DE1615311A1 - Verfahren und Einrichtung zum Elektro-Schlacke-Schweissen - Google Patents

Verfahren und Einrichtung zum Elektro-Schlacke-Schweissen

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DE1615311A1
DE1615311A1 DE19671615311 DE1615311A DE1615311A1 DE 1615311 A1 DE1615311 A1 DE 1615311A1 DE 19671615311 DE19671615311 DE 19671615311 DE 1615311 A DE1615311 A DE 1615311A DE 1615311 A1 DE1615311 A1 DE 1615311A1
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DE
Germany
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welding
electrodes
slag
jaws
slag bath
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Application number
DE19671615311
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English (en)
Inventor
Von Hofe Dr-Ing Hans
Becken Dr Otto
Heribert Wirtz
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
VON HOFE DR ING HANS
Original Assignee
VON HOFE DR ING HANS
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Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K25/00Slag welding, i.e. using a heated layer or mass of powder, slag, or the like in contact with the material to be joined

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Arc Welding In General (AREA)
  • Butt Welding And Welding Of Specific Article (AREA)

Description

  • Titel: ttVerfahren und Einrichtung zum Elektro-Schlacke-Schweißen" muß vom Schweißgut, das von der oder den Elektroden abschnilzt, geiüllt werden.
  • Die Elektroden werden von meist gebogenen Führungstücken, auch. Rüssel genannt, in die Fuge eingeleitet. Die Rüssel müssen stabil ausgeführt sein, da sie das Geraderichten der Elektroden im Spalt übernehmen, und da Schwankungen der.Lage der Elektroden im Spalt zu unsymmetrischem Einbrand in die Flanken der Fügeteile führen. Dieser Stabilität wegen können die Rüssel nicht beliebig schmal sein. Außerdem muß zwischen dem Rüssel eini#rseits und den Flanken der Fügeteile andererseits noch ein gewisser Luftspalt als Sicherheit bleiben, da die Rüssel die Schweißspannung gegen das Werkstück führen; berühren die Rüssel die Flanken, so entsteht ein Kurzschluß, der wegen der Konstantspannungskennlinie der Stromquelle einen sehr hohen 11,-arzschlußstrom und ein sofortiges Unterbrechen des Schweißens zur Folge hat. Aus diesen Gründen werden,Luftspalte unter 20 mm beim Elektro-Schlacke-Schweißen höchstens'im Ausnahmefall bei dünnen-Blechen-vorgegeben.
  • Derart breite Luftspalte führen aber zu Konsequenzeny die diesem an-sich so wirtschaftlichen Schweißverfahren sehr abträglich sein können. Zunächst einmal wird im Vergleich zu anderen Verfahren eine beträchtliche Menge Zusatzwerkstoff gebraucht, dessen Preis verhältnismäßig hoch ist. Sodann wird die mögliche Schweißgeschwindigkeit dadurch hergbgesetzt. Der Prozeß des Blektro-Schlacke-Schweißeug verläuft nämlich nur innerhalb bestimmter Grenzen des Schweißstromes stabil. Uberschreitet der Schweißstrom die*obere Grenze, so beginnt das Schlackenbad zu spritzen.'Da aber der Strom die je Zeiteinheit abschmelzende Menge Zusatzwerkstoff bestimmt, so ist damit auch eine obere Grenze der Schweißgeschwiödigkeit g*geben.
  • Diese obere Grenze der Schweißgeschwindigkeit steigt mit abnehmendem Luftspalt, der jedoch aus den oben geschilderten Gründen kaum kleiner als etwa 2o mm gemacht werden kann. Das erfindungsgemäße Verfahren beseitigt diesen Nachteil. Es handelt sich dabei um ein Verfahren zum Elektro-Schlacke-Schweißen, das dadurch gekennzeichnet ist, daß die abschmelzenden Elektroden von der Seite durch die das Schlackenbad abdeckenden und die Naht formenden Backen in das Schlackenbad vorgeschoben werden.
  • Bei den bisher bekannten Verfahren des Elektro-Schlacke-Schweißens wurden die Elektroden stets von oben her in das Schlackenbad geführt. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren befindet sich in der das Schlakkenbad seitlich ab deckenden Backe eine Öffnung, die etwas größere 'Abmessungen als die verwendete klektrode besitzt. Durch diese öffnung w4rd die Elektrode in das Schmelzbad vorgeschoben, wo sie in an sich bQkannter Weise abschmilzt und den Spalt auszufüllen beginnt. Mit fortschreitendem Schweißen werden die Backen einschließlich der Elektroden längs der Fuge aufwärts bewegt, wie es auch bisher beim Blektro-Schlacke-Schweißen üblich war. Die flüssige Schlacke kann durch die Öffnung auch dann nicht austreten, wenn sie diese gänzlich überflutet, weil die bewegte Elektrode die Schlacke durch Reibung mitnimmt und zur#ckdrängt.
