DE2526480C3

DE2526480C3 - Verfahren zum UP-Einzellagenschweißen von Eckstößen für dicke Bleche

Info

Publication number: DE2526480C3
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: 1979-04-19
Also published as: DE2526480B2; GB1510726A; DE2526480A1; US4041270A; FR2274389B1; JPS50159442A; FR2274389A1

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 Zttfiihr von Schweißwärme H gemäß der Beziehung

//<24t/-r(kjoule/cm)

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

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

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als flache £ ;hweißfuge 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 Hohlträgem 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 Schlackenentfer nung 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 Schwcißvor gang 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

Einzellagen-Eckstoßschweißungen haben sich jedoch

für den in Rede stehenden Zweck entgegen den gehegten Erwartungen nicht als erfolgversprechend erwiesen.

Bei Einzellagen-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 Hohlträger*· eine Einzellagen schweißung 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 hinter einander 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 V₄ bis ⁴A des durch die erste Elektrode fließenden Stromes

so 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 Gewähr leistung von ausgezeichneten Festigkeitseigenschaften. Vorteilhafterweise wird die Schweißfuge so ausgebildet, daß ihre Tiefe '/3 bis ³A der benötigten Penetrationstiefe entspricht, wobei es sich als besonders zweckmäßig

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

Das Niederbringen einer Eckstoß-Einzellagenschwei-Dung 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 Schweißmetboden 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

F i g. 1 eine perspektivische Darstellung, welche einen erfindungsgemäßen SchweiOvorgang 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 F 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 Fig. 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 h bezeichnet und der der zweiten Elektrode 4 von einem Transformator 6 zugeführte Strom ist mit I₂ bezeichnet, wobei der Strom I₂ so gewählt ist, daß er 60 bis 85% des Stroms Z₁ beträgt Außerdem wird eine V-Fuge, wie in Fig.3 dargestellt, verwendet Wird die Dicke (cm) der GurtpUme als t bezeichnet und die erforderliche Penetrationstiefe (cm) als d bezeichnet, so ist die zugeführte Schweißwärme H so gewählt, daß sie der Beziehung

i(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 Einzel'iagenschweißung 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 F i g. 4 dargestellte 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 λ 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 nun, während die Dicke ί des Stegbleches 1 schwankte. Die erhaltenen Versuchsergebnisse sind in der folgenden Tafel 2 zusammengestellt

Tafel 1

Schweißbedingungen

Versuchs-Nr.

Fuge Winkel,

Wurzelhöhe r (cm)

Gurtplattendicke t Erforderliche Eindringtiefe d

(cm)

Erste Elektrode

Stromstärke /ι (A)

Spannung £i (V)

1	45	1,0	2JJ	25	1600	35
(2)	45	1,0	2JJ	2Jh	1600	35
	45	1,0	2JJ	2J5	1600	35
®	45	1,0	2Ji	2JJ	1600	35
5	45	1,0	*2Jj*	2JJ	1600	35
6	45	1,0	24	*2Jj*	1600	35
φ	45	1,0	2JS	2JJ	1600	35
®	45	1,0	2JS	2Ji	1600	35
9	45	1,0	23	2JJ	1600	35
10	45	1.0	2J5	2JJ	1600	35
11	45	1,0	VS	2JJ	1600	35
©	45	1.0	2,0	2,5	1600	35
13	4S	03	2Jb	2,5	HCO	32
0>	45	0,6	*2Jj*	2Ji	1300	34
15	45	1.0	2J3	2JJ	1300	34
16	45	1,0	U	2.5	1600	35

Tafel 1 (Fortsetzung) Versuchs-Nr. Zweite Elektrode

Stromstärke h (A)

Spannung Et (V)

Geschwindigkeit V

(cm/min)

Entfernung	*hlh*
zwischen den
Elektroden
(mm)
50	0,56
50	0,63
50	0,78
50	035
50	0,88
25	0,78
30	0,78
75	0,78
90	0,78
150	0,78
60	0.78
60	0,78
50	032
50	0,77
50	0,77
60	0,78

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 13 14 15 16 16 15 15 15 15 15 26 19 27 16 15 32

Anmerkung:

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

0,48% Mn, Rest Eisen). Derartige Elektroden sind im Handel unter der Warenbe?Hctinung KW-43 erhältlich.

