DE2012609B2

DE2012609B2 - Verfahren zum einseitigen verschweissen von werkstuecken mit durchgehender schweissnaht

Info

Publication number: DE2012609B2
Application number: DE19702012609
Authority: DE
Inventors: Masayasu Kano Motomi Fujisawa Okuda Naoki Kamakura Kanagawa Ankawa (Japan) B23p 1 04
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1969-03-25
Filing date: 1970-03-17
Publication date: 1973-08-30
Also published as: DE2012609C3; FR2039885A5; US3721797A; BE747940A; NO134825B; ES377620A1; SU458967A3; NL7004185A; GB1311289A; DE2012609A1; SE375715B; NO134825C

Description

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Rückseite der Werkstücke anliegende Pulverschicht zu Stützmaterial dienenden Fluxes zu verhindern,

wenigstens 40 Gewichtsprozent aus Partikeln mit einer da in beiden Fällen Grate oder Vorsprünge der

Größe von kleiner als 840 μ besteht und das ge- Verbindung zwischen den Werkstücken entstehen

schmolzene Bindemittel enthält und die äußere Pulver- können,

schicht kein Bindemittel enthält und aus Partikeln mit 5

einer Größe von mehr als 840 μ besteht. Um zu ver- c) Das Flux sollte bei Anwendung des Lichtbogens hindern, daß die Fluxschicht während des Schweiß- kein schädliches Gas zwischen den Werkstücken Vorganges unter Einfluß des Lichtbogens seitlich aus- und dem aus Kupfer bestehenden Stützstreifen geblasen oder herausgedrückt werden kann, reicht es entwickeln, da dieser Stützstreifen derartige Gase aus, wenn nur im unmittelbar an die Werkstücke an- io nicht ableiten kann, ebenso wie es durch die Luft liegenden Bereich ein pulverförmiges Flux vermischt zugeführten gasförmigen Stickstoff und Sauerstoff mit unter Einfluß der Schweißhitze schmelzendem und im Flux enthaltenen gasförmigen Wasserstoff Bindemittel vorgesehen ist. Dieser Teil des pulver- und Wasserdampf entfernt, wenn normale Arbeitsförmigen Fluxes muß außerdem eine bestimmte bedingungen für den Stützstreifen und die Werk-Feinheit besitzen, um zu erreichen, daß die Schweiß- 15 stücke bestehen, weil alle diese gasförmigen naht auch an der Wurzel die richtige und gleichmäßige Elemente die Verbindung zwischen den Werk-Raupenform erhält. Sind die Partikeln des Fluxes stücken ungünstig beeinflussen können, wenn hingegen zu grob, so kann das zugemischte Bindemittel sie nicht entfernt werden,
die einzelnen Fluxpartikeln nicht ausreichend miteinander verbinden. 20 Um die beiden ersten Erfordernisse zu erfüllen, ist es

Das Bindemittel besteht beispielsweise aus einem wünschenswert, daß das Flux pulverförmiges Metall in

oder mehreren wärmehärtbaren Kunststoffen, wie Anteilen von 5 bis 75 Gewichtsprozent des gesamten

Phenol-Kunstharz, Urea-Kunstharz, Formalin-Kunst- Gewichtes des Fluxes enthält, und zwar derart, daß

harz, oder Fett, Wachs, Paraffin und/oder Glas mit die Menge der entstehenden Schlacke verringert wird,

einem unter 1000⁰C liegenden Schmelzpunkt. 25 die eine dünne Schicht über dem geschmolzenen

Das verwendete Flux enthält vorzugsweise pulver- Schweißmetall bildet, um eine gleichförmige Stumpf-

förmiges Metall und nichtmetallisches Pulver. Das schweißnaht zu erhalten.

pulverförmige Metall besteht zweckmäßig im wesent- Wenn der Anteil des Metallpulvers im Flux geringer

liehen aus pulverförmigem Eisen und einem pulver- als 5 °/₀ ist und der Rest des Fluxes aus nichtmetallischem

förmigen Desoxydationsmittel mit einem durch- 30 Pulver besteht, werden die vorstehend beschriebenen

schnittlichen anscheinenden spezifischen Gewicht im Wirkungen nicht erzielt, und es tritt ein Mangel an

Bereich von 2,0 bis 4,5, wobei Eisenpulver und Desoxy- Schlacke auf. Wenn der Anteil des Metallpulvers hin-

dationsmittel 5 bis 75 Gewichtsprozent des gesamten gegen über 75% liegt, erhält man keine gleichförmig

Fluxes ausmachen. gewellte und gleichförmig gute Schweißnaht, sondern

Das nichtmetallische Pulver ist zweckmäßig basisch 35 eine ungleichförmige Schweißnaht mit grober Ober-

und besitzt einen pH-Wert von nicht weniger als 1,0 fläche.

