DE1812227B2

DE1812227B2 - Lichtbogen auftragsschweissverfahren zum herstellen rutsch sicherer oberflaechen

Info

Publication number: DE1812227B2
Application number: DE19681812227
Authority: DE
Inventors: Robert Charles Elm Grove Wis Kuhns (V St A )
Original assignee: Kelley Co Ine , Milwaukee, Wis (V St A)
Priority date: 1968-01-31
Filing date: 1968-12-02
Publication date: 1971-08-19
Also published as: SE343218B; DE1812227A1; US3423559A; FR1593955A; GB1244210A; NL141112B; NL6901187A

Description

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Die Erfindung betrifft ein Lichtbogen-Auftrags- Schreibung an Hand der Zeichnung. Die Zeichnung

schweißverfahren mit abschmelzender, blanker Draht- zeigt in

elektrode zum Herstellen rutschsicherer Oberflächen F i g. 1 eine perspektivische Ansicht einer nach dem

auf Metallen. Es lassen sich auf diese Weise Laufflächen erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Laufflä-

für Fußwege, Rampen, Decks, Treppenstufen und dergl. 5 chenplatte bei ihrer Verwendung als Ladeflächen-

ausbilden. rampe,

Bei einem bekannten Verfahren dieser Art (USA.- F i g. 2 eine perspektivische vergrößerte Ansicht der

Patentschrift 2 572 084 oder Patentschrift Nr. 60 827 Schweißraupe und in

des Amtes für Erfindungs- und Patentwesen in Ost- F i g. 3 eine schematische Darstellung der Befesti-

Berlin) werden unterbrochene Schweißraupen aufge- io gung zum Festklammern der Platte während des

tragen. Dabei entstehen relativ feine, punktförmige Schweißens.

Werkstoffansammlungen, deren Gleitschutzeigenschaf- Die Zeichnung zeigt die nach dem erfindungsgeten nicht allen Anforderungen gerecht werden können. mäßen Verfahren hergestellte Laufflächenplatte bei Außerdem ist es erforderlich, die Drahtelektrode eine Verwendung als Ladefläche 1, die den Spalt zwischen hin- und hergehende Bewegung bezüglich des Werk- 15 einem Dock 2 und der Ladefläche 3 eines Fahrzeugs Stücks ausführen zu lassen. Die Bewegungssteuerung überbrückt. Die Ladeflächenrampe ist üblicher Bauart der Elektrode bzw. des zugehörigen Elektrodenhalters (vgl. USA.-Patent 3 117 332) und sitzt in einer Ausist dementsprechend kompliziert und verlangt, insbe- nehmung oder Grube in der Dockoberfläche, so daß im sondere bei einer automatischen Vorrichtung, einen Ruhezustand die obere Oberfläche der Rampe 1 im erheblichen Aufwand. 20 allgemeinen mit der Dockfläche 2 fluchtet. Nachdem

Weiterhin ist es bekannt (USA.-Patentschrift das Fahrzeug oder dergleichen bis zum Dock zurück-

2 449 917), unter Verwendung einer nicht abschmelzen- gestoßen ist, löst der Arbeiter von Hand eine Ver-

den Elektrode den Werkstoff des Werkstücks punkt- sperrvorrichtung, wodurch sich die Rampe durch ein

weise abzutragen. Dabei entstehen in der Oberfläche Gegengewichtsystem nach oben verschwenkt und eine

im Abstand zueinander liegende kleine Krater, die eben- as Lippe 4 der Rampe soweit nach oben gelangt, daß sie

falls nur eine begrenzte Rutschsicherheit erzeugen im wesentlichen mit der Rampenoberfläche fluchtet,

können. Der Arbeiter tritt dann die Rampe in üblicher Weise

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das be- nach unten auf die Ladefläche.

