DE1942572C

DE1942572C - Lichtbogen Verbindungsschweißen ungleichartiger Metalle unter Schutz gas

Info

Publication number: DE1942572C
Application number: DE19691942572
Authority: DE
Inventors: Wilhelm 5800 Hagen Heuser Gerhard 4600 Dortmund Kiesow
Original assignee: Friedrich Uhde GmbH
Current assignee: ThyssenKrupp Industrial Solutions AG
Filing date: 1969-08-21
Publication date: 1973-05-03

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Lichtbogen-Verbindungsschweißen unter Schutzgas von ungleichartigen Metallen mit unterschiedlicher Wärmeleitfähigkeit und mit Neigung zur Bildung spröder intermetallischer Phasen bei Berührung unter höherer Temperatur sowie mit Vorwärmung des Metalls mit der höheren Wärmeleitfähigkeit.

Verschiedenartige gleichzeitige Beanspruchungen eines Bauteiles, z.B. durch Zug, Druck, Wärme, Korrosion, Kavitation und oder als elektrische Stromleitung, erfordern den Einsatz hochwertiger metallischer Werkstoffe. Treten diese Beanspruchungen innerhalb eines Bauteiles nur örtlich begrenzt auf, so ist man aus wirtschaftlichen Gründen häufig bemüht, die geeigneten Werkstoffe nebeneinander entsprechend den Beanspruchungsarten einzusetzen, So ist es z. B. erwünscht, bei der Elektrolyse als Anode Titan und als Zuleitung des elektrischen Stromes zur Anode Kupfer zu verwenden. Die Verbindung zwischen Kupfer und Titan soll nach Möglichkeit so gut sein, daß nur minimale oder überhaupt keine Spannungsverluste an dieser Stelle auftreten.

Es ist bekannt, daß zur Erfüllung dieses Erfordernisses eine Verbindung hergestellt werden muß, die möglichst innig ist. Bekannt sind Schraub-, Niet- oder Klemmverbindungen, die aber wegen ihrer Neigung zu Kontakt- und Spaltkorrosionen unter dem Einfluß von Elek'rolyseprodukten infolge unvermeidbarer Undichtigkeiten sehr problematisch sind und dann zu beträchtlichem Spannungsabfall führen. Der Spannungsabfall an diesen Stellte hat gleichzeitig eine beträchtliche Wärmeentwicklung zur Folge, die nicht gewünscht wird. Weiterhin wird dann durch die sehr verschiedene Spannungsverteilung an den vielen Anoden einer Elektrolyse-Anlage die Ausbeute an H_0n Anoden ebenfalls verschieden. Als ideale ötromleitungsverbindung könnte eine Schweißverbindung zwischen Titan und Kupfer in Frage kommen. Der Herstellung dieser Verbindung stand aber bisher die Unmöglichkeit im Wege, diese beiden Metalle mitteis Schweigens dauerhaft zu verbinden.

Infolge der sehr unterschiedlichen Wärmeleitfähigkeit von Titan und Kupfer sowie Titan und Eisen im e-, erforderlich und für das Schweißen von Materialien mit unterschiedlicher Wärmeleitfähigkeit bekan:·! das Material mit der höheren Wärmeleitfähigk.v.. d.h. dem größeren Wärmeabfluß, so weit vorzuv..: men, daß beim Sehweißvorgang beide Materialien \-\ der Schweißzone weitgehend gleiche Temperatur h;■.-ben. Die Vorwärmung kann mit bekannten Mitteln folgen. Die Vorwärmtemperatur für das Verschw.·. ßen von Kupfer oder Eisen mit Titan liegt bekann! ..·;-weise in einem Bereich, in dem sich diese Metalle K Berührung mit Titan in diesem lösen und intermetallische Phasen bilden, die zur Versprödung des Schweiii bereichs führen. Es gilt daher allgemein als nie!. durchführbar, zwei Metalle, die zur Bildung von intermetallischen Phasen neigen, zu verschweißen. w^; z. B. Titan Kupfer und Titan/Eisen.

