DE1765015A1

DE1765015A1 - Schweissen von reaktiven Metallen,z.B. Titanwerkstoffen,bei Abfuehren der Waerme durch ein fluessiges oder gasfoermiges Kuehlmittel

Info

Publication number: DE1765015A1
Application number: DE19681765015
Authority: DE
Inventors: Christoph Bohlen
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1968-03-21
Filing date: 1968-03-21
Publication date: 1971-07-01
Also published as: CH497234A; BE730248A; NL6904382A; ES364938A1; FR2004442A1; US3564197A

Description

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Schweißen von reaktiven Metallen, z.B. Titanwerks to rfen, bei Abführen dei* Warne durch ein flüssige« odor gasförmiges Kühlmittel

. Ki ηführung

Me Erfindung betrifft eine Methode zum lüchweißen von reaktiven Werkstoffen, insbesondere Titan und Titanlegierungen, te.i cer die Schweißwarme fortlaufend durch ein Kühlmittel - in der tiegel Wasser - abgeführt wird. Hierdurch kann das quasiistationäre Temperaturfeld sehr en?: begrenzt werden, so daß in vielen Fällen das dem Schutzgas-Schweißbrenner entströmende Schutzgas ausreicht, um die atmosphärische Luft von den sich im kritischen Wärmezustand befindlichen Werkstoffzonen fernzuhalten.

12E Technik^

Beim Schweißen von Titan bildet sich ein relabiv großes quesistationäres TemperaturfeId. Dies ist bedingt durch den relativ hohen Schmelzpunkt und die dadurch erforderliche hohe Schweißenergie sowie durch die sehr geringe Wärmeleitfähigkeit. Da der Werkstoff Titan gegenüber den atmosphärischen Gasen oberhalb ca. 4-00° C außerordentlich reaktionsfreudig ist, muß die Werkstoffoberfläche durch einen Gasschleier, dessen Druck über dem atmosphärischen liegt, abgedeckt, worden. Das bedeutet, daß an einem praktischen Arbeitsstück, z.B. bei Kehlnähten, dieser Schutz auf drei Seiten notwendig sein kann. Sieht man von reLativ kleinen Bauteilen an, die in Gaskammern geschweißt werden können, so sind eine Reihe Vorrichtungen erforderlich, die dem Bauteil jeweils genau anzupassen sind, um auf diese Weise den sicheren Gaaschleier am Objekt gewährleisten zu können. Neben, langjährigen Erfahrungen ist bei der Durchführung dieser Schwoißarbeiten eine ständige Kontrolle notwendig. Trotzdem ist diese Methode bei relativ komplizierten Konstruktions formen mit großen Unsicherheiten behaftet.

Neben die Kosten für die Vorrichtungen, der durch die Umstände bedingten geringen effektiven Schweißzeit, tritt der enorm hohe Oanvorbrnuch.

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Durch die großen KrvArmun^szonen treten in einem sehr großen Bereirh nachteilige Werkstoffurawanclun,en auf. Auch entstehen durch die breiten Wlirmezonen beachtliche Maßabweichungen. Diese Umst&nae machen da^ schweißtechnische Verarbriten von Titan schwierig, teuer und beholten das i.'chv.oißen nur wf nigen Erfahrenen vor.

Neue Methode; schweißen bei eng begrenztem quaü!stationären

Die neue Hethorie unterscheidet sich von der alten auf folgende V/r is e:

J5.1. I-'ie Wärme wird nurch ein Kühlmittel, z.B. Waaarr, abgeführt; dadurch bleibt der Werkstoff, von den eng begrenzten fichweißbereich abgesehen,* praktisch kalt.

J5.2. Hierdurch kann wiederum in der Regel der Gasschutz des erweiterten Temperaturfeldes entfallen und damit auch die umständlichen Vorrichtungen.

t>,~5. Der SchweifljiJLrjgjn kann wesentlich erhöht werden, und danit die Schweißgeschwindi^keit um ein Mehrfaches gesteigert werden, da auch fortlaufend (ohne Unterbrechung) geschweißt werden kann.

p.4. Der wärmebeeinflußte Bereich und damit das Grobkornfrebiet bleibt außerordentlich klein.