  • Der wesentliche Unterschied zwischen dem erfindungsgemäßen Verfahren und dem bisher beim Elektro-Schlacke-Schweißen bekannten Vorgehen liegt darin, daß nunmehr keinerlei Rüssel gebraucht wird. Aus diesem Grunde kann der Spalt zwischen den Fügeteilen wesentlich reduziert werden, beispielsweise auf lo mm oder weniger. Da jedoch-die maximal anwendbare Stromstärke bei dem erfindungsgemäßen Verfahren keineswegs geringer ist als bei dem bisher üblichen Elektro-Szhlacke-Schweißen, steigt mit dem geringeren Luftspalt die Schweißgeschwindigkeit erheblich an. Eine unmittelbare Felge der erhöhten-Schweißgeschwindigkeit ist eine Abnahme der in das Verkstück fließenden Wärmemenge und damit eine wesentlich schmalere Wärmeeinflußzone, deren Grobkorn in Vielen derjenigen Anwendungsfälle zu Schwierigkeiten führt, in denen z. B. wegen der Abmessungen des Werkstückä ein nachträgliches Normalisieren nicht mehr möglich ist. Dieser Vorteil des erfindungsgemäßen Jerfahrens kommt besonders dann zur Geltung, wennvon jeder Seite, d. h. also durch Spde der beiden Schweißbacken wenigstens je eine hlektrode dem Schlackenbad zugeführt wird. Richtet man dabei die Elektroden so schräg nach unten, daß ihre abschmelzenderl Enden sich in der Nähe der Backen befinden, so kann man dadurch die Wärmeabfuhr aus dem Szhmelibad in die gekUhlten Backen kompensieren und in Verbindung mit der insgesamt geringeren je Längeneinheit der Naht erzeugten-Wärmemenge einen über die ganze Blechdicke gleichmäßigen Einbrand erzielen. Da dieser Einbrand wegen-der hohen Schweißgeschwindigkeit zudem noch klein ist) wird das Schweißgut der Naht vorzugsweise aus' den abschmelzenden Elektroden und nur geringen Teil aus aufgeschmolzenem Grundwerkstoff gebildet. Es besitzt deswegen hervorragende Eigenschaften und insbesondere eine große Kerbschlagzähigkeit. Daaußerdemnoch die Wärmeeinflußzone schmal'ist, liefert das erfindungsgemäße Schweißverfahren Schweißverbindungen von einer solchen Qualität, wie sie mit dem bisher üblichen Elektro-Schlacke-Schweißen nicht erreichbar ist.
  • Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die Tatsache, daß man auch noch dünnere Bleche, die bisher nur mit einer einzigen Elektrode geschweißt werden konnten, nunmehr auch mit zwei Elektroden schweißen kann, weil keine Rüssel notwendig sind, die sich gegenseitig stören. Dadurch läßt sich die Schweißgeschwindigkeit noch weiter steigern.
  • Eine Weiterentwicklung der Erfindung besteht darin, daß als abschmelzende Elektroden, welche durch die Backen in das Schmelzbad vorgeschoben werden, solche mit einem rechteckigen Querschnitt (Band) verwendet werden. Diese --Variante des Verfahrens bringt den wesentlichen Vorteil, daß der Schweißstrom sich über eine größere Strecke der Blechdicke gleichmäßig verteilt, wodurch die Gleichmäßigkeit des Einbrandes noch besser gewährleistet wird. Dies ist besonders-' dann der Fall, wenn die rechteckige Elektrode dünn ist. Es hat sich nämlich herausgestellt, daß die rechteckige Elektrode nicht auf ihrer ganzen Breite gleichzeitig abschmilzt, sondern daß diejenige Stelle, an der gerade das Abschmelzen stattfindet, über die Breitenrichtung der Elektrode wandert, Ist die Elektrode dick und schmal, so wandert die Abschmelzstelle nur langsam, und der Einbraüd ändert sich örtlich und zeitlich. Ist dagegen die Elekt#rode dünn und breit, so erfolgt die Wanderung so rascho' daß weder eine örtliche noch eine zeitliche Änderung des Einbrandes zu-beobachten ist. Hinzu kommt, daß die Temperatur des Schlackenbades ebenfalls keinen merkbaren örtlichen und zeitlichen Änderungen unterworfen ist, wodurch der ganze Prozeß erheblich an Stabilität gewinnt. Der Schweißvorgang vollzieht sich in diesem Fall ohne jegliche Störungen.
