DE1101653B

DE1101653B - Device for build-up welding by means of electro-slag welding on horizontal workpieces

Info

Publication number: DE1101653B
Application number: DEK38115A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Hans-Joachim Kirschning
Original assignee: Kloeckner Werke AG
Current assignee: Kloeckner Werke AG
Priority date: 1959-07-02
Filing date: 1959-07-02
Publication date: 1961-03-09
Also published as: DE1110343B

Description

Vorrichtung zur Auftragschweißung mittels Elektro-Schlacke-Schweißung auf waagerechte Werkstücke Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Auftragschweißung mittels Elektro-Schlacke-Schweißung auf etwa waagerecht liegenden Werkstückflächen unter Verwendung eines gegenüber dem Werkstück verschiebbaren, mit wassergekühlten Wänden versehenen Begrenzungsrahmens für das flüssige Metall- und Schlackenbad.Device for overlay welding by means of electro-slag welding on horizontal workpieces The invention relates to a device for build-up welding by means of electro-slag welding on approximately horizontal workpiece surfaces using a water-cooled one that can be displaced with respect to the workpiece Boundary frame provided with walls for the liquid metal and slag bath.

Die Plattierung mittels der Lichtbogen-Auftragschweißung -ist bekannt. Hierzu wird entweder das Schweißen an freier Atmosphäre oder die Schutzgasschweißung oder die Unterpulverschweißung angewendet. Eine Abart der Unterpulverschweißung ist die Elektro-Schlacke-Sdhweißung; dieses Verfahren wird besonders bei schweren Werkstücken angewendet.Plating by means of arc build-up welding is known. Either welding in a free atmosphere or inert gas welding is used for this or submerged arc welding is used. A variant of submerged arc welding is the electro-slag welding; this procedure is especially used with severe Workpieces applied.

Die Elektro-Schlacke-Schweißung wird vorzugsweise in vertikaler Richtung durchgeführt, weil dann die in die Höhe sich bewegenden wassergekühlten Gleitschuhe eine Erstarrung des flüssigen- Metallbades und mithin eine Formung in der Gestalt des Gleitschuhes bewirken können. Schwierigkeiten zeigten sich jedoch bei der Auftragschweißung an waagerecht liegenden Werkstückflächen, weil hier der als Gleitschuh ausgebildete, mit wassergekühlten Wänden versehene Begrenzungsrahmen den gesamten Querschnitt des Werkstückes umschließen und noch bis unterhalb der Werkstückoberflächen reichen mußte. Dies setzte voraus, daß für jede Werkstückform ein besonders geformter Begrenzungsrahmen angefertigt werden mußte. Außerdem beobachtete man oft nicht verschweißte Flächenstücke, da die zur gleichen Zeit zu bestreichenden Flächen auch mit einer Mehrzahl von gleichzeitig eingesetzten Elektroden nicht zuverlässig auf Schmelztemperatur zu halten waren.Electro-slag welding is preferably done in the vertical direction carried out because then the water-cooled sliding shoes moving upwards a solidification of the liquid metal bath and thus a shaping in the shape of the sliding shoe can cause. However, difficulties arose with the build-up welding on horizontally lying workpiece surfaces, because here the Bounding frames provided with water-cooled walls cover the entire cross-section of the workpiece and still extend below the workpiece surfaces had to. This presupposed that a specially shaped bounding frame was used for each workpiece shape had to be made. In addition, one often observed non-welded pieces of surface, because the surfaces to be coated at the same time also with a plurality of at the same time The electrodes used could not be reliably kept at the melting temperature.

