DE2526480B2

DE2526480B2 - Verfahren zum UP-Einzellagenschweißen von Eckstößen für dicke Bleche

Info

Publication number: DE2526480B2
Application number: DE2526480A
Authority: DE
Inventors: Kazuo Agusa; Kozo Akahide
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1974-06-14
Filing date: 1975-06-13
Publication date: 1978-08-17
Also published as: FR2274389A1; GB1510726A; JPS50159442A; US4041270A; FR2274389B1; DE2526480C3; DE2526480A1

Description

1. ein Abstand zwischen der ersten und der zweiten Elektrode von 30 bis 80 mm eingehalten wird,

2. die Stärke des durch die zweite Elektrode fließenden Stroms 60 bis 85% des durch die erste Elektrode fließenden Stroms beträgt und

3. die Zufuhr von Schweißwärme H gemäß der Beziehung

H<,24d- f(kjoule/cm)

erfolgt, in welcher Beziehung t für die Dicke (cm) der Gurtplatte und d für die benötigte Penetrationstiefe (cm) steht.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die flache Schweißfuge so ausgebildet wird, daß ihre Tiefe '/3 bis ³A der benötigten Penetrationstiefe entspricht.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als flache Schweißfuge eine Y-, eine U- oder eine modifizierte Y-Fuge verwendet wird.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum UP-Einzellagenschweißen von Eckstößen für dicke Bleche mit einer Stärke von bis zu 5 cm, wobei sich die Erfindung insbesondere mit einem Schweißverfahren beschäftigt, welches das Herstellen von Hohlträgern aus 4 Einzelblechen gestattet.

In den letzten Jahren sind die tragenden Bauteile für beispielsweise Hochhäuser und Brücken immer länger geworden, was zur Folge hat, daß die erforderlichen Stahlkonstruktionsteile immer größere Abmessungen erhalten. In dieser Situation sind kastenförmige Hohlträger entwickelt worden, die sich durch ein relativ geringes Eigengewicht, und insbesondere durch gleichmäßige Festigkeitseigenschaften über ihren Querschnitt auszeichnen.

Aus »Metal Construction and British Welding Journal«, Februar 1969, Seite 71 ist es bereits bekannt, vier Stahlplatten in Kastenform zueinander anzuordnen und dann die Platten durch Eckstoß-Mehrfachlagenschweißungen miteinander zu verbinden. Statt der reinen Eckstoßschweißung sind auch modifizierte Eckstoßschweißungen und Stumpfschweißungen üblich, wobei jedoch stets mehrere Schweißlagen aufeinanderfolgend niedergebracht werden.

Mehrfachlagen-Schweißungen haben jedoch den Nachteil, daß Schlackeneinschlüsse in der Schweißraupe auftreten können. Soll eine saubere Mehrfachlagen-Schweißung niedergebracht werden, so muß vor dem Niederbringen einer folgenden Schweißung die Schweißschlacke der vorangehenden Schweißlage gründlich entfernt werden. Gelingt die Schlackenentfernung nicht vollständig, was insbesondere dann zu befürchten ist, wenn Hinterschneidungen in den Wandungen der Schweißfuge auftreten, so wird die nicht beseitigte Schweißschlacke in die nachfolgende Schweißlage aufgenommen, was zur Folge hat, daß die Schweißung nicht die angestrebte und berechnete Festigkeit erhält

Ein anderer Nachteil von Mehrfachlagen-Schweißungen ist darin zu sehen, daß nur relativ geringe Schweißleistungen erzielbar sind, weil der Schweißvorgang zum Entfernen von Schweißschlacke immer wieder unterbrochen werden muß. Die zum Entfernen von Schlackeneinschlüssen benötigte Zeit beträgt gelegentlich ein Vielfaches der zum Niederbringen der Schweißlagen benötigten Zeit

Einzeüagen-Eckstoßschweißungen haben sich jedoch für den in Rede stehenden Zweck entgegen den gehegten Erwartungen nicht als erfolgversprechend erwiesen.

