DE2363456A1 - Schutzgasschweissverfahren - Google Patents

Description

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MESSER GRIESHEIM GM3H Ordner VI mg

Kennwort: Hotwire-Hochstromschweißen

Schutzgasschweißverfahren

Die Erfindung betrifft ein Schutzgasschweißverfahren, insbesondere ein maschinelles Schweißverfahren zum Verbinden von dicken Blechen mit Schweißkantenvorbereitung, bei dem zuerst eine Wurzellage geschweißt und danach vor der gleichen Seite der übrige Teil der Schweißfuge aufgefüllt wird.

Insbesondere im Apparate- und Schiffsbau sowie bei der Großrohrfertigung ist es erforderlich, Bleche mit einer Dicke von 5 bis 50 mm zusammenzuschweißen. Als Kanten-' vorbereitung wird meistens eine I-, Y-, Doppel Y-, X - oder V-Naht verwendet.

Bei derartigen Schweißungen an unlegierten ooer niedrig legierten Baustählen mit Blechdicken zum Beispiel über 7 nun Stumpfstoß oder auch als schwere Kehlnaht wurde bisher im allgemeinen das Unterpulver-Schweißen dem MSG-Schweißen vorgezogen, da das MSG-Schweißen (MSG = Metall-Schutzgas-Schweißen - MIG/MAG-Verfahren) in seiner Abschmelzleistung heute im allgemeinen bis ca. 8 kg/h begrenzt ist und daher eine geringelte Leistung als das UP-Schweißen besitzt. Das UP-Schweißen hat den Nachteil, daß immer gegen eine Unterlage oder eine vorgeheftete Wurzel geschweißt werden muß. Letzteres macht bei l-oder Y-Stößen ein Wenden erforderlich.

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DarUberhinaus wird zur Leistungssteigerung in der Deutschen Auslegeschrift 1 540 761 ein Verfahren vorgeschlagen, bei dem mit einem, nach dem Schutzgasschweißverfahren mit abschmelzender Elektrode arbeitenden Schweißkopf eine Wurzelnaht hergestellt und anschließend der übrige Teil der Schweißfuge (Füllage) nach dem Unterpulver-Schweißverfahren aufgefüllt wird.

Es hat sich gezeigt, daß durch die dabei pro Zeiteinheit zugeführte große Schweißwerkstoffmenge wohl eine höhere Schweißgeschwindigkeit erreichbar ist, andererseits aber damit auch viel Wärme in die zu verschweißenden Werkstücke gelangt. Insbesondere beim Schweißen von gegen Wärmeeinwirkung empfindlichen, hochfesten und vergüteten Stählen, insbesondere Peinkornstählen, wie sie im Schiffsbau, Behälterbau oder bei der Rohrherstellung verwendet werden, treten durch die große Wärmeeinbringung bei hohen Sehweißgeschwindigkeiten jedoch leicht Qualitätseinbußen bezüglich der Kerbschlagwerte der Schweißnaht auf. Auch Schrumpfung und Spannungen erhöhen sich.

Bei dem genannten Verfahren ist weiterhin von Nachteil, daß die Wurzel MSG-, die Füllagen dagegen UP-geschweißt werden, was einen Viechsei des Verfahrens und des Gerätes bedeutet. Ein weiterer Nachteil des UP-Verfahrens ist die Bindung an die waagerechte Position sowie die größere Empfindlichkeit gegenüber Feuchtigkeit, Rost, öl und Anstrichen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein mechanisiertes Verfahren zum Schweißen von Blechen mit mehr als 4 mrn Dicke in vorzugsweise waagerechter Position zu schaffen, das ein Heften der Wurzel und Wenden des Werkstückes erübrigt und zudem die Abschmelzleistung ohne wesentliche Zunahme der Wärmeeinbringung steigert.

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'Die Erfindung besteht darin, daß die Wurzellage nach dem MSG-Schweißverfahren mit hohem Strom und die Füllage von der gleichen Seite nach dem Heißdrahtschweißverfahren hergestellt wird. . . .