und enthält 5 bis 70 Teile MgO, 3 bis 40 Teile CaO, Aber selbst wenn das Flux 5 bis 75 °/₀ Metallpulver

10 bis 75 Teile MgO + CaO, 3 bis 40 Teile SiO₂, 1 bis enthält, kann manchmal eine Kohäsion des Metall-

15 Teile CaF₂, 0,5 bis 8 Teile Na₂ + K₂O und Carbo- pulvers an der Oberfläche der hergestellten Stumpf -

nat entsprechend 1,5 bis 16 Teilen Kohlendioxyd, 40 schweißnaht stattfinden, ohne daß das Metallpulver

wobei diese Teileangaben auf einen Anteil des nicht- vollständig mit dem Schweißmetall verschmolzen wird,

metallischen Pulvers von nicht weniger als 75 Gewichts- Aus diesem Grunde ist das Volumenverhältnis zwischen

prozent des gesamten Fluxes bezogen sind. Metallpulver und nichtmetallischem Pulver ein wich-

Es sind aber auch übliche pulverförmige oder tiger und ausschlaggebender Faktor für die Schweiß-

granulatförmige Fluxmaterialien, die ein Desoxy- 45 barkeit,

dationsmittel enthalten, zu verwenden. In anderen Worten ausgedrückt bedeutet das, daß

Aus der nachfolgenden Beschreibung geht hervor, das Metallpulver, wenn es ein kleines spezifisches

daß die Verwendung des oben angegebenen speziellen Gewicht und ein großes Volumenverhältnis besitzt

Fluxes sehr vorteilhaft zum einseitigen Verschweißen und in einer innerhalb der oben angegebenen Grenze

von zwei Werkstücken mit durchgehender Schweiß- 50 liegenden Menge vorhanden ist, auf der Oberfläche

naht gemäß der vorliegenden Erfindung ist. der hergestellten Schweißnaht verfestigt oder ver-

Granulatförmige Fluxe für die hier beschriebenen dichtet werden kann und daß man sich nicht auf die

einseitigen Schweißverfahren müssen im allgemeinen Oberflächenspannung der Schlacke für eine bestimmte

die folgenden Anforderungen erfüllen: glatte Stumpf schweißnaht verlassen kann. Anderer-

55 seits können, wenn das Metallpulver ein großes

a) Die durch das die Schweißnaht überdeckende spezifisches Gewicht und einen geringen Wert für das Flux entstehende Schlacke muß eine gleichförmige Volumenverhältnis hat und innerhalb der oben Dicke in Längsrichtung der Schweißnaht auf- angegebenen Grenzen vorhanden ist, dieselben Effekte weisen, damit dieselbe eine gleichförmige Wellung oder Wirkungen auftreten, wie wenn das Metallpulver und Qualität über ihre gesamte Länge erhält. 60 im Fluxgemisch in einer unterhalb der untersten oben

angegebenen Grenze vorhanden ist, d. h. nämlich,

b) Das geschmolzene Flux muß eine genügende daß sich die Schlacke ungleichmäßig bildet.
Viskosität besitzen, um die durchgehende Stumpf- Aus diesen Gründen muß das durchschnittliche schweißnaht während des Schweißvorganges im anscheinende spezifische Gewicht des im Flux entgeschmolzenen Zustand zu halten und dabei ein 65 haltenen Metallpulvers im Bereich von 2,0 bis 4,5 seitliches Ausfließen von Schweißmaterial und liegen.

das Eindringen von geschmolzenem Schweiß- Außerdem muß, um das erste und zweite Erfordernis

material zwischen die einzelnen Partikeln des als zu erfüllen, das nichtmetallische Pulver vorzugsweise

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in geschmolzenem Zustand eine geringe Schwankung die dritte Anforderung, wenn die Komponenten des der Viskosität und ein Verhältnis zwischen Viskosität nichtmetallischen Pulvers in der nachstehenden Weise

und Temperatur aufweisen, daß die Viskosität mit hergestellt werden und die nachstehenden Eigen-

Anstieg der Temperatur beachtlich ansteigt, wobei schäften aufweisen.