  • Als besonders vorteilhaft hat.sich ein Verhältnis der Breite zur Dicke der-E-lektrode von wenigstens 10, vorzugsweise 15 bis 30 erwiesen.
  • Das Durchschieben der Elektroden durch die Backen, die das Schlackenbad abdecken und die Naht formen, gesenieht durch Öffnungen (Löcher oder gehlitze) in den Backen. Es ist wesentlich für das einwandfreie Funktionieren des erfindungsgemäßen Verfahrens, daß zumindest der obere Rand der Löcher oder Schlitze sich soweit oben in den Backen befindet, daß an dieser Stelle die Schlacke noch nicht an den gekühlten Backen erstarrt ist. Andernfalls würde die bereits erstarrte Schlacke beim Hochschieben der Backe im Zuge des Schweißens von der Elektrode zerrissen v;erden, was eine rauhe Oberfläche der Schweißnaht zur Folge hätte. Zum erfindungsgemäßen Gedanken gehört deshalb eine Einrichtung zur Durchführung derart, daß in den Backen Öffnungen zum Vorschieben der Elektroden vorhanden sind, deren obere Kante sich beim Schweißen in einem Bereich befindet, in dem die Schlacke noch nicht an den Backen erstarrt ist. Um einen Kurzschluß zu vermeiden, ist eine Isolierschicht zwischen den Backen und dem Werk-Stück, beispielsweise aus Asbest, erforderlich.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren bietet durch das Fortfallen der Rüssel noch einen weiteren ausserordentlicheri Vorteil. Es Ist nämlich dabei möglich, in der Fuge, beispielsweise in deren i/"itte, ein Ab- standsstück, z. B. ein Flacheisen anzuordnen, das an beiden Seiten an den Fugenflanken anliegt. Dieses Abstandsstück garantiert das Ausbleiben jeglichen Querschrumpfes, was bei den bisher üblichen Verfahren des Eiektro-Schlacke-Schweißens nur durch Anschweißen schwerer Bügel, und auch damit nur unvollkommen zu erreichen wär. Im allgemeinen wurde im Laufe des Schweißens der Spalt zwischen den Fügeteilen immer enger, was zu unangenehmen Folgerungen führen konnte, beispielsweise bei einem ungewollten Unterbrechen des Schweißens, wobei der Querschrumpf die Fuge von 30 auf 10 mm und weniger verengen kann, so daß u. U. vor dem Weiterschweißen kostspielige Maßnahmen erforderlich wurden. Bei Verwenden des erwähnten Abstandstückes, das im Schmelzbad mit abschmilzt und noch zusätzliches Schweißgut liefert, kann dieser Ubelstand nicht auftreten. Die Anordnung eines solchen Abstandstückes gehört deshalb mit zum Gegenstand der Erfindung, da sie nur dadurch ermöglicht wird.
  • Die Erfindung soll an einem Beispiel näher erläutert werden. Figur 1 stellt einen Querschnitt durch die Naht- bzw. Fugenmitte dar.
  • 1 ist das noch nicht geschweißte Fügeteil, 2 die bereits geschweißte Naht; darüber liegt.das Schmelzbad 3 aus flüssigem Stahl, das vom Schlackenbad 4 bedeckt ist. Das Schmelzbad 3 und das B--hlackenbad 4 werden von den beiden wassergekühlten Kupferbacken 5 und 6 gehalten, -in denen sich die Schlitze 7 und Ü befinden, durch welche die in diesem Fall rechteckigen Elektroden 9 und la in das Schlackenbad 4 vorgeschoben werden. Die Elektroden werden von den Motoren 11 und 12 mittels der Antriebsrollen 13 und 14 mit konstanter Geschwindigkeit in Richtung der Pfeile bewegt. Sie erhalten den»Schweißstrom über die Schleifkontakte 15 und 16 und die Kabel 17 und lc'v, die mit dernicht gezeichneten Stromquelle verbunden sind. Der Schweißstrom fließt von den Enden der Elektroden 9 und la durch das Schlackenbad zum Schweißbad 3, von dort zum Werkstück und über ein Kabel zur Stromquelle zurück. Mit fortschreitender Schweißung wird die ganze Anordnung längs der Fuge zwischen den Fügeteilen aufwärts bewegt.-Das Abstandstück 19 zwischen den Fügeteilen hält den Spalt in der gewünschten Breite. Es ist im Schlackenbad 4 bereits bis zum Punkt 20 abgeschmolzen.
  • Figur 2 ist die Aufsicht auf die Figur 1. Dabei sind 1 und la die beiden Fügeteile, zwischen denen sich ein Spalt von la mm Breite befindet, der beidseitig durch die.wassergekühlten Kupferbacken 5 und 6 abgedeckt ist, durch deren Schlitze 7 und. 8 die ca. 1 mm dicken Elektroden 9 und lo hindurchtreten. Das Abstandstück 19 verhindert die Querschrumpiung.

