DE1690616B1

DE1690616B1 - Lichtbogenschweissverfahren mit einem schutzgas aus argon und sauerstoff

Info

Publication number: DE1690616B1
Application number: DE19681690616
Authority: DE
Inventors: Georg Brinkmann; Heinz Dipl-Ing Golke; Ernst-August Dr-Ing Rische; Heinrich Schrader
Original assignee: Messer Griesheim GmbH
Current assignee: Messer Griesheim GmbH
Priority date: 1968-02-14
Filing date: 1968-02-14
Publication date: 1971-11-11

Description

Die Erfindung betrifft ein Lichtbogenschweißverfahren mit stromführenderund selbstabschmel. zender Drahtelektrode und einem Schweißgasgemisch aus Argon und Sauerstoff, welches einem Behälter entnommen und dem Schweißbrenner zugeführt wird.
Es ist bekannt, Argon-Sauerstoff-Gemische als Schweißgas zu verwenden. Ein solches bekanntes Verfahren zeigt beispielsweise die USA.-Patentschrift 3 253 113. Dabei wird das Schweißgasgemisch einem Behälter entnommen, in dem es fertig vorgemischt gasförmig enthalten ist und wird zum Lichtbogen geleitet. Die USA.-Patentschrift 2 908 800 nennt Argon-Sauerstoff-Gemische mit 0,1 bis 50°/o Sauerstoff im Schweißgas. In der deutschen Patentschrift 977223 werden Versuche mit 5, 20 und 30°/o Sauerstoffzusatz zum Argon genannt, und zwar wird dort der Einfluß verschiedener Argon-Sauerstoff-Gemische auf die Kraterbildung untersucht.
Obwohl somit Lichtbogenschweißverfahren mit bis zu 50°/o Sauerstoffzusatz zum Schweißargon bekanntgeworden sind, ist bei den heute praktisch verwendeten Gemischen der Sauerstoffgehalt auf maximal 5111, begrenzt. Man befürchtet, daß bei höherem Sauerstoffgehalt der Abbrand an Legierungselementen, insbesondere des Kohlenstoffs, zu hoch wird. Eine Untersuchung hierüber findet sich in »Linde Berichte aus Technik und Wissenschaft«, Nr.6 (1959), S.45 und 46.
Bei allen in den zahlreichen Publikationen, von denen nur eine Auswahl typischer Beispiele genannt wurde, beschriebenen Verfahren wird das Argon-Sauerstoff-Gemisch gasförmig in fertiggemischter Form verwendet. Das Schutzgasgemisch wird dabei dem Verbraucher fertig gemischt in gasförmigem Zustand in Stahlflaschen zugestellt. Wegen der Anlieferung des Gemisches in gasförmigem Zustand sind die Transportkosten hoch. Zudem sind aufwendige Regeleinrichtungen erforderlich, um beim Abfüllen der Gase das vorgesehene Mischungsverhältnis einzuhalten. Großverbraucher, die die Mischung im eigenen Betrieb vornehmen, benötigen ebenfalls diese aufwendigen Regeleinrichtungen, die das Mischungsverhältnis unter verschiedenen Entnahmebelastungsstufen aufrechterhalten müssen.
Die Erfindung hat die Aufgabe, ein Verfahren zu schaffen, bei dem das für das jeweilige Schweißverfahren benötigte Mischungsverhältnis von Argon und Sauerstoff auf möglichst einfache Weise und mit großer Genauigkeit aufrechterhalten wird.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Schweißgasgemisch einen isolierten Behälter in flüssigem Zustand entnommen und vor der Schweißstelle verdampft wird.
Die Versorgung von Schweiß- und Schneidgeräten mit einem Schweißgasgemisch über die flüssige Phase hat den Vorteil, daß die Transportkosten gegenüber einer Anlieferung im gasförmigen Zustand wesentlich niedriger sind. Die Versorgung der Betriebsstellen wird unabhängig von Abnahmeschwankungen.
Bei der Gewinnung eines gasförmigen Gasgemisches über die flüssige Phase besteht die Gefahr, daß sich das Gasgemisch entmischt. Deshalb hat man bisher die Schweiß- und Schutzgaserzeugung über die flüssige Phase fast ausschließlich bei einzelnen Gasen, nicht jedoch bei Gasgemischen angewendet. Das System Argon-Sauerstoff hat jedoch die Eigenschaft, sich beim Verdampfen nur ganz geringfügig zu entmischen. Wegen dieser Eigenschaft läßt sich das Schweißgasgemisch aus Argon und Sauerstoff auch sehr leicht herstellen, z. B. durch Auswiegen der flüssigen Bestandteile und anschließendes Vermischen. Komplizierte Regeleinrichtungen, wie sie zum Mischen der gasförmigen Bestandteile erforderlich sind, entfallen. Ein weiterer Vorteil ist der, daß z. B. Großverbraucher die jeweils benötigten Schweißgasgemische sich selbst herstellen können, wenn sie sich flüssigen Sauerstoff und Argon getrennt auf Lager halten. Diese Variationsmöglichkeit ist insofern interessant, als die Anmelderin festgestellt hat, daß sich Argon-Sauerstoff-Gemische mit einem höheren Sauerstoffgehalt als dem derzeit üblichen von 5 °/o als Schweißgase unter bestimmten Bedingungen benutzen lassen.
Besonders vorteilhaft für die Gütewerte der Schweißnaht ist der Bereich von 9 bis 15111, Sauerstoffgehalt. Das beste Aussehen der Schweißnaht erhält man bei 9 bis 100/, Sauerstoffgehalt, die wenigsten Poren bei 13 bis 1501,. Das Schweißgasgemisch ist besonders geeignet für die Lichtbogenschweißung von unlegierten und niedriglegierten Stählen mit handelsüblichen Elektroden. Auch Röhrchenelektroden können verwendet werden. Mit Elektroden, deren Zusammensetzung der Grundlegierung des zu verschweißenden Werkstoffes entspricht, lassen sich jedoch auch hochlegierte Stähle verschweißen. Die Anwendung des Schutzgasgemisches bei der WIG-Schweißung wird durch die Oxydation der Wolframelektrode beeinträchtigt.

