DE2005583B2 - Anwendung des unterpulver-schweissverfahrens mit zwei elektroden in tandemanordnung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anwendung des Unterpulver-Schweißverfahrens, bei dem zwei Elektroden senkrecht zur Werkstückoberfläche in Tandemanordnung angeordnet sind, zum Schweißen von Werkstükken aus Stahl mit mehr als 60 mm Dicke in Mehrlagentechnik.

Es ist bekannt, daß mit derartigen Unterpulver-Schweißverfahren, bei denen zwei Schweißlichtbögen hintereinander in der gleichen Nahtfuge geführt werden, eine erhebliche Steigerung der Schweißleistung erzielt werden kann, wobei Schweißgeschwindigkeiten erreicht werden, die weit über der Schweißgeschwin- *o digkeit beim Eindrahtschweißen liegen. Ferner ist es bekannt, daß die beiden Elektroden beim Tandemschweißen, je nach der gestellten Aufgabe, an Gleichoder Wechselstrom in beliebiger Kombination angeschlossen werden können. So ist beispielsweise schon vorgeschlagen worden, für einen ganz bestimmten Anwendungsfall, nämlich für das Schweißen eines Werkstückes mit 85,7 mm Dicke, die Stromartfolge Wechselstrom-Wechselstrom zu verwenden. Es hat sich jedoch gezeigt, daß dieser Vorschlag in der Praxis zu keinen befriedigenden Ergebnissen führt und ganz allgemein das Tandemschweißen um so schwieriger wird, je tiefer die Nahtfuge ist. Der Grund hierfür dürfte in der elektromagnetischen Beeinflussung der Lichtbogen durch die ferromagnetischen Wände der Nahtfuge, die aus wirtschaftlichen und technischen Gründen eng gehalten werden muß, zu suchen sein, wobei vor allem Unregelmäßigkeiten der Blasrichtung der Lichtbogen eine Rolle spielen. Die dadurch hervorgerufenen Störungen betreffen in erster Linie den Einbrand und den Schlackenfluß und haben oft das Auftreten nichtmetallischer Einschlüsse sowie schädlicher Wurzel- und Einbrandfehler zur Folge. Dieser Sachverhalt führte dazu, daß das bekannte Tandemschweißen bisher für tieic Nahtfugen bei ferromagnetischen Werkstoffen, wie Stahl, insbesondere für Nahtfugen, die mehr als 60 mm unter der Werkstückoberfläche liegen, nicht mit Erfolg angewandt werden konnte, obwohl wegen dessen großer Schweißleistung ein Bedürfnis für den Einsatz dieses Verfahrens vorliegt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Unterpulver-Lichtbogenschweißen von Werkstücken aus Stahl mit zwei Elektroden in Tandemanordnung auch bei tiefen Nahtfugen mit zufriedenstellenden Ergebnissen anwendbar zu machen.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht in einer Anwendung des Unterpulver-Schweißverfahrens, bei dem zwei Elektroden senkrecht zur Werkstückoberfläche in Tandemanordnung angeordnet sind und die in Schweißrichtung gesehen erste Elektrode mit Wechselstrom und die zweite Elektrode mit Gleichstrom gespeist werden, zum Schweißen von Werkstükken aus Stahl mit mehr als 60 mm Dicke in Mehrlagentechnik.

Bei der erfindungsgemäßen Anwendung des Tandemschweißverfahrens hat es sich überraschenderweise gezeigt, daß die Senkrechtstellung der Elektroden in bezug auf die Werkstückoberfläche dann eine wesentliche Verbesserung der Schweißergebnisse ergibt, wenn zusätzlich noch die beiden Lichtbogen in erfindungsgemäßer Weise betrieben werden, d.h., wenn die vordere Elektrode mit Wechselstrom und die nachfolgende Elektrode mit Gleichstrom abgeschmolzen wird. In diesem Anwendungsfalle verschwinden Wurzel- und Einbrandfehler nahezu voüständig, und die Zahl der nichtmetallischen Einschlüsse wird :;uf Minimalwerte herabgesetzt.

