In einen Behälter wurde festes Aluminiumtrich.lorid gebracht und dieses dann bis zur Verdampfung erhitzt und das indifferente Gas zur Aufnahme des erforderlichen Ha.logenidgehalts hindurchgeleitet. Die zweckmäßige Halogenidmenge hängt in jedem besonderen Fall von bestimmten Faktoren, wi.e der Zusammensetzung des El,ektrod,enmetalls und des Grundwerkstoffs, der Oberflächenbeschaffenheit der verwendeten Metalle und dem verwendeten Schweißgerät ab. Eine Steuerung der Menge des im Schutzgas enthaltenen Halogenids kann durch Regelung der Temperatur des festen oder flüssigen Halogenids, der Länge des Durchtrittswegs des indifferenten Gases durch das feste oder flüssige Halo-genid und der Menge und der Strömungsgeschwindigkeit des indifferenten Gases durch dieses erzielt werden. In jedem besonderen Fall ist zur Bestimmung der zweckmäßigsten Menge des zu verwendenden HaIogen.ids nur eine annähernde empirische Ermittlung erforderlich.
  • Für die vorbeschriehene Verwendung eines Behälters zur Aufnahme des Halogenids kann der übliche durch Schutzgas abgeschirmte Lichtbogenschweißkopf bzw. die Pistole so abgeändert werden, daß sie einen Behälter umfaßt. Bei einer bekannten Schweißpistole wird Wasser zur Kühlung der elektrischen Leitung zur Pistole und. zur Kühlung der Spitze an ihrem vorderen Ende verwendet. Eine solche Pistole kann nach Fig. 1 abgeändert werden, die eine schematische Darstellung, teilweise im Schnitt, des vorderen Teils einer solchen Schweißpistole zeigt.
  • Wie dargestellt, ist für die Zuführung von elektrischer Energie zur Pistole ein Aluminium- oder Kupferkabel 1 vorgesehen. Das Kabel wird durch das im Kanal 2 zum vorderen Ende der Pistole strömende Schutzgas gekühlt. Nach seinem Weg über das Kabel tritt das indifferente Gas in die Spitze 3 am vorderen Ende des Pistolenlaufs 4, kühlt diese und wird dabei gleichzeitig erwärmt. Aus der Spitze 3 strömt das Gas über einen Kanal 5 in den Pistolenlauf zurück, der in-der Gasströmungsrichtung eine durchbrochene Membran 6 aufweist, so daß das Gas innerhalb des Laufs 4, welcher den Drahtmantel 7 und den Schweißdraht 8 umgibt, in Richtung zur Spitze 3 austreten kann. Der Stromzuführungskontakt zum Führungsrohr ist mit 10 bezeichnet. Auf seinem ZN'eg zur Spitze 3 wird das Gas durch einen Zylinder 9 geleitet, der festes Halogenid in fein verteilter Form enthält, beispielsweise Aluminiumchloridpulver. wobei die relativ hohe Temperatur des indifferenten Gases an dieser Stelle dazu dient, einen Teil des Halogenids zu verdampfen, das dann über den Drahtmantel in den Lic!htbogenbereich gebracht wird. Außer der Wärmewirkung, die das indifferente Gas dadurch hat, daß es ausreichend Halogeniddampf in die Lichtbogenzone bringt, wird ferner Wärme vom Lichtbogen reflektiert und von der Spitze und dem Drahtmantel dem Zylinder zugeführt, um dazu beizutragen den Dampfdruck zu erhöhen. - so daß ausreichend Halogeniddampf im Strom des indifferenten Gases vorhanden ist, um das gewünschte Ergebnis herbeizuführen.
  • Die dem Lichtbogen zugeführte Menge Halogeniddampf kann durch Regelung der Abmessung des Stromzuführungskahels 1 für eine gegebene Nennstromstärke, der Strömungsgeschwindigkeit des in- ; differenten Gases, die Entfernung des Halogenid enthaltenden Zylinders 9 vom Ende der Spitze 3 und relativ zum Lichtbogen und durch die Länge des Zylinders bestimmt werden.
  • Als Beispiel für die Anwendung des vorangehend beschriebenen Schweißkopfes bzw. der Schweißpistole wurden 1-Stoß-Schweißverbindungen zwischen 6 mm starken Platten mit einer chemischen Zusammensetzung von annähernd 4,51/o Magnesium, 0,71/o Mzngan, Rest Aluminium und normale Verunreinigungen, hergestellt. Der für die Elektrode verwendete Schweißdraht hatte eine chemische Zusammensetzung von. etwa 5.21/o Magnesium, 0,1%, Mangan, Rest Aluminium und normale Verunreinigungen. Das I-Ialogenid im Zylinder war Aluminiumtrichlorid, und das verwendete indifferente Gas war Argon mit einer Strömungsgeschwindigkeit von 22651/Stunde. Die Schweißpistole wurde mit einem Sch-,veiß>:trom von etwa 225 Ampere und einer Lichth5----:ispannu-ng von etwa 24 Vnit betrieben. Nach dem Wegnehmen der Schweißraupe von den Schweißstellen und dem Brechen der Schweißverbindungen durch Zugbeanspruchung ergab sich ein Durchschnittswert für die mechanischen Eigenschaften der Schweißverbindungen von 2960 kg/cm2 für die Bruchfestigkeit, vors 1558 kg/cm2 für die Fließgrenze und von 13,51/o für die Dehnung.
  • Bei einer anderen Ausführungsform der üblichen Schutzgas-Lichtbogenschweißpistoleu war nur ein dem Zylinder 9 der Fig. 1 ähnlicher, das Halogenid enthaltender Zvlinder innerhalb des Pistolenlaufs vorgesehen, der durch ein ihn umgebendes Widerstandsheizelement beheizt wurde. Das der Pistole in der üblichen Weise zugeführte indifferente Gas wurde durch das erhitzte Halogenidmaterial geleitet, um Halogeniddämpfe der Lichtbogenzone zuzuführen. Es können natürlich an vorhandenen Schweißpistolen auch noch andere Abänderungen für das Einverleiben, der Halogenidquelle in diese vorgenommen werden.
  • Aus dem Vorangehenden ergibt sieh, claß durch die Anwendung der Erfindung die Qualität der Schweißverbindungen bei Aluminium und Aluminiumlegierungen durch Schutzgas-Licbtbogenschweißung wesentlich verbessert worden ist: Unter der Bezeichnung »Aluminiumlegierungen« sind Legierungszusammensetzungen zu verstehen, bei welchen der Bestandteil Aluminium mindestens mit 50% und im allgemeinen mit mindestens 901,79 vorhanden ist:

