DE19725437A1

DE19725437A1 - Safety device for a weld bath during electric arc welding

Info

Publication number: DE19725437A1
Application number: DE1997125437
Authority: DE
Inventors: Thomas Schebesta; Hendrick Butthoff; Bernd Grunewald
Original assignee: Itw E V
Current assignee: SCHWEISSTECHNISCHE LEHR- UND VERSUCHSANSTALT HALLE
Priority date: 1997-06-09
Filing date: 1997-06-09
Publication date: 1998-12-10
Anticipated expiration: 2017-06-10
Also published as: DE19725437C2

Abstract

The safety device (1) for a weld bath during electric arc welding consists of a ceramic material and a carrier. The ceramic material bridges a weld joint between two metal components (3, 4) to be joined, with the carrier attached to these components. The carrier (7) with a thermally sprayed ceramic layer (6) forms a compound layer which is shaped according to the configuration of the welded joint and the form of the welded seam base.

Description

Die Erfindung betrifft eine Badsicherung beim Lichtbogenschweißen, bestehend aus einem keramischen Werkstoff, der auf einem Träger an geordnet ist, wobei der Werkstoff eine Schweißfuge von zwei zu ver schweißenden Metallstücken überdeckt und der Träger an den Metall stücken befestigt ist.The invention relates to a bath fuse during arc welding, consisting of a ceramic material attached to a support is ordered, the material ver a weld joint of two welding metal pieces covered and the carrier to the metal pieces is attached.

