DE1958089A1

DE1958089A1 - Verfahren und Einrichtung zur halbautomatischen Vorerhitzung und Thermitverschweissung von Profilen

Info

Publication number: DE1958089A1
Application number: DE19691958089
Authority: DE
Inventors: Delachapelle Marcel Jo Charles
Original assignee: DELACHAPELLE MARCEL JOSEPH CHARLES
Current assignee: DELACHAPELLE MARCEL JOSEPH CHARLES
Priority date: 1968-11-19
Filing date: 1969-11-19
Publication date: 1970-06-04
Also published as: BE741801A; CH510485A; US3620291A; CA931390A; FR1592360A; ES373636A1; GB1281195A

Description

DH-ING. DIPL.-INU, U, SC OIPL.-HHYS. DR. DIPL.-PHYS. HÖGER - STELLRECHT- GRIESSBACH - HAECKER IN STUTTGART

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Marcel Joseph Charles Delachapelle

F 89 AILLANT-SUR- THOLON, Yonne Frankreich

Verfahren und Einrichtung zur halbautomatischen Vorerhitzung und Thermitverschweißung von Profilen

Die Erfindung betrifft ein aluminathermisches Verschweißen ' von Profilen, beispielsweise von Eisenbahnschienen.

Zur Verschweißung zweier Profile ist es bekannt₃ an der Verbindungszone der beiden Profile spezielle Gußformen sowie einen Schmelztopf anzupassen, der eine al-uminothermische Mischung enthält. Ferner sieht man.einen Yorerhitaer vor, der meistens aus einem von einer Sauerstoff-Propan-Miß"hung gespeisten Brenner besteht und zunächst die Austrockrung ¹Je** Formen und hierauf eine Vorerhitzung der Enden, der ku vereinigen-

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den Profile bewirkt. Ein derartiger Vorgang erfordert somit die zusätzliche Bereitstellung von das komprimierte Gas enthaltenden Flaschen, von Manometern, Schläuchen, Brennern, Brennerhalterungen und aufwendigen Transportmitteln, die zunächst das Verbringen der Ausrüstung an den Arbeitsort ermöglichen und hier an jede einzelne Schweißstelle, falls z.B. Eisenbahnschienen miteinander verbunden werden sollen.

Um den Aufwand dieser Hilfsmittel zu vermindern, den Transport zu vereinfachen und die Gestehungskosten jeder Schweißung zu reduzieren, wurde bereits vorgeschlagen, die Form oder die Formen gegenüberliegend so an die Endteile der Profile anzupassen, daß der Guß der aluminothermischen Mischung gleichzeitig sowohl eine Austrocknung als auch eine Vorerhitzung der Profilenden ermöglicht. Zur Erzielung einer wirksamen Vorerhitzung hat man auch bereits daran gedacht, daß es notwendig sei, die Dosis der im Schmelzfluß befindlichen, aluminothermischen Mischung in einem bestimmten Verhältnis zu erhöhen. Die Erfahrung hat jedoch gezeigt, daß dieses Vorgehen einerseits einen großen Verbrauch an aluminothermischer Mischung mit sich bringt und andererseits nicht dazu führt, eine vollkommen homogene Schweißung zu erzielen.

Die vorliegende Erfindung hilft den vorgenannten Mängeln ab und schafft ein neues Verfahren wie auch eine neue Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens, wobei auf einfache und wirksame Welse eine direkte aluminothermische Verschweißung der Enden zweier beliebiger Profile realisierbar ist. " ·

Das erfindungsgemäße Verfahren und die Einrichtung zu seiner Durchführung sind derart konzipiert, daß sich die für die Ausführung einer Schweißung erforderlichen Transport- und Lagerkosten vermindern, um so die Bewerkstelligung einer Schweißung

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selbst an abgelegenen Orten und bei Ausführung nur weniger Einzelschweißungen zu erleichtern.