die maximale Viskosität beispielsweise in einem 5 Um das dritte Erfordernis zu erfüllen, muß das Flux Temperaturbereich von 1050 bis 1250° C erzielt wird. eine genügende Menge des Oxydationsmittels enthalten Wenn diese Bedingung erfüllt ist, kann die hergestellte und so hergestellt sein, daß es eine genügende Menge Schlacke das geschmolzene Schweißmetall gleichförmig unschädliches Gas entwickelt, wenn es vom Lichtbogen halten und verhindern, daß geschmolzenes Schweiß- getroffen wird, so daß der in der Schweißatmosphäre metall aus der Schweißnaht ausfließt, wodurch man io vorhandene partielle Wasserdampf- und Wasserstoffeine Stumpfschweißnaht mit guter Wellung oder gasdruck genügend und ausreichend verringert wird. Raupenführung erhält. Das Desoxydationsmittel für die Stumpfschweiß-Nachstehend wird jeder Bestandteil, aus dem das im naht der von einer Seite herzustellenden Stumpf Flux enthaltene nichtmetallische Pulver zusammen- schweißverbindung, die relativ schnell gekühlt wird, gesetzt ist, bezüglich seiner Aufgabe und seines Ge- 15 enthält vorzugsweise Si, Mn und Al in metallischer Wichtsverhältnisses beschrieben. oder legierter Form und wird vorzugsweise direkt im

MgO: Wenn dasselbe in 5 bis 70 Teilen vorhanden Flux hergestellt. Zu diesem Zweck ist es vorteilhaft,

ist, erzeugt es eine gleichförmige Schlackedeckschicht daß das im Flux vorhandene Metallpulver teilweise

über der geschmolzenen Schweißnaht, d. h. der ein desoxydierendes Metallpulver ist. Der Anteil dieses

Stumpfschweißnaht. ao desoxydierenden Metallpulvers kann mit der Qualität

CaO: Dieses Material ruft dieselben Wirkungen wie der zu verbindenden Werkstücke und dem Ver-

MgO hervor, und die Summe der Gehalte aus MgO schmutzungsgrad der Schweißnut zwischen den Werk-

und CaO ist ähnlich begrenzt. stücken verändert werden.

SiO₂: Dieses Material stellt den Schmelzpunkt der Zum Verringern des partiellen Wasserdampf- und

Schlacke in Verbindung mit CaO + MgO ein. Wenn 25 Wasserstoffgasdruckes, ohne Blasen oder Löcher im

dieses Material in weniger als 3 Teilen vorhanden ist, geschmolzenen Schweißmetall zu bilden, verwendet

wird der Schmelzpunkt der Schlacke beachtlich an- man vorzugsweise CO oder CO₂. Deshalb muß das

gehoben, wenn es in nicht weniger als 40 Teilen vor- nichtmetallische Pulver eine Komponente enthalten,

handen ist, wird der Schmelzpunkt der Schlacke hin- die gasförmiges CO oder CO₂ durch Auflösung unter

gegen beachtlich gesenkt. Deshalb kann man in diesem 30 Einfluß der Lichtbogenhitze entwickeln kann. Zu

Falle eine gute und gleichförmige Stumpfschweißnaht diesem Zweck wird Carbanat in einer Menge zu-

nicht erhalten. gegeben, die 1,5 bis 16 Teilen CO₂ entspricht. Wenn

CaF₂: Dieses Material stellt die Fließfähigkeit der die untere Grenze von 1,5 Teilen unterschritten wird,

Schlacke in Verbindung mit CaO + MgO ein. Wenn bilden sich häufig Lunker oder andere Löcher oder

es in weniger als einem Teil vorhanden ist, so ist die 35 Öffnungen im abgelagerten Schweißmetall, während

Fließfähigkeit so gering, daß die Schlacke nicht nur bei Überschreiten des oberen Wertes von 16 Teilen eine

anfängt sich örtlich anzusammeln, sondern daß sich übermäßig große Menge Gas gebildet wird, die aus-

auch ein von der Schlacke mitgenommenes metallisches reicht, um die Durchführbarkeit des Schweißverfahrens

Pulver an der Oberfläche der Stumpfschweißnaht an- zu beeinträchtigen.

zusammeln und zu verdichten beginnt. Wenn dieses 40 Das als Quelle für CO₂-GaS dienende Carbonat

Material hingegen in mehr als 15 Teilen vorhanden ist, kann in Verbindung mit MgO oder CaO zugegeben

erhält die Schlacke eine übermäßige Fließfähigkeit, werden, die eine Komponente des nichtmetallischen

so daß eine glatte Stumpfschweißnaht nicht mehr Pulvers sind, und zwar in Form von MgCO_s oder

erzielt werden kann. CaCO₃.