Bei Einzeüagen-Eckstoßschweißungen war es bisher stets üblich, eine zwischen einem Stegblech und einer Gurtplatte ausgebildete Fuge mit großer Querschnittsfläche und kleiner Wurzelfläche zu verwenden, um auf diese Weise eine vollständig penetrierte Wurzel, wie in F i g. 1 dargestellt, zu erzielen. Eine solche Fugengestalt hat jedoch zur Folge, daß selbst dann, wenn eine möglichst geringe Schweißgeschwindigkeit eingehalten wird, die Menge des in den Stoß eingebrachten Schweißwerkstoffes unzureichend ist, sofern längs jeder der vier Eckstöße des Hohlträgers eine Einzellagenschweißung niedergebracht wird. Aus diesem Grunde wurde immer wieder auf das Mehrfachlagen-Schweißen zurückgegriffen.

Auf dem Gebiet der Stumpfstoßschweißungen ist es bereits bekannt, ein UP-Schweißverfahren mit hintereinander angeordneten Elektroden zu verwenden, welche im Abstand von 30 bis 60 mm hintereinander geführt werden. Dabei besitzt der durch die zweite Elektrode fließende Strom eine Stromstärke, die 'Λ bis ⁴/₅ des durch die erste Elektrode fließenden Stromes beträgt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein UP-Schweißverfahren für Eckstöße zu schaffen, welches das Verschweißen von Blechen mit einer Dicke von bis zu 5 cm in einem einzigen Schweißdurchgang ermöglicht.

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

Der mit Hilfe der Erfindung erzielbare technische Fortschritt ist in erster Linie darin zu sehen, daß nunmehr Verfahrensparameter angegeben sind, welche das Verschweißen von Eckstößen bei dicken Stahlblechen in einem einzigen Schweißdurchgang gestatten, denn eine gelungene Einzellagenschweißung beinhaltet Einsparungen an Arbeitszeit und Material bei Gewährleistung von ausgezeichneten Festigkeitseigenschaften.
Vorteilhafterweise wird die Schweißfuge so ausgebildet, daß ihre Tiefe V₃ bis ³/₄ der benötigten Penetrationstiefe entspricht, wobei es sich als besonders zweckmäßig

erwiesen hat, als Schweißfuge eine Y- eine U- oder eine modifizierte Y-Fuge zu verwenden.

Das Niederbringen einer Eckstoß-Einzellagenschweißung ist von komplexen Problemen begleitet, die das Schweißen von Eckstoßverbindungen weit schwieriger machen als das Verschweißen von Grobblechplatten im Stumpfstoß. Insbesondere machen unterschiedliche Gegebenheiten im Hinblick auf die Wärmeabfuhr aus dem Bereich der Schweißnaht eine Übernahme von bewährten Schweißmethoden und -techniken aus dem Gebiet der Stumpfstoß-Schweißtechnik unmöglich.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezug auf die Zeichnung näher beschrieben. In dieser zeigt

Fi g. 1 eine perspektivische Darstellung, welche einen erfindungsgemäßen Schweißvorgang beim Schweißen von Eckstößen veranschaulicht,

F i g. 2 eine schematisierte Darstellung einer zwischen der Gurtplatte und dem Stegblech auf herkömmliche Weise ausgebildeten tiefen Fuge und

Fig.3 bis 5 schematisierte Darstellungen von zwischen der Gurtplatte und dem Stegblech in erfindungsgemäßer Weise ausgebildeten unterschiedlichen flachen Fugen.

In Γ i g. 1 ist mit dem Bezugszeichen 1 ein Stegblech und mit dem Bezugszeichen 2 eine Gurtplatte bezeichnet, wobei sowohl das Stegblech als die Gurtplatte eine Dicke in der Größenordnung von maximal 5,0 cm besitzen und zur Herstellung von hohlen Rechteck-Stahlträgern für Superhochhäuser geeignet sind.

Bei der in F i g. 1 dargestellten Ausführungsform werden zwei Elektroden 3 und 4 verwendet, die 30 bis 80 mm voneinander entfernt sind. Der der ersten Elektrode 3 von einem Transformator 5 zugeführte Strom ist mit I\ bezeichnet und der der zweiten Elektrode 4 von einem Transformator 6 zugeführte Strom ist mit k bezeichnet, wobei der Strom I₂ so gewählt ist, daß er 60 bis 85% des Stroms h beträgt.

