DE2314410C3 - Sich verbrauchende Führungsdüse zur Benutzung beim Elektroschlacke-SchweiBverfahren und Verfahren zu ihrer Herstellung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine sich verbrauchende Führungsdüse zum Gebrauch bei der Anwendung des Elektroschlacke-Schweißverfahrens sowie ein Verfahren zum Herstellen einer solchen Führungsdüse.

Bei dem Elektroschlacke-Schweißverfahren handelt es sich allgemein um ein Verfahren, bei dem Wärme dadurch erzeugt wird, daß ein elektrischer Strom zum Fließen zwischen einer Elektrode und einer geerdeten Basis gebracht wird, um eine Schweißpfütze aus geschmolzenem Material der Elektrode entstehen zu lassen. Beim Hindurchleiten des Stroms durch die Elektrode wird die Elektrode zum Schmelzen gebracht, so daß sich eine Schweißpfütze bildet, die es ermöglicht. Gegenstände aus Metall miteinander zu verschmelzen. Zu den neueren Fortschritten auf diesem Gebiet der Schweißtechnik gehört die Entwicklung sich verbrauchender Führungsdüsen, die in Verbindung mit dem Elektroschlacke-Schweißverfahren benutzt werden. Nähere Einzelheiten über das Elektroschlacke-Schweißverfahren sowie die zu seiner Durchführung dienenden Vorrichtungen finden sich in der einschlägigen Fachliteratur.

Eine sich verbrauchende Führungsdüse ist gewöhnlich in Form eines Rohrs ausgebildet, durch das hindurch die sich verbrauchende Elektrode, die gewöhnlich die Form eines Drahtes hat. bei dem jeweils auszuführenden Schweißvorgang der Schweißpfütze zugeführt wird. Eine Aufgabe der siel· verbrauchenden Führungsdüse besteht darin, die dral tförmige Elektrode so zu richten, daß sie der Schweißpfütze zugeführt wird. Außerdem dient eine solche sie η verbrauchende Führungsdüse dazu, der Schweißpfüi?e zusätzliche metallische Bestandteile zuzuführen, damit eine Schweißstelle

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60 erzeugt wird, die aus der gewünschten Metallegierung besteht.

Es sind bereits zahlreiche Arten von sich verbrauchenden Führungsdüsen und von sich verbrauchenden Elektroden bekannt (US-PS 2137 471, US-PS 33 25 619, US-PS 35 18 397). Beispielsweise wird bei einem bestimmten Verfahren eine sich verbrauchende Düse aus einer Metallegierung benutzt, bei der auf der Außenfläche Ringe aus keramischem Material angeordnet sind, um das Entstehen eines Lichtbogens zwischen der Führungsdüse und den zu verschweißenden Werkstücken aus Metall zu verhindern. In anderen Veröffentlichungen sind ferner Verfahren beschrieben worden, bei denen eine Elektrode benutzt wird, die selbst als Rohr aus Metall ausgebildet ist und harte Karbidieilchen enthält. Aus weiteren Veröffentlichungen sind ferner verschiedene Arten von sich verbrauchenden Elektroden bekannt, die feine Metallteilchen enthalten, welche in eine Abschirmung aus Metall oder sich verbrauchende Elektroden und sich verbrauchende Elektrodenfuhrungsdüsen eingeschlossen sind. In diesen Fällen ist gewöhnlich ein rohrförmiger äußerer Körper vorhanden, in dem sich feine Metallteilen befinden. Außerdem ist gewöhnlich eine Einrichtung vorhanden, die es ermöglicht, einen Eiektrodenführungsdraht durch eine sich verbrauchende Düse zu leiten.

Es kommen Fälle vor. in denen es erwünscht ist. dem Metall der sich verbrauchenden Elektrode eine bestimmte Menge anderer Metalle beizufügen, damit an der Schweißstelle eine Legierung entsteht, die eine bestimmte Zusammensetzung hat und daher bestimmte physikalische Eigenschaften aufweist. Jedoch bestehen die bis jetzt bekannten Elektroden und die sich verbrauchenden Düsen im wesentlichen aus einem massiven Rohr oder Mantel aus Metall, in den die Metallteilchen eingeschlossen sind, die zu Bestandteilen der Schweißstelle werden sollen. Daher führt die Anwendung dieser bekannten Verfahren dazu, daß die Menge der Zusatzstoffe, die der Schweißpfütze als Legierungsbestandteile zugeführt werden sollen, im wesentlichen auf die Menge beschränkt ist, die sich in den vorhandenen Umhüllungen aus Metall unterbringen läßt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen sich verbrauchender Führungsdüsen anzugeben, bei dessen Anwendung sich Führungsdüsen mit praktisch beliebig wählbarer Form und Zusammensetzung ergeben.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 beschriebene Erfindung gelöst.