Claims (1)

  1. Titel: "Verfahren und Einrichtung zum Elektro-Schlacke-Schweißen" A n s p x U c h e ----------------- 1. Verfahren zum Elektro-Schlacke-Schweißen, dadurch gekennzeichnet, daß die abschmelzenden Elektroden von der Seite durch die das Schlackenbad abdeckenden und die Naht formenden Backen in das Schlackenbad vorgeschoben werden.' 2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch jede der beiden das Schlackenbad abdeckenden und die Naht formend*e,n Backen wenigstens eine abächmelzende Elektrode in das Schlackenbad vorgeschoben wird. 3. Verfahren gemäß Anspruch 1 und 2, dadurch gekennze.ichnet, daß als Schweißelektroden, welche durch die Backen in das Schlackenbad vorgeschoben werden, Drähte mit vorzugsweise rundomQuerschni-tt verwendet werden. 4. ;jerfahren gemäß Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schweißelektroden schräg nach unten in das Schlackenbad vorgeschoberi werden. 5. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als absc#Melzende Elektroden, welche durch die Backen in das Schlackenbad vorgeschoben werden, solche mit einem rechteckigen Querschnitt verwendet worden. 6. Verfahren gemäß Anspruch 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß als abschmel--.##nde Eiektroden, welche durch die Backen in das Szhlackenbad vorgeschoben werden, solche mit einem Verhältnis der Breite zur Dicke von wenigstens 10, vorzugsweise 15 bis 30 verwendet werden. 7. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in den Backen Öffnungen zum Vorschieben der Elektroden in das Achlackenbad vorhanden sind, deren obere Kante sich beim Schweißen in einem Bereich befindet, in dem die Schlacke noch nicht an den Backen erstarrt ist. 8. Einrichtung zum Durchführen des Verfahrens gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß längs der Fuge zwischen den Flanken der Fügeteile ein oder mehrere Abstandstücke angeordnet sind, die die vorgesehene Spaltbreite sicherstellen, und die im Schlackenbad mit abschmelzen, so daß sie dann in das Schweißgut eingehen.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2019002997A1 (en) * 2017-06-28 2019-01-03 Esab Ab STOPPING A PROCESS OF WELDING UNDER DAIRY

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WO2019002997A1 (en) * 2017-06-28 2019-01-03 Esab Ab STOPPING A PROCESS OF WELDING UNDER DAIRY
CN110785254A (zh) * 2017-06-28 2020-02-11 依赛彼公司 停止电渣焊接工艺
US11801569B2 (en) 2017-06-28 2023-10-31 Esab Ab Stopping an electroslag welding process

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