DE2019318B2 - Verfahren zum elektroschlackeschweissen und -aufschweissen von metallen - Google Patents

Description

F j g. 4 einen Schnitt nach IV-IV der F i g, 3, Fig. 5 das Schema der Stromverteilung im Schlackenbad mit Hilfe von elektrisch leitenden Elementen.

Vor Beginn des Schweißprozesses werden im oberen Teil der Stirnflächen 1 (F i g. X und 2) der zu verschweißenden Teile 2 aus Metall dielektrische Zwischeniflgen 3 insbesondere durch Ankleben derselben mittels flüssigen Wasserglases befestigt.

An diese Zwischenlagen werden auf ähnliche Weise mit ihrer einen Seite bei der Prozeßführung abschmelzbare elektrisch leitende Elemente 4 so befestigt, daß sie parallel zu den Stirnflächen 1 der Schweißteile 2 und längs ihrer gesamten Höhe angeordnet sind. Zweclonäßigerweise werden als elektrisch leitende Elemente 4 3 bis 8 mm dicke Platten aus Metall oder Legierungen verwendet.

An der anderen Seite der elektrisch leitenden Elemente 4 werden ebenfalls dielektrische Zwischenlagen 5 befestigt. Alsdann werden zwischen den benachbarten dielektrischen Zwischenlagen 4 Elektroden 6 angeordnet. Als solche können ein durch ein schmelzbares oder ein nichtschmelzbares Mundstück 7 zugeführter Draht, wie dies aus F i g. 1 und 2 hervorgeht, oder Stäbe oder auch Platten dienen. Es ist erforderlich, daß sich die Elektroden 6 bezüglich der benachbarten dielektrischen Zwischenlagen 5 verschieben können.

Auf diese Weise sind die elektrisch leitenden Plattenelemente 4 von den Schweißteilen 2 und von den Elektroden 6 elektrisch isoliert.

Weiterhin wird der Raum zwischen den Schweißteilen 2 von den Seiten und vom Boden her von einem gekühlten Mantel 8 umgeben, der insbesondere aus Kupfer besteht.

In diesem Mantel 8 wird ein Schlackenbad 9 gemäß F i g. 2 entweder durch Eingießen der geschmolzenen Schlacke oder durch Schmelzen eines Flußmittels erzeugt.

Die Tiefe des Schlackenbades 9 soll so gehalten werden, daß in dieses die unteren Enden der Elektroden 6 und der Elemente 4 singetaucht sind. Elektroden 6 und Schweißteile 2 werden an den elektrischen Stromkreis angeschlossen,
S Für die Prozeßführung beim Aufschweißen einer metallischen Schicht auf das Teil 10 (F i g. 3 und 4) aus Metall wird ein anders gestalteter gekühlter Mantel Ii verwendet, welcher den Raum von der Stirnfläche, den Seiten und dem Boden d^s Teils 10 her

ίο abgrenzt.

Die dielektrischen Zwischenlagen 3 und 5 sowie die Elektroden 6 werden auf die bereits bekannte Weise angeordnet, wobei die Elemente 4 nur auf der Seite der Stirnfläche des Aufschweißteils 10 aus Metall angebracht werden.

Der Prozeß läuft in den beiden Fällen wie vorstehend angegeben ab. Unter Einwirkung der Schlackenbadwärme erfolgt ein gleichzeitiges Abschmelzen der Elektrode'; 6 und Elemente 4. Diese

ao Elemente dienen gleichsam als Zusatz zum Metallbad. Wenn deshalb diese aus verschiedenen Metallen und Legierungen hergestellt werden, so kann man eine Schweißnaht oder eine Auftragsschicht mit praktisch beliebiger vorbestimmter Zusammensetzung erhalten.

Der von den Elektroden 6 über das Schlackenbad 9 den Elementen 4 zugeführte Strom zerfließt an diesen und verteilt sich gleichmäßig im Spalt zwischen ihnen und den Schweißteilen, wie dies aus F i g. 5 ersichtlich ist. Hierbei erfolgt eine gleichmäßigere Temperaturverteilung im Schlackenbad, besonders aber an den Stirnflächen der zu verschweißenden Teile, wodurch deren gleichmäßiges Abschmelzen begünstigt wird.

Die industrielle Erprobung der vorgeschlagenen Technologie zeigte, daß die Schweiß- bzw. Aufschweißgeschwindigkeit bis zu 5 m/h bei der Nahtdicke 500 mm betrug und dabei keine Durchbrüche festgestellt werden konnten. Es kam nicht zum Durchbrennen sogar bei der Schweißung von 35 bis 40 mm dicken Metallblechen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Elektroschlackeschweißung und -aufschweißung von Metallen, bei dem zwisehen den Schweiß- oder Aufschweißteilen ein Schlackenbad erzeupt und in dieses die unteren Enden der Elektroden eingetaucht werden, d a durchgekennzeichnet, daß im Schlackenbad (9) zwischen den zu verschweißenden oder aufzuschweißenden Teilen (2 bzw. 10) aus Metall und den Elektroden (6) parallel zu den zu verschweißenden oder aufzuschweißenden Stirnflächen (1) der Teile (2 bzw. 10) elektrisch leitende, während der Schweißung oder Aufschweißung abschmelzende Elemente (4) angeordnet werden, die von den Schweiß- oder Aufschweißteilefl (2 bzw. 10) und von den Elektroden (6) elektrisch isoliert werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- ao kennzeichnet, daß als elektrisch leitende Elemente (4) metallische Platten verwendet werden.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Elektroschlackeschweißung und -aufschweißung von Metallen.