Es ist schon bei der Unterpulverschweißung mit aufgespulten Bandelektroden gearbeitet worden, und beim Elektro-Schlacke-Schweißen hat man band- bzw. plattenförmige Elektroden eingesetzt, deren Gesamtbreite etwa der Gesamtbreite des Werkstückes entsprach. Bei einer großen, in waagerechter Lage aufzutragenden Werkstückfläche konnte zwar die gesamte Werkstückbreite damit gleichzeitig erfaßt werden, jedoch nicht auch gleichzeitig die gesamte Länge der Fläche.It is already the case with submerged arc welding with wound strip electrodes been worked, and with electro-slag welding one has band or plate-shaped Electrodes are used, the total width of which is approximately the total width of the workpiece corresponded. With a large workpiece surface to be applied in a horizontal position the entire width of the workpiece could be recorded at the same time, however not also the entire length of the surface at the same time.

Die Erfindung bezweckt, die Nachteile der bekannten Vorrichtungen für die Auftragschweißung auf etwa waagerecht liegenden Flächen zu beseitigen.The invention aims to overcome the disadvantages of the known devices to be removed for surfacing on approximately horizontal surfaces.

Die Erfindung ist gekennzeichnet durch die Merkmale b), c) und e) und durch die an sich bekannten Merkmale a) und d) a) Die Breite des Begrenzungsrahmens entspricht der Breite der gesamten aufzuschweißenden Werkstückfläche; b) der Begrenzungsrahmen ist während der Schweißung kontinuierlich waagerecht in Schweißrichtung bewegbar; c) zwischen der in Schweißrichtung hinten liegenden Breitseite des Begrenzungsrahmens und der Werkstückoberfläche ist ein Spalt in Höhe der Dicke der Auftragschicht angeordnet; d) es wird eine abschmelzende bandförmige Elektrode verwendet, die während des Schweißens von einer Bandspule abgewickelt wird; e) die Breite der einzigen Bandelektrode entspricht der Gesamtbreite der aufzutragenden Werkstückfläche bzw. des Begrenzungsrahmens.The invention is characterized by the features b), c) and e) and by the known features a) and d) a) the width of the bounding box corresponds to the width of the entire workpiece surface to be welded on; b) the bounding box can be continuously moved horizontally in the welding direction during welding; c) between the broad side of the boundary frame lying at the rear in the welding direction and a gap is arranged on the workpiece surface at the level of the thickness of the coating layer; d) a consumable ribbon-shaped electrode is used, which during welding is unwound from a tape reel; e) corresponds to the width of the single strip electrode the total width of the workpiece surface to be applied or the boundary frame.

Dabei kann die Bandelektrode in an sich bekannter Weise zusätzlich oder ausschließlich einen Stromanschluß am oberen Ende der Spule, also am Spulendorn, aufweisen.The strip electrode can also be used in a manner known per se or only a power connection at the upper end of the spool, i.e. on the spool mandrel, exhibit.

Zum Auftragschweißen auf der Innenfläche von Halbzylindern sind vorzugsweise seitliche Begrenzungswände am rotierenden Werkstück fest angeordnet.For build-up welding on the inner surface of half cylinders are preferred Lateral boundary walls firmly arranged on the rotating workpiece.

Dabei kann in an sich bekannter Weise die Drehbewegung des rotierenden Werkstückes mit der Vorschubbewegung der Elektrode gekoppelt sein.The rotary motion of the rotating can in a manner known per se Workpiece to be coupled with the feed movement of the electrode.

Dadurch, daß eine einzige Bandelektrode verwendet wird, deren Breite etwa der Breite der aufzuschweißenden Werkstückfläche entspricht, und dadurch, daß eine solche Bandelektrode, sich mit ihren Begrenzungsflächen kontinuierlich gegen das Werkstück bewegend, die gesamte Fläche in ihrer Länge überstreicht, ist eine ausreichende Sicherheit für einwandfreie Bindung über die gesamte Fläche gegeben. In technologischer Hinsicht ergeben sich durch die erfindungsgemäße Vorrichtung besonders günstige Verhältnisse für die auftretenden thermischen Spannungen im Werkstück dadurch, daß durch das parallel voranschreitende Auftragen des Grundwerkstoffes ein von Werkstückkante zu Werkstückkante verlaufender Erhitzungs- und Abkühlungsvorgang vor sich.- geht, der einen gleichmäßigen Abbau der thermischen Spannungen zur Folge hat. Besonders beim Auftragen hoehlegierten'Stahls auf Flußstahl wird dadurch' eine günstige Übergangszone erreicht, die eine Kohlenstoffanreicherung im Auflagewerkstoff verhindert.By using a single ribbon electrode, its width corresponds approximately to the width of the workpiece surface to be welded on, and in that such a strip electrode, with their boundary surfaces continuously against each other Moving the workpiece, sweeping the entire surface in its length, is one there is sufficient security for perfect binding over the entire surface. From a technological point of view, the device according to the invention results particularly favorable conditions for the thermal stresses occurring in the workpiece in that through the parallel progressive application of the base material a heating and cooling process running from workpiece edge to workpiece edge vor sich.-, which results in a uniform reduction in thermal stresses Has. Especially when applying high-alloy steel to mild steel, this creates a A favorable transition zone is achieved, which leads to an enrichment of carbon in the coating material prevented.