kannte Verfahren der eingangs genannten Art unter Gemäß der Erfindung enthält die Rampe eine Reihe Vermeidung der oben angedeuteten Nachteile so aus- 30 von im allgemeinen parallel zueinander verlaufender zubilden, daß in besonders einfacher Weise Werk- Schweißraupen 5, die sich von vorn nach rückwärts in stücke mit äußerst rutschsichereren Oberflächen er- Rampenrichtung erstrecken. Wie man aus F i g. 2 erzeugt werden können. kennt, ist jede Schweißraupe unregelmäßig und rauh

Zur Lösung dieser Aufgabe ist das Verfahren nach und enthält zahlreiche Spitzen, Krater, Blasen, Oxydder Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß die Draht- 35 einschlüsse und Splitter. Es ist erwünscht, daß die elektrode ununterbrochen gegen das Werkstück vorge- Schweißraupe eine rauhe Oberfläche erhält, was in schoben und parallel zum Werkstück verschoben wird, direktem Gegensatz zu den üblichen Schweißtheorien daß der ungeschützt brennende Lichtbogen so kurz steht, die eine glatte regelmäßige Schweißraupe vergehalten und daß die Stromdichte im Schweißdraht so langen, die frei von Spitzen, Einschlüssen und anderen hoch gewählt wird, daß der Lichtbogen unruhig 40 Defekten ist. Die Defekte in der Schweißraupe 5 liefern flackernd brennt und das Schweißgut spritzend und scharfe, reibende Kontaktpunkte, wodurch sich ein unregelmäßig übergeht. Dabei entstehen durchgehende ausgezeichneter Gleitschutz ergibt. Wenn die Schweiß-Schweißraupen, die jedoch nicht, wie es beim normalen raupe im Laufe der Benutzung verschleißt, dann erSchweißen der Fall ist, glatt und regelmäßig, sondern geben sich darüber hinaus zusätzliche Spitzen, Einvielmehr rauh und unregelmäßig ausgebildet werden. 45 Schlüsse u. dgl., die immer wieder freigesetzt werden Sie enthalten zahlreiche Spitzen, Krater, Oxydein- und damit die Reibungsberührungspunkte über die geschlüsse und Schweißspritzer. Es können mehrere im samte Lebensdauer der Rampe aufrecht erhalten.
Abstand zueinander liegende Schweißraupen hergestellt Wird die Laufflächenplatte als Ladeflächenrampe, werden, und die entstehende Oberfläche eignet sich wie in F i g. 1 dargestellt, verwendet, dann verlaufen gleichermaßen für Fuß- und Fahrzeugverkehr. 50 die Schweißraupen 5 vorzugsweise parallel von vorn

Die rauhe Schweißraupe liefert ausgezeichnete nach rückwärts, wobei zwischen benachbarten Schweiß-Gleitsicherheit, und beim Verschleiß der Schweiß- raupen Abstände von annähernd 2 bis 5 cm und mehr raupe werden zusätzliche Einschlüsse und Spitzen frei- verbleiben, so daß jeweils mehr als eine Schweißraupe gelegt, so daß die rauhe und unregelmäßige Gestalt der mit den Reifen eines Ladefahrzeuges od. dgl. in Be-Schweißraupe über ihre gesamte Lebensdauer erhalten 55 running steht, das sich über die Rampe bewegt,
bleibt. Darüberhinaus kann die Laufflächenplatte mit Die Schweißraupe 5 kann entweder fortlaufend oder einer üblichen Schweißeinrichtung hergestellt werden, unterbrochen sein. Bei einigen Anwendungsbeispielen und zwar entweder manuell oder im automatischen kann man ein quer verlaufendes, diagonales oder Verfahren, wobei die Platte relativ zu einer Reihe von wahlloses Schweißraupenmuster verwenden, abhängig Schweißköpfen bewegt wird oder die Schweißköpfe 60 von dem besonderen Verwendungszweck und der sich relativ zur Platte bewegen. Art des Verkehrs, dem die Laufflächenplatte unter-

AIs weiterer Vorteil zeigt sich, daß die Laufflächen- liegt.