Im folgenden sind die Festigkeitswerte von einigen Schweißgutproben, die unter Verwendung eines Schweißgasgemisches aus Argon mit verschiedenen Sauerstoffgehalten hergestellt wurden, wiedergegeben: Schweißgutproben nach DIN 1913, Blatt 2 Drahtelektrode: 0,4°/o Si, 1,0°/o Mn

0_ Gehalt, °/"

5 I 9 13 15 19

Streckgrenze, kp/nlm= . . ..... .. 59,9 59,9 56,9 48,0 43,3

Zugfestigkeit, kp/mnl2

........ 64,7 62,7 60,2 49,7 47,5

Dehnung, t) 5"/" ...... .... .... 21,4 24 26 29,4 30.4

Linschnürung, °/" ............. 69 70 I, 68 75 72

K erhsclllzlg/älligkeit

(1)VM-I'rohe) 20 C,

tllkl)'clil' .................. 18,3 21,0 18,6 20,8 20,2-_21,2 17,7--20,3 13,6 16,0

Bei Verwendung des Schweißgasgemisches mit erhöhtem Sauerstoffgehalt wird die Qualität der Schweißverbindung in den meisten Fällen erheblich besser als unter den bisher üblichen Schutzgasen. Die mechanischen Gütewerte der Schweißverbindung sind hervorragend, die beim Faltversuch erreichten Biegewinkel sind voll ausreichend. Die Schweißgutanalyse zeigt nur einen sehr geringen Abbrand an Legierungsbestandteilen, wobei der N2-, 0z- und HZ-Gehalt in den zulässigen Grenzen liegt. Besonders bemerkenswert ist, daß es gelingt, auch unberuhigte Thomasstähle einwandfrei zu schweißen.

Wegen des hohen Sauerstoffgehaltes ist das Schweißgas verhältnismäßig billig. Ein geringer Stickstoffgehalt bis etwa 10/,) ist in fast allen Fällen zulässig. Argon und Sauerstoff brauchen deshalb nicht in höchster Reinheit in den Luftzerlegungsanlagen gewonnen werden, wodurch sich eine weitere Verbilligung ergibt.
Die Erzeugung des gasförmigen Schweißgasgemisches aus der flüssigen Phase kann einfach durch Verdampfen des flüssigen Gemisches erfolgen. Diese Verfahrensweise unterscheidet sich somit nicht von der bekannten, die Flüssigkeit aus einem isolierten Speicher abzuziehen, zu verdampfen und über eine Druckminderereinrichtung und Absperrventile an die einzelnen Verbraucher abzugeben.

Claims

Patentansprüche: 1. Lichtbogenschweißverfahren mit stromführender und selbstabschmelzender Drahtelektrode und einem Schweißgasgemisch aus Argon und Sauerstoff, welches einem Behälter entnommen und dem Schweißbrenner zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Schweißgasgemisch einem isolierten Behälter in flüssigem Zustand entnommen und vor der Schweißstelle verdampft wird.
2. Lichtbogenschweißverfahren nach Anspruch 1, daurch gekennzeichnet, daß der -Sauerstoffgehalt des Schweißgasgemisches zwischen 9 und 1501, beträgt.