DE1097692B

DE1097692B - Process for butt seam welding with annealing of the weld seam of aluminum or aluminum alloys

Info

Publication number: DE1097692B
Application number: DEG15732A
Authority: DE
Inventors: James Arthur Donelan
Original assignee: General Electric Co PLC
Current assignee: General Electric Co PLC
Priority date: 1953-11-06
Filing date: 1954-11-05
Publication date: 1961-01-19

Description

Verfahren zum Stumpfnahtschweißen mit Vergütung der Schweißnaht von Aluminium oder Aluminiumlegierungen Die Erfindung betrifft Verfahren zum Stumpfnahtschweißen von Aluminium oder Aluminiumlegierungen im elektrischen Lichtbogen unter Schutzgas und wenigstens einer nicht abschmelzenden Elektrode, wobei eine Längsnaht in eine vorgearbeitete Schweißfuge gelegt wird und nach dem Schweißen zur Rekristallisation abgekühlt wird, wonach die Schweißnaht durch Wärmebehandlung vergütet wird.Process for butt seam welding with compensation of the weld seam from Aluminum or aluminum alloys The invention relates to methods for butt seam welding of aluminum or aluminum alloys in an electric arc under protective gas and at least one non-consumable electrode, with a longitudinal seam in a preprocessed welding joint is placed and after welding for recrystallization is cooled, after which the weld seam is tempered by heat treatment.

Beim Schweißen von solchen Metallen, wie z. B. Aluminium, zeigte sich erfahrungsgemäß die Schwieri@gkeit, eine ausreichend saubere Metalloberfläche zu erhalten, um die Erzielung einer gleichmäßigen, von Poren und Einschlüssen freien Schweißstelle zu ermöglichen. Zur Entfernung eines Oxydfilmes von der Metalloberfläche wurde fortlaufendes Kratzbürsten angewandt, um das blanke Metall freizulegen. Jedoch hat sich gezeigt, daß unter bestimmten Umständen übermäßige Aufrauhung der Oberfläche als Ergebnis dieses Kratzbürstverfahrens auftritt. Auch wenn das zu schweißende Material Form- oder Fassonierarbeitsgängen vor dem Schweißvorgang unterworfen werden muß, besteht die Gefahr, daß eine gewisse Verunreinigung der zu schweißenden Oberflächen oder von Teilen, die an die zu schweißenden Teile angrenzen, während des Formarbeitsganges auftreten kann. Falls eine solche Verunreinigung vorliegt, besteht die Tendenz, daß Porenbildung oder Einschlüsse in der Schweißstelle auftreten.When welding such metals as e.g. B. aluminum was shown experience has shown that it is difficult to obtain a sufficiently clean metal surface obtained in order to achieve a uniform, free of pores and inclusions Allow welding point. For removing an oxide film from the metal surface Continuous scraping was used to expose the bare metal. However it has been shown that under certain circumstances excessive roughening of the surface occurs as a result of this scratch-brushing process. Even if that's to be welded Material forming or shaping operations are subjected to before the welding process must, there is a risk that a certain contamination of the surfaces to be welded or parts that are adjacent to the parts to be welded during the forming operation can occur. If such contamination is present, there is a tendency that pore formation or inclusions occur in the weld.

Die Anwendung eines Wärmebehandlungsverfahrens zur Verbesserung des Zustandes eines Metalls nach dem Formarbeitsgang ist bekannt, im besonderen im Hinblick auf die Anwendung örtlicher Erwärmung auf Risse und Sprünge in Metallknüppeln, um die Oxyde aus diesen Stellen herauszutreiben und die Seiten der Risse oder Sprünge zu verschweißen. Die Wärmebehandlung einer Schweißstelle, um ihre Fähigkeit der Vibrationsfestigkeit zu verbessern, ist dadurch erreicht worden, daß sie bei erhöhten Temperaturen oberhalb 35ß° C gehämmert wurde. Jedoch ist eine solche Behandlung nicht zufriedenstellend gewesen, um die chemische Stabilität der Schweißstelle zu verbessern oder ihre Zugfestigkeit zu erhöhen. Solche bekannten Lösungen haben nicht ermöglicht, die Hauptursache der Porenbildung in einer Schweißstelle durch das Hilfsmittel der Beseitigung der Verunreinigungen in der Schweißstelle zu entfernen, noch haben sie ein Verfahren gezeigt, wodurch kontinuierliche Wärmebehandlung einer Schweißstelle erzielt werden kann.The use of a heat treatment process to improve the The condition of a metal after the forming operation is known, particularly in view of it on the application of local heating to cracks and fissures in metal billets to drive the oxides out of these places and the sides of the cracks or fissures to weld. The heat treatment of a weld to its ability of Improving vibration resistance has been achieved by increasing it at increased Temperatures above 35 ° C. was hammered. However, such treatment is not been satisfactory to the chemical stability of the weld improve or increase their tensile strength. Such known solutions do not have allows the main cause of pore formation in a weld through the aid of removing the impurities in the weld, still have to remove They demonstrated a process whereby continuous heat treatment of a weld can be achieved.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines verbesserten Schweißverfahrens der obigen Art, bei dem das Auftreten von Porenbildung und Einschlüssen in dem Schweißstellemnaterial beseitigt oder wenigstens auf ein Minimum verringert wird. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß zum Vergüten der Naht ein Teil ihres Querschnitts im elektrischen Lichtbogen ohne Hinzufügen weiteren Schweißdrahtes wieder geschmolzen und wieder zum Erstarren gebracht wird.The object of the invention is to create an improved welding process of the above kind in which pore formation and inclusions occur in the weld material eliminated or at least reduced to a minimum. This is according to the invention achieved by the fact that part of its cross-section in the electrical for the treatment of the seam Arc melted again and again without adding more welding wire is made to freeze.