platte leicht in Größen zerschnitten und in die ge- Die Schweißraupen 5 werden nach einem Verfahren wünschten Gegenstände, beispielsweise eine Rampe, hergestellt, das dem normalen Schweißverfahren eine Deckplatte, eine Treppenstufe u. dgl. geformt wer- 65 gerade entgegengesetzt ist. Normalerweise ist es erden kann, wobei man sich üblicher Fabrikationsein- wünscht, eine glatte, regelmäßige Schweißraupe frei richtungen und -techniken bedienen kann. von Einschlüssen und anderen Unregelmäßigkeiten zu

Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Be- erzeugen. Zum Erhalt einer sauberen glatten Schweiß-

raupe erfordern die üblichen Verfahren, daß der Bogen durch ein inertes oder reduzierendes Gas abgeschirmt ist und daß Flußmittel, entweder in Form eines äußeren Überzuges oder eines inneren Kernes, im Zusammenhang mit dem Schweißdraht oder der Schweißelektrode zum Einsatz kommen. Darüber hinaus werden in einigen Fällen desoxydierende Metalle mit der Elektrode legiert, und die desoxydierenden Metalle sollen jeglichen Sauerstoff in der Nachbarschaft des Bogens in stabile Oxyde umwandeln.

Im Gegensatz zur normalen Schweißpraxis werden gemäß der vorliegenden Erfindung blanke, unabgeschirmte Kohlenstoffstahlschweißdrähte oder -elektroden verwendet. Es findet weder ein Schutzgas noch ein Flußmittelbestandteil im Zusammenhang mit der Elektrode Verwendung, und es sind auch im wesentlichen keine Legierungszusätze in der Elektrode vorhanden.

Beim Schweißen findet eine hohe Stromdichte, im allgemeinen oberhalb 21 700 A/cm² und vorzugsweise im Bereich von 24 800 bis 26 400 A/cm² bei Einsatz einer Kohlenstoffstahlelektrode, Verwendung. Außerdem verwendet man einen extrem kurzen Auftragsschweißbogen mit einer sehr geringen Länge von etwa 0,13 mm oder weniger. Für die meisten Anwendungsgebiete findet eine umgekehrte Polarität Verwendung, d. h., die Elektrode ist als Anode positiv gegenüber dem Werkstück. Man kann in einigen Fällen auch eine direkte Polarität verwenden, jedoch ist dann der Einbrand nicht so groß wie bei Anwendung umgekehrter Polarität. Jedoch führt eine direkte Polarität zu einer geringeren Wärmeentwicklung in der Laufflächenplatte, so daß für den Fall, daß ein Verwerfen ein ernstliches Problem darstellt, die direkte Polarität empfehlenswert ist.

Unter diesen Schweißbedingungen entsteht bei Verwendung einer blanken, nicht abgeschirmten Kohlenstoffstahlelektrode in Verbindung mit einer hohen Stromdichte und einem Auftragsschweißbogen statt eines stabilen Bogens ein explosiver Bogen. Dies führt dazu, daß das Schweißmetall in unregelmäßigen Mustern unter Bildung zahlreicher Spitzen, Krater, Vorsprüngen, Oxydeinschlüsse und anderer Unregelmäßigkeiten aufgetragen wird, wie es in F i g. 2 darzustellen versucht wurde.

Wenn ein Verwerfen der Laufflächenplatte während des Schweißvorganges infolge der erzeugten Hitze auftreten kann, ist es zweckmäßig, die Platte während des Schweißvorganges vorzuwölben. Wie man aus F i g. 3 erkennt, ist der Mittelteil der Platte 1 von einer Befestigungsbodenplatte 6 durch ein Abstandsstück 7 getrennt, während die Kanten der Platte am Befestigungsstück verklammert sind, so daß die Platte eine gewölbte Kontur annimmt. Dann wird die Schweißraupe in Richtung von der einen Klammer 8 zur anderen Klammer verlegt. Nach dem Schweißauftrag wird die Platte nach Freigabe von den Klammern verhältnismäßig gerade, und man braucht sie nicht mehr in üblicher Weise zu richten.