Außerdem wird eine Y-Fuge, wie in F i g. 3 dargestellt, verwendet Wird die Dicke (cm) der Gurtplatte als / bezeichnet und die erforderliche Penetrationstiefe (cm) als d bezeichnet, so ist die zugeführte Schweißwärme H so gewählt, daß sie der Beziehung

//<24c/- f(kjoule/cm)

genügt.

ίο Die Befolgung der vorstehend angegebenen Schweißbedingungen gewährleistet eine Einzellagenschweißung längs eines zwischen der Gurtplatte 2 und dem Stegblech 1 ausgebildeten Eckstoßes, wobei die Platte und das Blech eine große Dicke besitzen.

Außerdem führt die Befolgung der oben bezeichneten Schweißbedingungen zu dem Vorteil, daß eine wirtschaftliche und wirksame Einzellagenschweißung niedergebracht werden kann und daß der Schweißvorgang wirksam zur Herstellung von hohlen Rechteck-Stahlträgern mit einer Dicke in der Größenordnung von maximal 5,0 cm verwendet werden kann.

Die in Fig.4 dargesteilte U-Fuge besitzt eine mit a bezeichnete Tiefe. In Fig.5 ist eine abgewandelte Y-Fuge dargestellt, deren Tiefe gleichfalls mit a bezeichnet ist. Bei dieser Fuge ist eine Seite durch die vertikale seitliche Oberfläche der Gurtplatte 1 gebildet, während die andere Seite dieser Fuge unter einem Winkel <% geneigt zu derselben verläuft.

Unterpulver-Probeschweißungen mit zwei Elektroden wurden mit den in der folgenden Tafel 1 zusammengestellten unterschiedlichen Schweißbedingungen ausgeführt, wobei die beiden Elektroden 3 und 4 unter einer Schicht aus granuliertem Flußmittel 7 abgeschmolzen wurden, um eine Einzelschicht-Schweißraupe 8, wie in F i g. 1 dargestellt, zu erzeugen. Die Dicke der Gurtplatte 2 betrug stets 25 mm, während die Dicke f des Stegbleches 1 schwankte. Die erhaltenen Versuchsergebnisse sind in der folgenden Tafel 2 zusammengestellt.

Tafel 1

Schweißbedingungen

Versuchs-Nr.	Fuge	Wurzelhöhe r	Gurtplattendicke t	Erforderliche	Erste Elektrode	Spannung Et
		(cm)		Eindringtiefe d		(V)
	Winkel α	1,0			Stromstärke /i	35
	C)	1,0	(cm)	(cm)	(A)	35
1	45	1,0	2,5	2,5	1600	35
@	45	1,0	2,5	2,5	1600	35
	45	1,0	2,5	2,5	1600	35
®	45	1,0	2,5	2,5	1600	35
5	45	1,0	2,5	2,5	1600	35
6	45	1,0	2,5	2,5	1600	35
®	45	1,0	2,5	2,5	1600	35
®	45	1,0	2,5	2,5	1600	35
9	45	1,0	2,5	2,5	1600	35
10	45	1,0	2,5	2,5	1600	35
11	45	0,3	1,5	2,5	1600	32
©	45	0,6	2,0	2,5	1600	34
13	45	1,0	2,5	2,5	1100	34
©	45	1.0	2,5	2,5	1300	35
15	45	2,5	2,5	1300
16	45	1.2	2.5	1600

Tafel 1 (Fortsetzung)

Versuchs-Nr. Zweite Elektrode

Stromstärke /2 Spannung Ei (A) (V)

Geschwindigkeit
V

(cm/min) Entfernung
zwischen den
Elektroden
(mm)

/2//1

H/dt (kjoule/cm)

900
1000
1250
1340
1400
1250
1250
1250
1250
1250
1250
1250

900
1000
1000
1250

45
45
45
45
45
45
45
45
45
45
45
45
40
40
40
45

70 70 70 70 70 70 70 70 70 70 70 70 25 50 55 70

50	0,56	13
50	0,63	14
50	0,78	15
50	0,85	16
50	0,88	16
25	0,78	15
30	0,78	15
75	0,78	15
90	0,78	15
150	0,78	15
60	0,78	26
60	0,78	19
50	0,82	27
50	0,77	16
50	0,77	15
60	0,78	32

Anmerkung:

1) Die Elektrodendrähte bestehen aus einem geringe Anteile an Kohlenstoff und Mangan enthaltenden Eisen (0,06% C, 0,02% Si₁

0.48% Mn, Rest Eisen). Derartige Elektroden sind im Handel unter der Warenbezeichnung KW-43 erhältlich.