Bei der Erfindung wird die Füllage nach dem Heißdrahtschweißverfahren gefüllt. Beim Heißdrahtschweißverfahren (she. auch Deutsches Patent Nr. 1 215 278) werden die abschmelzenden, gleich-oder wechselstromdurchilossenen Elektroden in dauernder Kurzschlußberührung mit dem Schmelzbad gehalten und nahezu ausschließlich durch Widerstandserhitzung abgeschmolzen.' Ein wesentlicher Vorteil des Verfahrens ist darin zu sehen, daß das Schweißen der Wurzel von Hand und das zumeist erforderliche Wenden des Werkstückes, oder alternativ die Verwendung einer Kupfer- oder Pulverunterlage zum Stützen der Wurzel entfällt.

Ein weiterer wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist darin zu sehen, daß duroh die nach dem Heißdrahtschweißverfahren hergestellten Füllagen eine wesentliche Steigerang der Schweißgeschwindigkeit oder eine Verringerung der Lagenzahl erreicht wird. Gleichzeitig wirkt sich die' verringerte Wärmeeinbringung vorteilhaft auf die Gütewerte des zu verschweißenden Werkstückes aus.

Durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Schweißung der Wurzellage nach dem MSG-Schweißverfahren mit hohem Strom wird vorteilhaft eine Verbesserung des Einbrandes sowie eine Steigerung der Sahweißgeschwindigkeit erreicht.

In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß der Heißdraht-'sshweißdraht hinter dem MSG-Schweißdraht in ein beiden Drähten gemeinsames Schmelzbad zugeführt wird.

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Dadurch wird der Vorteil erreicht, daß die Wurzellage und ein Teil der bzw. die gesamte FUliage gleichzeitig herstellbar sind, was wiederum eine Steigerung der

s Leistung des erfindungsgemäßen Verfahreri gegenüber den bisher bekannten zur Folge hat.

Dies ist besonders vorteilhaft bei der Wurzel-FÜllagenschweißung von beispielsweise Y-Nähten. Es stellt sich dabei das Problem, den Steg der Wurzel sicher durchzuschweißen und gleichzeitig viel Schweißgut ohne zu große Wärmeeinbringung einzubringen. Durch die Erfindung ist es vorteilhaft möglich geworden 4 bis 12 mm dicke Bleche einseitig in einer Lage fertigzuschweißen. Bei dickeren Blechen (> 12 mm) wird durch die kräftige Wurzel/TeilfUllage erreicht, daß nachfolgend weniger Füllagen erforderlich sind, als bisher notwendig. Dabei ist es selbstverständlich möglich, die nachfolgenden Füllungen nach dem erfindungsgemäßen Verfahren durchzuführen, wobei vorteilhaft jedoch der Schweißstrom des nach dem MSG Verfahren abschmelzenden Drahtes derart verkleinert wird, daß sich ein Kurz- oder SprUhlichtbogen mit gegenüber der Wurzelschweißung verringertem ELnbrand ausbildet.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen,' wenn die nach dem MSG-Verfahren mit hohem Strom abschmelzende Elektrode verhältnismäßig dünn (0,8 - 2,4 mm) ist und der Strom etwa zwischen 300 und 1000 A liegt. Die Spannung liegt etwa im Bereich zwischen 25 und 60 V. Es ergibt sich dabei eine spezifische Strombelastung von größer als 250 A/mm (bezogen auf den Elektrodendrahtdurchmesser), Diese Werte entsprechen denen beim bekannten Hochstromschweißen.

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Anstelle der beschriebenen Hochstromtechnik ist es insbesondere bei großen Nahtquerschnitten von Vorteil, die erfindungsgemäß vorgeschlagene MSG-Schweißung mit hohen Strömen nach der Dickdrahttechnik auszuführen. Hierbei beträgt der Drahtdurchmesser vorzugsweise zwischen 1,6 und 4,0 mm, der Schweißstrom liegt etwa zwischen 450 und 950 A. Die Spannung wird in beim Dickdrahtschweißen üblichen Grenzen eingestellt.

