DE2519274B2

DE2519274B2 - Verfahren und vorrichtung zum auftragschweissen

Info

Publication number: DE2519274B2
Application number: DE19752519274
Authority: DE
Inventors: Horst 4705 Pelkum; Rüge Hinrich Dr.rer.nat 4700 Hamm; Zwintzscher Wolfgang Dr.-Ing. 4770 Soest Kittel
Original assignee: August Thyssen-Hütte AG, 4100 Duisburg
Priority date: 1975-04-30
Filing date: 1975-04-30
Publication date: 1977-06-08
Also published as: IT1059416B; FR2309302B1; JPS51135854A; GB1521422A; US4237361A; CA1049625A; JPS6055223B2; SE436984B; SE7604963L; FR2309302A1; DE2519274A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Auftragschweißen, insbesondere zum teilen- und lagenweisen Aufbauschweißen großer Bauteile durch Elektroschmelzschweißen, vorzugsweise Unter-Pulver-Schweißen.

Beim zeilen- und lagenweisen Aufbauschweißen von großen Bauteilen bereitet das einwandfreie Gestalten vertikal verlaufender Werkstückflächen große Schwierigkeiten. Ohne stützende Wände ist das Elektroschweißen an einer vertikalen Wand nur mit kleinen Lichtbogenleistungen, wie sie beim manuellen Stabelektrodenschweißen mil dünnen Elektroden vorkommen, möglich. Bei größeren Lichtbogenleistungen und beim Unterpulverschweißen müssen die Schweiße und auch <iie Pulverabdeckung gegen die Schwerkraft gestützt Und im Hinblick auf die gewünschte Oberflächenstruktur eingeformt werden. Hierfür sind verschiedene Verfahren bekannt, die sich zumeist mechanischer Hilfsmittel bedienen. So wird beim Elektroschlacke-Schweißen eine wassergekühlte Kupferkokille verwendet, die entweder mit dem aufsteigenden Schweißgut Synchron nach oben geführt wird oder feststeht und hach dem Erstarren der Schweiße entfernt wird.

Es ist auch bekannt, ein hitzebeständiges mineralisches Material, beispielsweise Asbestschnur oder -platten, zum Abstützen der Schweiße und der Pulverabdeckung zu verwenden. In jedem Falle handelt es sich um Formen, die nach dem Erstarren der Schweiße entfernt werden. Formen als Bestandteil des Werkstücks wurden lediglich verwendet, wenn sie beispielsweise nach einem Walzenauftragschweißen beim Entfernen unbrauchbaren Materials als Rest oder Werkstückkante in begrenzter Höhe stehenblieben. Für das Herstellen dickwandiger oder massiver Werkstücke oder Werkstückschichten aus reinem SchweiGgui, wie beispielsweise schwere einteilige Wellen, kam bisher nur ein Einformen in der oben beschriebenen Form in Betracht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Auftragschweißen, insbesondere Aufschweißen zu schaffen, das keiner besonderen Formen oder Kokillen bedarf. Die Erfindung geht bei der Lösung dieser Aufgabe von dem Gedanken aus,, das ,ο Schweißgut selbst als Form zu benutzen.

Nach der Erfindung wad das dadurch erreicht, daß an den vertikalen Werkstückflächen mit geringer Schweißleistung ein Wall aufgeschweißt wird und der Zwischenraum zwischen den Wällen mit großer Schweißleistung ausgefüllt wird. Wenn die Schweißleistung für das Errichten der Wälle hinreichend gering ist, kommt es nicht zu einem Herabtropfen der Schweiße, da die Oberflächenspannung der Schweiße größer als die aus der Masse der Schweiße und der Schwerkraft resultierende Vertikalkraft ist. Demzufolge lassen sich Schweißraupen ohne Schwierigkeit zu einem schmalen Wall übereinanderlegen, der wesentlich weniger stark bearbeitet werden muß als die Werkstückfläche beim üblichen Auftragschweißen, bei dem eine Form mindestens teilweise zum Bestandteil des Werkstückes wird.

Gegenüber dem Auftragschweißen mit Kokillen bzw. Formen, die später entfernt werden müssen, besitzt das erfindungsgemäße Auftragschweißen den Vorteil des Wegfalls der Formen und einer geringeren spanabhebenden Bearbeitung. Da das Auftragschweißen insbesondere bei großen Bauteilen zumeist im Rahmen einer Lin/elfertigung erfolgt, erfordert das herkömmliche Auftragschweißen im Unii-rschied zum erfindungsgemäßen Auftragschweißen zunächst die Anfertigung mindestens einer besonderen Kokille oder Form. Hinzu kommt, daß Kokillen und Formen infolge ihrer Kühlwirkung für die Gefügebildung der mit ihnen in Berührung kommenden Schweiße nachteilig sein können. So kann es infolge der größeren Abkühlungsgeschv indigkeit im Bereich einer Kokille oder Form dort zu einem anderen Gefüge kommen a's in der Masse des Werkstücks.

Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels des näheren erläutert. In der Zeichnung zeigt

Fig. I eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Schweißvorrichtung, Fig. 2 eine Phase des erfindungsgemäßen Schwei-Bens.