Das erfindungsgemäße Verfahren umfaßt die folgenden Verfahrensschritte: Man umgibt die zu vereinigenden Endabschnitte zweier beliebiger Profile mit Kernen, deren Form zum Umriß der Profile komplementär ist; man fügt an die Kerne Kokillen an, die dazu dienen, eine starre, die verschiedenen Kerne umgebende Hülle zu bilden, wobei die Hülle und die Kerne einen Zwischenraum begrenzen, welcher mit einer Mischung ausgefüllt wird, die ihrerseits die aluminothermischen und schwer schmelzbaren Produk- -te in bestimmtem Verhältnis enthält; man zündet hierauf die Mischung, um die Entstehung einer schwer schmelzbaren Verkleidung zu gewährleisten, die mit den Kernen eine Form bildet, welche wenigstens teilweise die Profile umgibt; man gießt in die Kerne ein gescholzenes Metall ein, das man ausgehend von einer aluminothermischen Mischung erhält; man hält während bestimmter Zeit eine erste Fraktion dieses Metalls schmelzflüssig im Innern der Kerne, um so einen Temperaturanstieg und ein erstes Aufschmelzen der Endteile der Profile zu verwirklichen; man gibt die erste, teilweise erkaltete Metallfraktion frei und ersetzt sie durch eine zweite, schmelzflüssige Metallfraktion, die die endgültige Verschweißung der Enteile der Profile gewährleistet; man löst schließlich nach wenigstens teilweiser Erkaltung die die Umhüllung bildenden Kokillen ab, um die vorher gebildete Form zu zerstören und um hierauf die miteinander durch Schweißung vereinigten Endabschnitte einer Entgratungsoperation zu unterziehen.

Die erfindungsgemäße Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens umfaßt Kerne, bei denen bestimmte Flächen Profile darbieten, die zu dem Umriß der Endteile tier zu vereinigenden Profile komplementär sind % ferner sind erfindungsgemäß auf. die außerhalb der Kerne gelegenen AbSg¹U¹J^f ßf 2 Μψ$^^β ^{aui>setzt>are} Kokillen vorge*

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sehen, sowie ein Element, um wenigstens die von den Kernen begrenzte Einguß mündung zu verschließen. Schließlich ist eine starre Abstützung oder Halterung vorgesehen, die an die Kokillen angefügt werden kann, sowie ein Schmelztopf, welcher in,stabiler Position auf der Abstützung gehalten werden kann.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der W nachstehenden Beschreibung und den Ansprüchen.

Die nachstehende Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung dient im Zusammenhang mit beiliegender Zeichnung der weiteren Erläuterung. Es zeigen:

Fig. 1 eine Teilansicht der Einrichtung zur·

Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ;

Fig. 2 eine Schnittansicht entlang der Linie

II - II in Fig. 1;

Fig. 3 eine Draufsicht entlang der Linie III-

III in Fig. 1;

Fig. 4 eine Draufsicht eines weiteren Teils

der für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens erforderlichen Ein- « richtung;

Fig. 5 eine Querschnittsansicht entlang der Linie V - V in Fig. 4;

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Pig. 6 eine teilweise aufgebrochene Schnittansicht mit der Darstellung einer ersten Phase des erfindungsgemäßen Verfahrens;

Fig. 7 eine teilweise aufgebrochene Ansicht eines anderen Teils der für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens erforderlichen Einrichtung;

Fig. 8 eine teilweise aufgebrochene Draufsicht entlang der Linie VIII - VIII in Fig. 7;

Fig. 9 eine teilweise aufgebrochene Halbschnittansicht zur Darstellung einer zweiten Phase des erfindungsgemäßen Verfahrens;

Fig. 10 eine Teilansicht in kleinerem Maßstab der Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens;

Fig. 11 eine Draufsicht entlang der Linie XI -XI in Fig. 10 und

Fig. 12 und 13 Schnittansichten mit der Darstellung zweier besonderer Phasen des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendet man Kerne aus Sand oder einem äquivalenten Material_o Pie Kerne sind je nach der besonderen Form der miteinander su ver

