DE2012609A1

DE2012609A1 - Verfahren zum einseitigen Herstellen von Schweißnähten

Info

Publication number: DE2012609A1
Application number: DE19702012609
Authority: DE
Inventors: M Arikawa; M Kano; N Okuda
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1969-03-25
Filing date: 1970-03-17
Publication date: 1970-10-01
Also published as: US3721797A; SE375715B; NL7004185A; ES377620A1; BE747940A; NO134825B; DE2012609C3; DE2012609B2; GB1311289A; FR2039885A5; NO134825C; SU458967A3

Description

4-6 974

Kobe Steel Ltd«, ^6-1, 'WGhome, Wakinohama-'Cho., Kobe, Japan

Verfahren zum·einseitigen Herstellen von Schweißnähten

Die Erfindung betrifft ein Schweißverfahren und insbesondere ein Verfahren zum einseitigen Herstellen von Schweiße nähten, wobei ein granulatartiges Flux oder Schweißmittel und ein aus Kupfer bestehender Unterlagestreifen verwendet werden, um das Schweißen zu begünstigen.

Es sind zahlreiche Schweißverfahren zum Herstellen einsei- " tiger Schweißnähte bekannt, wobei.beispielsweise ein Kupferstreifen, das Flux oder Sehweißmittel, ein Gemisch aus Flux mit wärmehärtendem Kunststoff oder der Kupferstreifen in Verbindung mit dem Flux als Unterlage oder Stützmaterial verwendet wird. Von den granulatförmiges Flux als Unterlage oder Stützmaterial verwendenden einseitigen Schweißverfahren ist es bekannt, daß das Flux oder Flußmittel beim Erhitzen genügend haftend wird, um auch an der Bückseite der Schweißnut der zu verbindenden Werkstücke eine Stumpfnaht zu erzielen ,und daß zusätzlich eine genügende Menge Schlacke, deren Zusammensetzung von Fall zu Fall verschieden sein kann, bewirkt, daß die Schweißnaht genügend lange geschmolzen bleibt, um eine gleichförmige Stumpfschweißnaht zu erzielen.

QOIdAO/1420

BADORIQiNAL

Vom Schweißen unter Verwendung eines mit wärmehärtendem Kunststoff Teraisehten fluxes ist es bekannt, daß der im flux enthaltene wärmehärtente Kunststoff durch die Schweißhitze zuerst geschmolzen wird und das granulatförmige flux rerdiehtet und zusammenbackt, beror die Schweißnaht hergestellt wird, so daß sich das flux an der Rücksafte der Werkstücke auf deren Oberfläche festsetzt und somit die gewünschte Unterlage oder Stützschieht bildet, um eine durch und durch gleichförmig· StumpfSchweißnaht herstellen zu können·

Jedoch hat in allen fällen, bei denen gewöhnlich ein granulatfSrmiges flux benetzt wird, ein Teil des in eine Mut des an der Bückseite der miteinander zu verbindenden Werkstücke angeordneten Stützstreifens eingefüllten granulatförmigen fluxes die Neigung, während des Schweißens einer StumpfSchweißnaht seine Binde- oder Haftfähigkeit zu verlieren, wenn ein Lichtbogen in der Schweißnut zwischen den zu verbindenden Werkstücken erzeugt wird, so daß das granulatförmige flux in unerwünschter Weise rerschoben oder aus dem Bereich der Schweißung ganz entfernt wM.Daher kann geschmolzenes Schweißmetall an einzelnen Stellen der Schweißnut entweichen, wodurch die fertige Schweißnaht ungleichförmig gewellt oder bucklig wird und/oder abgelagertes Sohweißmaterial sich übereinander schiebt, wobei noch hinzukommt, daß auf diese Weise ein Mangel an Schlacke an einigen Stellen der Schweißnaht kleine Vertiefungen oder Löcher und/oder Unterhöhlungen über dLe Länge der Schweißnaht hervorruft. Besonders dann, wenn man mit wärmehärtendem Kunststoff vermischte* flux verwendet, treten derartige fehler in Abhängigkeit von den Sohweißbedingungen auf, weil hier ζ·Β· die Intensität des angewandten Lichtbogen besonders hooh ist·

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Die Aufgabe der Erfindung "besteht" darin, die vorstellend genannten JJachteile und Fehler wirkungsvoll zu vermeiden und ein verbessertes einseitiges Schweißverfahren zu schaffen, wobei der obere Teil eines durch die Seitenkanten der miteinander zu verbindenden Werkstücke und den aus Kupfer bestehenden Stütz streifen gebildeten Schweißnut mit !Flux gefüllt ist.

Zur Lösung -dieser Aufgabe wird vorgeschlagen, daß das granulatförmige Flux zu nicht weniger als 40 Gewichtsprozent aus Partikeln mit einem kleineren Durchmesser als 840 ,u besteht und daß dieses Flux mit, einem geeigneten Bindemittel vermischt ist, das durch die beim Schweißvorgang von der entgegengesetzten Seite der Werkstücke ausgehenden Licht- -bogenhitze wärmegehärtet werden kann.