Na₂O und K₂O: Beim Herstellen der Stumpf- 45 Beim einseitigen Schweißverfahren ist es bekannt, Schweißnaht bewirken diese Materialien, daß die daß beim Anlegen eines Lichtbogens an die Vorder-Schweißnaht auf die miteinander zu verbindenden seite der Werkstücke das Schweißmetall hundert-Teile aufgebracht und mit denselben fest verbunden prozentig bis zur Rückseite der Schweißnaht im Bereich wird; um diesen Zweck zu erleichtern, müssen diese des aus Kupfer bestehenden Stützstreifens durchMaterialien in mehr als 0,5 Teilen vorhanden sein, da 50 geschmolzen werden muß. Die auf diese Weise herandernfalls in unerwünschter Weise ein Überlappen gestellte Schweißmetallablagerung ist etwa birnenentsteht. Wenn diese Materialien jedoch in mehr als förmig und reißt oder springt leicht und enthält feine 8 Teilen vorhanden sind, wird die Viskosität des nicht- Lunker oder Bläschen einschließlich nichtmetallischer metallischen Pulvers übermäßig verringert, so daß Fremdkörpereinschlüsse,
eine gute Stumpf schweißnaht nicht mehr zu erzielen ist. 55 Um diese Nachteile zu vermeiden, muß die ge-

Obwohl etwa 75°/₀ des nichtmetallischen Pulvers schmolzene Schlacke eine richtige Basizität und eine

des Fluxgemisches aus den obengenannten Bestand- ausreichende Fließfähigkeit haben, so daß die Desoxy-

teilen hergestellt ist, können andere Bestandteile wie dationsreaktion sehr erleichtert und die Entgasungs-

Al₂O₃, BaO, ZrO₂, Cr₂O₃ und/oder MnO zugegeben wirkung verbessert wird. Zu diesem Zweck muß das

werden, ohne die Vorteile der vorliegenden Erfindung 60 nichtmetallische Pulver vorzugsweise eine Basizität

zu beeinträchtigen, falls diese Materialien in nicht von nicht weniger als 1,0 aufweisen. Wenn die einzelnen

mehr als 25 Gewichtsprozent des gesamten nicht- Komponenten des nichtmetallischen Pulvers in den

metallischen Pulvers vorhanden sind. oben angegebenen Grenzen vorhanden sind, erzielt

Vorstehend wurden die Merkmale und Eigenschaften man eine ausreichende Fließfähigkeit der flüssigen

des Fluxes in Verbindung mit den obenerwähnten 65 Schlacke.

beiden ersten Anforderungen beschrieben, die erfüllt Das für die vorliegenden Zwecke verwendete

sein müssen, wenn das Flux für einseitige Schweiß- Desoxydations-Metallpulver kann aus jedem der

verfahren verwendet wird. Das Flux erfüllt aber auch Metalle oder Legierungen von Si, Mn und Al bestehen.

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Auch umfaßt das hier besprochene Eisenpulver Auf diese Weise kann der Anteil von Fett, Wachs

eisenhaltiges Material, das von diesen Metallen oder und Paraffin gegenüber dem Gesamtgewicht des Fluxes

Legierungen geliefert wird. verringert werden, wobei jeder Partikel der unteren

Das im Flux zuzugebende Bindemittel kann mit Schicht 2 b gröber oder größer als der der oberen

jedem Pulver aus wärmehärtendem Kunststoff, wie 5 Schicht 2 a ist, so daß das Entweichen schädlicher oder

Phenolkunststoff, Ureakunststoff und Formalinkunst- unerwünschter Gase durch die untere Schicht 2b er-

stoff, von Fett, Wachs und Paraffin zugegeben werden, leichtert ist.

falls diese Materialien bei der auftretenden Hitze Wenn die Partikeln der unteren Schicht 2b des schmelzen bzw. geschmolzen sind. Der Anteil dieses Fluxes genügend grob sind und die im Flux entBindemittels im Flux liegt vorzugsweise nicht über io wickelten Gase erleichtert durch diese untere Schicht 10% des Gesamtgewichtes des Fluxes. Andererseits entweichen können, kann man in allen Fluxschichten kann man auch pulverförmiges Glas mit einem Er- Fett, Wachs und Paraffin verwenden,
weichungspunkt von 1000⁰C dem Flux in einer Menge Zur weiteren Erläuterung der Erfindung dienen die von nicht mehr als 20 Gewichtsprozent zugeben. nachstehenden Beispiele.

Falls irgendeiner der angegebenen Kunststoffe, Fett, 15

Wachs und Paraffin für das Bindemittel verwendet Beispiel 1
wird, werden schädliche Gase wie Wasserstoffgas Es wurden zwei Stahlbleche mit einer Dicke von während des Schweißvorganges von diesem Binde- jeweils 25 mm im eingetauchten bzw. abgedeckten mittel entwickelt, so daß in dem abgelagerten Metall Lichtbogenschweißverfahren unter den folgenden Bemanchmal Lunker oder andere Löcher entstehen. 20 dingungen bei Verwendung eines aus Kupfer be-Deshalb soll der Anteil dieser Bindemittel im Flux stehenden Stützstreifens zusammengefügt. Zunächst vorzugsweise nicht mehr als 10 Gewichtsprozent wurde eine 3 mm dicke erste Schicht aus einem gebetragen, wenn unter Verwendung eines aus Kupfer sintertem Flux, das 50 °/₀ Eisenpulver enthielt, auf den bestehenden Stützstreifens geschweißt wird, weil hier- Stützstreifen aufgebracht und auf diese Schicht dann bei eine Ventilation und Abfuhr der entwickelten 25 eine 2 mm dicke zweite Schicht aus gesintertem Flux Gase nicht gegeben ist. aufgetragen, die 0,78% Phenolkunststoff ohne das