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Profile gestaltet. In dem der nachfolgenden Beschreibung zugrunde gelegten Ausführungsbeispiel, bei dem zwei Eisenbahnschienen Ende an Ende miteinander verschweißt werden, benutzt man grundsätzlich zwei Seitenkerne 1, wie sie auf den Fig. 1-3 dargestellt sind. Wie aus diesen Figuren hervorgeht, besteht jeder Kern 1 aus im wesentlichen parallel-epipedförmigen Körpern 2, von denen eine Seite eine längsverlaufende, hohle Aussparung 3 aufweist, die sich von der einen (unteren) transversalen Fläche bis zu einer Zwischenwand 4 erstreckt, die die Aussparung 3 von einer Zelle 5 trennt, die ihrerseits in Höhe der zweiten (oberen) Transversalfläche des Körpers 2 ausmündet. Das Profil .des Bodens der Aussparung 3 ist so gewählt, daß es dem lokalen Umriß folgt, der durch die beiden Ränder 6 des Körpers 2 bestimmt ist. Diese beiden Ränder 6 verlaufen zur Querschnittsform der miteinander zu vereinigenden Profile komplementär. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel weisen die Ränder 6 in einer bestimmten Entfernung von der Zwischenwand 4 eine Einkerbung 7 auf, die zum Schienenkopf einer Eisenbahnschiene komplementär ist. Die Einkerbung 7 geht in einen geradlinigen Abschnitt 8 über, der gegenüber dem Rand 6 um eine Strecke versetzt ist, die gleich der halben Dicke des Schienensteges ist, welcher den Schienenkopf mit dem Schienenfuß verbindet. Für den Schienenfuß selbst ist eine Verjüngung 9 vorgesehen, die an dem geradlinigen Abschnitt 8 beginnt und sich bis zur unteren Transversalfläche des Körpers 2 erstreckt. Die längs gerichtete Aussparung 3 steht an ihrem unteren Teil, d.h. in einer Ebene, die im wesentlichen oberhalb der Verjüngung 9 liegt, mit einem Entlüftungskanal 10 in Verbindung, der beispielsweise einen zylindrischen Querschnitt besitzt. Diese Entlüftungsleitung ist in ihrem unteren Teil durch ein Metallplättchen 11 verschlossen, das teilweise lurchbrochen ist und dessen Funktion im Nachstehenden noch b^⁵ohi. iabyn wird. Der Entlüftungskanal 10 mündet in

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Höhe der oberen Transversalfläche des Körpers 2 hinter der Zelle 5 aus_a die ihrerseits über Spalte 12 mit Gießlöchern 13 verbunden ist, die schräg verlaufend ausgebildet sind und an ihrem unteren Ende im Boden der Auspparung 3 im wesentlichen in Höhe des oberen Teils der Einkerbung 7 ausmünden. Die Zelle 5 steht weiterhin über Spalte 14, die in der Zwischenwand 4 ausgebildet sind, direkt mit der Aussparung 3 in Verbindung, in welche sich ferner hohle Kanäle 15 öffnen, die von den Schmalseiten der Ränder 6 ausgehen.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dient weiterhin ein Bodenkern l6, der aus einer dicken Platte 17 aus Sand oder äquivalentem Material besteht und dessen eine Seite in der Mitte eine Ausnehmung l8 aufweist, deren Länge wenigstens gleich der Breite des Schienenfußes ist. Die Ausnehmung l8 bildet auf der Platte 17 zwei seitliche Vorsprünge 19, die mit gleichen Koordinaten einander gegenüberliegen und ausgehend von der Fläche der die Aussparung 18 tragenden Platte I7 zwei im wesentlichen rechteckige Kerben 20 begrenzen, deren Länge wenigstens etwas größer als die Breite des Körpers 2 zwischen den äußeren Seitenflächen ist, die ihrerseits die geradlinigen Abschnitte 8 bilden. Ausgehend vom Boden der Kerben 20 sind offene Kanäle 21 vorgesehen, die die Kerben 20 mit einer Rinne 22 verbinden, welche ihrerseits in der Ausnehmung 18 vorgesehen ist und sich zwischen den beiden Vorsprüngen 19 erstreckt.

Die erste Phase des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei dem zwei Schienen 23, von denen in Fig. 6 eine im Schnitt dargestellt ist, miteinander vereinigt "werden, besteht darin, daß man an