Gemäß der Erfindung ist ein Teil des im Berich der Rückseite der zwischen den Werkstücken vorgesehenen Schweißnut befindlichen Fluxes verhältnismäßig fein pulverisiert, und es ist diesem fein pulverisierten Flux ein geeignetes Bindemittel zugegeben. Daher wird das Bindemittel während des Schweißvorganges durch die Schweißhitze geschmolzen und verdichtet bzw. verfestigt das granulatförmige Flux, so daß eine Stumpf schweißnaht in der vorteilhaften Wellung oder Raupenform entlang der gewünschten Verbindung zwischen den Werkstücken entsteht. Um jedoch die Merkmal der vorliegenden Erfindung auf nach dem erfindungsgemäßen einseitigen Schweißverfahren hergestellte Verbindungen zwischen zwei Werkstücken anzuwenden, muß der Anteil der einen Partikeldurchmesser von weniger als 840 /u aufweisenden Partikel wenigstens 40 Gewichtsprozent des gesamten Fluxes ausmachen, weil andernfalls eine Stumpfschweißnaht mit der gewünschten Wellung oder Raupenform nicht erzielt werden kann. Wenn beispielsweise die einzelnen Partikel des Fluxes zu grob sind, ist das zugemischte Bindemittel nach dem Schmel-

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_ Zf. _

zen desselben nicht in der Lage, die einzelnen Partikel des Fltoces ausreichend miteinander zu verbinden. Daher werden Partikelverschiebungen des Fluxes, wie oben erläutert, auftreten, sobald der Lichtbogen in den Bereich dieser Partikel kommt, so daß geschmolzenes Schweißmetall im Bereich des Lichtbogens aus der Schweißnaht ausfließen kann.Hierdurch entstehen Hinterschneidüngen, Überlappungen und/oder Vertiefungen oder Löcher in der fertigen Schweißnaht.

Da außerdem gemäß der vorliegenden Erfindung das Flux von einem aus Kupfer bestehenden Stützstreifen getragen wird, welcher wegen der verhältnismäßig hohen Wärmeleitfähigkeit von Kupfer das Kühlen des abgelagerten Schweißmetalles erleichtert und das Flux in geeigneter Weise gleichförmig preßt, um somit die Dicke der fertigen Schweißnaht zu regulieren, entstehen keine Risse, Blasen oder sonstige Fehler durch Entweichen von geschmolzenem Schweißmetall, und man erhält eine verhältnismäßig glatte Stumpfschweißnaht mit gegenüber bekannten Stumpfschweißnähten wesentlich verringerter Anzahl von Löchern oder Vertiefungen. In anderen Worten ausgedrückt, werden die Vorteile der Anwendung eines aus Kupfer bestehenden StützStreifens und des Zumischens eines Bindemittels zum Flux gemäß der vorliegenden Erfindung wirkungsvoll kombiniert, so daß man StumpfSchweißnähte mit hoher Güte erhält.

Gemäß der Erfindung zu verwendende granulatförmige Fluxe sind übliche Fluxmaterialien, die ein Deoxydationsmittel enthalten, Gemische, die beim Schmelzen in Schlacke verwandelt werden, und Metallpulver. Es ist jedoch vorteilhaft, ein Fluxgemisch der nachstehend beschriebenen Art für die vorliegende Erfindung zu verwenden.

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2012809

Das vorzugsweise für das erfindungsgemäße einseitige Schweißverf ahr'en zu verwendende !Flux "besteht hauptsächlich aus Metallpulver und nicht-metallischem Pulver. Das Metallpulver setzt sich hauptsächlich aus pulverförmigem Eisen und pulverförmigem Desoxydationsmittel mit einem durch- , schnittlichen anscheinenden spezifischen Gewicht im Bereich von 2,0 bis 4,5 zusammen und ist in einer Menge von 5 bis 75 % des Gesamtgewichtes des zusammengesetzten Fluxes vorhanden, während das nichtmetallische Pulver eine Basizität oder einen pH-Wert von nicht kMner als "1,0 aufweist und zu 5 bis 70 Teilen aus MgO, zu 3 bis 40 aus OaO, zu 10 bis 75 Teilen aus MgO + CaO, zu 3 bis 40 Teilen aus SiO₂, zu 1 bis 15 Teilen aus GaF₂> ^zu °>5 "bis ⁸ Teilen aus Na₂O + K₂O und zu 1,5 bis 16 Teilen aus Oarbonat entsprechend Kohlendioxyd besteht, wobei diese Angaben auf Grundlage des Anteiles des nichtmetallischen Pulvers von wenigstens nicht weniger als 75 % gegenüber dem Gesamtgewicht des zusammengesetzten Fluxes gemacht sind. '

Aus der nachfolgenden Beschreibung geht deutlich hervor, daß Verwendung eines derart speziellen Fluxes der vorstehend beschriebenen Art sehr vorteilhaft zum Durchführen des erfindungsgemäßen einseitigen Schweißverfahrens ist.

Granulatförmige Fluxe für die hier beschriebenen einseitigen Schweißverfahrerjmüssen im allgemeinen die folgenden Anforderungen erfüllen:

entstehende Schlacke

a) Die durch das die Schweißnaht überdeckende Fluw muß eine gleichförmige Dicke in Längsrichtung der Schweißnaht aufweisen, damit dieselbe eine gleichförmige Wellung und Qualität über ihre gesamte Länge erhält.