Um die für die jeweilige Beanspruchung günstige Materialkombination und günstigste Materialverbir dung zu erhalten, liegt der Erfindung die Aufgabe zu gründe, ein Schweißverfahren zu finden, welches eisio Schweißnaht liefert, deren Festigkeitsd^enschaftjr annähernd gleich oder besser als die der zu verschwel ßenden Materialien sind.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der ein gangs beschriebenen Art dadurch gelöst, daß erfindungsgemäß die Metallteile so zueinander angeordnet werden, daß ihre Stoßflächen sich an der Verbin dungssteile während des Vorwärmens nicht berühren und auch beim Schweißen vor der Schweißnaht auf Abstand gehalten werden. Der Abstand der Metall teile sollte tpindestens 0,? bis 3 mm betragen. Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann das Metall m't der niedrigeren Wärmeleitfähigkeit durch den Schutzgasstrom gegen vorzeitige Erwärmung geschützt werden. Als Metall höherer Wärmeleitfähigkeit kann Kupfer oder Stahl, als Metall niedrigerer Wärmeleitfähigkeit kann Titan verwendet werden. Falls die konstruktive Anwendung der beiden Teile es zuläßt, kann der Abstand zwischen den beiden zu verschweißenden Metallteilen durch den Druck des Schutzgases gewährleistet werden.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß bei einer Verbindung von Titan und Kupfer eine Schweißnaht erhalten wird, deren Festigkeitseigens-haften diejenigen des Kupfers übertreffen. Für die elektrische Stromleitung wird dabei eine Verbindung erhalten, die.frei von Kontaktwiderständen u.id den damit verbundenen Folgen ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.

Die Muffe 1 aus Kupfer soll auf eine Anode 2 aus Titan aufgeschweißt werden. Dies erfolgt derart, daß die Schutzgasführung 3 so weit in die Muffe hineinragt, daß das Schutzgas bei 4 aus dem Schutzgasrohr aus-

tritt und durch den Spalt 5 zwischen Muffe und Titananode ins Freie entweicht. Die Schutzgaselocke 6 verhindert den Luftzutritt zur Schweißzone. Werkstück 1 und 2 sind mit bekannten Mitteln so fixiert daß sie Sich nicht berühren. Je nach Ausbildung der beiden zu verschweißenden Teile kann der Abstand der beiden Teile auch durch den Ausströmdruck des Schutzgases gewährleistet werden, wie in dem vorliegenden Beispiel, wo eine Kupfer-Muffe und eine Titan-Platte verschweißt werden. Über die Heizeinrichtung wird die Muffe auf etwa 800° C erhitzt. Hat die Muffe diese Temperatur erreicht, wird die Heizeinrichtunu entfernt oder außer Betrieb gesetzt und mit der Schweißung an der Stelle 8 der Schweißnaht begonnen, d. h., zuerst wird Jie MufTe an dieser einen Seite geheftet und dann gegenüberliegend die Rundnaht ^;-egonnen. Als Schweißwerkstoff dient Titandraht, ,irr mit einem Schutzgasschweißbrenner gewöhnlicher Bauart verschweißt wird. Man erhält auf diese Weise eine dauerhafte und korrosionsbeständige Sehweil· verbindung mit optimalen Stromleitungseigensch; ten.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Lichtbogen-Verbindungsschweißen unter Schutzgas von ungleichartigen Metallen mit unterschiedlicher Wärmeleitfähigkeit und mit Nl :ng zur Bildung spröder intermetallischer Phasen bei Berührung unter höherer Temperatur sowie mit Vorwärmung des Metalls mit der höheren Wärmeleitfähigkeit, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallteile (1.2) so zueinander angeordnet werden, daß ihre Stüßflächen sich an der Verbindungsstelle während des Vorwärmens nicht berühren und auch beim Schweißen vor der Schweißnaht (8) auf Abstand (5) gehalten werder.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand mindestens 0.2 bis 3 mm betragt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2. dadurch gekennzeichnet, daß das Metall mit der niedrigeren Wärmeleitfähigkeit (2) durch der. Schutzgasstrom gegen vorzeitige Erwärmung geschützt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3. dadurch gekennzeichnet, daß als Metall höherer Wärmeleitfähigkeit Kupfer oder Stahl (1), als Metall niedrigerer Wärmeleitfähigkeit Than (1, verwendet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, duJurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen den beiden zu verschweißenden Metallteilen durch den Druck des Schutzgases gewährleistet wird.