Aus der DE 41 20 177 C1 ist ein mehrfach verwendbares Unterlagen band für Schweißtechnik bekannt, bestehend aus einem flexiblen Faden gebilde aus organischen Fasern mit einer leicht schmelzbaren Formie rungsschicht und einer schwerer schmelzbaren Formierungsschicht. Um die Trennung der beiden Schichten beim Schweißen zu verhindern, sind diese zu einer zweilagigen einheitlichen Gewebestruktur in Form eines flachen Bandes verbunden. Dieses Unterband ist technologisch schwer herzustellen, da die Formierungsschichten Fasern sind, die durch Fäden zu einer Gewebestruktur verbunden sind. Weiterhin ist die flexible Ge webestruktur nicht geeignet, um zwei miteinander zu verschweißende Metallstücke an der Schweißfuge zu unterlegen. Um das zu ermögli chen, ist die Gewebestruktur auf eine Unterlage geklebt, wobei die Kle befläche der Unterlage mit der Gewebestruktur verbunden ist und gleichzeitig als Klebefläche an den beiden Metall stücken zum Über brücken der Schweißfuge dient. Die DE-OS 29 20 650 zeigt ein Badsi cherungselement, das unter zwei stumpf miteinander zu verschweißende Metallstücke im Verbindungsstoß unterlegt wird. Das Badsicherungs element ist aus einem festen Formwerkstoff gebildet, das dem Schweiß nahtverlauf entsprechend geformt ist. Der Formwerkstoff besteht aus einem Gemisch mit überwiegenden Anteilen an Quarzsand, Anteilen an Schweißpulver, die jedoch geringer als die Quarzsandanteile sind, und Anteilen an Wasserglas als Bindemittel, die wiederum geringer als die Schweißpulveranteile sind, wobei dieses Gemisch durch Begasung mit tels Kohlendioxyd zu dem ausgehärteten Formwerkstoff ausgebildet ist. Der Formwerkstoff ist in einem metallischen Trägerteil angeordnet, das den Formwerkstoff an der Unterseite der zu verschweißenden Werkstücke hält und die Schweißfuge mit dem Formwerkstoff über deckt. Dieses Badsicherungselement hat den Nachteil, daß es nur einmal einsetzbar ist. Das Trägerteil wird nicht wiederverwendet, da sich der Formwerkstoff nur mit hohem Aufwand aus dem Trägerteil entfernen läßt. In der Zeitschrift - der praktiker -, Heft 7/95 Seite 330-332, ist die Verwendung keramischer Badsicherungen beim Lichtbogenschwei ßen beschrieben. Die keramischen Badsicherungen sind in unterschiedli chen Formen erhältlich. Für das Anbringen am Werkstück haben sich U- oder T-förmige Metallprofile bewährt, die mit Haftmagneten befe stigt werden und die die keramische Badsicherung in der gewünschten Lage halten. Die Keramik kann aus Mischungen von Mineralien, wie Al₂O₃, SiO₂, Fe₂O₃, TiO₂ bestehen, die in der Zusammensetzung der von Schweißpulvern nahekommen. Sie ergeben beim Schweißen eine glasartige Schlacke, durch die die Nahtunterseite geformt wird. Die vom Schweißkörper abhängige Form der Badsicherung wird durch Zu sammensetzen einzelner Keramikstücke gebildet. Sie werden mit Ma gneten, mit Keilen und Fixierblechen unter der Fuge an den zu ver schweißenden Teilen befestigt. Nachteilig ist, daß die Keramikstücke aufschmelzen und nur für einen Schweißvorgang einsetzbar sind. Wei terhin ist es zeitlich sehr aufwendig, wenn mit den einzelnen Kera mikstücken die Fuge ihrem Verlauf nach stückweise abgedeckt werden muß. Dies muß dazu noch sehr sorgfältig geschehen, damit sich die Nahtunterseite ordnungsgemäß ausbilden kann und nicht streifig über höht ist.From DE 41 20 177 C1 a reusable underlay band for welding technology is known, consisting of a flexible thread structure made of organic fibers with an easily meltable formation layer and a more difficult to melt formation layer. To prevent the two layers from separating during welding, they are connected to form a two-layer, uniform fabric structure in the form of a flat band. This lower band is technologically difficult to manufacture because the formation layers are fibers which are connected by threads to form a fabric structure. Furthermore, the flexible fabric structure is not suitable for supporting two pieces of metal to be welded together at the weld joint. To enable this, the fabric structure is glued to a base, the adhesive surface of the base being connected to the fabric structure and at the same time serving as an adhesive surface on the two metal pieces for bridging the weld joint. DE-OS 29 20 650 shows a Badsi cherungselement, which is under two butt welded metal pieces in the joint. The bathroom safety element is made of a solid molded material that is shaped according to the weld seam. The molding material consists of a mixture with predominant proportions of quartz sand, proportions of welding powder, which, however, are less than the quartz sand proportions, and proportions of water glass as a binder, which in turn are less than the welding powder proportions, this mixture being cured by gassing with carbon dioxide Molded material is formed. The molding material is arranged in a metallic carrier part, which holds the molding material on the underside of the workpieces to be welded and covers the weld joint with the molding material. This bath safety element has the disadvantage that it can only be used once. The carrier part is not reused because the molding material can only be removed from the carrier part with great effort. The magazine - the Praktiker -, issue 7/95, pages 330-332, describes the use of ceramic bathroom fuses for arc welding. The ceramic bathroom fuses are available in different shapes. For attachment to the workpiece, U- or T-shaped metal profiles have proven themselves, which are attached with holding magnets and which hold the ceramic bath lock in the desired position. The ceramic can consist of mixtures of minerals, such as Al ₂ O ₃ , SiO ₂ , Fe ₂ O ₃ , TiO ₂ , which are similar in composition to those of welding powders. When welding, they produce a glass-like slag, through which the underside of the seam is formed. The shape of the bathroom fuse, which is dependent on the welding body, is formed by assembling individual ceramic pieces. They are attached to the parts to be welded using magnets, wedges and fixing plates under the joint. The disadvantage is that the ceramic pieces melt and can only be used for one welding process. Wei terhin it is very time-consuming if the joints must be covered piece by piece with the individual ceramic pieces. This must be done very carefully so that the underside of the seam can form properly and is not streaked over height.