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b) Das geschmolzene Flux muß eine genügende Viskosität besitzen, um die durchgehende Stumpfschweißnaht während des Schweißvorganges im geschmolzenen Zustand zu halten und dabei ein seitliches Ausfließen von Schweißmaterial

» und das Eindringen von geschmolzenem Schweißmaterial zwischen die einzelnen Partikel des als Stützmaterial dienenden Fluxes zu verhindern, da in beiden Fällen Grate oder VorSprünge der Verbindung zwischen den Werkstücken entstehen können.

c) Das Flux sollte bei Anwendung des Lichtbogens kein schädliches Gas zwischen den Werkstücken und dem aus Kupfer bestehenden Stützstreifen entwickeln, da dieser Stützstreifen derartige Gase nicht ableiten kann, ebenso wie es durch die Luft zugeführten gasförmigen Stickstoff und Sauerstoff und im Flux enthaltenen gasförmigen Wasserstoff und Wasserdampf entfernt, wenn normale Arbeitsbedingungen für den Stützstreifen und die Werkstücke bestehen, weil alle diese gasförmigen Elemente die Verbindung zwischen den Werkstücken ungünstig beeinflussen können, wenn sie nicht entfernt werden.

Um die beiden ersten Erfordernisse zu erfüllen, ist es wünschenswert, daß das Flux pulverförmiges Metall in Anteilen von 5 bis 75 Gewichtsprozent des gesamten Gewichtes des Fluxes enthält, und zwar derart, daß die Menge der entstehenden Schlacke verringert wird, die eine dünne Schicht über dem geschmolzenen Schweißmetall bildet, um eine gleichförmige Stumpfschweißnaht zu erhalten.

Wenn der Anteil des Metallpulvers im Flux geringer als ^L-> % ist und der Rest des Fluxes aus nichtmetallischen! Pulver besteht, werden die vorstehend beschriebenen Wirkungen nicht erzielt und es tritt ein Mangel an Schlacke auf. Wenn der Anteil des Mefcallpulvers hingegen über 75 # lietjt, erhält

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.man keine gleichförmig gewellte und gleichförmig gute Schweißnaht, sondern eine ungleichförmige Schweißnaht mit grober Oberfläche.

Aber selbst wenn das Flux 5 bis 75 % Metallpulver enthält, kann manchmal eine Kohäsion des Metallpulvers an der Oberfläche der hergestellten Stumpfschweißnaht stattfinden, ohne daß das Metallpulver vollständig mit dem Schweißmetall verschmolzen wird. Aus diesem Grunde ist das Volumenverhältnis zwischen Metallpulver und nichtmetallischem Pulver ein wichtiger und ausschlaggebender Faktor für die Schweißbarkeit.

In anderen Worten ausgedrückt, bedeutet das, daß das Metallpulver, wenn es ein kleine sJspezifisches Gewicht und ein großes Volumenverhältnis besitzt und in einer innerhalb der oben angegebenen Grenze liegenden Menge vorhanden ist, auf der Oberfläche der hergestellten Schweißnaht verfestigt oder verdichtet werden kann und daß man sich nicht auf die Oberflächenspannung der Schlacke für eine bestimmte glatte Stumpfschweißnaht verlassen kann. Andererseits können, wenn das Metallpulver ein großes spezifisches Gewicht und einen geringen Wert für das Yolumenverhältnis hat und innerhalb der oben angegebenen Grenzen vorhanden ist, dieselben Effekte oder Wirkungen auftreten . , wie wenn das Metallpulver im Fluxgemisch in einer unterhalb der untersten oben angegebenen Grenze vorhanden ist, d. h. nämlich, daß sich die Schlacke ungleichmäßig bildet.

Aus diesen Gründen muß das durchschnittliche anscheinende spezifische Gewicht des im Flux enthaltenen Metallpulvers im Bereich von 2,0 bis 4,5 liegen.

Außerdem muß, um das erste und zweite Erfordernis zu erfül len, das nichtmetallische Pulver vorzugsweise in geschmolzenem Zustand eine geringe Schwankung der Viskosität und ein

00984071420 . . ο

Verhältnis zwischen Viskosität und Temperatur aufweisen, daß die Viskosität mit Anstieg der Temperatur beachtlich ansteigt, wobei die maximale Viskosität beispielsweise in einem Temperaturbereich von 1Q50 bis 1250 ⁰O erzielt wird. Wenn diese Bedingung erfüllt ist, kann die hergestellte Schlacke das geschmolzene Schweißmetall gleichförmig halten und verhindern, daß geschmolzenes Schweißmetall aus der Schweißnaht ausfließt, wodurch man eine Stumpfschweißnaht mit guter Wellung oder Raupenführung erhält.

Nachstehend wird jeder Bestandteil, aus dem das im erfindungsgemäßen Flux enthaltene nichtmetallische Pulver zusammengesetzt ist, bezüglich seiner Aufgabe und seines Gewicht sverhältnis se s beschrieben.

MgO: Wenn dasselbe in 5 bis 70 Teilen vorhanden ist, erzeugt es eine gleichförmige Schlackedeckschicht über der geschmolzenen Schweißnaht, d. h. der Stumpfschweißnaht.

OaO: Dieses Material ruft dieselben Wirkungen wie MgO hervor, und die Summe der Gehalte aus MgO und OaO ist ähnlich begrenzt.