Wenn andererseits Glas als Bindemittel verwendet Eisenpulver enthielt, wobei dieser pulverförmige wird, muß dasselbe einen Erweichungspunkt von nicht Phenolkunststoff Partikeln mit einer Größe von 840 μ mehr als 1000°C haben, so daß es bei Schweißhitze in einer Menge von 72 Gewichtsprozent des gesamten schmilzt. Auch darf Glas nicht in einer größeren Menge 30 Phenolkunststoffes aufwies. Diese doppelte Fluxals 20 Gewichtsprozent im Flux enthalten sein, da schicht befand sich sandwichartig zwischen dem Stützandernfalls der Schmelzpunkt des Fluxes verringert streifen und den miteiander zu verbindenden Metallwird, was wiederum dazu führt, daß eine gute blechen im Bereich der Schweißnut.
Schweißung bis auf den Boden der Schweißnaht nicht Die Schweißung fand unter folgenden Bedingungen gewährleistet ist. 35 statt:

Das Flux wird in einen Teil der von den miteinander Elektroden Tandemanordnung

zu verbindenden Werkstücken und des aus Kupfer _{Vordere Elektrode} ₁₂₅₀ _A _ 35 _v _ 45 _cm/min

bestehenden Stützstreifens gebildeten Schweißnut ein- _{ffintere Elektrode 95O A} - 45 V - 45 cm/min
gefüllt. In diesem Falle kann übliches Flux direkt auf

die Oberfläche des Stützstreifens aufgebracht werden, ₄° _{Als Ergebnis dieser} Schweißung erhielt man eine gewahrend erfindungsgemaßes Flux zwischen das übliche _{wdlte oder raupenförmige} stumpf schweißnaht guter Flux und die Werkstucke eingefüllt wird. Qualität

Die Dicke der zwischen der Rückseite der Schweißnut und dem aus Kupfer bestehenden Stützstreifen B e i s ο i e 1 II
befindlichen Fluxschicht liegt vorzugsweise in einem 45

Bereich von 2 bis 15 mm. Wenn die Schichtstärke Es wurden zwei jeweils 25 mm dicke Stahlbleche geringer als 2 mm ist, wird der Flux kaum auf den unter denselben Bedingungen, wie im Beispiel I bemiteinander zu verbindenden Werkstücken abgelagert schrieben, unter Verwendung eines aus Kupfer bewerden und vielmehr seitlich zur Schweißnaht in einer stehenden, 100 mm breiten und 20 mm dicken Stütz-Menge ausfließen, daß die Merkmale und Vorteile der 50 Streifens mit einer 3 mm tiefen und 70 mm breiten Nut Erfindung nicht vollständig und überall gleichmäßig zusammengeschweißt. Dabei wurde zunächst eine erfüllt werden können. Wenn andererseits die Flux- erste Schicht aus gesintertem Flux, die 50% Eisenschicht stärker als 15 mm ist, kann die Stumpf- pulver enthielt, auf den Stützstreifen aufgetragen und schweißnaht nicht mehr durch den Stützstreifen auf diese Schicht dann eine 1 mm dicke zweite Schicht gesteuert und überwacht werden, was auch bei dem 55 aus geschmolzenem oder gesintertem Flux, das zu bekannten Schweißen mit einer Stützschicht aus üb- etwa 90 % aus Partikeln mit einer Größe von kleiner lichem Flux der Fall ist. als 840 μ besteht, aufgetragen, wobei dieses geschmol-

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer zene oder gesinterte Flux mit 1,2% Phenolkunststoff

zum einseitigen Schweißen einer Stumpfschweißnaht oder Phenolkunstharz in flüssigem Zustand vermischt

zwischen zwei Werkstücken vorbereiteten Schweißnut 60 und das Wasser dann aus diesem Gemisch entfernt

schematisch dargestellt. worden ist. Als Ergebnis erhielt man eine sehr schöne

Zwischen einem aus Kupfer bestehenden Stütz- Stumpfschweißnaht ohne Unregelmäßigkeiten der streifen 1 und zwei miteinander zu verschweißenden Wellung und ohne Löcher oder Hinterschneidungen. Werkstücken 3 und 4 ist eine Schicht 2 aus Flux sandwichartig angebracht, die aus einer oberen Schicht 2a 65 B e i s ρ i e 1 III
und einer unteren Schicht 2 b besteht. Die obere