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den Enden der Schienen 23 gegenüberliegend zwei Seitenkerne 1 anbringt, die jeweils sich mit der Einkerbung I₃ dem geradlinigen Abschnitt 8 und der Verjüngung 9 dem seitlichen Profil der Schiene möglichst gut anpassen, wobei dieses Profil vom Schienenkopf 2*1, dem Steg 25 und dem Schienenfuß 26 gebildet wird. Die Seitenkerne 1 werden in der erforderlichen Lage in der gleichen transversalen Ebene durch ein oder mehrere Bänder 27 auf angemessene Weise zusammengehalten, um die Zwischenräume zwischen den einander gegenüberliegenden Rändern 6 so klein als möglich zu halten. Die Anbringung und Befestigung der Kerne 1 wird durch die Einpassung des Bodenkerns l6 vervollständigt, welcher unterhalb der Schiene 23 derart angeordnet wird, daß er einen maximalen Eingriff des Schienenfußes 26 in die Ausnehmung 18 ermöglicht, wobei gleichzeitig die unteren Endteile der Seitenkerne möglichst .tief in die Kerben 20 eindringen. Die Befestigung des Bodenkerns l6 wird anschließend durch die Anbringung zweier Bänder 28 ge-

.währleistet, die z.B. dem Band 27 entsprechen. Die Anordnung der Bänder 28 ergibt sich aus Fig. 6. Auf diese Weise wird jede Gefahr eines transversalen Herausrutschens des Kernes 16 vermieden.

Der oben beschriebene Zusammenbau der Kerne 1 und 16 gestattet es, einen ganz um die gegenüberliegenden Endteile der Schienen 23 herum verlaufenden Umfangsraum 29 zu schaffen, der durch die Aussparungen 3₃ die offenen Kanäle 21 und die Rinne 22 gebildet ist. Der Raum 29 ist an seiner gesamten Peripherie praktisch durch die verschiedenen Ränder der Seitenkerne 1 und des Boden kernes 16 verschlossen, die mit ihren einander gegenüberliegenden Flächen an den Enden der mit ihren Stirnseiten zusammenstoßenden Schienen 23 in Kontakt gehalten sind.

Zur Durchführung eines zweiten Schrittes des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendet man Karkassen oder Kokillen 30, die jeweils so ausgebildet ^sindhif^^ea%% 4*114& 7 und 8 dargestellt ist.

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Jede Kokille 30 wird von zwei Seitenplatten 31» einer Querplatte 32 und einem Boden 33 gebildet, die so zusammengebaut sind, daß sie einen Raum 34 begrenzen, dessen Querschnitt und Höhe größer als die vereinigten Kerne 1 und 16 sind. Die freien, vertikalen Ränder 35 der Seitenplatten 31 sind eingeschnitten und bilden ein Profil, das zu demjenigen der Schienen 23 komplementär ist. Zu diesem Zweck ist bei der dargestellten Ausführungiorm eine Kerbe 36 vorgesehen, die den Schienenkopf 24 aufnimmt. An diese Kerbe schließt sich ein geradliniger Abschnitt 37 und eine Ausnehmung 38 an, wobei letztere zum übergreifen des Schienenfußes 26 vorgesehen ist. Der Abschnitt 37 ist gegenüber dem Rand 35 so weit zurückversetzt, wie es der halben Dicke des Schienensteges 25 entspricht. Die Seitenplatten 31 sind außerdem an ihrem oberen Teil mit Verriegelungsorganen 39 versehen, die beispielsweise auf der einen Seite aus einem schwenkbaren Hebel 40 bestehen, der durch einen quer verlaufenden Finger 41 verlängert ist. Auf der anderen Seite* ist ein Zapfen 42 vorgesehen.

Bei der Ausübung des zweiten Schrittes des erfindungsgemäßen Verfahrens wird entsprechend Pig. 9 die eine Kokille 30 so angepaßt, daß sie gleichzeitig einen der Seitenkerne 1 und den entsprechenden Teil des Bodenkernes 16 überdeckt. Die Zentrierung der Kokille 30 in den vertikalen und transversalen Ebenen wird mittels der Kerbe 36, des geradlinigen Abschnittes 37 und der Ausnehmung 38 bewerkstelligt/ die so geführt werden^ daß sie die entsprechenden Teile der Schienen 23 umschließen und sich dabei bis über die miteinander vereinigten Seitenkerne 1 hinaus erstrecken. Hierauf setzt man zwischen den Kern 16 und den Boden 32 der Kokille 30 eine metallische Abstützsohle 43 ein, deren Form in der Draufsicht derjenigen, des Sociankerftfes Io entspricht

