DE2532167A1 - Schweissverfahren - Google Patents
SchweissverfahrenInfo
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- DE2532167A1 DE2532167A1 DE19752532167 DE2532167A DE2532167A1 DE 2532167 A1 DE2532167 A1 DE 2532167A1 DE 19752532167 DE19752532167 DE 19752532167 DE 2532167 A DE2532167 A DE 2532167A DE 2532167 A1 DE2532167 A1 DE 2532167A1
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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- B23K25/00—Slag welding, i.e. using a heated layer or mass of powder, slag, or the like in contact with the material to be joined
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Description
G li9 9Ö0 -su
Firma KOBE STEEL, LTD.
3-l3, 1-Chome, Wakinohauia-Cho, Fukiai-Ku, KOBE, (Japan)
Schweißverfahren
Die Erfindung betrifft ein einseitiges Schweißverfahren, bei
dem eiue i»i ei . Schlackenscluneizbad eingeführte abschmelzende
Elektrode bzw. Düse längs einer Schweißnaht bewegt wird. Sie bezieht sich auf ein Schweißverfahren zum Stumpfschweißen
entsprechend dem kontinuierlichen Mehrlagenschweißen und im einzelnen auf ein solches Schweißverfahren, dae sich zum
Schweißen horizontaler Glieder für ein zusammengesetztes Glied eignet, wie einen 1I'-Träger, 'T!-, Ή '■ -Stähle und
derglei chen.
Ganz allgemein besteht ein 'I'-Träger oder ein 1H1- bzw. 1T1-Stahl
aus einem horizontalen und einem vertikalen Glied. Zum Stumpfschweißen solcher Glieder müssen zwei Schweißverfahren
unter Verwendung unterschiedlicher Schweißlagen benutzt werden. Im einzelnen sind ein Schweißverfahren in einer im wesent
liehen horizontalen Richtung und ein Schweißverfahren in einer
im wesentlichen vertikalen Richtung anzuwenden. Unter solchen Umständen ist es üblich, daß das Schweißen in horizontaler
Richtung getrennt vom Schweißen in vertikaler Richtung erfolgt wobei eine Schweißart durchgeführt wird und nach Beendigung
derselben eine andere Schweißart zum Stumpfschweißen eines
1I'-Trägers erfolgt. Hieraus ergibt sich, daß zwei Arten von
Schweißgeräten für das automatische Schweißen solcher Abschnit·
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te oder Formstähle unter Anwendung verschiedenartiger Schweißverfahren
benutzt werden. Dies wiederum führt zu einem Anstieg der menschlichen Arbeitsleistung beim Aufstellen der Schweißgeräte
und beim Behandeln der Anfänge sowie Enden einer Schweif surig.
Bisher wurde ein Versuch vorgeschlagen, bei dem ein Elektroschlackeschweißverfahren
oder ein Elektrogasschweißverfahren (beide umfassen die Anwendung einer abschmelzenden Düse) auf
Glieder angewendet wird, die in einer im wesentlichen vertikalen Richtung angeordenet sind, wenn zumindest zwei Glieder
durch Anwenden unterschiedlicher Schweißverfahren zu schweissen sind. Zusätzlich wurde ein anderer Versuch vorgeschlagen,
bei dem im Fall des Schweißens eines 'T'-Stahls der Schweißvorgang in vertikaler Richtung entsprechend einem ElektrosCiUackeschweißverfahrer,
mit abschmelzender Düse durchgeführt wird, vobei nach Beendigung des Schweißens der vertikalen Glie
der ohne Unterbrechung einer Schweißdrahtzuführung ein horizontales
Elektroschlackeschweißverfahre-·. angewendet wird, um
ein zu verbindendes horizontales Glied zu schweißen. Bei dem genannteii horizontalen ElektrosciLlackeschvieißveriahren wird
eiii Schweißdraht in horizontal ei" !dichtung oszillierend bewegt,
wobei eixi Schweißdraht kontinuierlich in ein Schieckenschmelzbad
in den horizontalen Gliedern eingeführt wird. Jedoch heben diese Versuche bzw. Vorschläge insofern r.achteile,
als das Elektroschlackeschvreißen zum Erzielen einer stabilen Schweißbedingung ein Aufrechterhalten eines Schlackebades an
einer einen bestimmt en Wert (über 30 mm) übersteigenden Tiefe
vorschreibt.