Das Verfahren nach der Erfindung kann beispielsweise bei der Herstellung eines Aluminiumrohres oder eines Kabelmantels durch Lichtbogenschweißung Verwendung finden. Das Rohr oder der Kabelmantel kann aus Bandmaterial hergestellt werden, indem dieses in einer geeigneten Weise so geformt wird, daß die Kanten zur Vorbereitung für das Schweißen nebeneinander angeordnet werden. Wenn ein elektrisches Kabel hergestellt werden soll, kann die Kabelseele während des Formarbeitsgangs oder nach dem Schweißarbeitsgang, falls bevorzugt, eingesetzt werden. Während oder vor dem Formarbeitsgang wird die Außenfläche des Rohres, die an die zu schweißenden Kanten angrenzt, einem Kratzbürstenarbeitsgang unterworfen, um das Oxyd zu entfernen und sauberes Metall freizulegen. Der Schweißarbeitsgang kann unter Verwendung eines gasgeschirmten Lichtbogens und nicht aufbrauchbarer Elektroden, beispielsweise aus Wolfram oder aus einem hauptsächlich aus Wolfram bestehenden Material, erfolgen. Der Schweißvorgang kann so eingerichtet werden, daß er die Verschmelzung der beiden zu schweißenden Kanten bewirkt. Er kann ohne den Zusatz weiteren Metalls durchgeführt werden, obgleich im Bedarfsfalle ein Schweißdraht verwendet werden kann. Es können aber auch aufbrauchbare Elektroden benutzt werden. Die Form- und Schweiß-, arbeitsgänge können-in bekannter Weise'so durchgeführt werden, daß das zu schweißende Metall fortschreitend an einem stationären Schweißbrenner vorbeibewegt wird, dessen zwei Elektroden an die beiden Phasen eines Zweiphasen-Wechselstromnetzes angeschlossen sind, während der gemeinsame oder neutrale Leiter des Schweißnetzes mit dem zu Schweißenden Werkstück verbunden ist.The method according to the invention can be used, for example, in production an aluminum pipe or a cable jacket by means of arc welding Find. The pipe or the cable jacket can be made from tape material, by shaping this in a suitable manner so that the edges are ready for preparation can be arranged side by side for welding. When an electrical cable is made the cable core can be used during the molding process or after the welding process, if preferred, can be used. During or before the molding process, the Outer surface of the pipe, which is adjacent to the edges to be welded, a scraper brush operation subjected to remove the oxide and expose clean metal. The welding operation can be made using a gas-shielded arc and non-consumable Electrodes, for example made of tungsten or one mainly made of tungsten existing material. The welding process can be set up so that he is the amalgamation of the causes both edges to be welded. It can be carried out without the addition of further metal, although if necessary a welding wire can be used. But consumable electrodes can also be used to be used. The molding and welding operations can be done in a known manner be carried out that the metal to be welded progressively at a stationary Welding torch is moved past its two electrodes on the two phases of one Two-phase alternating current network are connected, while the common or neutral Head of the welding network is connected to the workpiece to be welded.