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Nunmehr wird die zweite Kokille 30 in analoger Weise angesetzt, so daß sie mit der ersten Kokille 30 eine Hülle 44 bildet, die die Kerne 1 und 16 vollständig umschließt. Die Kokillen 30 sind mit Bezug auf die Kerne zentriert, so daß sich zwischen ihren Innenflächen und den Außenflächen der zusammengebauten Kerne ein ringförmiger Zwischenraum 45 bildet. Die Befestigung der Kokillen 30 in ihrer jeweiligen Lage wird durch die Verriegelungs-

* organe 39 gewährleistet. Zu diesem Zweck werden die Hebel 40 im Sinne des Pfeiles f. so weit verschwenkt, bis die Pinger 4lhinter die Zapfen 42 greifen. Das Profil der Finger 41 ist entsprechend Fig. 7 und 9 so gewählt, daß die vollständige Einschwenkung der Hebel 40 die Verriegelung der Kokillen 30 bezüglich der sich über die verschiedenen, zusammengebauten Kerne hinaus erstreckenden Schienenteile gewährleistet. Die seitliche Verriegelung wird hierauf vervollständigt durch eine vertikale Verriegelung, die mittels Schrauben 46 geschieht, welche die Böden 33 durchqueren und die Abstützsohle 43 in passender Weise unter den Bodenkern legen, der seinerseits gegen die Innenfläche des Schienenfußes 26 gedrückt ist.

* Nach dem Zusammenbau der Kokillen 30 setzt man auf den oberen, Teil der Seitenkerne 1 einen Deckel 47 auf, der so geformt ist, daß er die Entlüftungskanäle 10 und die von den Zellen 5 begrenzte Eingußmündung 48 völlig verschließt. Hie'rauf füllt man den Zwischenraum 4.5 mit einer Mischung 49» die aus passenden aluminothermisehen und schwer schmelzbaren Produkten relativ feiner Granulation gebildet ist, wobei die Mengenverhältnisse dieser Produkte je nach dem besonderen Anwendungsfall variieren kann. Die a*.!S 5er Mischung 49 bestehende Charge, welche den Zwischen':"auL. y^r füllt» wird nunmehr auf irgend eine zweckmäßige Weis-; f?e- '■ or, ~: Ispielsweise mit Hilfe von Stäbchen, die an ·

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der Basis des Zwischenraumes 45 durch Löcher 50, die ihrerseits zu diesem Zweck in den Wänden der Kokillen 30 vorgesehen sind, eingeführt werden. Die durch die Oxydation der aluminothermischen Produkte freigesetzte, große Hitze führt zur Reduktion der schwer schmelzbaren Produkte, die dabei geschmolzen und mit bestimmten Bestandteilen der aluminothermischen Produkte verbunden werden, um so insgesamt ein homogenes, schwer schmelzbares Material von kompakter Struktur zu bilden, das die Seitenkerne und die Umfangskontur des Kernes 16 als Verkleidung umgibt. Die Herstellung einer Verkleidung aus schwer schmelzbarem Material um die verschiedenen Kerne herum dient dazu, um zusammen mit den Kernen eine Gießform zu bilden, die die Endteile der miteinander zu verbindenden Profile in zweckdienlicher Weise ohne Leekbildung umgibt. Dabei sind die verschiedenen Kerne fest gegen die Profile angelegt und zwar durch die Heißverriegelung, wie sie durch die schwer schmelzbare Verkleidung, die von der Hülle 44 zusammengehalten ist, gebildet wird. Die Herstellung der aus schwer schmelzbarem Material bestehenden Verkleidung bewirkt weiterhin eine Austrocknung der Kerne 1 und l6 sowie eine reaktive Vorerhitzung der Endabschnitte der durch Schweißung miteinander zu verbindenden Profile.

Nach der Ausbildung der schwer schmelzbaren Verkleidung 49 wird der Deckel 47 abgenommen, so daß nunmehr ein Schmelztiegel 51 angebracht werden kann, wie dies mit strichpunktierten Linien in Fig. 10 dargestellt ist. Der Schmelztiegel 51 ruht seinerseits auf einem Träger 52. Dieser letztere umfaßt eine Zentrierbrille 53, die in der gleichen Ebene durch zw.ei Handgriffe 54 zum Zwecke des Transportes und der Handhabung verlängert ist.