Demzufolge ergibt sich im Fell des Schweißens eines 'T'-Stahlaufbaues
mit einem vertikalen Glied, dessen Dicke von der Brei tenabmessung des horizontalen Gliedes abweicht, für die horizontalen
Glieder eine beträchtlich größere erforderliche Schlackenmenge als diejenige für die vertikalen Glieder. Daher
sollte beim übergang vom Schweißen der vertikalen Glieder
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zum Schweißen der horizontalen Glieder ein Schic-ckeitschnieizbad
i.iit einer für ei^ iilektroschj-e-Ckeschweiiverfehren geeigneten
Tiefe vorgesehen sein, wobei der Schweißflux in ein
Schlackenschmdzbad eingeführt wird. Wenn eine große Menge an
Schweißflux in eine Schweißfuge eingebracht wird, neigt das
anfänglich gebildete Sch'ackenschmelzbad dazu, cbgekühlt zu
sein, wodurch kein stabiles Elektroschlackeschweißen erreicht werden kann und sich ein schlechter Einbrand ergibt. Wenn andererseits
das Eiektroschlackeschveißverfahren auf das horizontale
Schweißen der horizontal eii Glieder angewendet wird, ergibt sich eine große Menge an geschmolzenem Metall, das der
Beweguvig eines Schweißdx*ahts v«reilt. Deshalb und infolge eines
anhaftenden Wärmeenergieverbrauchs besteht eine Neigung zum Erzeugen eines schlechten Schweißeinbrands. Die Anwendung
des Elektroschlackeschweißverfahrens auf das Stumpfschweißen
eines Aufbaues, der zumindest aus zwei Gliedern mit verschiedenen Schweißrichtungen besteht, führt vom Gesichtspunkt der
Wärmeenergie zu Schwierigkeiten bezüglich der Steuerung der Tiefe des Schlackeschmelzbades.
In der japanischen Pateritveröffentlichung Kr. S 47-16529 wurde
ein Versuch veröffentlicht, der zu einer fertigen günstigen
Schweißung eines zuseimmengesetzten Aufbaues, wie eines 1I1-Trägers
oder eines 1I'-förmigen Aufbaues, führt und der die
genannten Nachteile des Standes der Technik vermeidet. Nach diesem Verfahren wird ein aus zumindest zwei Gliedern bestehendes
zusammengesetztes Glied geschaffen, wobei die zwei Glieder in den im wesentlichen horizontale ι und vertikalen
Richtungen zu schweißen sind. Das vertikale Schweißen wird nach einem willkürlichen Schweißverfahren durchgeführt, während
das horizontale Schweißen laufend auf dem Zuführen einer abschmelzenden Schweißelektrode in ein Schlackenschmelzbad
mit einer Tiefe von 5-25 mm bei einer Stromdichte von 20-125A/
2
mm für eine Elektrode erfolgt, und zwar nach dem vertikalen Schweißen. Obwohl nach diesem Versuch gute Schweißergebnisse
mm für eine Elektrode erfolgt, und zwar nach dem vertikalen Schweißen. Obwohl nach diesem Versuch gute Schweißergebnisse
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ohne Fehler an der Rückseite und Vorderseite eines Grundmetallsfbei
einer Schweißung unter Anwendung eines Elektroschlakkeschweißverfahrens
mit abschmelzender Düse für das Schweißen der vertikalen Glieder erreicht werden können, besteht eine
Isotwendigkeit zum Erzielen von Schweißraupen guter Eigenschaft
entsprechend dem einseitigen Schweißveriahren für den horizoii.tal'-en
Schweißvorgang vor oder nach dem Schweißen der vertikalen Glieder, oder es kann rieht die erwünschte Schweißung
Tür ein zussamengesetztes Glied dieser Art erreicht werden.