: Dieses Material stellt den Schmelzpunkt der Schlacke in Verbindung mit OaO + MgO ein. Wenn dieses Material in weniger als 3 Teilen vorhanden ist, wird der Schmelzpunkt der Schlacke beachtlich angehoben, wenn es in nicht weniger als 40 Teilen vorhanden ist, wird der Schmelzpunkt der Schlacke hingegen beachtlich gesenkt. Deshalb kann man in diesem Falle eine gute und gleichförmige Stumpfschweißnaht nicht erhalten.

₂: Dieses Material stellt die Fließfähigkeit der Schlacke in Verbindung mit CaO + MgO ein. Wenn es in weniger als einem Teil vorhanden ist, so ist die Fließfähigkeit bo gering, daß die SchLack£ nicht- yur\.anfängt, sich örtlich

anzusammeln, sondern daß sich auch ein von der Sehlacke mitgenommenes metallisches Pulver an der Oberfläche der Stumpfschweißnaht anzusammeln und zu verdichten beginnt. Wenn dieses Material hingegen in mehr als 15 Teilen vorhanden ist, erhält die Schlacke eine übermäßige Fließfähigkeit, so daß eine glatte Stumpfschweißnaht nicht mehr erwerden kann.

und KpO: Beim Herstellen der Stumpfschweißnaht bewirken diese Materialien, d.aß die Schweißnaht auf die miteinander zu verbindenden Teile aufgebracht und mit denselben fest verbunden wirdj um diesen Zweck zu erleichtern, müssen diese Materialien¹ in mehr als 0,5 Teilen vorhanden sein, da andernfalls in unerwünschter Weise ein Überlappen entsteht. Wenn diese Materialien jedoch in mehr als. 8 Teilen vorhanden sind, wird die Viskosität des nichtmetallischen Pulvers übermäßig verringert, so daß eine gute Stumpfschweißnaht nicht mehr zu erzielen ist.

Obwohl etwa 75 % des nichtmetallischen Pulvers des erfindungsgemäßen Fluxgemisches aus den obengenannten Bestandteilen hergestellt ist, können andere Bestandteile wie AIpO₇, BaO, ZrOo, Or^O-z und/oder MnO zugegeben werden, ohne die Vorteile der vorliegenden Erfindung zu beeinträchtigen, falls diese Materialien in nicht mehr als 25 Gewichtsprozent des gesamten nichtmetallischen Pulvers vorhanden sind.

Vorstehend wurden die Merkmale und Eigenschaften des erfindungsgemäßen Fluxes in Verbindung mit den obenerwähnten beiden ersten Anforderungen "beschrieben₉ die erfüllt sein müssen, wenn das 21ux für einseitig® @ßhwißverf ahxen verwendet wird. Das K.ux gemäß der vorliegenden Erfindung füllt aber auch di© dritte Änfordsrung? ijs&n di® des nioktmetalliaonen Pulvers la d©r &a©!ist©fanden werden und di© n&eJast©&€>&ä©a üigoßsokafton auf-

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- ίο -

Um das dritte Erfordernis zu erfüllen, muß das flux eine genügende Menge des Oxydationsmittels enthalten und so hergestellt sein, daß es eine genügende Menge unschädliches Gas entwickelt, wenn es vom Lichtbogen getroffen wird, so daß der in der Schweißatmosphäre vorhandene partielle Wasserdampf- und Wasserstoffgasdruck genügend und ausreichend verringert wird·

Das Desoxidationsmittel für die Stumpfschweißnaht der von einer Seite herzustellenden Stumpfschweißverbindung, die relativ schnell gekühlt wird, enthält vorzugsweise Si, Mn und Al in metallischer oder legierter Porm und wird vorzugsweise direkt im Flux hergestellt. Zu diesem Zweck ist es vorteilhaft, daß daÜj^Flux vorhandene Metallpulver teilweise ein desoxydierendes Metallpulver ist. Der Anteil dieses desoxydierenden Metallpulvers kann mit der Qualität der zu verbindenden Werkstücke und dem Verschmutzungsgrad der Schweißnut zwischen den Werkstücken verändert werden·

Zum Verringern des partiellen Wasser-dampf- und Wasserstoffgasdruckes, ohne Blasen oder Löcher im geschmolzenen Schweißmetall zu bilden, verwendet man vorzugsweise CO «der GOg* Deshalb muß das nichtmetallische Pulver eine Komponente enthalten, die gasförmiges CO oder CO₂ durch Auflösung unter Einfluß der Liohtbogenhitze entwickeln kann. Zu diesem Zweck wird Carbonat in einer Menge zugegeben, die 1,5 bis 16 Teilen COg entspricht. Wenn die unter· Grenae von 1,3 Teilen unterschritten wird, bilden sich häufig Lunker oder andere Löchtr oder öffnungen im abgelagerten Schweiße·tall, während bei $'b»rsoareiteB. d«a ober·». Werte« vom 16 Seilen ein« übermäßig $roS© Mtng· $*$ gebildet «rirä* dia meer·!ent, um di· DmrohfttkrbÄrkeit d«s Se!iwei3v»rfaar·*« in beeinträchtig·»*»

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ORHSiNAL INSPECTED

Das als Quelle· für GO^-Gas dienende Garbonat kann in Verbindung mit MgO oder GaO zugegeben werden, die eine Komponente des niehtmet aiii sehen Pulvers sind, und zwar in Form von MgCO,, oder CaCO,.