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Die Brille 53 besitzt zwei Füße 55» die durch Schuhe 56 verlängert sind. Die Schuhe sind dazu bestimmt, sich auf Konsolen 57 abzustützen, die ihrerseits an den transversalen Wänden der Kokillen 30 angeordnet sind. Diese Ausbildung des Trägers 52 führt dazu, daß bei seiner Absetzung auf den Konsolen 57 die Auslaßdüse 58 des Schmelztiegels 51 direkt senkrecht über der Eingußmündung liegt. In dieser Stellung wird der Tiegel 51 mit einer Charge von aluminothermischem Material gefüllt, dessen Zusammensetzung von der Materialart der miteinander zu vereinigenden Profile abhängt.

Eine weitere Phase des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht nun .darin, die Charge aus aluminothermischem Material im Schmelztiegel 51 zu zünden, um die Schmelzung des eingebrachten Metalls hervorzurufen, welches anschließend durch die Düse 58 in die Mündung 48 strömt. Das geschmolzene Metall dringt durch die Spalte 12 und Ik in den Raum 29 ein, den es nach und nach zu füllen beginnt, wobei die einander gegenüberliegenden Enden der Schienen vollständig umgeben werden. Dabei folgt das geschmolzene Metall zunächst den längs verlaufenden Aussparungen 3, um die Rinne 22 vollständig aufzufüllen. Alsdann füllt das Metall die offenen Kanäle 21, bevor es teilweise im Innern der Entlüftungskanäle ansteigt, deren.Querschnitt durch die Plättchen 11 verschlossen ist. Das Charakteristische dieser Plättchen besteht darin, daß sie ursprünglich so bemessen wurden, daß sie beim Kontakt mit dem eingegossenen Metall einem Zerschmelzen einen bestimmten Widerstand entgegensetzen, und zwar derart, daß eine vollständige Füllung des Raumes 23 mit geschmolzenem Metall möglich ist und das geschmolzene Metall während gewisser Zeit mit den Enteilen der Schienen 23 in Berührung gehalten wird. Auf diese Weise läßt sich ein ausreichender Temperaturanstieg erzielen, ^l um eine erste Aufschmelzung der Profilenden im Hinblick auf eine spätere durchgehende Schweißung dieser Enden einzuleiten. Der Widerstand der Plättchen 11 gegenüber einem Schmelzen ist offensichtlich von kurzer Dauer, so daß sie schließlich nachdem sie

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geschmolzen sind, den Durchflußquerschnitt der Entlüftungskanäle IO freigeben. Nunmehr wird die teilweise erkaltete Metallfraktion, welche die Enden der Schienen 23 umgab, durch fortgesetztes Nachgießen von geschmolzenem Material aus der Düse 58 des Schmelztiegels 51 weiter in das Innere der Kanäle 10 hineingedrängt. Auf jeden Fall ist der Schmelzwiderstand der Plättchen 11 so bestimmt, daß ihr Schmelzen ausreichend lange vor der vollständigen Auffüllung der Mündung 48 eintritt, so daß das geschmolzene Metall aus der Düse 58 zwangsläufig dazu gebracht wird, sich gänzlich im Raum 29 unter Vermittlung der Spalten 12 und 14 zu verteilen. Die zweite Fraktion an geschmolzenem Metall, die in den Raum 29 eingeführt wird, verdrängt völlig die erste, teilweise erkaltete Fraktion und ermöglicht es, durch die zusätzlich, von ihr mitgebrachte Wärme, eine zweite Schmelzung der einander gegenüberliegenden Enteile der Schienen 23 zu realisieren, die auf diese Weise nach und nach durch Verschweißung miteinander verbunden werden, und zwar entlang einer genau parallelen Ebene, so daß eine vollkommen homogene Verbindung erzielt wird. Diese Verbindung ist fertiggestellt, wenn die Charge des aluminothermischen Materials im Schmelztiegel 51 völlig ausgeströmt ist.

Nach ausreichender Erkaltung löst man die Schrauben 46. Anschliessend schwenkt man die Verriegelungshebel 40 zurück, um die Kokillen 30 freizugeben, welche nun leicht von den Schienen 23 mit Hilfe von Hebeln abgezogen werden können, die zwischen dem Schienenfuß 26 und Anschlägen 59 angreifen, die zu diesem Zweck an den Seitenflächen der Kokillen 30 vorgesehen sind. Nach dem Abziehen der Kokillen 30 werden die schwer schmelzbare Verkleidung 49 und die verschiedenen Kerne zerstört, um die miteinander vereinigten Endteile der Schienen 23 völlig freizulegen. Die Endteile der Schienen werden anschließend einer Entgratungsoperation unterworfen, die dazu dient, Gußkerne (carottes) und Gußnähte völlig zu

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entfernen, wie sie sich nach dem Erkalten durch das im Raum 29 und in den Entlüftungskanälen 10 enthaltene Metall gebildet haben.