Im folgenden soll ein besonderes Ausführungsbeispiel für den Schweißvorgang bei der Herstellung der Laufflächenplatte wiedergegeben werden:

Plattenmaterial ASTM-A 441-Stahl

Plattengröße 183 · 211 · 0,5cm

Elektrodengröße 1,6 mm Durchmesser

Elektrodenzusammensetzung:

Kohlenstoff

Mangan

Phosphor

Schwefel

Silizium

Eisen

ίο Geschwindigkeit des Elektrodenvorschubs

Schweißgeschwindigkeit

Bogenstrom

Bogenspannung

Bogenstromdichte

Polarität

0,13 bis 0,19%
0,95 bis 1,30%
maximal 0,025%
maximal 0,035%
0,45 bis 0,60%
Rest

20 m/min
279 cm/min
500 Ampere
35 Volt

24 800 Amp./cm²
umgekehrt

Unter diesen Schweißbedingungen erhält man unter Verwendung einer blanken, nicht abgeschirmten Kohlenstoffstahlelektrode in Luft einen instabilen, explosiven Bogen, was zu einem unregelmäßigen, rauhen Auftrag des Schweißmetalls mit Kratern, Einschlüssen, Fehlstellen und anderen Unregelmäßigkeiten führt, die beim normalen, richtigen Schweißen nicht auftreten.

Die Laufflächenplatte gemäß der Erfindung kann überall dort zur Anwendung kommen, wo sie dem Fußgänger- oder Fahrzeugverkehr ausgesetzt ist und wo eine Gleitschutz- oder Reibungsoberfläche gefordert wird. Man kann die Laufflächenplatte nicht nur als Rampe für eine Ladefläche verwenden, sondern auch als Laufweg, Brückenlaufflächen, Kriechgang oder Laufboden, Schiffsdeck, Treppenstufen u. dgl., das heißt überall dort, wo infolge von Öl, Farbspritzern od. dgl. Gleitgefahr besteht.

Während die obige Beschreibung auf die Herstellung einer Kohlenstoffstahlschweißraupe auf einer niedriggekohlten Stahllaufplatte gerichtet war, ist es selbstverständlich, daß die Laufplatte und die Schweißraupe aus jedem gewünschten Metall bzw. jeder gewünschten Legierung, wie Aluminium, Magnesium, rostfreiem Stahl, Bronze oder dergleichen, hergestellt werden können, daß es aber ohne Rücksicht auf das eingesetzte Material wichtig ist, daß der Schweißvorgang grundsätzlich entgegengesetzt zu den üblichen Schweißpraktiken durchgeführt wird, so daß man in jedem Falle eine unregelmäßige rauhe Schweißraupe erhält.

Claims

Patentansprüche:

1. Lichtbogen-Auftragsschweißverfahren mit abschmelzender, blanker Drahtelektrode zum Herstellen rutschsicherer Oberflächen auf Metallen, dadurch gekennzeichnet, daß die Drahtelektrode ununterbrochen gegen das Werkstück vorgeschoben und parallel zum Werkstück verschoben wird, daß der ungeschützt brennende Lichtbogen so kurz gehalten und daß die Stromdichte im Schweißdraht so hoch gewählt wird, daß der Lichtbogen unruhig flackernd brennt und das Schweißgut spritzend und unregelmäßig übergeht.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Verwendung eines Werkstücks aus Stahl und einer Drahtelektrode aus Stahl mit niedrigem Kohlenstoffgehalt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine im wesentlichen von

desoxydierenden MetaUzusätzen freie Drahtelektrode Verwendung findet.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromdichte mehr als etwa 21 700 A/cm² beträgt.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromdichte ca. 24 800 bis 25 400 A/cm² beträgt.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden

Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Bogen eine Länge unter 0,13 mm aufweist.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schweißraupen im wesentlichen parallel und mit Abstand zueinander gelegt werden.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es in der Luftatmosphäre durchgeführt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen