DE1948592C - Process for gas pressure welding of steel rods - Google Patents

Process for gas pressure welding of steel rods

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Yoshinon Nishinomiya Hyogo Ito (Japan)
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Description

Man kann das erfindungsgemäße Schweißverfahren mit jedem beliebigen Brenner für Kohlen wassersioffe, beispielsweise einem Acetylen-Sauerstoff-Brenncr, durchführen.The welding process according to the invention can be used with any burner for hydrocarbons, for example an acetylene-oxygen burner.

Zum Gaspreßschweißen »verden gewöhnlich die Stirnflächen von zwei zu verbindenden Stäben gereinigt und stumpf gestoßen, worauf die Stoßflächen der miteinander zu verbindenden Teile mit einem Acetylen-Sauerstoff-Brenner auf eine Schweißtemperaiur erhitzt werden, die gewöhnlich etwa !200 C beträgt, und dabei unter einem Druck von etwa 600 kg'cm2 miteinander verbunden.For gas pressure welding, the end faces of two rods to be connected are usually cleaned and butted, after which the butt surfaces of the parts to be connected are heated with an acetylene-oxygen torch to a welding temperature, which is usually about! 200 C, and below one Pressure of about 600 kg'cm 2 connected to each other.

Das Erhitzen der Stoßflächen erfolgt gewöhnlich mit einem Ringbrenner, der einen Kranz von mindestens acht Düsen besitzt. In dem üblichen Verfahren ist die aus den Düsen austretende Flamme neutral. In dem erfindungsgemäßen Verfahren wird dagegen während des ersten Teils des Sohweißvcrgancs eine reduzierend wirkende Flamme verwendet, die durch eine unvollständige Verbrennung erzeugt wird. Genauer gesagt hat die in dem erfindungsgemäßen Verfahren während des ersten Teils des Schweißvorganges verwendete Flamme eine so starke Reduktionswirkung, daß der weiße Kegel der von je einer Düse kommenden Einzelflammen langer ist als drei Viertel und kürzer als das Eineinhalbfache des Radius des Ringbrenners.The joint surfaces are usually heated with a ring burner with a ring of at least has eight nozzles. In the usual procedure is the flame emerging from the nozzles neutral. In the method according to the invention, however, during the first part of the white process uses a reducing flame caused by incomplete combustion is produced. More precisely, in the method according to the invention during the first part of the welding process, the flame used such a strong reducing effect that the white cone of the single flames coming from each nozzle are longer than three quarters and shorter than one and a half times the radius of the ring burner.

Diese starke, reduzierend wirkende Flamme erhält man, wenn das Strömungsmengenverhältnis des Acetylen- ζυ dem Sauerstoff, das dem Brenner zugeführt wird, im Bere;ch von 1,3:1 bis 2,0:1 li"gt.This strong, reducing flame is obtained when the flow rate ratio of the acetylene ζυ the oxygen that is fed to the burner in the area ; ch from 1.3: 1 to 2.0: 1 li "gt.

Unter der Wirkung die er stark reduzierend wirkenden Flamme werden die Stcßflächen der miteinander zu verbindenden Teile auf eine Preßschweißtemperatur von etwa 1200° C erhitzt und wird auf den Stahloberflächen ein Film aus dem Kohlenstoff abgelagert, der durch die unvollständige Verbrennung des Acetylengases gebildet wird. Bei fortschreitender Erhitzung tritt der Kohlenstoff in den Stahl ein, so daß die miteinander zu verbindenden Teile aufgekohlt werden. Während des Erhitzungsvorganges wird der Ringbrenner in der Axialrich-' tung des Stabes hin- und herbewegt, damit eine gleichmäßige Erhitzung gewährleistet wird.Under the effect of which it has a strongly reducing effect Flame the butt surfaces of the parts to be joined together to a pressure welding temperature of about 1200 ° C and a film of carbon is created on the steel surface deposited, which is formed by the incomplete combustion of the acetylene gas. With advancing When heated, the carbon enters the steel so that they are bonded together Parts are carburized. During the heating process, the ring burner is in the axial direction The rod is moved back and forth to ensure even heating.

Erfindungsgemäß werden die Stäbe während der Erhitzung durch die stark reduzierend wirkende Flamme unter einem primären Schweißdruck gegeneinander gehalten, der gewöhnlich im Bereich von 530 bis 650 kg/cm2 liegt. Nach dem Erreichen der Schweißtemperatur verformen sich die Stoßflächen, wobei die beiden Stäbe miteinander verbunden werden.According to the invention, the rods are held against one another during the heating by the strongly reducing flame under a primary welding pressure which is usually in the range from 530 to 650 kg / cm 2 . After the welding temperature has been reached, the butt surfaces deform and the two rods are connected to one another.

In dem erfindungsgemäßen Verfahren wird nach einem derartigen Verschweißen der beiden Stäbe von dsr stark reduzierend wirkenden Flamme auf eine gewöhnliche, neutrale Flamme umgeschaltet und der Druck auf einen Wert herabgesetzt, der gewöhnlich zwischen 180 und 280 kg/cm2 liegt. Das Erhitzen mit der neutralen Flamme führt dazu, daß der abgelagerte Kohlenstoff gründlich in den Grundwerkstoff hineindiffundiert, so daß eine Verbindung von hoher Verformbarkeit erhalten wird.In the method according to the invention, after such welding of the two rods, the strongly reducing flame is switched to an ordinary, neutral flame and the pressure is reduced to a value which is usually between 180 and 280 kg / cm 2 . Heating with a neutral flame causes the deposited carbon to diffuse thoroughly into the base material, so that a compound of high ductility is obtained.

In dem erfindungsgemäßen Verfahren ist die Verwendung einer stark reduzierend wirkenden Flamme in dem ersten Erhitzungsschritt zwecks Ablagerung von reduziertem Kohlenstoff auf den miteinander zu verbindenden Stoßflächen von entscheidender Bedeutung. Der auf diese Weise abgelagerte Kohlenstoff verhindert jeden Einschluß von Oxyden in den miteinander zu verbindenden Teilen und gewährleistet eine einwandfreie Verbindung.
Bei der Erhitzung mit der neutralen Flamme durchdringt der abgelagerte Kohlenstoß" die Stahloberfläche, so daß eine Aufkohlung erfolgt, und diffundiert er einwärts, so daß die Verbindung genügend verformbar ist.In the method according to the invention, the use of a strongly reducing flame in the first heating step for the purpose of depositing reduced carbon on the abutting surfaces to be joined is of crucial importance. The carbon deposited in this way prevents any inclusion of oxides in the parts to be connected and ensures a perfect connection.
When heated with the neutral flame, the deposited coal "penetrates the steel surface, so that carburization takes place, and it diffuses inward, so that the connection is sufficiently deformable.

ίο Die abzulagernde KohlenstolTmenge ist von dem Strömungsmengenverhältnis von Acetylen zu Sauerstoff abhängig. Wenn dieses Strömungsmengenverhältnis I,/:l oder kleiner ist. d. h., daß die Länge des weißen Kegels in der Flamme nicht mehr als drei Viertel des Radius des Ringbrenners beträgt, kann die Bildung von Oxyden auf den miteinander zu verbindenden Stoßfläche·! nicht einwandfrei verhindert werden. Wenn dagegen das Verhältnis 2,0 : I oder mehr beträgt, erfolgt eine übermäßig starke Kohlenstoffablagerung und Aufkohlung, so daß die Verbindung versprödet, und ist die Flammentemperatur so niedrig, daß die Erhitzung auf die Schweißtemperatur länger dauert.ίο The amount of coal to be deposited is of that Flow rate ratio of acetylene to oxygen dependent. When this flow rate ratio I, /: l or less. d. that is, the length of the white cone in the flame is no longer than three quarters of the radius of the ring burner, can cause the formation of oxides on the joint surfaces to be joined ·! not prevented properly will. On the other hand, when the ratio is 2.0: 1 or more, it becomes excessively large Carbon deposition and carburization, so that the joint embrittles, and is the flame temperature so low that the heating to the welding temperature takes longer.

Der Erfindungsgegenstand ist im nachstehenden Ausführungsbeispiel erläutert.The subject matter of the invention is explained in the following exemplary embodiment.

Zwei Stahlstäbe mit einem Durchmesser vonTwo steel bars with a diameter of

50 mm und mit einem Gehalt von 0,24 Vo C, 0,150O50 mm and having a content of 0.24 Vo C 0.15 O 0

51 und 0,23 °/o Mn wurden stumpf gestoßen, wobei zwischen den unter Erhitzung preßzuschweißenden Stirnflächen ein Abstand von maximal 2 mm vorhanden war. Die beiden Stäbe wurden mit Hilfe eines Ringbrenners miteinander verbunden, der einen Innendurchmesser von 100 mm hatte und mit Düsen von je 0,9 mm Durchmesser versehen war.51 and 0.23 per cent. Mn were butted, with between those to be pressure welded with heating There was a maximum distance of 2 mm between the end faces. The two rods were using a ring burner connected to each other, which had an inner diameter of 100 mm and with Nozzles each 0.9 mm in diameter was provided.

Mit Hilfe dieses Brenners wurde eine stark reduzierend wirkende Flamme unter Verwendung eines Strömungsmengenverhältnisses von 1,6:1 von Acetylen zu O., erzeugt, wobei das Acetylengas unter einem Druck von 0,25 atü zugeführt wurde. Uiüer einem primären Stumpfschweißdruck von 550kg'cms wurden die gestoßenen Teile etwa 2 Minuten lang erhitzt, die Flamme dann auf eine neutrale Flamme umgeschaltet und nach der Bildung einer Schweißverbindung der Druck auf 250 kg/cm2 herabgesetzt.With the aid of this burner, a strongly reducing flame was generated using a flow rate ratio of 1.6: 1 of acetylene to O., the acetylene gas being supplied under a pressure of 0.25 atmospheres. Uiüer a primary pressure butt welding of the butted parts 550kg'cm s were heated about 2 minutes, the flame then switched to a neutral flame, and a pressure was reduced to 250 kg / cm 2 after the formation of a welded joint.

Der geschweißte Stab wurde dann auf einen Durchmesser von 40 mm spangebend bearbeitet. Die so erhaltenen Prüflinge wurden Zug- und Biegeprüfungen unterworfen. Andere Prüflinge wurden unter denselben Bedingungen, jedoch unter Verwendung einer neutralen Flamme während des ganzen Schweißvorganges, hergestellt und auf dieselbe Weise geprüft. Die Ergebnisse sind in der Tabelle angegeben. The welded rod was then machined to a diameter of 40 mm. The so The specimens obtained were subjected to tensile and flexural tests. Other examinees were taking the same conditions, but using a neutral flame throughout Welding process, manufactured and tested in the same way. The results are given in the table.

Tabelletable

6060 GewöhnlichesOrdinary ZugeigensghaficnOwnership ZugfestigTensile strength DurchThrough 65 Verfahren mit neu65 proceedings with new keitspeed schnittcut traler Flamme central flame StreckStretch kg/mm-kg / mm- licherlicher PreßschweißvcrfahrenPressure welding process Verfahrenproceedings grenzeborder Biege-
whikel (°)Bending
whikel (°) gemäß der Erfindungaccording to the invention kg/mm2 kg / mm 2 vonfrom 47,747.7 10 Prüf10 check lingenling 28,628.6 48,2 '48.2 ' 29,029.0 8787 180180

In iicn in der Tabelle angegebenen Zugprüfungen erfolgte der Bruch der nach (.lern gewöhnlichen Wrfnhren und dem ertiudunüsgemaßen Verfahren her- -!estellicn Prüflinge >tcis in dem GruiulwerkstulT. In dei Biegepi iiiung /eigen dagegen die crfindunnsiiemiil.'. hergestellten Prüflinge alle eine gute Wrfurmbarkeit. weil sie einem Biegen bis zu einem Winkel von ISO gewachsen waren, wahrend Tu" „ der nach dem üblichen \ erfahren hergestellten Pri'ilinize an der Schweißverbindung brachen.In the tensile tests given in the table the rupture of the usual wrinkles and the established procedure -! estellicn test items> tcis in the GruiulwerkstulT. In dei Biegepi iiiung / own, however, the crfindunnsiiemiil. '. test specimens produced all have good heatability. because they could cope with bending up to an angle of ISO, while Tu "" the Pri'ilinize manufactured according to the usual \ experienced broke at the welded joint.