Das Flußmittel oder der Zusatzwerkstoff ist im Handel unter der Warenbezeichnung KB-14 erhältlich.

Durchmesser der Elektrodendrähte:

Erste Elektrode: 4,8 mm, zweite Elektrode: 6,4 mm.

Der nach hinten gerichtete Winkel der ersten Elektrode beträgt 5° und der nach vorn gerichtete Winkel der zweiten Elektrode

beträgt 15°.

Tafel 2
Versuchsergebnisse

Ver	Ausmaß	Verstär	Aussehen	Unter	Schlacken	Rißbildung Abfließen	Allgemein- Bemerkungen
suchs-	der Pene	kungs-	der	schneidung	einschlüsse	des ge	beurteilung
Nr.	tration	wirkung	Schweiß			schmolze
		der	raupe			nen Metalls
		Schweiße

Vergleichsversuch Erfindungsgemäß Erfindungsgemäß Erfindungsgemäß Vergleichsversuch Vergleichsversuch Erfindungsgemäß Erfindungsgemäß Vergleichsversuch Vergleichsversuch Vergleichsversuch Erfindungsgemäß Vergleichsversuch Erfindungsgemäß Vergleichsversuch Vergleichsversuch

Anmerkung:

Das Zeichen »Q« bezeichnet ein zufriedenstellendes Ergebnis, während das Zeichen » χ « ein nicht zufriedenstellendes Ergebnis

bezeichnet.

Der Abstand zwischen der ersten und zweiten Elektrode ist auf 30 bis 80 mm und das Stromverhältnis /2//1 ist auf 0,6 bis 0,85 begrenzt, um bei hohen Temperaturen eine Rißbildung im Schweißgut zu verhindern. Wie aus den in Tafel 2 zusammengestellten Versuchsergebnissen ersichtlich, treten Risse auf, wenn die benutzten Schweißbedingungen außerhalb einer oder beider der vorstehenden Bereiche liegen. Ist der Abstand zwischen den Elektroden länger als 80 mm und das /2//1-Verhältnis kleiner als 0,6, so erstarrt das Schmelzgut unterhalb der ersten Elektrode und das Schmelzgut unterhalb der zweiten Elektrode getrennt voneinander, was zur Folge hat, daß ein Riß im Schweißmetall unterhalb der ersten Elektrode entsteht. Ist demgegenüber der Abstand zwischen den Elektroden kürzer als 30 mm und das /2//i-Verhältnis größer als

0,85, so vereinigt sich das Schweißgut unterhalb der ersten Elektrode mit dem Schweißgut unterhalb der zweiten Elektrode unter Verschlechterung des Erstarrungszustandes des Schweißgutes, was zur Folge hat, daß ein Riß in der Mitte des Schweißgutes entsteht. In diesem Fall erhält die Schweißraupe eine schmale Breitenabmessung und zeigt eine Vergröberung ihrer Oberflächenriffelung, wodurch das Aussehen der Schweißraupe herabgemindert wird.

Die zugeführte Schweißwärme H ist in erster Linie deswegen auf weniger als 24 t ■ d kjoule/cm begrenzt, weil es bei einer größeren Schweißwärmezufuhr unmöglich wird, die angestrebte Schweißung wegen des übermäßigen Temperaturanstieges in der Gurtplatte 2 zu erzielen. Wird die Schweißwärmezufuhr H in bezug auf die Dicke t der Gurtplatte 2 und die Penetrationstiefe d größer als 24 d ■ t, so wird das Abkühlen sowohl des geschmolzenen Stahles als der geschmolzenen Schlacke verzögert, was zur Folge hat, daß der geschmolzene Stahl und die geschmolzene Schlacke von den Seitenoberflächen der Gurtplatte 2 herabfließen, was ein Erzielen der angestrebten Schweißung unmöglich macht. Außerdem werden die Ecken des hohlen Rechteck-Stahlträgers deformiert.