Mit der erfindungsgemäßen Anwendung des Tandemschweißens konnten einwandfreie Schweißungen in Nahtfugen mit Tiefen bis über 200 mm erzielt werden. Hierbei wurde der Lichtbogen der ersten Elektrode von einem üblichen Transformator gespeist, während die zweite Elektrode an einem Gleichrichter oder an einem Umformer angeschlossen war.

Eine weitere Verbesserung läßt sich erreichen, wenn die beiden Elektroden in einem Abstand von mindestens 25 und höchstens 50 mm voneinander geführt werden. Das Einhalten eines Elektrodenabstandes in diesem Bereich ist deshalb besonders vorteilhaft, weil dadurch gelegentliche, durch Zufälligkeiten verursachte Unruhen im Schlackenfluß zwischen den beiden Elektroden unschädlich ablaufen, welche sonst Bindefehler oder Einschlüsse zur Folge haben können. Als besonders günstig hat sich ein Elektrodenabstand von 30 mm erwiesen.

Von Vorteil ist es darüber hinaus, wenn bei der Durchführung der Schweißung darauf geachtet wird, daß die Elektrodenspitzen einen Abstand vom Grund der Nahtfuge einhalten, der zwischen 25 und 35 mm liegt und am besten 30 mm beträgt.

Mit der erfindungsgemäßen Anwendung des Tandemschweißens konnte erstmals auch bei tiefliegenden Nähten das Tandemverfahren ohne die Gefahr des Auftretens von Schweißfehlern eingesetzt werden. Gleichzeitig erlaubt diese Anwendung eine doppelt so große Schweißgeschwindigkeit wie beim Eindrahtschweißen und bietet die Möglichkeit, die doppelte Menge Zusatzdraht einzubringen ohne die Wärmemenge pro Nahtlängeneinheit, von der die Nahtqualität mitbestimmt wird, zu verändern. Wenn beispielsweise für einen Stahl auf Grund seiner Zusammensetzung die Vorschrift besteht, daß eine Wärmemenge von maximal 20 000 Joule pro Zentimeter Nahtlänge eingebracht werden darf, kann mit dem Eindrahtschweißen bei 28 V Schweißspannung und maximal

540A Schweißstromstärke eine Schweißgeschwindigkeit von höchstens 45 cm pro Minute erreicht werden. Bei der erfindungsgemäßen Anwendung des Tandemschweißens jedoch können demgegenüber die Schweißgeschwindigkeit und die maximale Schweißstromstärke auf mehr als den doppelten Wert gesteigert werden. Dies bedeutet bei einer normalen Tulpennaht von 100mm Tiefe und Im Länge bei 70 Schweißlagen eine Arbeitszeiteinsparung von ungefähr 3 Stunden. Hierbei ist noch zu beachten, daß Schweißnähte dieser Art nicht selten bis über 15 m lang sind.

Claims (3)

P atentanspriiche:

1. Anwendung des Unterpulver-Schweißverfahrens, bei dem zwei Elektroden senkrecht zur Werkstückoberfläche in Tandemanordnung angeordnet sind und die in Schweißrichtung gesehen erste Elektrode mit Wechselstrom und die zweite Elektrode mit Gleichstrom gespeist werden, zum Schweißen von Werkstücken aus Stahl mit mehr als 60 mm Dicke in Mehrlagentechnik.

2. Anwendung des Unterpulver-Schweiß Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden in einem Abstand von 25 bis 50 mm, vorzugsweise von 30 mm, hintereinander geführt werden.

3. Anwendung des Unterpulver-Schweißverf ahrens nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der Spitzen der Elektroden vom Grunde der Nahtfuge 25 bis 35 mm, vorzugsweise 30 mm beträgt.