Schicht 2a enthält Kunststoffeinschlüsse, während die Es wurden zwei jeweils 30 mm dicke Stahlbleche im

untere Schicht 2b Flux ohne Kunststoffeinschlüsse ist. vorstehend erläuterten Lichtbogenschweißverfahren

unter folgenden Bedingungen bei Verwendung eines aus Kupfer bestehenden, 100 mm breiten und 15 mm dicken Stützstreifens miteinander verbunden. Zunächst wurde eine Schicht aus gesintertem Flux, das zu 5,8 °/₀ aus Glaspulver mit einem Schmelzpunkt von 840⁰C bestand und zu 72 Gewichtsprozent Partikeln mit einer Größe von kleiner als 840 μ enthielt, sandwichartig zwischen den Stützstreifen und die miteinander zu verbindenden Stahlbleche entlang der Schweißnut angebracht. Der Schweißvorgang wurde unter folgenden Bedingungen durchgeführt:

Elektroden
Erste Elektrode
Hintere Elektrode

Tandemanordnung

1300 A — 35 V — 40 cm/min

1100 A — 45 V — 45 cm/min

Beispiel IV

Es wurden zwei jeweils 30 mm dicke Stahlbleche mit dem Schweißverfahren 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 mm Tiefe miteinander verbunden. In die Nut wurde dabei eine erste Schicht aus gesintertem Flux, das 50% Eisenpulver enthielt, eingegeben und dann auf diese untere Schicht eine zweite 1 mm dicke Schicht aus gesintertem Flux aufgetragen, das zu 90% Partikeln mit einer Größe von kleiner als 840 μ aufwies, wobei dieses zweite gesinterte Flux im 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 mit einer Y-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 Schweißvorgang wurde mit in Tandemanordnung vorgesehenen Elektroden unter folgenden Bedingungen durchgeführt:

Erste Elektrode 1250 A — 35 V — 45 cm/min

(Elektrodendrahtdurchmesser 4,8 mm);

Zweite Elektrode 100 A — 45 V — 45 cm/min

(Elektrodendrahtdurchmesser 4,8 mm).

Das bei diesem Beispiel verwendete gesinterte Flux bestand aus Metallpulver und nichtmetallischem Pulver, wobei das Metallpulver 37,5 % Eisenpulver mit einem durchschnittlichen anscheinenden spezifischen Gewicht von 2,75, 3,8% Fe — Si mit einem durchschnittlichen anscheinenden spezifischen Gewicht von 3,50 und 4,2 % Fe — Mn mit einem durchschnittlichen anscheinenden spezifischen Gewicht von 3,45 enthielt, während das nichtmetallische Pulver folgende Zusammensetzung aufwies:

SiO₂ 21,5%

CaF₂ 7,6%

Na₂O+ K₂O .... 2,4%

(von Wasserglas)
CO₂ 6,3%

(14,2%, wenn CaCO₃

vorgesehen ist)

Al₂O₃ 3,0%

Phenolkunststoff .. 2,8 %

(in Pulverform)

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

Größer als 840 μ .. 29,5%

840 bis 210 μ 58,7%

Kleiner als 210 μ .. 12,2%

Nach Beendigung des Schweißvorganges lag eine Stumpfschweißnaht mit guter Wellung und Qualität vor.

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 Lichtbogenschweißverfahren mit versenktem Lichtbogen bzw. dem Versenkbogenschweißverfahren mit Elektroden in Tandemanordnung unter folgenden Bedingungen miteinander verbunden:

Vordere (führende) Elektroden
1350 A — 35 V — 40 cm/min
(Elektrodendrahtdurchmesser 4,8 mm);

Zweite (folgende) Elektrode

1100 A — 47 V — 40 cm/min
(Elektrodendrahtdurchmesser 4,8 mm).

Hierbei wurde ein aus Kupfer bestehender, 100 mm breiter und 20 mm dicker Stützstreifen als Stützmaterial oder Unterlage verwendet, auf den zunächst eine 6 mm dicke erste Schicht aus handelsüblichem Flux (PFH-45) und dann anschließend eine 3 mm dicke zweite Schicht aus gesintertem Flux 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 3,20, 2,5% FeSi mit einem durchschnittlichen anscheinenden spezifischen Gewicht von 3,15 und 3,1 % FeMn mit einem durchschnittlichen anscheinenden spezifischen Gewicht von 4,21, während das Flux außerdem nichtmetallisches Pulver folgender Zusammensetzung enthielt:

Teile

MgO 7,2

CaO 34,0

(7,8, wenn CaCO₃ verwendet wird)