Selbst dann, wenn der geschmolzene Stahl und die geschmolzene Schlacke nicht herabfließen, erhält die Schweißraupe ein schlechtes Aussehen und ist die Schweißraupe mit Fehlern, wie dem Unterschneiden und dergleichen, behaftet. Auf diese Weise können die in Tafel 2 durch das Zeichen »O« bezeichneten zufriedenstellenden Ergebnisse nicht erzielt werden. Demzufolge ist es erforderlich, die Zufuhr der Schweißwärme so gering wie möglich zu halten und eine Schweißung mit tiefer Penetration herbeizuführen.

Zu diesem Zweck ist jedoch die Verwendung herkömmlicher Schweißfugen, bei denen die Tiefe a im wesentlichen gleich der benötigten Penetrationstiefe d ist, wie in Fig.2 dargestellt, ungeeignet, da in einem solchen Fall von der Penetrationswirkung des Bogens nicht wirksam Gebrauch gemacht werden kann. Ganz im Gegensatz dazu wird jedoch erfindungsgemäß die Verwendung einer Y-, U- oder abgewandelten Y-Schweißfuge vorgeschlagen, welche, wie in den F i g. 3 bis 5 dargestellt, eine kleine Querschnittsfläche besitzt. Bei der erfindungsgemäß ausgebildeten Schweißfuge beträgt die Fugentiefe a V₃ bis V₄ der benötigten Penetrationstiefe d, wodurch von der Penetrationswirkung oder Eindringwirkung des Lichtbogens wirksam Gebrauch gemacht wird.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Beispielen 1 bis 3 näher erläutert.

Beispiel 1

Ein hohler Rechteck-Stahlträger, der aus vier Stahlplatten aus einem Stahl gemäß der japanischen Industrienorm SM-41 bestand, welche jeweils eine Dicke von 2,8 cm und eine Breite von 40,0 cm besaßen, wurde hergestellt An der Berührungsstelle der beiden miteinander zu verbindenden Stahlplatten wurde eine Y-Fuge ausgebildet Die beiden Stahlplatten wurden provisorisch mit Hilfe einer in F i g. 1 dargestellten Stützleiste 9 zusammengefugt und einem Unterpulverschweißen mit zwei Elektroden unterworfen, wobei von einer benötigten Schweißpenetration von 2,8 cm ausgegangen wurde.

Die erste Elektrode wurde mit 1700 Ampere und 45 Volt gespeist, während die zweite Elektrode mit 1200 Ampere und 45 Volt betrieben wurde. Diese beiden Elektroden wurden über zugehörige Spulen gespeist und unter einer Schüttlage aus granuliertem Flußmittel 7 abgeschmolzen, um eine Eckstoßnaht 8 zu bilden. Die Schweißgeschwindigkeit betrug 70 cm/min. Als Schweißelektrode wurde ein geringe Anteile an Kohlenstoff und Mangan enthaltender Stahldraht benutzt, der 0,06% Kohlenstoff, 0,02% Silicium, 0,48% Mangan, Rest Eisen enthielt und im Handel unter der Warenbezeichnung KW-43 erhältlich ist. Als Zusatzwerkstoff oder Flußmittel wurde ein agglomeriertes basisches Schweißpulver des Systems MgO-CaO-SiO₂ verwendet, welches 24% MgO, 21% CaO, 36% SiO₂, 8% Al₂O₃, 4% CaF₂ und einen Rest von 7% enthielt. Der Abstand zwischen der ersten und der zweiten Elektrode betrug 40 mm. Unter den vorstehend aufgeführten Schweißbedingungen betrug das hlU -Verhältnis 0,7 und war die zugeführte Schweißwärme H gleich 112 000 Joule/cm was 14 dt kjoule/cm entsprach.

Die ausgeführten Versuche haben zu dem Ergebnis geführt, daß die Schweißpenetration ausreichend ist, daß keinerlei Gefahr hinsichtlich des Auftretens innerer Fehler, wie Rißbildung, Schlackeneinschlüsse, Gasporenbildung und dergleichen in der Schweiße gegeben ist und daß eine geeignete Verstärkung oder Versteifung der Schweißung mit einem guten Aussehen erzielt wird.

An Probestäben mit einer V-förmigen 2-mm-Kerbe

aus dem Schweißgut durchgeführte Schlagversuche ergaben Versuchsergebnisse von im Mittel 7,2 mKg bei O⁰C.