Beim einseitigen Schweißverfahren ist es bekannt, daß beim Anlegen eines Lichtbogens an die Vorderseite der Werkstücke das Schweißmetall hundertprozentig bis zur Rückseite der Schweißnaht im Bereich des aus Kupfer bestehenden Stützstreifens durchgeschmolzen werden muß. Die auf diese Weise hergestellte Schweißmetallablagerung ist etwa birnenförmig und reißt oder springt leicht und enthält feine Lunker oder Bläschen einschließlich nichtmetallischer Fremdkörpereinschlüsse* .

Um diese Nachteile zu vermeiden, muß die geschmolzene Schlakke eine richtige Basizitat und eine ausreichende Fließfähigkeit haben, so daß die Desoxydationsreaktion sehr erleichtert und die Entgasungswirkung verbessert wird. Zu diesem Zweck muß das nichtmetallische Pulver vorzugsweise eine Basizität von nicht weniger als 1,0 aufweisen. Wenn die einzelnen Komponenten des nichtmetallischen Pulvers in den oben angegebenen Grenzen vorhanden sind, erzielt man eine ausreichende Fließfähigkeit der flüssigen Schlacke.

Das für die vorliegenden Zwecke verwendeten Desoxydations-Metallpulver kann aus jedem der Metalle oder Legierungen von Si, Mn und Al bestehen. ■

Auch umfaßt das hier in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung besprochene Eisenpulver eisenhaltiges Material, das von diesen Metallen oder Legierungen geliefert wird.

Das im Flux gemäß der vorliegenden Erfindung zuzugebende Bindemittel kann mit jedem Pulver aus wärmehärtendem Kunst-

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stoff wie Phenolkunststoff, Ureakunststoff und Formalinkunststoff, von Fett, Wachs und Paraffin zugegeben werden, falls diese Materialien bei der auftretenden Hitze schmelzen bzw. geschmolzen sind. Der Anteil dieses Bindemittels im Flux liegt vorzugsweise nicht über 10 % des Gesamtgewichtes des Fluxes. Andererseits kann man auch pulverförmiges Glas mit einem Erweichungspunkt von 1000 ⁰C dem Flux in einer Menge von nicht mehr als 20 Gewichtsprozent zugeben.

Falls irgendeine-der angegebenen Kunststoffe, Fett, Wachs und Paraffin für das Bindemittel verwendet wird, werden schädliche Gase wie Wasserstoffgas während des Schweißvorganges von diesem Bindemittel entwickelt, so daß in dem abgelagerten Metall manchmal Lunker oder andere Löcher entstehen. Deshalb soll der Anteil dieser Bindemittel im Flux vorzugsweise nicht mehr als 10 Gewichtsprozent betragen, wenn unter Verwendung eines aus Kupfer bestehenden Stützstreifens geschweißt wird, weil hierbei eine Ventilation und Abfuhr der entwickelten Gase nicht gegeben ist.

Wenn andererseits Glas als Bindemittel verwendet wird, muß dasselbe einen Erweichungspunkt von nicht mehr als 1000 ⁰C haben, so daß es bei Schweißhitze schmilzt. Auch darf Glas nicht in einer größeren Menge als 20 Gewichtsprozent im Flux enthalten sein, da andernfalls der Schmelzpunkt des

Fluxes verringert wird, wasjwiederum dazu führt, daß eine gute Schweißung bis auf den Boden der Schweißnaht nicht gewährleistet ist.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird das Flux in einen Teil der von den miteinander zu verbundenen Werkstücken und des aus Kupfer bestehenden Stützstreifens gebildeten Schweißnut eingefüllt. In diesem Falle kann übliches Flux direkt auf die Oberfläche des Stützstreifens aufgebracht werden, wäh-

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rend erfindungsgemäßes Flux zwischen das übliche Flux und die Werkstücke eingefüllt wird.

Die Dicke der zwischen der Rückseite der Schweißnut und dem aus Kupfer "bestehenden Stützstreifen befindlichen Fluxschicht liegt vorzugsweise in einem Bereich von 2 bis 15 nun. Wenn die Schichtstärke geringer als 2mm ist, wird das Flux kaum auf den miteinander zu verbindenden Werkstücken abgelagert werden und vielmehr seitlich zur Schweißnalit in einer Menge ausfließen, daß die Merkmale und Vorteile der Erfindung nicht vollständig und,überall gleichmäßig erfüllt werden können.¹ Wenn "'andererseits die Fluxschicht stärker als 15 nun ist, kann die Stumpfschweißnaht nicht mehr durch den Stützstreifen gesteuert und überwacht werden, was auch bei dem bekannten Schweißen mit einer Stützschicht aus üblichem Flux der Fall ist.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer zum einseitigen Schweißen einer Stumpfschweißnaht zwischen zwei Werkstücken vorbereiteten Schweißnut sclimatisch dargestellt

Zwischen einem aus Kupfer bestehenden Stützstreifen 1 und zwei mibeinder zu verschweißenden Werkstücken 3 und 4 ist eine Schicht 2 aus Flux sandwichartig angebracht, die aus einer oberen Schicht 2a und einer unteren Schicht 2b besteht. Die obere Schicht 2a enthält KunstStoffeinschlüsse, während die untere Schicht 2b Flux ohne Kunststoffeinschlüs se ist.