Claims (5)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Verfahren zum Gaspreßschweißen von Stahlstäben mit einem Durchmesser von mindest" 30 mm. bei dem die Stahlstübe mit eiern für . .s Preßschweißen erforderlichen Druck stumpf aneinanderliegend mit einer neut:ai einstellbaren Kohlenwasserstoff-Sauerstoff- Flamme erwärmt werden, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst mit einer reduzierend eingestellten Kohlenwasserstoff- Sauerstoff- Flam.ne unter Kohlenstoffablagerung auf der Werkstückoberfläche aufgeheizt und -oi'.ann die Erhitzung unter neutraler Fb.mmeneinsu liung vorgenommen wird.1. Method for gas pressure welding of steel rods with a diameter of at least " 30 mm. In which the steel rods with eggs for .s pressure welding required pressure butt against each other with a newly: ai adjustable hydrocarbon-oxygen flame are heated, characterized in that first heated with a reducing set hydrocarbon-oxygen flame with carbon deposits on the workpiece surface and then the heating is carried out with a neutral color temperature. 2. Verfahren nach Anspruch I. dadurch gekenn/cichnei. daß. bei der Ir'hiizunu mittels neutraler F!arnmeneinsie!!ui;g der Duck verminder! wird.2. The method according to claim I. thereby gekenn / cichnei. that. in the case of the Ir'hiizunu, the duck is reduced by means of neutral femininity! will. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die reduzierende Kohlenwasserstoff-Sauerstoff-Flamme ein Strömungsmengemerhältris von Kohlenwasserstoff zu Sauerstoff 1,3 : 1 bis 2,0 : ! eingestellt wird.3. The method according to claim 1, characterized in that for the reducing hydrocarbon-oxygen flame a proportion of the flow rate of hydrocarbon Oxygen 1.3: 1 to 2.0:! is set. 4. Verfahren nach Anspruch 3 unter Verwendung eines Ringbrenners, dadurch gekennzeichnet, daß die reduzierende Flamme mit einer Länge des weißen Kegels erfolgt, die drei Viertel bis zum Eineinhalbfachen des Radius des Ring-Brenners beträgt.4. The method according to claim 3 using a ring burner, characterized in that that the reducing flame occurs with a length of the white cone that is three quarters up to one and a half times the radius of the ring burner. 5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ais Kohlenwasserstoffgas A etylengas verwendet wird.5. The method according to claim 1, characterized in that ais hydrocarbon gas A ethylene gas is used. Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Gaspreßschweißen von Stahlstäben mit einem Durchmesser von mindestens 30 mm, bei dem die Stahlstäbe mit dem für das Preßschweißen erforderlichen Druck stumpf aneinanderliegend mit einer neutral einstellbaren Kohlenwasserstoff - Sauerstoff - Flamme erwärmt werden.The invention relates to a method for gas pressure welding of steel rods with a diameter of at least 30 mm, in which the steel rods with the one required for pressure welding Pressure butt against each other with a neutrally adjustable hydrocarbon - oxygen flame be heated. Es ist bekannt, derartige Stahistäbe z. B. durch Abbrennstumpfschweißen, Lichtbogen-Schutzgasschweißen, Gaspreßschweißen oder Thermitschweißen miteinander /u verbinden.It is known to use such steel bars e.g. B. by flash butt welding, gas arc welding, Combine gas pressure welding or thermite welding with each other / u. Das mit einer automatischen Schweißmaschine durchgeführte Abbrennstumpfschweißen hat den Vorteil, daß es unabhängig von dem Geschick des Schweißers schnell und gleichmäßig durchgeführt werden kann. Zum Schweißen von im Durchmesser großen Stäben, auf die das erfindungsgemäße Verfahren angewendet werden soll, ist das Abbrennstumpfschweißen auf der Baustelle jedoch nicht gut geeignet, weil es eine Stromquelle von sehr hoher Kapazität und eine Bewegung des schweren Geräts erfordert.Flash butt welding carried