Claims (9)

  1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zur Schutzgas-Lichtbogenschweißung von Leichtmetallen, vorzugsweise von Aluminium und Aluminiumlegierungen, mit abschmelzender oder nicht abschmelzender Elektrode und mit indifferenten Gasen als Schutzgas, dadurch gekennzeichnet. daß dem Schutzgas anteilig bis zti 2°/o ein praktisch reines, gasförmiges Halogen, das teilweise oder ganz mit dem flüssigen Leichtmetall ein Halogenid bildet, und/oder mindestens ein Halogenid zugeführt wird, das praktisch frei von Kohlenstoff und Wasserstoff ist.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Halogen Chlor verwendet wird und der Anteil des Chlors im Schutzgas gleich oder größer ist als 0.011/o. vorzugsweise 0,05 bis 0.5 °/o.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Halogenid -Nlagnesiumchlorid, Natriumchlorid. Aluminiumchlorid, Zirkoniumtetrachlorid, Siliciumtetrachlorid, Titantetrachlorid, Bortrichlorid oder Bortrifluorid verwendet wird.
  4. 4. Zierfahren nach Anspruch 1, dadurch Bekennzeichnet, daß das Halogenid in an sich bekannter `'eise dem Schutzgas von einer äußeren Quelle zugeführt wird.
  5. 5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Halogenid in an sich bekannter Weise einen Teil der abschmelzenden Elektrode bildet.
  6. 6. Verfahren nach den Ansprüchen 1. und 4, eiadurch gekennzeichnet, daß das Halogenid dadurch dem Schutzgas ztigefü!hrt wird. <iaß dieses iii an sich bekannter Weise durch das im flüssigen Zustand befindliche Halogenid geleitet wird.
  7. 7. Abschmelzende Drahtelektrode für die Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen "1 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß der F.lektrodendraht aus dem Sch,#veißinet<ill; vorzugsweise Aluminium und Aluminiumlegierungen, und mindestens einem Halo-genid besteht, das praktisch frei ist von Kohlenstoff und Wasserstoff, vorzugsweise aus Natriumhalogenid, Magnesiumhalogenid und/oder Aluminiumhalogenid. B.
  8. Abschmelzende Selendrahtelektrode für die Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einem Mantel aus Aluminium oder Aluminiumlegierungen und einem Kern aus Halogenid, vorzugsweise aus Natriumchlorid, Magnesiumchlorid und/oder Alttminiumchlorid besteht.
  9. 9. Vorrichtung für die Schutzgas-Lichtbogenschweißung nach den Ansprüchen 1, 3 und 4 mit einer Metallelektrode, Mitteln für das Zuführen des indifferenten Schutzgases und Mitteln für die Zufuhr von Gleichstrom bei positiv gepolter Elektrode, dadurch gekennzeichnet, daß an sich bekannte Mittel vorgesehen sind, um die Halogenidmasse, die praktisch frei von Kohlenstoff und Wasserstoff ist, zu verdampfen und den Halogeniddampf dem indifferenten Gas zuzuführen. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 484 091, 553 156; französische Patentschrift Nr. 753 578; schweizerische Patentschriften Nr. 196 718, 148 203; Zeitschrift »Schweißen und. Schneiden«, 1953, Heft 12, 9. Anzeigenseite.
DEK26175A 1954-06-30 1955-06-27 Verfahren und Vorrichtung zur Schutzgas-Lichtbogenschweissung von Leichtmetallen mit abschmelzender und mit nicht abschmelzender Elektrode Pending DE1016865B (de)

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