Auf diese Weise kann der Anteil von Fett, Wachs und Paraffin gegenüber dem Gesamtgewicht des Fluxes verringert werden, wobei jeder Partikel der unteren Schicht 2b gröber oder größer als der der oberen Schicht 2a ist, so daß das Entweichen schädlicher oder unerwünschter Gase durch die untex'e Schicht 2b erleichtert ist.

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Wenn die Partikel der unteren Schicht 2b des Fluxes genügend grob sind und die im Flux entwickelten Gase erleichtert durch diese untere Schicht entweichen können, kann man in allen Fluxschichten Fett, Wachs und Paraffin verwenden.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung dienen die nachstehenden Beispiele:

Beispiel I

Es wurden zwei Stahlbleche mit einer Dicke von Jeweils 25 mm im eingetauchten bzw. abgedeckten Lichtbogeiischweißverfahre;. unter den folgenden Bedingungen bei Verwendung eines aus Kupfer bestehenden StützStreifens zusammengefügt. Zunächst wurde eine 3 mm dicke erste Schicht aus einem gesinterten Flux, das 50 % Eisenpulver enthielt, auf den Stützstreifen aufgebracht und auf diese Schicht dann eine 2 mm dicke zweite Schicht aus gesintertem Flux aufgetragen,die 0,78 /° Phenolkunststoff ohne das Eisenpulver enthielt, wobei dieser pulverförmige Plietiolkunststoff Partikel mit; einer Größe von 840/U in einer Menge von 72 Gewichtsprozent des gesamten Phenolkunßtstoffes aufwies . Diese doppelte Fluxschicht befand sich saiidwichartig zwischen dem Stützstreifen und den miteinandex¹ zu verbindenden Metallblechen im Bereich der Schweißnut.

Die Schweißung fand unter folgenden Bedingungen statt:

Elektroden
vordere Elektrode hintere Elektrode

Tandemanor dnung

■1,250 A- ;>5 V - 4'. cm/min, 950 A - 4'j V - 45 cm/m Ln.

Als Ergebnis dieser Schweißung erhielt man eine gewellte oder rauperiförmigt: Sbumpt'rschweißnaht guter Qualität.

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ORIGINAL

Beispiel II

Es wurden zwei jeweils 25 mm dicke Stahlbleche unter denselben Bedingungen, wie in Beispiel I beschrieben, unter Verwendung eines aus Kupfer bestehenden, 100 mm breiten und 20 mm dicken Stütz Streifens mit einer 3 ^m tiefen und 70 mm breiten Nut zusammengeschweißt*. Dabei wurde zunächst eine erste Schicht aus gesintertem Flux, die 50 % Eisenpulver enthielt, auf den Stützstreifen aufgetragen und auf diese Schicht dann eine 1 mm dicke zweite Schicht aus geschmolzenem oder gesintertem Flux, das zu etwa 90 % aus Partikeln mit einer Größe von kleiner als 840 /u besteht, aufgetragen, wobei dieses geschmolzene oder gesinterte Flux mit 1,2 % Phenolkunststoff oder Phenolkunstharz in flüssigem Zustand vermischt und das Wasser dann aus diesem Gemisch entfernt worden ist. Als Ergebnis erhielt man eine sehr schöne Stumpfschweißnaht ohne Unregelmäßigkeiten der Wellung und ohne Löcher oder Hinterschneidungen.

Beispiel III

Es wurden zwei jeweils 30 mm dicke Stahlbleche im vorstehend erläuterten lichtbogenschweißverfahren unter folgenden Bedingungen bei Verwendung eines aus Kupfer bestehenden, 100 mm breiten und 15 mm dicken Stütz Streifens miteinander verbunden. Zunächst wurde eine Schicht aus gesintertem Flux, das zu 5,8 % aus Glaspulver m.it einem Schmelzpunkt von 840 ⁰C bestand und zu 72 Gewichtsprozent Partikel mit einer Größe von kleiner als 840 /U enthielt, sandwichartig zwischen den Stützstreifen und die miteinander zu verbindenden Stahlbleche entlang der Schweißnut angebracht. Der Schweißvorgang wurde unter folgenden Bedingungen durchgeführt:

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BAD ORtQiNAL

Elektroden erste Elektrode hintere Elektrode

Tandemanordnung

1 JOO Δ - 35 V - 40 cm/min.

1 100 A - 45 V - 45 cm/min.

Beispiel IV

Es wurden zwei jeweils 30 mm dicke Stahlbleche mit dem Schweißv.erfahren gemäß Beispiel III unter Verwendung eines aus Kupfer bestehenden, 100 mm breiten und 20 mm dicken Stützstreifens mit einer Längsnut von 50 mm Breite und 3 sub Tiefe mitei^rander verbunden. In die Nut wurde dabei eine erste Schicht aus gesintertem 2TuX, das 50 % Elsenpulver enthielt, eingegeben und dann auf diese untere Schicht eine zweite 1 mm dicke Schicht aus gesintertat flux aufgetragen, das zu 90 % Partikel mit einer Größe von kleiner ale 840,u aufwies, wobei dieses zweite gesinterte ,Flux in Naßverfahren mit 1,20 % Paraffin vermischt und das Wasser dann aus dem Gemisch entfernt worden war. Nach Beendigung des Schweißvorganges konnte man dieselben Ergebnisse wie gemäß Beispiel III beobachten.