out with an automatic welding machine has the Advantage that it is carried out quickly and evenly, regardless of the skill of the welder can be. For welding rods with a large diameter to which the method according to the invention however, flash butt welding is not good on site suitable because it is a very high capacity power source and a heavy device movement requires. Das Lichtbogen-Schutzgasschweißen erfordert eine sehr hohe Geschicklichkeit und kann beim Schweißen von vertikal angeordneten Stäben zu fehlerhaften Verbindungen führen. Dazu kommt, daß ebenfalls eine elektrische Stromquelle erforderlich ist, so daß das Verfahren auf der Baustelle nicht angewendet werden kann. Gas arc welding requires a great deal of skill and can lead to faulty connections when welding vertically arranged bars. In addition, an electrical power source is also required, so that the method cannot be used on the construction site. Das Thermitschweißen kann man an jeder beliebigen Stelle vornehmen, führt jedoch häufig zu fehlerhaften Schweißungen.The thermite welding can be done at any point, but often leads to faulty welds. Das Gaspreßschweißen ist viel wirtschaftlicher als die vorstehend angegebenen, üblichen Verfahren, weil es keine elektrische Stromquelle erfordert, sondern mit einer Gasflasche und einer einfachen Preßvorrichtung durchgeführt werden kann. Dieses Verfahren wird zum Verbinden vor, Stäben mit kleinem Durchmesser sehr häufig angewendet.
Aus der Zeitschrift »Mitteiluneen der BEFA«, Nr. 7 (1Q5S). S. 3. rechte Spalte. Zeile 15 ff., ist ein Verfuhren zum Gaspreßschweißen von Stahlstäben, nämiich Betonstahl, bekannt, bei dem zwei stumpf gestoßene Stahlstäbe einem zum Preßschweißen genagenden Druck ausgesetzt und gleichzeitig auf die Schweißtemperatur mit einer Kohlenwasserstoff-Suuerstoff-FIamr'e erhilzi werden, wobei die Kohlen-WLisserstoff-Sauerstoff-FIamrne neutral eingestellt ist. Bei einer AceUlensauerstolTflamnie ist aus dem Buch \u;; Wuttke. »Die Gas-Schweißung in Frage und Antwort-. (I1JoI). S. 117 bis 120 Frage und Antwori Xr. 244 bis 252. die aufkohlende Wirkung einer mil Acetyienüberschuß eingestellten Flamme bekannt, wobei die Aufhärtung der Schweißnaht als The gas pressure welding is much more economical than the above-mentioned conventional methods because it does not require an electrical power source, son countries can be carried out with a gas cylinder and a simple pressing device. This method is very often used for joining rods with a small diameter.
From the journal »Mitteiluneen der BEFA«, No. 7 (1Q5S). S. 3rd right column. Line 15 ff., A method for gas pressure welding of steel rods, namely reinforcing steel, is known, in which two butt jointed steel rods are exposed to a pressure that is sufficient for pressure welding and at the same time to the welding temperature with a hydrocarbon-oxygen flame, the coals -WLissstoff-Oxygen-FIamrne is set to neutral. In an AceUlensauerstolTflamnie is from the book \ u ;; Wuttke. »The gas welding in question and answer. (I 1 JoI). Pp. 117 to 120 Question and Answer Xr. 244 to 252. the carburizing effect of a flame set with excess acetylene known, with the hardening of the weld seam as so Folge eines starken Gasüberschusses genannt und eine Parallelität zwischen reduzierender Wirkung und verbessernder Wirkung beschrieben ist. Aus dem Artikel »Über die Eigenschaften von Brenngas-SauerstofT-Flammeii« von Zorn in dem Buch »Schweißen« au* der Reihe »Schweißtechnik«, Bd. 27 (1962), S. 102 bis 107, ist 'jskannt, daß ein Brenngasüberschuß einen starken Temperaturabfall und eine geringe Flammenleistung zur Folge hat. Die Veröffentlichung »Die autogene Preßschweißung« in der Zeitschrift »Schweißen und Schneiden«, 2. Jahrgang (1950), H. 11, S. 287, ünke Spalte, Absatz 3. beschreibt, daß die Höhe des erforderlichen Preßdruckes