DE2002401A1 - Lichtbogen-Schweissverfahren und Schweisselektrode zur Durchfuehrung desselben - Google Patents

Description

• Lichtbogen-Schweißverfahren und Schweißelektrode zur Durchführung desselben Die Erfindung betrifft ein Lichtbogen-Schweißverfahren, insbesondere zur Bildung von Legierungsbestandteile enthaltendem Schweißgut auf Werkstücken, und eine Schweißelektrode zur Durchführung eines solchen Verfahrens.
• Seelenelektroden, deren Seele bzw. Kern Flußmittel enthält, werden häufig zur Bildung von Legierungsbestandteile enthaltendem Schweißgut verwendet, da sie im allgemeinen billiger herzustellen sind als eine legierte Massivelektrode zur Erzeugung des gleichen Schweißgutes. Dies ist darauf zurückzuführen, daß der Röhrenkörper der Seelenelektrode aus einem Flußstahl üblicher Qualität bestehen kann und die Legierungs-und Flußmittelbestandteile im wesentlichen als Kern im Röhrenkörper untergebracht werden können. Während des Lichtbogen-Schweißvorganges gelangen die Legierungsbestandteile in das geschmolzene Röhrenkörpermetall und auf das betreffende Werkstück, so daß man beim Hartwerden des Schweißgutes die gewünschte Legierung erhält.
• Zur Herstellung von Seelenelektroden dienende Blußstahlbänder sind viel teuerer als querschnittsmäßig gleich große Flußstahldrähte. Bei Seelenelektroden kommen außerdem noch die Kosten zur Formung und füllung des Röhrenkörpers hinzu. Die sich hierdurch ergebenden Herstellungskosten je Kilo hergestellter Elektroden sind unabhängig von dem Außendurchmesser des fertiggestellten Röhrenkörpers im wesentlichen stets die gleichen, solange dieser Röhrenkörper eine Größe aufweist, wie sie für das Abwärtsschweißen allgemein üblich ist, nämlich einen Durchmesser von etwa 2,4 mm und größer.
• Durch die Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, Lichtbogen-Schweißverfahren zur Bildung legierten Schweißgutes billiger durchzuführen und dazu verwendbare Schweißelektroden billiger herstellen zu können.
• Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß mindestens zwei elektrisch parallel zueinander an eine gemeinsame Stromquelle angeschlossene Elektroden, von welchen mindestens eine Elektrode eine Legierungsbestandteile, Flußmittel und/oder andere Bestandteile enthaltende Seelenelektrode und von welchen mindestens eine weitere Elektrode eine Massivelektrode ist, derart benutzt werden, daß ihre der Schweißstelle zugewandten Enden so nahe beieinander liegen oder aneinander anliegen, daß sie jeweils gemeinsam zur Bildung des Schweißgutes beitragen.
• Eine Lichtbogen-Schweißelektrode zur Durchführung dieses Schweißverfahrens ist gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei elektrisch parallel zueinander an eine gemeinsame Stromquelle angeschlossene Elektroden, von welchen mindestens eine, eine Legierungsbestandteile, Flußmittel und/oder andere Bestandteile enthaltende Seelenelektrode ist und von welchen mindestens eine weitere Elektrode eine Massivelektrode ist, derart zu einer Doppelelektrode zusammengefaßt sind, daß ihre jeweils der Schweißstelle zugewandten Enden so nahe beieinander liegen oder aneinander anliegen, daß sie jeweils gemeinsam das Schweißgut beeinflussen.
• Eine Ausführungsform einer ichtbogen-Schweißelektrode nach der Erfindung ist in der Zeichnung als Beispiel dargestellt, anhand welcher im folgenden sowohl diese Schweißelektrode als auch das erfindungsgemäße Lichtbogen-Schweißverfahren beschrieben wird. Es stellen dar: Fig. 1 eine schematische Querschnittsansicht einer Doppelelektrode nach der Erfindung zur Ausführung des erfindungs gemäßen Iiichtbogen-Schweißverfahrens und Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Lichtbogen-Schweißeinrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach der Erfindung.
• Die erfindungsgemäße Doppelelektrode 12 zur Ausführung des Lichtbogen-schweißverfahrens nach der Ereindung besteht aus einer gleichen Seelenelektrode 2 und einem an. dieser über ihre gesamte Länge hinweg anliegenden flassivdraht oder Massivstab 4. Der Röhrenkörper 6 der Elektrode 2 besteht normalerweise aus Flußstahl. Die radiale Wandstärke der Röhrenkörper 6 ist derart auf dessen Außendurchmesser abgestimmt, daß während der Herstellung dieser Elektrode aus einem Metallband dieses Metallband zu einem längsverlauf enden Kanal gebogen werden kann, welcher das Seelen- bzw. Kernmaterial 8 aufnimmt, bevor dann dieses Band zu dem eigentlichen Röhrenkörper weiter verformt wird und die beiden Bandlängsränder aneinanderstoßen und eine Längsnaht 10 bilden.
• Es wurde bereits eine Vielzahl verschiedener Elektroden mit einem als Flußmittel dienenden Kern vorgeschlagen, welche anstelle der vorstehend beschriebenen Elektrodenart im Rahmen der Erfindung ebenfalls alle Anwendung finden können.