SiO₂ 20,3

CaF₂ 14,0

TiO₂ 14,2

Glaspulver ... 5,1
(Schmelzpunkt bei 875° C)

Na₂O 2,0

(von Wasserglas)

CO₂ 3,2

wobei dieses nichtmetallische Pulver eine Basizität von 1,6 und Partikeln folgender Größen enthielt:

Größer als 840 μ 9,6°/₀

210 bis 840 μ 40,0%

Kleiner als 210 μ 50,2%

Nach dem Schweißen lag eine Stumpfschweißnaht mit gleichförmiger Güte und Wellung vor, die keine Ausnehmungen und Hinterschneidungen oder Höhlungen besaß. ίο

B e i s ρ i e 1 VIl

Zwei jeweils 12 mm dicke Stahlbleche 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 Stützstreifen 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.

Die Schweißung wurde mit einer Stromstärke von as 360 A, einer Spannung von 27 V und einer Vorschubgeschwindigkeit von 15 cm/min mit einem einen Durchmesser von 3,2 mm aufweisenden Schweißdraht durchgeführt.

Das verwendete gesinterte Flux bestand aus pulverförmigem Material, das zu 10,5% aus Eisenpulver mit

einem durchschnittlichen anscheinenden spezifischen Gewicht von 3,5, 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 % Fe — Mn mit einem durchschnittlichen anscheinenden spezifischen Gewicht von 3,45, 10,6% Ni-Metall mit einem durchschnittlichen anscheinenden spezifischen Gewicht von 4,21, 2,10% Fe-Mo mit einem durchschnittlichen anscheinenden spezifischen Gewicht von 3,65 und 58,4 Gewichtsprozent nichtmetallisches Pulver enthielt, das folgende Zusammensetzung aufwies:

Teile

(34,6, wenn CaCO₃ verwendet wird) .... 4,0
.... 14,8
.... 22,3
.... 15,2

MgO .
CaO .

SiO₂ .
CaF₂ .
Al₂O₃
CO₂..

Paraffin 5,5

Na₂O 1,5

Das Pulver besaß insgesamt eine Basizität von 2,0 und Partikelgrößen im folgenden Bereich:

Größer als 840 μ 13,2%

210 bis 840 μ 49,6%

Kleiner als 210 μ 37,2%

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

dem sogenannten FCB-Verfahren, befindet sich Patentansprüche: zwischen der Kupferschiene und den Werkstücken eine verhältnismäßig dünne Schicht aus pulver-

1. Verfahren zum einseitigen Verschweißen von förmigem Flux, die in ihrer Dicke der Höhe der zwei Platten oder ähnlichen Werkstücken mit 5 Wurzelnaht entspricht. Es hat sich jedoch gezeigt, durchgehender Schweißnaht, bei dem als Unterlage daß diese dünne Schicht aus pulverförmigem Flux für die Schweißnaht eine Kupferschiene verwendet unter Einfluß des Lichtbogens verschoben oder sogar und pulverförmiges Flux vor dem Schweißvorgang von der Kupferschiene weggeblasen werden kann, so in einer gewünschten Schichtdicke auf die Kupfer- daß das geschmolzene Schweißmetall wenigstens an schiene aufgebracht wird, dadurchgekenn- io einigen Stellen der Schweißnaht entweichen kann und zeichne t, daß das Flux ein unter Einfluß der die Schweißnaht dementsprechend ungleichförmig Schweißhitze schmelzendes Bindemittel enthält gewölbt und bucklig wird und/oder abgelagertes und zu wenigstens 40 Gewichtsprozent aus Par- Schweißmaterial sich übereinander schiebt, wobei noch tikeln mit einer Größe von kleiner als 840 μ besteht. hinzu kommt, daß sich wegen eines Mangels an

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- 15 Schlacke an einigen Stellen der Schweißnaht im zeichnet, daß das pulverförmige Flux in an sich Wurzelbereich derselben kleine Vertiefungen oder bekannter Weise in zwei Schichten aus unter- Löcher und/oder Unterhöhlungen ergeben,
schiedlichem Material angebracht wird, wobei die Ein weiteres bekanntes Verfahren zum einseitigen an der Rückseite der Werkstücke anliegende Verschweißen von Werkstücken mit durchgehender Pulverschicht zu wenigstens 40 Gewichtsprozent 20 Schweißnaht ist das sogenannte RF-Verfahren, das aus Partikeln mit einer Größe von kleiner als 840 μ mit einem Pulverkissen als Unterlage für die Schweißbesteht und das schmelzende Bindemittel enthält naht arbeitet. Dieses Pulverkissen befindet sich in und die äußere Pulverschicht kein Bindemittel einer nach oben offenen Hülle aus Segeltuch, unter der enthält und aus Partikeln mit einer Größe von mehr sich ein Preßluftschlauch befindet. Das Ganze ist in als 840 μ besteht. 25 einer Rinne untergebracht. Hierbei ist es bekannt, ein