Wie sich aus dem Voranstehenden ergibt, ist die zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens erforderliche Einrichtung besonders einfach und platzsparend, so daß einerseits die Ausführungsoperationen bei einer Schweißung vereinfacht und andererseits der Platzbedarf und das Gewicht der zu transportierenden Einrichtung beträchtlih vermindert werden. Außerdem ermöglicht es die Anwesenheit der einer verzögerten Schmelzung unterworfenen Plättchen 11 in vorteilhafter Weise, eine erste Fraktion des geschmolzenen Metalls eine Zeitlang in Berührung mit den zu vereinigenden Endteilen zu halten, was dazu führt, daß zunächst eine· ordnungsgemäße Erhöhung der Temperatur dieser Endteile und anschließend eine erste Aufschmelzung erreicht wird, die dann später durch die zweite, noch nicht erkaltete Metallfraktion vervollständigt wird. Es ist somit möglich, eine vollkommene Thermitverschweißung zu realisieren, die nur eine geringe Menge an aluminothermischem Material im Vergleich mit derjenigen Menge erfordert, wie sie bei denjenigen Verfahren nötig ist, die den Temperaturanstieg der miteinander zu verbindenden Teile durch eine relativ große Menge an schmelzflüssigem Metall erreichen.

Das erfindungsgemäße Verfahren gestattet es auch, einen extrem raschen und wirksamen Temperaturanstieg aufgrund der reaktiven Vorerwärmung zu erzielen, die eingeleitet'wird durch die Reaktion derjenigen aluminothermischen Mischung, welche zur Herstellung der schwer schmelzbaren Verkleidung 79 dient. Auch hierdurch wird die für die Ausführung der Verschweißung der Endteile zweier Profile erforderliche Zeit merklich reudziert. Die söhwer schmelzbare· Verkleidung ^S bieteb weiterhin den Vorteil, die Kerne mit Bezug auf die Profile dicht zu machen, w-as dazu beiträgt, die

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Ausführzeit einer Verschweißung und weiterhin auch den Einrichtungsaufwand zu reduzieren, der normalerweise zu diesem Zweck zusätzlich vorgesehen werden muß.

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Claims

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Patentansprüche

Verfahren zur halbautomatischen Vprerhitzung und Thermitverschweißung von Profilen, dadurch gekennzeichnet, daß man die ^ Endteile der miteinander zu verbindenden Profile mit Kernen ^ umgibt, deren Form zum Umriß der Profile komplementär ist; daß man auf den Kernen Kokillen anordnet, die eine starre, die Kerne umgebende Hülle derart bildet, daß zwischen der Hülle und den Kernen ein Zwischenraum verbleibt, welcher mit einer Mischung aus aluminothermischen und schwer schmelzbaren Produkten gefüllt wird; daß man diese Mischung zündet, um die Ausbildung einer schwer schmelzbaren Verkleidung zu erzielen, die zusammen mit den Kernen eine die Profile wenigstens teilweise umgebende Gießform bildet; daß man in die Kerne ein geschmolzenes Metall, das aus einer aluminothermischen Mischung gewonnen wird, eingießt; daß man während einer bestimmten Zeit eine erste Fraktion dieses schmelzflüssigen Metalles im Innern k der Kerne beläßt, um einen Temperaturanstieg und eine erste Schmelzung der Endteile der Profile zu erreichen; daß man die erste, nun teilweise erkaltete Metallfraktion durch eine zweite Fraktion aus schmelzflüssigem Metall ersetzt, das die endgültige Verschweißung der Endteile der Profile bewirkt; daß man nach wenigstens teilweisem Erkalten die Kokillen ablöst und die zuvor gebildete Form zerstört; und daß man schließlich die miteinander durch Verschweißung verbundenen Endteile einer Entgratungsoperation unterwirft.