Weiterhin ist bekannt, bei den Badsicherungen lose oder gebunden mi neralische Grantilate einzusetzen, wobei durch die Lichtbogenwärme ein Teil des Pulvers geschmolzen wird. Als Unterlage dient ein Preßluft schlauch oder ein Kupferband mit Nut, die die Pulverschicht unter der Fuge halten. Die Pulverschicht muß so hoch sein, daß sie beim Schwei ßen nicht durchgeschmolzen wird. Bei der Verwendung des genutzten Kupferbandes tritt der zusätzliche Nachteil auf, daß das Kupferband mit definiertem Druck angelegt werden muß und sich das Volumen der Pul verschüttung beim Schweißen je nach eingebrachter Wärme mehr oder weniger ändert, so daß erhebliche Schwankungen in der Nahtüberhö hung auftreten.It is also known to loosely or bound mi in the bathroom fuses to use generic Grantilate, whereby by the heat of the arc Part of the powder is melted. A compressed air serves as a base hose or a copper tape with a groove, which the powder layer under the Keep joint. The powder layer must be so high that during welding is not melted. When using the used Copper tape has the additional disadvantage that the copper tape with defined pressure must be applied and the volume of the pulse spillage during welding more or depending on the heat introduced changes less, so that significant fluctuations in the seam oversize hung occur.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Badsicherung der eingangs genannten Art zu finden und deren Verwendung anzugeben, wobei der Träger mit dem keramischen Werkstoff mehrfach einsetzbar und dein Fugenverlauf leicht anpaßbar ist.The object of the invention is to provide a bathroom fuse of the type mentioned Type to find and indicate their use, the carrier with the ceramic material can be used multiple times and your joint course is easily customizable.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß der Träger mit einer thermisch gespritzten Schicht aus dem keramischen Werkstoff ei nen Schichtverbund bildet und der Träger mit seiner Schicht entspre chend dem Schweißnahtverlauf und der geforderten Schweißwurzel ausbildung geformt ist.According to the invention the object is achieved in that the carrier with a thermally sprayed layer made of the ceramic material egg forms a layered composite and the support corresponds with its layer according to the weld seam course and the required weld root education is shaped.

Die thermisch gespritzte keramische Werkstoffschicht verhindert ther mische und chemische Auswirkungen des Schweißbades und des Licht bogens auf den metallischen Träger. Sie verhindert ein Anschmelzen des Trägers und damit eine Wechselwirkung zwischen Schweißbad und Trä ger. Durch Dicke, Werkstoffzusammensetzung und Struktur der Schichtverbindung mit dem Trägermaterial und -dicke ist die Wärme leitfähigkeit der Badsicherung regulierbar und damit die Festigkeit der Schweißnaht und die Schlackebildung beeinflußbar. Die thermisch ge spritzte Schicht ist thermofest und antiadhäsiv gegenüber der Schweiß schmelze, so daß die Badsicherung wiederholt einsetzbar ist. Die Schicht ist kostensparend herstellbar. Nach mehreren Schweißeinsätzen sind die Verschluß aufweisenden Badsicherungen nach Abstrahlen der verbrauchten Schicht durch Neubeschichtung des Trägers wieder ein setzbar. Eine zweckmäßige Weiterbildung der Erfindung sind in den Unteransprüchen 2-6 im einzelnen angegeben.The thermally sprayed ceramic material layer prevents ther mix and chemical effects of the weld pool and light sheet on the metallic support. It prevents melting of the Carrier and thus an interaction between the weld pool and Trä ger. By thickness, material composition and structure of the Layered connection with the substrate material and thickness is heat The conductivity of the bathroom fuse can be regulated and thus the strength of the Weld seam and slag formation can be influenced. The thermally ge sprayed layer is thermo-resistant and anti-adhesive against sweat melt so that the bathroom fuse can be used repeatedly. The Layer can be produced economically. After several welding jobs are the locking safety locks after blasting the used layer by re-coating the carrier settable. A useful development of the invention are in the Subclaims 2-6 specified in detail.

Vorteilhaft ist die Verwendung des Schweißverbundes nach Anspruch 1 und 4 bis 6 als Formelement beim Herstellen einer Schweißnaht, wobei mindestens an einer der beiden Schweißfugen einer Schweißnaht ein mit dem keramischen Werkstoff beschichteter Trägerteil die Schweißnaht formend überdeckt und mit Erstarren der Schweißschmelze auf der sich abkühlenden Schweißnaht gleitend nach oben gezogen wird. Nachfolgend wird die Erfindung anhand zweier Ausführungsbeispiele näher erläutert.The use of the welded composite according to claim 1 is advantageous and 4 to 6 as a shaped element in the production of a weld seam, wherein at least on one of the two welds of a weld the welded part made of ceramic material forming covered and with solidification of the welding melt on the cooling welding seam is slid upwards. The invention is described below using two exemplary embodiments explained in more detail.