Durch die Erfindung ist ein Verfahren geschaffen worden, das es ermöglicht, neuartige, sich verbrauchende Führungsdüsen herzustellen, die sich aus feinen Metallteilchen zusammensetzen, welche miteinander verbunden sind und ein Führungsrohr umschließen. Mit Hilfe einer solchen sich verbrauchenden Führungsdüse nach der Erfindung ist es möglich, eine Hartauftragschweiß Metallegierung in der Schweißpfütze zu erzeugen, die die gewünschten Legierungsbestandteile enthält Genauer gesagt ist durch die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen neuartiger Führungsdüsen zum Gebrauch beim Elektroschlacke-Schweißverfahren geschaffen worden, das es ermöglicht, solche Führungsdusen in den verschiedensten Formen herzustellen, die sich in jeder gewünschten Weise aus metallischen Bestandteilen zusammensetzen.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnung naher erläutert.

Fig. 1. 2 und 3 zeigen jeweils in einer perspektivi-

sehen Darstellung eine Ausführungsform einer Führungsdüse nach der Erfindung.

In F i g. 1 ist eine sich verbrauchend«· Führungsdüse dargestellt, zu der ein Führungsroh· ΐθ gehört, das aus einer beliebigen Stahlsorte oder einem beliebigen Metall bestehen kann und von einer Matrix 11 umschlossen ist, die aus feinen Metallteilchen besteht, we'ehe in Anlage an der Außenfläche des Rohrs geTormt. verdichtet und gebrannt worden sind, so daß die Matrix zusammen mit dem Rohr eine sich verbrauchende Führungsdüse bildet, die beim Einführen in die aus der sich verbrauchenden Elektrode entstandene Schmelze zusammen mit ihr eine Hartauftragschweiß-Metallegierung mit den gewünschten physikalischen Eigenschaften bildet.

F i g. 2 zeigt eine sich verbrauchende Führungsdüse mit einem Führungsrohr 12 aus Metall das dem Führungsrohr 10 nach Fig.! ähnelt: jedoch kann die Masse aus Metalheilchen. die in der Umgebung des Führungsrohrs miteinander verschmolzen worden sind und eine Matrix 13 bilden. Metallkarbidteilchen enthalten, die mit anderen metallischen Bestandteilchen gemischt worden sind, so daß es unter Anwendung des Elektroschlacke-Schweißverfahrens möglich ist. eine Hartauftragschweißschicht mit bestimmten gewünschten Eigenschaften herzustellen.

F i g. 3 zeigt eine sich verbrauchende Führungsdüse mit einem Führungsrohr 14 ähnlich den Führurgsrohren der Ausführungsformen nach F i g. 1 und 2, das von einer Matrix 15 aus Metalheilchen umgeben ist. die den bei den Ausführungsformen nach F i g. 1 und 2 verwendeten Metallteilchen ähneln, jedoch mit dem Unterschied, daß die Führungsdüse nach F i g. 3 so geformt ist, daß beim Ansteigen der Schweißpfütze zunehmende Mengen der Legierung, aus der die Führungsdüse besteht, der Schweißpfütze beigefügt werden, so daß sich metallurgische Veränderungen an der Oberfläche der Schweißstelle ergeben. Dies erweist sich beim Hartauftragschweißen insbesondere dann als vorteilhaft, wenn verschiedene Teile einer Fläche eines Werk-Stücks, die einer Abnutzung ausgesetzt ist. unterschiedliche physikalische Eigenschaften erhalten sollen.

Zum besseren Verständnis der Erfindung werden im folgenden verschiedene Beispiele näher erläutert.