An Zugproben aus der Schweißung durchgeführte Zugversuche ergaben eine mittlere Zugfestigkeit von 47 kg/mm² und eine Dehnung von 35%.
Wie aus den vorstehenden Versuchsergebnissen ersichtlich, besitzt die mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens erzeugte Schweißung eine ausgezeichnete mechanische Festigkeit, Duktilität und Zähigkeit Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Schweißverfahrens ist es möglich, die Schweißzeit gegenüber bei herkömmlichen Verfahren benötigten Zeitdauern um ein Viertel zu verringern und das Schweißmaterial gegenüber herkömmlichen Schweißverfahren um ein Drittel zu vermindern.

Beispiel 2

Vier Stahlplatten mit jeweils einer Dicke von 3,5 cm und einer Breite von 60,0 cm, die aus einem Stahl gemäß der japanischen Industrienorm SM-50 bestanden und 0,15% Kohlenstoff, 0,42% Silicium, 1,36% Mangan, 0,018% Phosphor, 0,012% Schwefel, Rest Eisen enthielten, wurden durch eine Unterpulverschweißung mit 3 Elektroden verschweißt, um einen länglichen hohlen Rechteck-Stahlträger herzustellen. An der Berührungsstelle zwischen den zwei miteinander zu vereinigenden Platten war eine abgewandelte V-Fuge, wie in F i g. 5 dargestellt, ausgebildet, wobei die Fuge einen Winkel α von 40° und eine Fugentiefe a von 2,5 cm besaß. Als Schweißelektrode wurde ein im Handel unter der Warenbezeichnung KW-43 erhältlieher Stahldraht mit 0,06% Kohlenstoff, 0,02% Silicium, 0,48% Mangan, Rest Eisen verwendet Als Zusatzwerkstoff oder Flußmittel wurde ein agglomeriertes basisches Schweißpulver für einen hochzugfesten Stahl mit einer Zugfestigkeit von 50 kg/mm² verwendet Dieses Flußmittel enthielt 26% MgO, 16% CaO, 13% CaF₂, 18% SiO₂, 15% Al₂O₃, 5% Na₂O und einen Restanteil von 7%. Der Abstand zwischen der ersten und der zweiten Elektrode betrug 70 mm, während der Abstand

zwischen der zweiten und der dritten Elektrode 80 mm betrug. Die erste Elektrode wurde mit 1800 Ampere und 35 Volt gespeist, während die zweite Elektrode mit 1400 Ampere und 45 Volt und die dritte Elektrode mit 1300 Ampere und 35 Volt betrieben wurde. Diese drei Elektroden wurden über zugehörige Spulen gespeist und unter einer Schüttlage aus granuliertem Flußmittel abgeschmolzen, um eine Eckstoßschweißung mit einer Penetrationstiefe von 3,5 cm zu bilden. Die Schweißgeschwindigkeit betrug 60 cm/min.

Die Versuchsergebnisse haben gezeigt, daß keinerlei Gefahr im Hinblick auf das Auftreten sowohl von inneren als von äußeren Fehlern in der Schweißung besteht, daß die Schweißpenetration ausreichend ist und daß eine Einzellagen-Schweißraupe mit gutem Aussehen erzielt wird. An aus der Schweißung entnommenen Probekörpern mit jeweils einer V-förmigen 2-mm-Kerbe durchgeführte Schlagversuche ergaben ein mittleres Ergebnis von 5,8 mKg bei 0⁰C.

An aus der Schweißung hergestellten Zugproben durchgeführte Zugversuche ergaben eine mittlere Zugfestigkeit von 58 kg/mm².

Beispiel 3

Vier Stahlplatten aus einem Stahl gemäß der japanischen Industrienorm SS-41 mit 0,21% Kohlenstoff, 0,14% Silicium, 1,04% Mangan, 0,014% Phosphor, 0,01% Schwefel, Rest Eisen und einer Dicke von 5,0 cm und einer Breite von 110,0 cm für die Gurtplatte und einer Dicke von 4,0 cm und einer Breite von 110,0 cm für ein Stegblech wurden durch eine Unterpulverschweißung mit zwei Elektroden verschweißt, um einen länglichen hohlen Rechteck-Stahlträger herzustellen. Beim vorliegenden Beispiel wurde von einer teilweisen Penetration mit 20 mm Tiefe Gebrauch gemacht, was der Hälfte der Dicke des Stegbleches entspricht. Die Fugentiefe a betrug 12 mm, der Wurzelspalt betrug 0 mm und die Fuge war als abgewandelte V-Fuge, wie in Fig.5 dargestellt, ausgebildet, wobei die Fuge einen Winkel« von 45° besaß.