Beispiel V

Es wurden zwei jeweils 25 mm dicke Stahlbleche sit einer T-artigen Schweißnut mit um 45° geneigten Seitenwänden im Lichtbogenschweißverfahren unter folgenden Bedingungen miteinander verbunden, wobei man einen aus Kupfer bestehenden 120 mm breiten und 12 mm dicken Stützstreifen verwendete. Vor dem Schweißen wurde eine 5 mm dicke Schicht aus gesintertem Flux gleichförmig zwischen den Stützstreifen und die Stahlbleche sandwichartig eingebracht. Der Sohweißvorgang wurde mit in Tandemanordnung vorgesehenen Elektroden unter

folgenden Bedingungen durchgeführt: _Λη

009840/ U20 - ι/ -

Erste Elektrode

zweite Elektrode

1250 A - -35 V - 45 cm/min. (Elektrodendrahtdurchmesser 4,8 mm)

1000 A'- 45 V - 45 cm/min. (ElektrodendrahtdurcliDiesser -4,8 mm)

Das bei diesem Beispiel verwendete gesinterte Flux "bestand aus Metallpulver und niehtmetallischem Pulver, wobei das Metallpulver 37»5 % Eisenpulver mit einem durchschnittlichen

von 2§75 anscheinenden spezifischen Gewich.1^ 3,8 % Fe-Si mit einem durchschnittlichen anscheinenden spezifischen Gewicht von 3,50 und 4,2 % Ee-Mn mit einem durchschnittlichen anscheinenden spezifischen Gewicht von 3,45 enthielt, während das nichtmetallische Pulver folgende Zusammensetzung aufwies:

SiO, OaE¹'

Na₂O CO

+ K₂O

21,5% 7,6 %

2,4 % (von Wasserglas)

6,3 % (14,2 %, wenn CaCO₅ vorgesehen ist) 3,0 %

Phenolkunst stoff

2,8 % (in Pulverform)

wobei die Basizität 2,6 betrug und das Pulver aus Partikeln folgender Größe zusammengesetzt war:

Größer als 840/U 84OyU bis 210/U kleiner als 210,u

29,5 % 58,7 % 12,2 %

Nach Beendigung des Schweißvorganges lag eine Stum pfschweißnaht mit guter Vellung und Qualität vor.

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Beispiel VI

Zwei jeweils 30 mm dicke Stahlbleche wurden über eine X-Schweißnut mit um 45° geneigten Seiten an der Vorderseite und um 60° geneigten Seiten an der Rückseite wie bei den vorhergehenden Beispielen nach dem L^chtbogenschweißverfahren mit versenktem Lichtbogen bzw. dem Versenkbogenschweißverfahren mit Elektroden in Tandemanordnung unter folgenden Bedingungen miteinander verbunden:

Vordere (führende) Elektroden 1p50 A - ;>5 V - 40 cm/min.

(Elektrodendrahtdurchmesser 4,8 mm) Zweite (folgende) Elektrode 11Ou A - 47 V - 40 cm/min.

(Elektrodendrahtdurchmesser 4,8 mm)

Hierbei wurde ein aus Kupfer bestehender, 100 mm breiter und 2ü mm dicker Stützstreifen als Stützmaterial oder Unterlage verwendet, auf den zunächst eine 6 mm dicke ex'ste Schicht aus handelsüblichem Flux. (PFH-45) und dann anschließend eine 3 nun. dicke zweite Schicht aus gesintertem IPlux aufgebracht wurde.

Das bei diesem Beispiel verwendete gesinterte Flux bestand aus pulverförmigem Material mit einem Gehalt von 10,2 % Eisenpulver mit einem durchschnittlichen anscheinenden spezifischen Gewicht von 5,20, 2,5 % FeSi mit einem durchschnittlichen anweheinenden spezifischen Gewicht von 2,'l> und 5,1 #> FeMn mit einem durchschnittlichen anscheinenden spezifischen Gewicht von 4,21, während das Flux außerdem nichtmetallisches Pulver folgender Zusammensetzung enthielt:

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201260!

MgO GaO

SiO GaF

7,2 Teile

34_r0 Teile (7,8 Teile, wenn CaCO, verwendet wird) ■

20,3 Teile

14,0 Teile

14,2 Teile

5,1 Teile (Schmelzpunkt bei 875 °C) 2,0 Teile (von Wasserglas) 3 j2 Teile

Wobei dieses nichtmetallische Pulver eine Basizität von 1,6 und Partikel folgender Größen enthielt:

Glaspulver

Größer als 840,ü 210/U bis 840

Kleiner als 210yU

9,6 % 0,0 %

50*2 %

Nach dem Schweißen lag eine Stumpf schweißnaht mit gleichförmiger Güte und Heilung vor, die keine Ausnehmungen und Hinterschneidungen oder Höhlungen besaß.