Das Flußmittel oder der Zusatz werkstoff ist im Handel unter de· 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

Versuchs- Nr.

Ausmaß der Penetration

Verstärkungswirkung der Schweiße

Aussehen Unter- Schlacken- Rißbildung Abfließen

der schneidung einschlösse des ge

Schweiß- schmolze-

raupe nen Metalls

Allgemein- Bemerkungen beurteilunf;

x Vergleichsversuch

Q Erfindungsgemäß O Erfindungsgemäß O Erfindungsgemäß

χ Vergleichsversuch

Erfindungsgemäß Erfindungsgemäß

χ Vergleichsversuch

χ Vergleichsversi'di

χ Vergleichsversuch

O Erfindungsgemäß

χ Vergleichsversuch

O Erfindungsgemäß

χ Vergleichsversuch

Anmerkung:

Das Zeichen xQ« 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 hlh ist auf 0,6 bis 035 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 langer als 80 mm und das h)h -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 kurzer als 30 mm und das /^/!-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 -, diespm Fall erhält die Schweißraupe eine schmale Bre'upnabmessung und zeigt eine Vergröberung ihrer Oberflächenriffelung, wodurch das Aussehen der Schweißraupe herabgemindert wird.

Die zugeführte Schweißwärme H ist in erster Linie in deswegen auf weniger als 24 / · d kjoule/cm begrenzt, weil es bei einer größeren Schweißwärmezufuhr unmöglich wird, die angestrebte Schweißung wegen des iibeTiäßigen Temperaturanstieges in der Gurtplatte 2 zu erzielen. Wird die Schweißwärmezufuhr /Yin bezug ι? auf die Dicke t der Gurtplatte 2 und die Penetrationstiefe rfgrößer 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-StahltrUgers 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 Tarel 2 durch das Zeichen »O« bezeichneten zufrieden- jo stellenden 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 j5 herkömmlicher Schweißfugen, bei denen die Tiefe a im wesentlichen gleich der benötigten Penetrationstiefe d ist, wie in F i g. 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 'Λ bis ³Λ 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 BerührungssteUe 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 zusammengefügt und einem Unterpulverschweißen mit zwei Elektroden unterworfen, wobei von einer benötigten Schweißpenetration von ZS 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% CaO₁ 36% SiO₂, 8% AI₂Oj, 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 /₂//i-Verhältnis 0,7 und war die zugeführte Schweißwärme H gleich 112 000 Jouie/cm was 14 dt kjouie/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 0°C.

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 herkömmliche;i 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, 136% 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 « von 40° und eine Fugentiefe a von 2,5 cm besaß. Als Schweißelektrode wurde ein im Handel unter der Warenbezeichnung KW-43 erhältlicher Stahldraht mit 0,06% Kohlenstoff, 0,02% Silicivm, 0,48% Mangan, Rest Eisen verwendet Als Zusatzwerkstoff oder Flußmittel wurde ein agglomeriertes basisches Schweißpulver für einen hochzugfesten Stahl mit einer Zugfestigkeit von 50 ke/mm² verwendet Dieses Flußmittel enthielt 26% MgÖ, 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 üb-sr zugehörige Spulen gespeist und unter einer Schüttlage aus granuliertem Flußmittel abgeschmolzen, um tine EckstoBschweißung 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

r? ι—:_.._nn

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 tx 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-Verhältnis gleich 0,79 und wurde die zugeführte Schweißwärme H auf 69 kjoule/cm eingestellt, was 6,9 d ■ fkjoule/cm entspricht.

Als Schweißelektrode wurde ein im Handel unter der Warenbezeichnung KW-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

ίο 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

2s Zugfestigkeit von 49 kg/mm². Zusätzlich ausgeführte Schlagversuche mit Hilfe von aus der Schweißung entnommenen Probekörpern erbrachten bei 0⁰C 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 Zeichnuncen

Claims

Patentansprüche;

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