Bei der Unterpulverschweißung mit zwei Elektroden wurde die erste Elektrode mit 1400 Ampere und 30 Volt und die zweite Elektrode mit 1100 Ampere und 45 Volt gespeist Diese beiden Elektroden wurden über zugehörige Spulen gespeist oder gezogen und der Abstand zwischen der ersten und der zweiten Elektrode betrug 30 mm. Die Schweißgeschwindigkeit betrug 80 cm/Min.

Unter den vorstehenden Schweißbedingungen war das /₂//i-VerhäItnis gleich 0,79 und wurde die zugeführte Schweißwärme H auf 69 kjoule/cm eingestellt, was 6,9 d ■ t kjoule/cm entspricht.

Als Schweißelektrode wurde ein im Handel unter der Warenbezeichnung K.W-36 erhältlicher Schweißdraht mit 0,09% Kohlenstoff, 0,03% Silicium, 1,95% Mangan, 0,01% Phosphor, 0,014% Schwefel, Rest Eisen verwendet. Als Schweißpulver oder Flußmittel wurde ein neutrales gebranntes Mittel des Systems SiO₂-CaO-MnO mit 42% SiO₂, 38% MnO,. 15% CaO und einem Restanteil von 5% verwendet

Querschnitte durch die Schweißraupe haben gezeigt, daß die benötigte Schweißpenetration von 21 bis 22 mm erzielt wird, daß keinerlei Gefahr hinsichtlich des Auftretens von inneren Fehlern, wie Rißbildung, Schlackeneinschlüsse, Gasporen und dergleichen in der Schweißung besteht und daß eine geeignete Verstärkung oder Versteifung der Schweißung zusammen mit einem guten Aussehen erzielt wird, wobei die Schweißung eine Höhe von 2 bis 3 mm und eine Breite von 20 bis 22 mm besaß.

An aus der Schweißung entnommenen Zugproben durchgeführte Zugversuche erbrachten eine mittlere Zugfestigkeit von 49 kg/mm². Zusätzlich ausgeführte Schlagversuche mit Hilfe von aus der Schweißung entnommenen Probekörpern erbrachten bei O⁰C ein mittleres Ergebnis von 6,4 mKg.

Wie aus der vorstehenden Beschreibung hervorgeht, ist das erfindungsgemäße Verfahren imstande, eine Eckstoßschweißung längs eines durch zwei dicke Stahlplatten gebildeten Eckstoßes lediglich mit Hilfe einer Einzellagenschweißung zu erzielen, wohingegen früher für eine derartige Schweißung eine Vielzahl von Schweißlagen erforderlich war. Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens kann die Schweißeffiziens oder der Schweißwirkungsgrad gegenüber dem herkömmlichen Verfahren um das Vier- bis Fünffache gesteigert werden und kann die Menge an Schweißmaterialien unter Einschluß der Schweißelektrode und des Schweißmittels um das 0,5- bis 0,33fache gegenüber dem herkömmlichen Verfahren verringert werden, wodurch die Herstellungskosten für großdimensionierte geschweißte Bauteile erheblich gesenkt werden können.

Außerdem gestattet das Verfahren nach der Erfindung eine Eckschweißung mit verringertem Auftreten an inneren Fehlern, wie Schlackeneinschlüssen und dergleichen, wodurch die mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgeführten Schweißungen über eine höhere Schweißgüte verfügen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum UP-Einzellagenschweißen von Eckstößen für dicke Bleche mit einer Stärke von bis zu 5cm, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen einer Gurtplatte und einem Stegblech eine flache Sichweißfuge ausgebildet, die Fuge mit einer Schüttlage aus einem Schweißmittel bedeckt wird und wenigstens zwei voneinander entfernte, längs der Fuge hintereinander angeordnete und in das Schweil3mittel eintauchende Elektroden verwendet werden, wobei