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Kennwort : Hochstrompaneelsc@weißen Erfinder : Lchmler, wilkens Maschinelles
Überkopfschweißen mittels Hochstromlichtbogen Das maschinelle Überkopfschweißen
wird bevorzugt in den Fällen angewandt, in denen das Wenden des Werkstückes zu aufwendig
ist und in denen die andere Nahtseite nicht zugänglich ist bzw. beidseitig geschweißt
werden soll.
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Für Schiffbau tritt z.B. dieses Problem beim Herstellen großer Paneele
auf, die aus Blechen von ca. 10-50mm Dicke zusanimengesetzt vrerden. Das ?enden
solcher @aneele bereitet wegen der Größe derselben Schwierigkeiten und andererseits
bietet das beidseitige Schweißen eine große Sicherheit bei geringem Nahtvolumen.
In diesen Fällen wird vorteilhaft eine X-Naht verwendet.
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Es ist bekannt diese Wurzelschweißung mit* Kurzlichtbogen auszuführen,
nährend von oben die Naht durch Unterpulverschweißen aufgefüllt wird.
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Beim Kurzlichtbogen-Schweißverfahren handelt es sich um ein elektrisches
Lichtbogenschweißverfahren, bei dem der Werkstoffübergang vom Schweißdraht auf das
Werkstück, in Verbindung mit dem auf den Schweißtropfen wirkenden Pinch-Effekt,
erfolgt.
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Um mittels diesem Verfahren eine einwandfreie und die erforderliche
Gütewerte aufweisende Schweißnaht in Überkopf@osition ausführen zu können rnuQ mit
relativ kleinen Spannunr,s- und Stronrerten gearbeitet werden.
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Das Schweißbad muß kurz nach Verlassen der @lektrode
von
de Sch@eißstelle bereits soweit ab@ekühlt sein, daß die durch die Abkühlung hervor@erufene
Oberflächenspannung des Schweißb@des eine ausreichende @t@tzwirkung auf das eingebrachte
@chwei@@ut ausübt, um ein Herabfallen desselben zu verhindern. Da, wie bereits oben
erw@hnt, mit relativ niedrigen Arbeitsdaten die Schweißung ausgeführt wird, ist
die Abschmelzleistung und damit die Schweißgeschwin@igkeit relativ gering.
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Um die Ergebnisse zu verbesern, ist vorgeschlagen worden, die Werte
von Schweißstrom und -spannung zu erhöhen.
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Bei Verwendung von @ohlensäure als Schutzgas besteht jedoch eine starke
Spritzerbildung. Wegen des Nerabfllens der Spritzer ist dieses Verfahren für ein
berkopfschweißen nicht geeignet.
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Mischgases wird bei höheron Arbeitswerten der sogen.
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Sprühlichtbogen erreicht, der d a d u r c h g e k e n n z e i c h
n e t ist, daß viele Materialtröpfchen sprühregenartig kurzschlußfrei vom Zusatzdraht
auf das Werkstück übergehen. Das mit dem letztgenannten Verfahren gebildete Schweißbad
ist heißer als bei anderen Verfahren und danit dünnflüssiger, und tropft bei einer
Üb;rlropfschweißung leicht ab.
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Um dieses Herabfaller des ein@ebrachten Schwei@gutes zu vermeiden
wurde die Schwei@@eschwindigkeit erhöht.
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Dadurch kühlte sich das Sch@eißbad sehr schnell ab, da die Wärmekonzentration
pro Zeiteinheit relativ klein war. Dies bedingt wiederum, daß das Verschmelzen von
Grundwerkstoff und Zusatzwerkstoff nicht genügend groß und die Naht sehr schmal
wird. @it einer derart schmaler Naht lassen sich die in der Praxis auftretenden
Nahtfugenbreiten nicht überbrücken.
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Trotzdem ist es nicht zu vermeiden, daß ab und zu das Schweißgut wieder
herabfällt. Auch der Versuch das Schweißbad durch nach teführte Gleitschuhe aus
I'upfer,
die gekühlt werden, zu halten und die Naht gleichzeitig
zu @lätten, ähnlich @ie beim Slektro-Schlacke-Zch@eißverfahren, @r@chten nicht den
@ew@nschten Nrfolg.
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Der Brfindung liert die Aufgabe zu runde ein maschinelles berko@fschweißverfahren
zu schaffen bei dem ein einwandßreies @@ften und entsprechender @in@@@nd des ein@e@rachten
@ch@eißgutes erreicht wird, bei @leichzeitig @cher Abschmelsleistung und Sch@@ißgeschwindigkeit.