Als Schutzgas dient bei beiden Verfahren COp oder ein COp und/oder Op und Ar enthaltendes Gasgemisch, wenn unlegierte oder niedriglegierte Stähle verschweißt werden sollen.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist jedoch auch bei legierten Stählen, sowie z.B. bei Al-Legierungen anwendbar und entsprechend das Schutzgas z.3. Argon, Helium oder Gemische von Argon und Helium, wobei je nach Schweißaufgabe das Gasgemisch weitere Komponenten, wie beispielsweise Op, Hp, N₂, etc. in geeigneten Prozentsätzen aufweisen kann.

Als MSG-Elektrode sowie Heißdrahtelektrode wird in der Regel eine Massivdrahtelektrode den gestellten Anforderungen genügen. Eine weitere Verbesserung des erfindungsgemäßen Verfahrens (Verringerung der Poren und Zugluftempfindlichkeit) wird vorteilhaft dadurch erreicht, daß die MSG und/oder die Heißdrahtelektrode als Fülldrahtelektrode ausgebildet wird. Bei der Verwendung von sog. schutzgaslosen Fülldrähten ist das erfindungsgemäße Verfahren auch im Freien einsetzbar.

Dabei können unabhängig von der Art der Elektrode sowohl bei der MSG-Schweißung als auch bei der Heißdrahtschweißung jeweils eine oder mehrere Elektroden gleichzeitig abschmelzen, wobei die Elektroden in Bezug auf die Schweißrichtung neben- oder hintereinander angeordnet sein können. Auch sind Anordnungen vorteilhaft, bei denen MSG- und Heißdrahtelektroden abwechselnd (einzeln oder paarweise) angeordnet sind.

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Die Schweißgeschwindigkeit beim erfindungsgemäßen Verfahren richtet sich nach der gestellten Schweißgabe und ist u.a. abhängig von der Nahtgeometrie, sowie dem Werkstoff. V/erden beide Drähte in ein gemeinsames Schmelzbad geführt, so wird die Geschwindigkeit ferner bestimmt durch den leistungsschwächeren Verfahrensteil, (je nach Schweißaufgabe entweder vom MSG-Hochstromdraht oder vom Heißdraht).

Bevorzugt wird das erfindungsgemäße Verfahren mit einem Doppelschweißkopf ausgeführt. Der eine Schweißbrenner des Doppelschweißkopfes ist dann der MSG-Schweißbrenner und der zweite, der Brenner zur Heißdrahtschweißung.

Darüberhinaus ist es selbstverständlich auch möglich, das erfindungsgemäße Schutzgasschweißverfahren zur Herstellung von Auftragsschichten zu verwenden. (Auftragsschweißen), wobei dann vorteilhaft bei guter Bindung zwischen Grundwerkstoff und Auftragswerkstoff und gleichzeitiger niedriger Wärmeeinbringung eine Erhöhung der Auftragsleistung erreicht wird. Bevorzugt wird-dabei die MSG-Elektrode und die Heißdrahtelektrode einem gemeinsamen Auftragsschmelzbad zugeführt. Der Schweißkopf führt beim Auftragen zweckmäßig eine pendelnde Bewegung aus.

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Claims (5)

13.12.1973 . Be/ne

Patentansprtlche

Schutzgasschweißverfahren, insbesondere zum Verbinden von dicken Blechen mit Schweißkantenvorbereitung, bei dem zuerst eine Wurzellage geschwej ßt und danach der übrige Teil der Schweißfuge aufgefüllt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die WurzeLlage nach dem MSG-Schweißverfahren mit hohem Schweißstrbm und die Püllage nach dem Heißdrahtschweißverfahren hergestellt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in Schweißrichtung gesehen, der Heißdraht hinter dem MSG-Schweißdraht in ein beiden Drähten gemeinsames Schmelzbad geführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die MSG-Schweißung bei einer Stromdichte von größer als 250 A/mm Drahtelektrodenquerschnitt und mit einer Drahtelektrcde von etwa 0,8 bis 2,4 mm Durchmesser ausgeführt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die MSG-Schweißung mit einer Drahtelektrode von etwa 1,6 bis 4,0 mm Durchmesser und einem Strom von etwa 400 und 900 A ausgeführt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als MSG-und/oder

Heißdrahtelektrode eine Fülldrahtelektrode verwendet wird.

ORIGINAL IMSPECTED

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