Nachdem der Schweißvorgang durchgeführt worden ist, um die Materialkanten zusammenzuschweißen, wird ein erneuter Schmelzvorgang ohne Hinzufügung weiteren Metalls vorgenommen, um einen Teil des während des Schweißens geschmolzenen Metalls erneut zu schmelzen: Der erneute Schmelzarbeitsgang kann. zweckmäßigerweise durchgeführt werden:, indem das Metall dort, wo es geschweißt worden ist, der Wirkung eines weiteren Lichtbogens oder mehrerer weiterer Lichtbögen, der bzw. die üblicherweise gasgeschirmte Lichtbögen sein können, unter Verwendung nicht aufbrauchbarer Elektroden unterworfen wird, wobei die Anordnung des Schweißbrenners der Anordnung ähnelt, die für den Schweißarbeitsgang verwendet wird. Falls gewünscht, kann; jedoch ein Gleichstromlichtbogen oder ein Einphasenlichtbogen oder ein anderes geeignetes Mittel, beispielsweise eine Gasflamme, für den, erneuten Schmelzarbeitsgang verwendet werden. Im Bedarfsfalle kann während des.erneuten Schmelzarbeitsganges ein- Flußmittel benutzt werden.After the welding process has been carried out, around the material edges Welding them together becomes a remelting process without adding more Metal made to some of the metal melted during welding remelting: The remelting operation can. expediently carried out be: by placing the metal where it has been welded, the effect of another Arc or several other arcs, the one or the usually gas-shielded Arcing can be subject to using non-consumable electrodes with the welding torch arrangement similar to that used for the Welding operation is used. If desired, can; however, a direct current arc or a single phase arc or other suitable means, for example a gas flame to be used for the remelting operation. If necessary A flux can be used during the new melting process.

Da der erneute Schmelzarbeitsgang eine Zone geringerer Tiefe und kleinerer Breite als bei dem ursprünglichen Schweißarbeitsgang --beeinflußt, besteht ein Vorteil -des Verfahrens nach der Erfindung darin, daß die Festigkeit an der Schweißstelle verbessert wird. Dies wird aus der folgenden Erklärung verständlich. Wenn die flüssige Schmelze nach dem ursprünglichen - Schweißarbeitsgang erstarrt, wachsen Kristalle aus dem festen Material an jeder Seite der Schweißstelle, -die zu einem Überwiegen von Verunreinigungen an der Mittelebene der Schweißstelle führen, wobei die vordringenden Kristallspitzen die Verunreinigungen: in bekannter Weise gegen; diese Ebene vorwärtastoßen. Beim erneuten Schmelzen der Mittelzone Wird die Kristallstruktur dieser Zone durch Verschmelzung zerstört, und beim erneuten Schmelzen wachsen Kristalle aus einem angenähert halbkreisförmig abgegrenzten Bereich gegen die Außenfläche der Schweißstelte. Die Verunreinigungen werden nun vor den neuen Kristallen in Richtung der Außenfläche gestoßen, so daß die Natur der Verbindungsstelle oder Fuge an der Mittelebene geändert und der Verbindungsstelle eine verbesserte Festigkeit gegeben wird.Since the remelting operation is a zone of shallower depth and smaller Width than the original welding operation - influenced, there is an advantage -The method according to the invention is that the strength at the weld is improved. This can be understood from the following explanation. When the liquid Melt solidified after the original welding process, crystals grow of the solid material on each side of the weld, -which lead to a preponderance of impurities lead to the center plane of the weld, with the penetrating ones Crystal tips the impurities: in a known manner against; push this level forward. When the middle zone is melted again, the crystal structure of this zone becomes through Fusion destroys, and when you melt it again, crystals grow out of you approximately semicircular demarcated area against the outer surface of the weld joint. The impurities are now facing the new crystals towards the outer surface butted so that the nature of the joint or joint at the median plane changed and the joint is given improved strength.

Ein weiterer Vorteil des Schweißverfahrens nach der Erfindung besteht darin, daß infolge der allgemeinen Erwärmung des Metalls an der Schweißstelle die Abkühlungsgeschwindigkeit nach dem erneuten Schmelzen langsamer ist als nach dem ursprünglichen Schweißarbeitsgang und daß eine längere Zeit für die Entwicklung von Gas zur Verfügung steht, das sonst Veranlassung zur Entstehung von Porosität an der Schweißstelle geben kann.There is another advantage of the welding method according to the invention in that as a result of the general heating of the metal at the weld point the Cooling rate after remelting is slower than after original welding operation and that a longer time for development of gas is available, which would otherwise give rise to porosity can give at the welding point.

Claims

PATENT CLAIM: Process for butt seam welding of aluminum or Aluminum alloys in an electric arc under protective gas and at least one non-melting electrode, with a longitudinal seam in a pre-machined weld joint placed. is cooled and -after welding for recrystallization, after which the weld seam is tempered by heat treatment, characterized in that to heat-treat the seam part of its cross-section in the electric arc without Adding more welding wire melted again and solidified again will. Publications considered: Schimpke-Jorn, Schweißtechnik, Vol. 2I19'45, P. 250, 251; U.S. Patent No. 2,125,172.