Bekanntlich besteht das Verfahren zur Elektroschlackeschweißung oder -aufscnweißung darin, daß zwischen den zu verschweißender oder aufzuschweißenden Teilen aus Metall ein Schlackenbad erzeugt wird, in welches die unteren Enden der Elektroden derart eingetaucht werden, daß beim Durchfließen des Stroms durch das Schlackenbad in diesem Wärme entwickelt wird, die zum Schmelzen der Elektroden und Stirnflächen von Schweiß- bzw. Aufschweißteilen erforderlich ist.

Als Schweißelektroden wird meistens Draht, der dem Schlackenbad über ein schmelzbares oder nichtschmelzbares Mundstück zugeführt wird, oder aber Schweißstäbe oder Platten mit großem Querschnitt verwendet, wobei die Elektroden in bezug auf die Stirnflächen der Schweiß- bzw. Aufschweißteile symmetrisch angeordnet werden.

Es ist bekannt, daß bei den zur Zeit bekannten Verfahren der Elektroschlackeschweißung- oder -aufschweißung die Schweißgeschwindigkeit höchstens 0,5 bis 1 m/h beträgt, weshalb die Schweißverbindung im Metall eine lange Zeit unter Einwirkung hoher Temperatur und zwar über 900° C steht.

Bei dieser Temperatur bildet sich im Nahtwerkstoff oder in der aufgeschweißten Schicht sowie auch In der nahtnahen Zone ein grobkristallines Gefüge, wodurch die Schweißverbindung unzureichende mechanische Eigenschaften;, d. h. niedrige Viskosität und Plastizität besitzt.

Diese unerwünschte Erscheinung könnte auf dem Wege der Erhöhung der Schweißgeschwindigkeit überwunden werden. Jedoch ist die Schweißgeschwindigkeit durch Entstehung von Kristallisation»* rissen in der Naht selbst oder in der Auftragsschicht beschränkt.

Um der Schweißverbindung die vorbestimmten Eigenschaften zu verleihen, wird sie in einer Reihe von Fällen einer Behandlung bei hoher Temperatur (Normalisierung) ausgesetzt.

Außerdem besteht ein stabiles Temperaturfeld bei der Elektroschlackeschweißung oder -aufschweißung nur bei beträchtlicher Durchschweißung des an der Naht oder der Auftragsschicht angrenzenden Metalls. Beim Schweißen führt dies zu einer bedeutenden Aufschmelzung (Durchschweißung) der Stirnflächen der Schweißteile. In Verbindung damit erlauben es die bekannten Elektroschiacke-Schwe'ßverfahren, Teile des Metalls mit begrenzter Dicke und zwischen höchstens 80 und 100 mm zusammenzuschweißen.

Zweck der Erfindung ist die Behebung der vorerwähnten Nachteile der bekannten Verfahren der Elektroschlackeschweißung und -aufschweißung,.

Die Aufgabe der Erfindung sieht vor, ein verbessertes Verfahren zur Elektroschlackeschweißung und -aufschweißung von Metallen zu entwickeln, welches die Schweißgeschwindigkeit durch Neuverteilung der Temperatur im Schlackenbad erheblich erhöhen läßt.

Diese Aufgabe wird daduch gelöst, daß im Schlakkenbad zwischen den zu verschweißenden und aufzuschweißenden Teilen von Metall und den Elektroden parallel zu den Stirnflächen dieser Teile elektrisch leitende und während der Schweißung oder der Aufschweißung abschmelzende Elemente angeordnet werden, welche von den Schweiß- oder Aufschweißteilen und von den Elektroden elektrisch isoliert werden.

Es empfiehlt sich, als elektrisch leitende Elemente Metallplatten zu verwenden.

Oz die elektrische Leitfähigkeit der Metallplatten um mehrere Größenordnungen über der elektrischeii Leitfähigkeit der Schlacke liegt, so übersteigt das Leitvermögen der Kette Elektrode-Stirnfläche des Schweißteils das Leitvermögen der Kette Elektrode-Metallbad. Der hauptsächliche Teil des Schweißstromes fließt deshalb in Richtung der Stirnflächen der Schweißteile, nicht aber in Richtung des Metallbades, wie dies bei den bekannten Elektroschlackeschweißverfahren der Fall ist. Nach Erreichen der Metallplatten zerfließt der Schweißstrom an diesen ebenfalls dank ihrer hohen elektrischen Leitfähigkeit. Daher erzeugt der Schweißstrom im Spalt zwischen den Platten und den Stirnflächen der Schweiß- oder Aufschweißteile ein gleichförmiges elektrisches Feld, wodurch ein gleichmäßiges Abschmelzen der Stirnflächen erreicht wird.

Außerdem stellen die Platten einen kalten Zusatz zum bchweißbad dar, welcher beim Schmelzen der Elektrode und Abschmelzen der zu verbindenden Teiie aus Metall gebildet wird, was zur Temperatursenkung dieses Bades, zur Verringerung seiner Tiefe und Änderung der Form beiträgt. Dies ermöglicht, die Schweißgeschwindigkeit zu erhöhen, ohne ein Auftreten von Kristallisationsrissen in der Naht selbst oder in der Auftragsschicht zu befürchten.

Alles in allem erlaubt es diese Erfindung, die Produktivität des Prozesses zu steigern und die Qualität der Schweißverbindung zu verbessern.

Im weiteren werden Ausführungsbeispiele der Erfindung mit Bezugnahme auf die Zeichnungen eingehend beschrieben; in diesen zeigt

Fig. 1 schematisch die Anordnung der Elektroden und der elektrisch leitenden Elemente im Schlackenbad bei der Schweißung von Metallteilen (Draufsicht),

F i g. 2 einen Schnitt nach IMI der F i g. 1,

F i g. 3 die Anordnung der Elektroden und der elektrisch leitenden Elemente im Schlackenbad bei der Aufschweißung eines Teils von Metall (Draufsicht,