• Das die Seele bzw. den Kern 8 bildende Material besteht im wesentlichen aus den gewünschten Legierungsbestandteilen, den Flußmittelbestandteilen, Sauerstoffentziehungsmitteln und/oder Nitridentziehungsmitteln, falls solche erwünscht sind. Alle diese Bestandteile dienen zur Erzeugung eines Schweißgutes mit bestimmten Eigenschaften. Der Kern 8 enthält außerdem Eisenpulver, dessen hauptsächliche Aufgabe es ist, als Träger für die vorstehend genannten Legierungs- und Flußmittelbestandteile zu dienen. Dieses Eisenpulver beeinflußt zwar die Schweißgutmenge, es hat jedoch im wesentlichen keinen Einfluß auf die Eigenschaften des Schweißgutes.
• Neben der Seelenelektrode 2 befindet sich in der erwähnten Weise der Massivdraht 4, der nachfolgend auch als Massivelektrode bezeichnet wird. Die beiden Elektroden 2 und 4 können mittels eines geeigneten Klebers, durch Punktschweißungen oder mittels anderer Mittel zu einer Einheit miteinander verbunden sein. Die beiden Elektroden 2 und 4 brauchen einander jedoch nicht zu berühren und in einigen Anwendungsfällen ist es sogar erwünscht, daß die beiden Elektroden mit Abstand zueinander in die betreffende Schweißzone eingeführt werden.
• Die Massivelektrode 4 besteht aus Kostengründen vorzugsweise aus einem üblichen Flußstahl. Es ist ersichtlich, daß während des Lichtbogen-Schweißvorganges nicht nur die Seelenelektrode 2, sondern auch die Massivelektrode 4 dem Schweißgut einen merklichen Anteil an Material zuführt. Aus diesem Grunde muß die Elektrode 2 eine größere Menge an Legierungs- und Flußmittelbestandteilen enthalten als vergleichoare bekannte Elektroden, um hierdurch die durch die Elektrode 4 gegebene Verdünnung der Legierungsbestandteile entsprechend zu berücksichtigen.
• Die Seelenelektrode 2 und die Massivelektrode 4 können selbstverständlich jeweils auf eine besondere Trommel aufgewickelt sein und der Schweißstelle jeweils getrennt zugeführt werden. Aus Zweckmäßigkeitsgründen ist es jedoch vorzuziehen, beide Elektroden 2 und 4 auf eine gemeinsame Trommel aufzuwickeln, von welcher sie dann bei Gebrauch wie ein einziges Verbrauchsgut jeweils gemeinsam wieder abgezogen werden können. Auf diese Weise hergestellter, kombinierter Schweiß-usatzwerkstoff wird im folgenden auch Doppelelektrode 12 genannt.
• Eine Ausführungsform eines unter Verwendung der erfindungsgemäßen Doppelelektrode 12 ausgeführten Lichtbogen-#chweißverfahrens nach der Erfindung ist aus der Darstellung in Fig. 2 ersichtlich, in welcher an die Doppelelektrode 12 zwei Kontakte 14 angeschlossen sind, welche jeweils zu der gleichen Anschlußseite einer Stromquelle 16 führen, an deren andere Seite ein Werkstück 18 angeschlossen ist, auf welches in bestimmter Menge Legierungsbestandteile enthaltendes Schweißgut aufgebracht werden soll.
• Die Doppelelektrode 12 wird mittels eines Motors über von diesem angetriebene Rollen von einer einzigen Trommel abgezogen und dem Werkstück zugeführt. Die von dem Motor angetriebenen Rollen erfassen hierbei die Doppelelektrode 12 jeweils so, daß sie keine übermäßige Verformung erleidet. Die Stromquelle 16 bewirkt, daß zwischen der Doppelelektrode 12 und dem Werkstück 18 ein Lichtbogen gezogen wird, durch dessen Wärme das zur Schweißung dienende Ende der Doppelelektrode 12 schmilzt und von ihr Tropfen auf das Werkstück 18 fallen, welche dann unter Bildung des in der Zeichnung nicht dargestellten Schweißgutes der gewünschten Zusammensetzung abkühlen und hartwerden.
• Es hat sich gezeigt, daß die Doppelelektrode 12, obwohl die Seelenelektrode 2 und die Massivelektrode 4 jeweils verschieden stark abbrennen, wenn sie einzeln und unter Fu~hrung jeweils des gleichen Schweißstromes verwendet werden, als eine einzige Einheit betrachtet werden können, da mittels dieser Doppelelektrode 12 bei geeigneter Elektrodenzuführung stabile Schweiß zustände erreicht und aufrechterhalten werden.
• Dadurch, daß die beiden wesentlichen Stroiträger 2 und 4 der Doppelelektrode 12 jeweils in gleicber Richtung vom Schweißstrom durchflossen werden, wird vermutlich die ausreichende Vermischung der liegierungsbestand-t;eile mit den anderen Teilen innerhalb des Schweißgutes unterstützt, da die zwischen den beiden Stromträgern 2 und 4 der Doppelelektrode 12 und dem Werkstück 18 jeweils getrennt gebildeten Lichtbögen elektromagnetische Felder erzeugen, welche die beiden Lichtbögen zueinander hin ablenken und hierdurch die gewünschte Vermischung des an den Enden der Doppelelektrode 12 geschmolzenen Materiales bewirken.
• Es hat sich herausgestellt, daß sich eine wirksame Vermischung der Legierungsbestandteile mit den anderen Bestandteilen innerhalb des Schweißgutes dann ergibt, wenn die Enden der Seelenelektrode 2 und der Massivelektrode 4 nicht weiter wie etwa 13 mm voneinander entfernt sind, wenn sie quer zur Schweißrichtung nebeneinander angeordnet sind, oder wenn diese Enden nicht mehr als 38 mm voneinander entfernt sind, wenn sie in Schweißrichtung hintereinander angeordnet sind, und sich jeweils in der gleichen Schweiße auf der Oberfläche des Werkstückes 8 befinden. Die Elektroden 2 und 4 können also mit Bezug auf die Schweißrichtung hintereinander oder auch nebeneinander angeordnet sein.