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2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ' um die Enden der Profile herum angeordneten Kerne durch Bänder zusammengehalten werden.
3· Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man zwischen bestimmte Kerne und die entsprechenden Teile der Kokillen wenigstens eine starre Abstützsohle einlegt, die den von Verriegelunsorganen ausgeübten Druck aufnimmt, und daß die Verriegelungsorgane die Kokillen an diejenigen Abschnitte der Profile anlegen, die sich über die Kerne hinaus erstrecken, und wenigstens bestimmte Kerne auf Teile. der miteinander zu vereinigenden Profile drücken.
4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3» dadurch gekennzeichnet, daß man vor der Zündung der die aluminothermischen und schwer schmelzbaren Produkte enthaltenden Mischung wenigstens diejenigen öffnungen verschließt, die nach dem Zusammenbau der verschiedenen Kerne ine Eingußmü-ndung bilden.
5.Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man eine erste Fraktion an geschmolzenem Metall eine Zeitlang im Inneren der Gießform beläßt, die durch die schwer schmelzbare Verkleidung und die verschiedenen Ketten gebildet ist, und daß man hierzu Sperrglieder mit verzögerter Schmelzung benutzt, die sich wenigstens teilweise im Innern von Entlüftungskanälen in den Kernen erstrecken.
6. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der voranstellenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Kerne (1, 16) vorgesehen sind, von denen bestimmte Flächen zu den Endteilen der miteinander zu verbindenden Profile (23) komplementär sind, daß auf die außerhalb der Kerne gelegenen Teile der Profile (23) Kokillen (30) aufsetzbar sind, daß zum Verschließen einer Eingußmündung (48) in den Kernen (1)

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ein Deckel (47) vorgesehen ist, daß ferner ein starrer Träger (52) auf die Kokillen (30) aufsetzbar ist und daß ein Schmelztiegel (51) in stabiler Lage auf dem Träger (52) abstützbar ist.
7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kerne (1) lokal ein Profil besitzen, das zu demjenigen des entsprechenden Teiles des oder der Profile (23), mit dem die Kerne in Kontakt sind, komplementär ist, und die Kerne (1) mit Bezug auf diesen entsprechenden Teil des oder der Profile Aussparungen (7j8,9) begrenzen, die zusammen einen Raum (29) bilden, welcher seinerseits die miteinander zuverbindenden Profilteile völlig umschließt, und daß dieser Raum (29) einerseits mit wenigstens einer senkrecht unter dem Schmelztiegel (51) gelegenen Eingußmündung (48) verbindbar ist und andererseits mit wenigstens einem Entlüftungskanal (10) im Kern (1) in Verbindung steht, dessen Durchflußquerschnitt durch ein Element (11) mit verzögerter Schmelzung verschlossen ist. '
8. Einrichtung nach Anspruch 6 oder 7a dadurch gekennzeichnet, daß das Element (11) mit verzögerter Schmelzung von einem teilweise durchbrochenen Metallplättchen gebildet ist, dessen Dicke und Materialart so gewählt sind, daß beim Kontakt mit dem in den Raum (29) eingegossenen, schmelzflüssigen Metall einer Schmelzung ein-bestimmter Widerstand entgegengesetzt wird.

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9.· Einrichtung nach einem der Ansprüche 6, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die verschiedenen Kerne (1, l6) zwischen der Eingußmündung (48) und dem Raum (28), welcher um die Endteile der miteinander zu verbindenden Profile herum ausgespart ist, mehrere Überführungsleitungen (12,13>ΐ4) begrenzen.
10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9» dadurch gekennzeichnet, daß an den Kokillen (30) Verriege lungs organe (¹JO,

42) angeordnet und weitere Verriegelungsglieder (46) vorgesehen sind, die sich an wenigstens eine unabhängige Abstützsohle (43) anlegen, welche ihrerseits zwischen die Kokillen (30) und bestimmte Teile der Kerne eingeschoben ist.
11. Einrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Kokillen (30) mit Abstützkonsolen (57) für die lösbare Aufnahme eines Trägers (52) versehen sind, die eine Befestigung eines Schmelztiegels (51) in solcher Lage gestatten, daß seine Auslaßdüse (58) senkrecht über der von den Kernen (1) gebildeten Eingußmündung (48) liegt.

009823/13S8

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