bei steigender Temperatur vermindert wird. Diese bekannten Verfahren führen insbesondere zu einer mit schädlichen Einschlüssen versehenen, insbesondere harten und spröden Schweißnaht. so called a consequence of a strong excess of gas and a parallelism between reducing effect and improving effect is described. Out the article "About the properties of fuel gas-oxygen-flame" von Zorn in the book "Welding" from the series "Welding Technology", Vol. 27 (1962), pp. 102 to 107, it is known that a Excess fuel gas results in a sharp drop in temperature and low flame output. The publication »Die autogene Preßschweißung« in the journal »Schweiß und Schneid«, 2nd year (1950), no. 11, p. 287, ünke column, paragraph 3. describes that the amount of the required Compression pressure is reduced with increasing temperature. These known methods lead in particular to a particularly hard and brittle weld seam provided with harmful inclusions. Wenn das Gaspreßsci.vveißverfahren zum Verbinden von Stäben mit einem Durchmesser von 30 mm oder mehr verwendet wird, führt es häufig zur Bildung eines Oxydfilms auf den Stoßflächen der miteinander zu verbindenden Teile; dieses Oxyd kann einen Fehler in der Schweißverbindung verursachen. Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung eines Gaspreßschweißverfahrens, mit dem Stahlsiäbe mit einem Durchmesser von mindestens 30 mm einwandfrei verschweißt werden können, ohne daß Schweißfehler durch Bildung eines Oxydfilrr., auf den Stoßflächen der Stäbe auftreten.When the gas press welding process for joining rods with a diameter of 30 mm or more is used, it often results in the formation of an oxide film on the abutting surfaces of each other parts to be connected; this oxide can cause a fault in the welded joint. The object of the invention is to create a gas pressure welding process with which Steel bars with a diameter of at least 30 mm can be flawlessly welded without welding defects due to the formation of an oxide film. occur on the abutment surfaces of the bars. Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß zunächst mit einer reduzierend eingestellten Kohkr.wasserstoff-Sauerstoff-Flamme unter Kohlenstoffablagerung auf der Werkstückoberfläche aufgeheizt und sodann die Erhitzung unter neutraler Flammeneinstellung vorgenommen wird.The object is achieved in that initially with a reducing set Kohkr.Hydrogen-Oxygen flame heated with carbon deposition on the workpiece surface and then the heating is carried out with a neutral flame setting. In dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Gaspreßschweißen von Stahlstäben mit einem Durchmesser von mindestens 30 mm werden also zwei stumpf gestoßene Stahlstäbe einem zum Preßschweißen genügenden Druck ausgesetzt und gleichzeitig auf die Schweißtemperatrr mit einer zunächst reduzierenden Kohlenwasserstoff-Sauerstoff-Flamme, die eine Kohlenstoffablageming auf den Stahloberflächen zur Folge hat, erhitzt, worauf von dieser reduzierend wirkenden Flamme auf eine neutrale Flamme umgeschaltet wird. In der zweiten Stufe des Verfahrens können die Stäbe mit einem niedrigeren Druck gegeneinandergedrückt werden.In the method according to the invention for gas pressure welding of steel rods with a diameter of at least 30 mm, two butt jointed steel rods are exposed to a pressure sufficient for pressure welding and at the same time to the welding temperature with an initially reducing hydrocarbon-oxygen flame, which results in carbon deposition on the steel surfaces has heated, whereupon this reducing flame is switched to a neutral flame. In the second stage of the process, the rods can be pressed against one another at a lower pressure.
DE19691948592 1968-09-25 1969-09-25 Process for gas pressure welding of steel rods Expired DE1948592C (en)

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