Claims (8)

Patentansprüche:

1.ichtbogen-Schweißverfahren, dadurch gekennzeic t, daß mindestens zwei elektrisch parallel zueinander an eine gemeinsame Stromquelle angeschlossene Elektroden, von welchen mindestens eine Elektrode eine Legierungsbestandteile, Flußmittel'und/oder andere Bestandteile enthaltende Seelenelektrode und von welchen mindestens eine weitere Elektrode eine Massivelektrode ist, derart benutzt werden, daß ihre der Schweißstelle zugewandten Enden so nahe beieinander liegen oder aneinander anliegen, daß sie jeweils gemeinsam zur Bildung des Schweißgutes beitragen.

2. Schweißverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils nur eine Seelenelektrode und nur eine Massivelektrode gemeinsam verwendet werden.

3. Schweißverfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Seelenelektrode eine Auftragsschweißungs-Elektrode und als Massivelektrode eine aus Flußstahl oder einem Kohlenstoffstahl bestehende Elektrode verwendet wird.

4. Schweißverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß beide Elektroden jeweils derart an die gleiche Anschlußseite der gemeinsamen Stromquelle angeschlossen werden, daß durch beide jeweils im wesentlichen gleich starke Ströme fließen.

5. Schweißverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Seelenelektrode bzw. um hüllte Elektrode und die Massivelektrode jeweils an in Richtung der Relativbewegung zwischen den Elektroden einerseits und dem betreffenden Werkstück andererseits mit Abstand zueinander gelegenen Stellen in die Schweißzone eingebracht werden.

6. Schweißverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schweißzone jeweils mit Gas abgeschirmt wird.

7. Schweißverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtbogen entsprechend dem Unterpulverschweißen durch ein Schweißpulver hindurchgezogen wird.

8. Lichtbogen-Schweißelektrode zur Durchführung des Schweißverfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei elektrisch parallel zueinander an eine gemeinsame Stromquelle angeschlossene Elektroden (2, 4), von welchen mindestens eine, eine Legierungsbestandteile, Flußmittel und/oder andere Bestandteile (8) enthaltende Seelenelektrode ist und von welchen mindestens eine weitere Elektrode (4) eine Massivelektrode ist, derart zu einer Doppelelektrode (12) zusammengefaßt sind, daß ihre jeweils der Schweißstelle zugewandten Enden so nahe beieinander liegen oder aneinander anliegen, daß sie jeweils gemeinsam das Schweißgut beeinflussen.