Es wurden kleine Meullteilchen, die ein Sieb mit 120 Maschen je Zoll passierten, in der nachstehend beschriebenen Weise gemischt. Es wurden 140 g Ferrochrom, 8 g Manganeisen sowie je 4 g Ferromolybdän, Zirkon und Titan gemischt, und dieses Gemisch wurde in einen Behälter eingetragen, der 20 cm³ von 60% Natronwasserglas in Wasser enthielt. Die Metallteilchen wurden in dem wäßrigen Natronwasserglas gerührt, bis alle Oberflächen der Teilchen benetzt waren. Hierauf wurde das überschüssige Natronwasserglas abgeschüttet, und die Metallteilchen wurden in eine Form eingebrach u zu der ein 195 mm langes, zentral angeordnetes Rohr mit einem Innendurchmesser von 3,5 mm und einem Außendurchmesser von 7 mm gehörte; die Melallteilchen wurden so eingebracht, daß sie die Außenfläche des Rohrs umschlossen. Hierauf wurde die Form in einer Presse einem Druck von etwa 140kp/cm² ausgesetzt und dann in einem Ofen 2 Stunden lang bei einer Temperatur «on etwa 93° C gebacken bzw. gebrannt. Nach dem Abiauf der Brennzeit stand eine geformte und getrocknete, sich verbrauchende Führungsdüse zur Verfugung, die sich aus den genannten Bestandteilen zusammensetzte. Das Gesamtgewicht der sich verbrauchenden Düse betrug einschließlich des zentral angeordneten Führungsrohrs aus Stahl 200 g. Um einen Vergleich zu ermöglichen, wurde eine Umhüllung aus Metall mit den gleichen Abmessungen wie bei der vorstehend beschriebenen sich verbrauchenden Düse bereitgestellt, und diese Umhüllung wurde mit Metalheilchen gefüllt, deren Zusammensetzung die gleiche war wie bei dem soeben beschriebenen Ausführungsbeispiel. Das Rohr enthielt Metallteilchen in einer Gesamtmenge von 75 g. während bei der Führungsdüse nach der Erfindung eine Teilchenmenge von 160 g zu einer das Rohr umschließenden Matrix verdichtet worden war.

Einer der besonderen Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen der beschriebenen, neuartigen, sich verbrauchenden Düsen besteht darin, daß es möglich ist, den Düsen jede Form zu geben, die im Hinblick auf das Aufbringen einer Hartmetallschicht auf eine bestimmte Fläche erforderlich ist. Beispielsweise ist es möglich, eine sich verbrauchende Düse herzustellen, die einen Winkel von 90° aufweist, so daß eine Hartmetallschicht auf eine Ecke eines Werkstücks aus Metall aufgebracht werden kann.

Gemäß der vorstehenden Beschreibung ist durch die Erfindung eine neuartige, sich verbrauchende Führungsdüse zum Gebrauch bei dem Elektroschlacke-Schweißverfahren geschaffen worden, die ein zentral angeordnetes Führungsrohr aufweist, das auf seiner Außenfläche einen Überzug aus feinen Metallteilchen trägt, deren Gewicht mindestens 50% des Gewichts der Düse entspricht. Ferner ist durch die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen sich verbrauchender Führungsdüsen zur Benutzung bei einem Elektroschlacke-Schweißverfahren geschaffen worden, das Maßnahmen umfaßt, um feine Metallteilchen mit einer ausreichenden Menge eines flüssigen, härtbaren Klebemittels zu mischen, damit ein erheblicher Anteil der Teilchen benetzt wird, um ferner die Außenfläche eines an beiden Enden offenen Führungsrohrs aus Metall mit einem Überzug aus dem die Metalheilchen das Klebemittel enthaltenden Gemisch zu versehen, und um schließlich das den Überzug tragende Rohr zu erhitzen, bis der Überzug im wesentlichen hart geworden ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen sich verbrauchender Führungsdüsen zum Gebrauch bei einem Tlektroschlacke-Schweißverfahren. dadurch gekennzeichnet, daß feine Metallteiichen mit einem flüssigen, durch Erhitzen härtbaren Klebemittel gemischt werden, daß ein Führungsrohr aus Metall mit einer Menge des Gemisches aus den Metallteilchen und dem Klebemittel überzogen wird, deren Gewicht mindestens gleich dem Gewicht des Führungsrohrs ist, daß das mit dem Oberzug versehene Führungsrohr einem Preßdruck ausgesetzt wird, um das überschüssige Klebemittel zu entfernen, daß das mit dem Oberzug versehene Führungsrohr in d;e gewünschte Form gebracht wird, und daß das mit dem Überzug versehene Führungsrohr nach dem Aufbringen des Preßdrucks und dem Formen bis zum Erhärten des Klebemittels erhitzt wird.

2. Sich verbrauchende Führungsdüse zum Gebrauch bei einem Elektroschlacke-Schweißverfahren, hergestellt gemäß dem Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein zentrales, an beiden Enden offenes Führungsrohr (10; 12: 14) aus Metall vorhanden ist. daß das Führungsrohr an seiner Außenfläche einen Überzug (11; Ii; 15) aus feinen Metallteilchen aufweist, und daß das Gewicht der feinen Metallteilchen mindestens 50 Gewichtsprozent der gesamten Führungsdüse entspricht.