Mit der Schweißvorrichtung nach Fig. 1 soll eine Turbinenläuferwelle durch Auftragschweißen hergestellt werden. Dazu ist über der Oberfläche des sich drehenden Werkstücks 1 ein horizontal und vertikal beweglicher Hauptschweißkopf 2 mit einer Leistung von 15 bis 35 kW angeordnet. Es können jedoch auch mehrere Hauptschweißköpfe 2 hintereinander angeordnet sein, um die Schweißleistung zu erhöhen. An den Stirnseiten des Werkstücks 1 befindet sich je ein horizontal und vertikal verfahrbarer Hilfsschweißkopf 3. Während der Hauptschweißkopf nach dem UP-Verfahren arbeilet, sind die Hilfsschweißköpfe 3 für das Schutzgasschweißen mit abschmelzender Drahtelektrode (MIG- oder MAG-Schweißen) eingerichtet. Die Hilfsschweißköpfe 3 arbeiten mit Kurzlichtbögen und besitzen eine so geringe Abschmelzleistung, daß ein Herabtropfen der Schweiße ausgeschlossen ist. Dadurch können an den Stirnseiten des Werkstücks 1

Schweißraupen zu etwa 8 bis 10 mm breiten Wällen 4 übereinandergelegt werden.

Obwohl die Abschmelzleistung der Hilfsschweißköpfe 3 erheblich geringer ist als die des bei jeder Längsbewegung über das Werkstück 1 eine Lage Schweißraupen legenden Haupischweißkopfes 2, erreichen die als Form für di'„ Schweißlagen dienenden Wälle 4 stets ihre vorgesehene Höhe, ehe der Hauptschweißkopf 2 seine horizontale Hin- und Herbewegung vollzogen hat, da die vom Hilfsschweißkopf niederzuschmelzende Schweißguimenge stets geringer ist als die vom Hauptschweißkopf niederzuschmelzende Schweißgutmenge.

Um ein Abgleiten der Pulveraufschüttung an den vertikalen Werkstückflächen zu vermeiden, muß die Breite des Walles 4 etwa gleich dem halben Schüttkegeldurchmesser der Pulveraufschüttung zuzüglich eines Sicherheitsabstandes von 10 bis 20 mm sein.

Um einen gleichbleibenden Durchmesser des Bauteiles im Bereich neben dem Wall 4 sicherzustellen, ohne die Abschmelzleistung des Hauptschweißkopfes verändern zu müssen, muß die Querschnittsfläche F der vorletzten Schweißraupe gleich der auszufüllenden Querschnittsfläche Fi zwischen der vorletzten Schweißraupe und der Innenseite des Walls sein. 2s

Wenn Fi größer als F wäre, würde der Durchmesser des Bauteiles an dieser Stelle kleiner werden, da das niedergeschmolzene Schweißgut nicht ausreicht, um den Raum zwischen der vorletzten Schweißraupe und dem Rand des Walls vollständig zu füllen. Wenn Fi kleiner als Fwäre, würde der Durchmesser des Bauteiles an dieser Stelle größer werden, da die Schweißgutmenge zu groß für das Auffüllen des Raumes zwischen der vorletzten Schweißraupe und dem Rand des Walles ist. Die Breite des Walls muß also so gewählt werden, daß Fi gleich Fist.

Die Hilfsschweißköpie sind vorzugsweise für eine Leistung von 2,5 bis 7 kW ausgelegt. Sofern ein einzelner Hilfsschweißkopf wegen zu geringer Schweißleistung nicht ausreicht, um einen Wall 4 in der erforderlichen Höhe und Breite allein zu errichten, werden in Umfangsrichtung des Werkstückes 1 mehrere Hilfsschweißköpie 3 hintereinander so angeordnet, dall das Schweißgut des ersten Kopfes schon ausreichend abgekühlt ist, bevor es in den nächsten Schweißpunkt einläuft.

Das Schweißgut für die Wälle 4 kann die gleichen, ähnliche oder andere mechanische Eigenschaften aufweisen als das Schweißgut, das zum Herstellen des eigentlichen Werkstückes verwendet wird. So so'lte beispielsweise ein stark profilierter Körper mit vielen Ausnehmungen, etwa ein Scheibenläufer einer Turbine aus einem Schweißgut mit etwa denselben Eigenschaften bestehen, wie sie die Wälle besitzen. Dadurch wird erheblich an Zerspanungsarbeit eingespart, zumal die Rauhigkeit der erfindungsgemäß hergestellten Stirnflächen sehr viel geringer isi und lediglich ein Glätten durch spanabhebendes Bearbeiten erfordert.

Vorteilhafterweise ist die Viskosität der Schweiße für die Wälle so hoch, daß außer den Stirnflächen und zurückweichenden Flächen auch überkragende Stirnprofile möglich sind. Die Abweichung von der Vertikalen kann 30° und mehr beiragen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Auftragschweißen, insbesondere zum zeilen- und lagenweisen Aufbauschweißen großer Bauteile durch Elektroschmelzschweißen, dadurch gekennzeichnet, daß an den vertikalen Werkstückflächen mit geringer Schweißleistung Wälle (4) aufgeschweißt werden und der Zwischenraum zwischen den Wällen mit großer Schweißleistung ausgefüllt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wälle mit abschmelzender Elektrode aufgeschweißt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausfüllen des Zwischenraumes zwischen den Wällen gleichzeitig mit deren fortschreitendem Aufschweißen erfolgt.

4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wälle ganz oder teilweise von der Vertikalen abweichen.

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch mindestens ein Schweißgerät (2) für das Aufbauschweißen zwischen den Wällen (4) und mindestens ein Schweißgerät (3) zum Aufschweißen der Wälle.

b. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Schweißgerät (2) einen MAG- oder MIG-Schweißkopf besitzt.