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch hochschmelzendes Pulver als Unterlage der unmittelgekennzeichnet, daß das Bindemittel aus einem bar mit den Werkstücken in Kontakt kommenden oder mehreren wärmehärtbaren Kunststoffen wie oberen Pulverschicht zu verwenden, damit der Preß-Phenol-Kunstharz, Urea-Kunstharz, Formalin- luftschlauch ausreichend gegen die Schweißhitze geKunstharz oder aus Fett, Wachs, Paraffin und/oder 30 schützt wird. Das hochschmelzende Pulver enthält Glas mit einem unter 1000⁰C liegenden Schmelz- wärmehärtenden Kunststoff, der unter Einfluß der punkt besteht. Schweißhitze zuerst schmilzt und das granulatförmige

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, Flux, mit dem er vermischt ist, verdichtet und zudadurch gekennzeichnet, daß das Flux pulver- sammenbackt, bevor die Schweißnaht selbst erzeugt förmiges Metall und nichtmetallisches Pulver 35 wird, so daß die an der Rückseite der Werkstücke anenthält, liegende obere Pulverschicht an den Werkstücken

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekenn- gehalten wird und somit eine gleichförmige Wurzelzeichnet, daß das pulverförmige Metall im wesent- naht erzielt werden kann. Für dieses Verfahren benötigt liehen aus pulverförmigem Eisen und einem pulver- man jedoch erhältnismäßig viel Flux. Trotzdem kann förmigen Desoxydationsmittel mit einem durch- 40 nicht verhindert werden, daß dieses Flux unter Einfluß schnittlichen anscheinenden spezifischen Gewicht des Lichtbogens verfliegt, wenn nicht mit großem im Bereich von 2,0 bis 4,5 besteht, wobei Eisen- Überschuß an Flux gearbeitet wird.

pulver und Desoxydationsmittel 5 bis 75 Gewichts- Diese beiden Verfahren sind beispielsweise in der

prozent des gesamten Fluxes ausmachen. Zeitschrift »Schweißen und Schneiden«, Jahrgang 20/

6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekenn- 45 1968, S. 32 und 33, einander gegenübergestellt,
zeichnet, daß das nichtmetallische Pulver basisch Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, das ist und einen pH-Wert von nicht weniger als 1,0 bekannte FCB-Schweißverfahren derart zu verbessern, besitzt und 5 bis 70 Teile MgO, 3 bis 40 Teile CaO, daß das pulverförmige Flux während des Schweiß-10 bis 75 Teile MgO + CaO, 3 bis 40 Teile SiO₂, Vorganges nicht aus dem Raum zwischen der als 1 bis 15 Teile CaF₂, 0,5 bis 8 Teile Na₂O + K₂O 50 Unterlage dienenden Kupferschiene und den darüber und Carbonat entsprechend 1,5 bis 16 Teilen befindlichen Werkstücken entweichen kann.
Kohlendioxyd enthält, wobei diese Teileangaben Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei einem Verauf einen Anteil des nichtmetallischen Pulvers fahren der eingangs genannten Art vorgeschlagen, von nicht weniger als 75 Gewichtsprozent des daß das Flux ein unter Einfluß der Schweißhitze gesamten Fluxes bezogen sind. 55 schmelzendes Bindemittel enthält und zu wenigstens

40 Gewichtsprozent aus Partikeln mit einer Größe von kleiner als 840 μ besteht. Es wird also ein Flux

verwendet, das einerseits eine bestimmte Partikelgröße

aufweist und andererseits mit einem unter Einfluß der 60 Schweißhitze schmelzenden Bindemittel versehen ist,

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum einseitigen wobei dieses Bindemittel die Partikel des Fluxes Verschweißen von zwei Platten oder ähnlichen Werk- zusammenhalten soll, wenn der Lichtbogen auf die stücken mit durchgehender Schweißnaht, bei dem als Fluxschicht einwirkt, ohne daß dieses Bindemittel Unterlage für die Schweißnaht eine Kupferschiene ver- einen Wärmeschutz gegenüber einer Unterlage bildet, wendet und pulverförmiges Flux vor dem Schweiß- 65 Gemäß einer bevorzugten praktischen Ausführungsvorgang in einer gewünschten Schichtdicke auf die form der Erfindung wird das pulverförmige Flux in Kupferschiene aufgebracht wird. an sich bekannter Weise in zwei Schichten aus unter-

Bei einem bekannten Schweißverfahren dieser Art, schiedlichem Material angebracht, wobei die an der