Beispiel YII

Zwei jeweils 12 mm dicke sAlbleche wurden über eine V-förmige Schweißnaht mit unter einem Winkel von 45° geneigten Seiten nach dem schutzgasarmen Schweißverfahren unter folgenden Bedingungen und unter Verwendung eines 70 mm breiten und 7 mm dicken, aus Kupfer bestehenden Stützstreifens miteinander verbunden* Zwischen den Stütz streifen und die Stahlbleche wurde im Bereich der Verbindungsstelle vor dem Schweißvorgang eine Schicht aus gesintertem Flux sandwichartig eingebracht, und nach Beendigung des Schweißvorganges lag eine Stumpfschweißnaht gleichförmiger Güte und Wellung vor. . .

00 9 8 4.07 U20 " ²° "

Die Schweißung wurde mit einer Stromstärke von 360 A, einer Spannung von 27 V und einer Vor Schußgeschwindigkeit von 15 cm/min, mit einem einen Durchmesser von 3,2 mm auf v/eisenden Schweißdraht durchgeführt.

Das verwendete gesinterte Flux bestand aus pulverförmigem Material, das zu 10,5 % aus Eisenpulver mit einem durchschnittlichen anscheinenden spezifischen Gewicht von 3₅5> 10,4^Fe-Al mit einem durchschnittlichen anscheinenden spezifischen Gewicht von 2,54 - wobei der Al-Gehalt 26,4 % dieses Gemisches ausmachte - , 1,8% Fe-Si mit einem durchschnittlichen anscheinenden spezifischen Gewicht von 3,50, 4,2 % Pe-Mn mit einem durchschnittlichen anscheinenden spezifischen Gewicht von 3,45, 10,6 γο Ni-Metall mit einem durchschnittlichen anscheinenden spezifischen Gewicht von 4,21, 2,10 % Pe-Mo mit einem durchschnittlichen anscheinenden spezifischen Gewicht von 3,65 und 59»4- Gewichtsprozent nichtmetallisches Pulver enthielt, das folgende Zusammensetzung aufwie ε:

MgO	6,1 Teile
CaO	3u,6 Teile
SiO₂	4,0 Teile
CaP₂	14,8 Teile
Al₂O^	22,3 Teile
co₂	•1^,2 Teile
Paraffin	5,5Teile
Wa₂O	1 ,5 Teile

u,6 Teile (54,6 Teile, wenn CaCO-, verwendet wird) ^

Das Pialvez· besaß insgesamt eine Partikelgrößeri im folgenden Bereich:

Größer als 840 υ
2 H> ,u bin 8>H) .Ii
-kleiner al;; ,M ' . u

49,b '/o

0098/* 0/1/. 20

von 2,0 und

Patent;

BAD OfHQiNAl,

Claims

Patentansprüche,

Ql

1./Verfahren zum einseitigen Herstellen von Schweißnähten unter Verwendung eines Fluxes, das zwischen einem aus Kupfer bestehenden Stützstreifen und der Rückseite der Schweißnut zwischen den miteinander zu verbindenden Werkstücken angebracht wird, dadurch ge-

kennzeichnet

daß dem Flux ein Bindemittel

zugegeben wird, das unter, dem Einfluß der während des Schweißens auftretenden Lichtbogenhitze schmilzt und zu wenigstens 40 Gewichtsprozent aus Partikeln mit einer Größö von kleiner, als 840 ,u besteht.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Flux in zwei Schichten angebracht wird, wobei die an die Rückseite der Schweißnut unmittelbar anschließende zweite Schicht ein unter Einfluß der beim Schweißen auftretenden Lichtbogenhitze schmelzendes Bindemittel enthält und zu wenigstens 40 Gewichtsprozent aus Partikeln mit einer Größe von kleiner als 840 /u besteht.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Schicht aus einem anderen Flux wie die zweite Schicht besteht und kein Bindemittel enthält und ihre Partikel größer als 840 ,u sind.

4. Verfahren nach einem oder mehreren der' Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel aus einem oder mehreren wärmehärtbaren Kunststoffen wie Phenol-Kunetharz, Urea-Kunstharz, Formalin-Kunstharz oder aus Fett, Wachs, Paraffin und/oder Glas mit einem unter IuQO⁰C liegenden Schmelzpunkt besteht.

Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, ' dadurch gekennzeichnet, daß das Flux pulverförmiges Metall und riiehtmetalllßches Pulver enthält.

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6. Verfahren Dach Anspruch 5> dadurch gekennzeichnet, daß das pulverförmig^ Metall im wesentlichen aus pulverförmigem Eisen und einem pulverförmiger! Desoxidationsmittel mit einem durchschnittlichen anscheinenden spezifischen Gewicht im Bereich von 2,0 bis 4,5 besteht, wobei Eisenpulver und Desoxydationsmittel 5 bis 75 Gew. fa des gesamten Jb¹Iuxes ausmachen.

7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das nichtmetallische Pulver eine Basizität oder einen pH-Wert von nicht weniger als 1,0 besitzt und S bis 7^¹ Teile MgO, 5 bis 4-0 Teile OaO, 1ü bis 75 Teile MgO+GaO, 2 bis 4u Teile SiO₂, 1 bis 15 Teile CaF₂, 0,5 bis S Teile Na₉0+K₂0 und Garbonat entsprechend 1,5 bis 16 Teilen Kohlendioxyd enthält, wobei diese Teileangaben auf einen Anteil des nichtmetallischen Pulvers von nicht weniger als 75 Gewichtsprozent des gesamten Fluxes bezogen siud.

BAD ORIGINAL ■0-0 9 8 /, 0 / 1 U 2 Q