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Zur Löeser Auf@abe wird erfindungsgemäß ein Verfahren mum @usammenschweißung
von Blechen, insbesondere von Blechen aus unlegierten und/oder niedriglegierten
Naustählen, mittels des elektrischen @ichtbogenschweißverfahrans mit abschmelzender
@lektrede unter Schutz@as in berkopfrosition vorgeschlagen, wobei die Sch@@i@un@
mit einer Spannung von 40 bi@ 60 V, einem Stren größer als 250 A, vorzugsweise zwischen
25- und 500 A, einem Schweißdraht von etwa 0,8 - 1,2 mm Durchmesser ausgefü@rt und
als Schutsmas CO2 verwendet wird.
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Der Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist, daß das ein@chrachte
Schweiß@ut trotg des relativ großen Schwei@bades und der zugeführten Schweißrutmenge
bis ca. 21 kg/h einwandfrei in der vorbereiteten Schweißfuge @aftet.
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Das war heineswegs zu erwarten, denn der Stand der Technik sewie die
Auffassung der Rachwelt sind dahingehend, daß bei einem derartigen Nochleistungsverfahren
nur in der sogenannten Wennenlage geschweißt werden hann, die ein Ablaufen des Schmel@bades
verhindert.
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Eine Möglichkeit der Erklänung der großen Stützwirkung auf das in
der Überkopfposition mit der CO2-Nochstromtechnik
erzeugte Schweißbad
könnte das Ausammenwirken der C02-'Gasatmosphäre mit der Zähigkeit des Bades sein,
die wiederum durch die relativ hohen Gehalte des Zusatzdrahtes an Legierungselementen,
spez. Silicium, bedingt ist. Der große Schlackenanteil, der bei den heftigen Reaktionen
im C02-Hochstrombogen durch- Abbrand von Legierungsbestandteilen des, Zusatzdrahtes
entsteht, könnte eine weitere Erklärung für die Stùtzwirlnung auf das Bad sein,
ebenso wie die Pinchkräfte, die durch die hohe spezifische Stromdichte entstehen
Mit derartig hohen spezifischen \1rten Schweißungen in der Wannenlage durchzuführen
ist zwar bekannt, beispielsweise durch die Veröffentlichungen von Dr. Ing.
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W. Hummitzsch in der Fachzeitschrift Schweißen und Schneiden", 1962,
Heft 12,.Seite 544-565 mit dem Titel "Lichtbogenschweißen mit hohen Strömen unter
tohlendioxyd als Schutzgas" und der Fachzeitschrift "Stahl und Eisen"85, 1965 Heft
19, Seite- 1186 - 1195 mit dem Titel " Die Lichtbogenschweißung von Baustählen unter
reinem Kohlendioryd-Schutzgas11. Aus diesen Veröffentlichungen ist aber nicht zu
entnehmen, auch beim Uberkopfschweißen mi.t hohen spezifischen Werten zu arbeiten.
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Um ein Durchstechen des Lichtbogens während des Arbeitsablaufes zu
verhindern wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß während des Schweißens in Überkopfposition
der Schweißbrenner pendelnd über den Schweißspalt bewegt wird, wobei die Pendelamplitude
+ 1-2mm beträgt. Dadurch wird erreicht, daß der Lichtbosenfußpunkt an den Flanken
haftet, wodurch ein einwandfreier Materialübergang erreicht wird. Perner wird dadurch
die Wärmekonzentration an den Flanken größer, wodurc-h das Verschmelzen von dem
Schweißgut mit dem Grundwerkstoff, also der Einbrand verbessert wird.
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Als besonders vorteilhaft hat sich als i:antenvorbereitung eine X-Naht
erwiesen.
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Die Fig. 1 - 3 zeigen verschiedene Schliffbilder.
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Schliffbild 1 veranschaulicht die Naht, die mittels.
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des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellt wurde.
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Bei dieser Schweißung hat sich ein nach oben pilzkopfförmig ausgebildeter
Einbrand ausgebildet. Beim Schliffbild 2 dagegen, das eine Naht geschweißt mittels
eines Kurzlichtbogens veranschaulicht,' hat die Naht eine überhöhte Form, beim Schliffbild
3, das eine mit einem Mischgas geschweißte Naht zeigt, ist der geringe Einbrand
an den Nahtflanken zu erkennen.