Die Erfindung ist in den Figuren. an Hand zweier Ausführungsbeispiele beschrieben.The invention is in the figures. on the basis of two exemplary embodiments described.

Fig. 1 zeigt die Anwendung der Erfindung auf ein waagerecht liegendes, ebenes Werkstück; Fig.2 veranschaulicht die Anwendung der Erfindung auf die Auftragschweißung der Innenfläche eines hohlzylindrischen Körpers in waagerechter Lage.Fig. 1 shows the application of the invention to a horizontally lying, flat workpiece; Figure 2 illustrates the application of the invention to surfacing the inner surface of a hollow cylindrical body in a horizontal position.

In Fig. 1 ist auf dem Werkstück 6 ein trogförmiger Begrenzungsrahmen 7 aufgesetzt, dessen Breite mit der Breite der aufzuschweißenden Fläche übereinstimmt und der in Schweißrichtung 8 auf dem Werkstück 6 verschiebbar ist. Selbstverständlich kann auch der Begrenzungsrahmen 7 in Ruhestellung bleiben, während das darunterliegende Blech 7, z. B. über Walzen, unter dem Begrenzungsrahmen weggezogen wird. Hierbei können Anpreßwalzen vorgesehen sein, die sicherstellen, daß das durchlaufende Blech fest mit den Kanten des unten offenen Begrenzungsrahmens 7 in Berührung bleibt. Ein mehr oder minder geringer Schlackenverlust aus dem Schlackenbad 2 wird durch Zuführung zusätzlichen Schlackenpulvers ausgeglichen. In den Begrenzungsrahmen hinein wird die bandförmige Elektrode 4 vorgeschoben, deren Breite der Breite des Begrenzungsrahmens entspricht. Das sich innerhalb des Begrenzungsrahmens bildende flüssige Metallbad 2', über dem das Schlackenbad 2 lagert, tritt bei der kontinuierlichen Weiterbewegung des Begrenzungsrahmens 7 in Schweißrichtung 8 unter die in Schweißrichtung hinten liegende Wand des Begrenzungsrahmens, die infolge der Wasserkühlung der Wand das unter ihr hindurchtretende Metallbad abkühlt und so weit verfestigt, daß es beirr Austritt aus dem Spalt nicht mehr flüssig ist und somit ein Austreten des flüssigen Metallbades durch diesen Spalt nach außen hin verhindert. Die aufgetragene Schicht 5 wird demnach durch den zwischen Hinterwand des Begrenzungsrahmens und Werkstoffoberfläche gebildeten Spalt geformt und geglättet.In Fig. 1, a trough-shaped boundary frame is on the workpiece 6 7 placed, the width of which corresponds to the width of the surface to be welded and which is displaceable on the workpiece 6 in the welding direction 8. Of course the bounding frame 7 can also remain in the rest position, while the one below Sheet 7, e.g. B. over rollers, is pulled away from under the bounding box. Here Pressure rollers can be provided to ensure that the sheet metal passes through remains firmly in contact with the edges of the delimitation frame 7, which is open at the bottom. A more or less slight loss of slag from the slag bath 2 is caused by Feeding additional slag powder balanced. Into the bounding box the band-shaped electrode 4 is advanced, the width of which is the width of the bounding frame is equivalent to. The liquid metal bath that forms within the bounding box 2 ', above which the slag bath 2 rests, occurs during the continuous movement of the boundary frame 7 in the welding direction 8 below the rear in the welding direction lying wall of the bounding box, which as a result of the water cooling of the wall the The metal bath passing beneath it cools and solidifies to such an extent that it becomes jarring The exit from the gap is no longer liquid and thus an exit of the liquid Metal bath prevented by this gap to the outside. The applied layer 5 is therefore by the between the rear wall of the bounding frame and the material surface formed gap shaped and smoothed.