Im Ausführungsbeispiel 1 zeigen die dazugehörigen Zeichnungen inIn the exemplary embodiment 1, the associated drawings are shown in FIG

Fig. 1 einen Querschnitt durch zwei stumpf miteinander verschweißte Metallstücke mit Badsicherung und Fig. 1 shows a cross section through two butt welded metal pieces with bath safety device and

Fig. 2 einen Querschnitt durch eine schematische Darstellung eines Badsicherungselementes. Fig. 2 shows a cross section through a schematic representation of a bathroom security element.

Im Ausführungsbeispiel 2 zeigt die dazugehörige Fig. 3 keramisch be schichtete Trägerteile als Formelemente für eine Schweißnahtausbil dung.In embodiment 2, the associated Fig. 3 shows ceramic coated carrier parts as form elements for a weld seam training.

Embodiment 1

Die Badsicherung 1 ist unter einer Schweißfuge 2, die durch zwei zu verschweißende Metallstücke 3; 4 gebildet wird, angeordnet, so daß ein Hindurchfließen der Schweißschmelze 5 durch die Schweißfuge 2 ver hindert wird. Durch die Dichtheit der Badsicherung 1 wird eine unebene und Verschlackung aufweisende Schweißwurzelausbildung ausgeschlos sen. Fig. 2 verdeutlicht die thermisch aufgespritzte Schicht 6 auf einen metallischen Träger 7 der Badsicherung 1. Die Schicht 6 bildet einen festen Schichtverbund mit dem Träger 7. Durch das thermische Sprit zen, beispielsweise Plasmaspritzen kann die Schicht 6 in unterschiedli cher Dicke, in unterschiedlicher keramischer Werkstoffzusammenset zung sowie in unterschiedlichen Strukturen aufgebracht werden. Die Schicht 6 kann aus mehreren qualitativ unterschiedlichen und in der Dicke gleichen oder verschiedenen Einzelschichten gebildet werden. Die Schicht 6 nimmt beim thermischen Spritzen die Form der Oberfläche des Trägers 7 an. Der keramische Werkstoff besteht vorzugsweise aus Metalloxiden, wie Al₂O₃, ZrO₂, Cr₂O₃ mit und ohne Anteilen von MgO, Y₂O₃, CaO, TiO₂, SiO₂ und Gemischen dieser Werkstoffe. Der Träger 7 besteht vorzugsweise aus Kupfer, Eisen, Aluminium oder deren Legie rungen. Die Form und Gestalt des Trägers 7 richtet sich nach der Schweißaufgabe, dem zu verwendeten Haltesystem und verläuft in Längsrichtung entsprechend der Schweißfuge 2, wobei die Badsiche rung 1 aus einem oder mehreren aneinandergereihten Badsicherungs elementen besteht. Die Badsicherung 1 verändert sich bei mehrmaliger Überschweißung durch Schlackebildung und/oder Abschmelzungen nur um Zehntelmillimeter. Damit sind ein mehrmaliger Einsatz und eine Neubeschichtung der Badsicherung 1 gewährleistet.The bath fuse 1 is under a weld joint 2 , which is made by two metal pieces 3 ; 4 is formed, arranged so that a flow of the welding melt 5 through the weld joint 2 is prevented ver. Due to the tightness of the bathroom fuse 1 , an uneven and slagging weld root formation is excluded. FIG. 2 illustrates the thermally sprayed-on layer 6 on a metallic carrier 7 of the bath safety device 1 . The layer 6 forms a firm layer composite with the carrier 7 . By thermal spraying, for example plasma spraying, the layer 6 can be applied in different thicknesses, in different ceramic material compositions and in different structures. The layer 6 can be formed from several individual layers which are qualitatively different and have the same or different thickness. The layer 6 assumes the shape of the surface of the carrier 7 during thermal spraying. The ceramic material preferably consists of metal oxides such as Al ₂ O ₃ , ZrO ₂ , Cr ₂ O ₃ with and without proportions of MgO, Y ₂ O ₃ , CaO, TiO ₂ , SiO ₂ and mixtures of these materials. The carrier 7 is preferably made of copper, iron, aluminum or their alloys. The shape and shape of the carrier 7 depends on the welding task, the holding system to be used and runs in the longitudinal direction according to the weld joint 2 , the Badsiche tion 1 consists of one or more lined up bathroom safety elements. The bath safety device 1 only changes by tenths of a millimeter in the event of repeated overwelding due to slag formation and / or melting. This ensures repeated use and re-coating of the bathroom fuse 1 .