J. j>. Die maßlichen Veränderungen durch Wärme ο us dehnung und Schrumpfung werden fast unbedeutend,

3.6. In vielen Fällen können Hilfskräfte, die z.B. die Vorrichtungen bedienten, eingespart werden.

;>.7. iJie Schweißsicherheit ist um ein Vielfaches höher. Kritische Harten sind bei sorgfältiger Anwendung nicht zu erwarten.

ir. Die wirtnchnftlichen_Vorteile_-der_ne'uen_IHethod£ Die wirtschaftlichen Vorteile sind folgende:

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■ 4.1. Der Gasverbrauch kann bis auf einen Bruchteil zurückgehen.

4.2. Die Bchweißgecchwindickeit erhöht sich un ein Mehrfaches.

4.3. Es können in vielen Fällen Hilfskräfte eingespart werden.

4.4. Es werden nur noch sehr wenig Vorrichtungen benötigt. 4.5· Es ist sehr wenig Nschrichtarbeit erforderlich.

4.b. Ausbesserungen fallen so gut wie nicht an.

4.7. Es ist eine wesentliche Qualitätssteigerung mit der Methode verbunden.

4.8. Die Schweißsicherheit ist bedeutend größer. Des Schweißen ist in vielen Fällen dem Schweißen von a.B. 1Θ Chrom-Nickel-Ctahl ahnlich geworden.

Die Naht bzw. das Werkstück muß von einer Gegenseite, d.h. der Schweißseite abgewandten Seite dem Kühlmittel zugänglich sein. Hierbei darf das Kühlmittel nicht nit dem Schweißbereich direkt in Berührung kommen.

5.1. Schweißen voh Stumpfnähten

Bei Stumpfnahteη bedeutet dies, daß eine dünne Wurzellage zunächst nach der alten" Methode geschweißt werden muß. Alle weiteren Lagen können dann nach der neuen Methode geschweißt werden.

5.2. Schweißen von Kehlnähten

.Bei Kehlnähten liegen drei Seiten vor. Hier kann auf folgende Weise verfahren werden:

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BADORlGfN^

>.2.Ί. Es schweißen zwei Schweißer gleichzeitig, während die Wärme von der Rückseite, z.B. mit Wasser abgeführt wird. Bild 1

5.i-.2. Es achweißt ein !Schweißer,während auf üor zweiten Seite eine relativ kleine Schleppdüse parallel mitgeführt wird. Auf der "ücküeite wie i?.2.1. Bild 2

Beim »Schweißen der zweiten Seite kann dann unter zweiseitiger Kühlung geschweißt werden. Bild 3

6. ZurührungöoK Kühlmittels

Dieses kann z.B. durch einen Strahl aus einen Schlauch ν von Hand geführt oder fest montiert sowie durch angebrachte Kanalsyetetne zugeführt werden. Stehende Flüssigkeit ist weniger geeignet, da sich Dampfbiesen bilden.

Der Merkstoff Hastellog B wird auch wahrend des Schweißens oder nach kurzen Abschnitten mit Wasser oder Luft abgeschreckt. Hier dient die Abkühlung, wobei z.B. Wasser auf den glühenden Werkstoff aufgespritzt wird, dazu, bestimmte Ausscheidungen in einen kritischen Temperaturbereich zu unterbinden. Bein Titanschweißen muß die Abkühlung so intensiv sein, daß niemals Wasser auf nennenswert erhitztes Material auftrifft. Hier dient die Abkühlung in erster Linie der Kleinholtung des Teraperaturfeldes und damit der Brgrenzung des mit Edelgas zu schützenden Bereichea.

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Claims

ö, Patentansprüche:

ijchweißen von reaktiven Metallen, z.B. Titanwerkstoffen, bei Abführen ο er V/hrme durch ein flüssiges oder gasförmiges Kühlmittel,

dadurch gekennzeichnet, daß während des Schweißens der Schweißnaht bzw. dem Werkstück durch flüssige oder gasförmige Kühlmittel Wärme entzogen wird, so daß ein eng begrenztes, leicht zu schützendes quasistationäres Temperaturfeld erzwungen werden kann, das in vielen Fallen rait dem normalen Schutzgasschweißbrenner ollein genügend geschützt werden kann.

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