Gemäß Fig. 2 ist in dem zylindrischen Behälter 1 ein Schlackenbad 2 aufgebracht, das durch seitliche Abdeckungen 3 und 3' am Ablaufen gehindert wird und den untersten Teil der Innenfläche des Zylinders 1 in der gesamten Breite bedeckt. In das Schlackenbad 2 wird die Bandelektrode 4 vorgeschoben. Das abschmelzende Elektrodenmetall bildet ein flüssiges Metallbad 2' am Grunde des Schlackenbades 2, das sich in einer von der Vorschubgeschwindigkeit der Elektrode 4 und von der Drehgeschwindigkeit des Zylinders 1 abhängigen Dicke absetzt. Die Dicke der Auftragschicht wird auch hier durch (nicht gezeichnete) Begrenzungsrahmenwände konstant gehalten.According to FIG. 2, a slag bath is in the cylindrical container 1 2 applied, which is prevented by side covers 3 and 3 'from draining and covers the lowermost part of the inner surface of the cylinder 1 in the entire width. The strip electrode 4 is advanced into the slag bath 2. The melting electrode metal forms a liquid metal bath 2 'at the bottom of the slag bath 2, which is in a the speed of advance of the electrode 4 and the speed of rotation of the cylinder 1 depending on the thickness. The thickness of the application layer will also be kept constant here by bounding frame walls (not shown).

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Device for overlay welding by means of electro-slag welding on workpiece surfaces that are roughly horizontal, using a boundary frame for the liquid metal and slag bath, which is displaceable with respect to the workpiece and provided with water-cooled walls, characterized by features b), e) and e) and by the known features a) and d) a) The width of the boundary frame (7) corresponds to the width of the entire workpiece surface (6) to be welded on; b) the boundary frame (7) can be moved continuously horizontally in the welding direction during welding; c) between the broad side of the delimitation frame (7) lying at the rear in the welding direction and the workpiece surface (6) there is a gap at the level of the thickness of the application layer (5); d) a consumable strip-shaped electrode (4) is used, which is unwound from a strip reel during welding; e) the width of the single strip electrode (4) corresponds to the total width of the workpiece surface (6) to be applied or of the boundary frame (7).

2. Device according to claim 1, characterized in that that the strip electrode (4) additionally or exclusively in a manner known per se has a power connection at the upper end of the spool, that is to say on the spool mandrel.

3. Device according to claim 1 and 2, for build-up welding on the inner surface of hollow cylinders, characterized in that lateral boundary walls (3 ') on the rotating workpiece (3) are fixed.

4. Apparatus according to claim 3, characterized in that the rotary movement of the rotating workpiece (3) is coupled to the feed movement of the electrode (4) in a manner known per se. Considered publications: German Patent Nos. 948 346, 954 817, 1056 303; U.S. Patent No. 1965,331; Book "Die Elektro-Schlacke -weißung" by Paton, 1958, pp.65 to 71; Book "Material and Welding" by Erdmann-Jesnitzer, 1951, vol I, p.4587459; Book "Automatic Arc Welding" by Paton, 1958, pp. 234 to 236; Journal "Schweiß und Schneid" 1957, Issue 1, pp. 12 to 24; Magazine »Automat. Svarta «1957, issue 9/10 page 72.