Embodiment 2

Fig. 3 zeigt Trägerteile 10, die mit einer thermisch gespritzten Schicht 6 aus keramischem Werkstoff einen Schichtverbund bilden, als Form elemente. Im Beispiel ist eine senkrechte Schweißnaht 8 herzustellen. Dazu werden die beidseitig von den zu verschweißenden Werkstücken 3, 4 gebildeten Schweißfugen durch die Trägerteile 10 abgedeckt. Die Trägerteile 10 mit der Schicht 6 sind so ausgebildet, daß die geforderte Form der die Fugen überbrückende Schweißnaht 8 zwischen den Werk stücken 3, 4 herstellbar ist. Dazu werden die Trägerteile 10 an die Fu gen dichtend gehalten und mit dem Erstarren der Schweißschmelze 5 an den Werkstücken 3, 4 gleitend nach oben gezogen und die Schweißnaht 8 geformt. Eine Elektrode 9 erzeugt die Schweißschmelze 5. In der Fig. 3 nicht dargestellt ist ein Kühlwasseranschluß, der Kühlwasserboh rungen in den Trägerteilen 10 mit Kühlmittel versorgt, um die Schweiß nahtkühlung zu beschleunigen. Fig. 3 shows carrier parts 10 , which form a layer composite with a thermally sprayed layer 6 of ceramic material, as form elements. In the example, a vertical weld 8 is to be produced. For this purpose, the weld joints formed on both sides by the workpieces 3 , 4 to be welded are covered by the carrier parts 10 . The carrier parts 10 with the layer 6 are formed so that the required shape of the joint bridging weld 8 pieces between the work 3 , 4 can be produced. For this purpose, the carrier parts 10 are held in a sealing manner on the feet and, with the solidification of the welding melt 5 on the workpieces 3 , 4, are pulled upwards and the weld seam 8 is formed. An electrode 9 generates the welding melt 5 . In Fig. 3 is not shown, a cooling water connection, the Kühlwasserboh stanchions in the carrier parts 10 supplied with coolant to accelerate the welding seam cooling.

Reference list

11

Badsicherung
Bathroom fuse

22nd

Schweißfuge
Weld joint

33rd

; ;

44th

Metallstück
Piece of metal

55

Schweißschmelze
Meltdown

66

Schicht
layer

77

Träger
carrier

88th

Schweißnaht
Weld

99

Elektrode
electrode

1010th

Trägerteil
Carrier part

Claims

1. bath safety during arc welding, consisting of a ceramic material which is arranged on a support, the material covering a weld joint of two pieces of metal to be welded and the support attached to the metal pieces, characterized in that the support ( 7 ) with a thermally sprayed layer ( 6 ) from the ceramic material forms a layer composite, and the support ( 7 ) with its layer ( 6 ) is formed accordingly the course of the weld joint and the required weld root formation.

2. Bath lock according to claim 1, characterized in that the bath lock ( 1 ) is integrally formed according to the weld line.

3. Bath safety device according to claim 1, characterized in that the bath safety device ( 1 ) is designed in several pieces according to the welding joint run.

4. Bath fuse according to claim 1, characterized in that the layer ( 6 ) has a thickness of 0.05 mm to 1 mm.

5. Bath safety device according to claim 1 and 4, characterized in that the layer ( 6 ) consists of several superimposed and with each other forming a layer composite individual layers differing cher ceramic material compositions with different thickness and different material structure.

6. Bath fuse according to claim 5, characterized in that the Individual layers have the same thickness.

7. Use of the laminate according to claim 1 and 4 to 6 as a shaped element in the production of a weld seam ( 8 ), with at least one of the two weld joints ( 2 ) of a weld seam ( 8 ) having a carrier part ( 10 ) coated with the ceramic material, the weld seam ( 8 ) forming a covering and with the solidification of the welding melt ( 5 ) on the cooling weld seam ( 8 ) it is pulled upwards.