Es gibt zahlreiche Schwierigkeiten bezüglich des Erzieiens
guter Schweißergebnisse beim Durchführe ι einer kontinuierliche
Schweifung eiiies zusammengesetzte.". Gliedes dieser Art, wie es
nachfolgend erläutert wird:
1) liii axlgeuiei-iexi habe-: horizontale Glieder eine Schweißnaht
mit einer Länge von IOO-3OO1H111. Wenn jedoch am Endteil einer
Schweißnaht ein Streifengiied (tab member) angeordnet
ist, ist die Länge der Schweißnaht einschließlich des Streifengliedes
doppelt so groß wie die Lärge der Schweißnaht des horizontalen Gliedes selbst, so daß sich eine stark verminderte
Schweißwirksamkeit ergibt, da das Schweißen des Streifengliedes eiiigeschlosser. ist. Daher werden die Vorteile
des kontinuierlichen Schweißens eines vertikalen und eines horizontalen Gliedes neutralisiert.
2) Andererseits muß die Elektrode horizontal bewegt werden,
wenn der Schweißvorgang des vertikalen Gliedes den Schnittpunkt zwischen den vertikalen und horizontalen Gliedern
erreicht. Wenn sich unter einem Schlackeiischnielzbad ein Metallschmelzbad befiiidet, kann des Niveau des Schmelzbades
des Metalls am genannten Schnittpunkt nicht genau erfaßt werden, so daß in den meisten Fällen geschmolzenes Metall
an einem vertikalen Glied zu einem Strömen zum horizontalen Glied neigt, wodurch keine gute hintere, rückwärtige
bzw. Grundraupe (back bead) erreicht wird.
3) Wie es bereits unter l) beschrieben wurde, ergeben sich ohne
Verwendung von Streifengliedern Schwierigkeiten beim
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Erzielen einer einwandfreien Schweißung iach dem einseitigen
Schweißverfahren. Dies gilt insbesondere bei der Bildung einer
hinteren oder Grundschweißraupe, während ein anderes Problem
beim Erzeugen einer vorderen oder Frontschweißraupe
(front bead) vorliegt. Das letztgenannte Problem ist besonders
gravierend, wenn eine solche Frontschweißraupe ohne Verwendung eines Streifengliedes erzeugt werden soll, was mit einer
Ausbesserung oder Behandlung einer Schweißraupe nach dem Schwe|.ssen
zusammenhängt.
Im Fall des Handschweißens oder Kurzschluß-Lichtbogenschweissens unter Verwendung eines Schweißstroms von nur 100-200 A
wird mit Ausnahme der Bildung eines kleinen Kraters kein nachteiliger Einfluß auf die Eigenschaften einer Schweißung ausgeübt.
Jedoch befindet sich beim Schweißen horizontaler Glieder unter einem Schlackebad ein Metallschmelzbad. Im einzelnen
wird eine große Menge an geschmolzenem Metall erzeugt, und die Abkühlungsgeschwindigkeit einer Schweißung wird jedoch extrem
klein. Daher wird ein erheblich großer konkaver Teil in einem Krater erzeugt, und dieses Problem ist nicht nach der üblichen
Kraterbehaadlung oder -ausbesserung zu lösen. Außerdem sammeln
sich in dem Krater Verunreinigungen an, so daß nicht die erwünschten Eigenschaften eines abgelegten Metalls erreicht werden
können. Und schließlich werden in diesem Teil Rißbildungen erzeugt, die sich über die gesamte Schweißung ausbreiten,
was zu einem Bruch der geschweißten Glieder führt.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung eines Schweißverfahrens der genannten Art, bei dem die
verschiedenen Nachteile, die sich bei den bekannten Schweißverfahren zum Schweißen eines zusammengesetzten Gliedes, wie
eines 1I'-, 1T1-, 1H1-Stahls und dergleichen, und insbesondere
eines horizontalen Gliedes eines zusammengesetzten Gliedes
herausgestellt haben, vermieden werden. Das Schweißverfahren
soll somit bezüglich seiner Wirksamkeit beim kontinuierlicher.
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Schweißen eines zusammengesetzten Gliedes und insbesondere
von horizontalen Gliedern unter Verwendung eines großen Stromes
verbessert sein. Es sollen auch dai-n gute Schweißverbindungen
in wirksamer Weise erzielbar sein, wen., keine Streifenglieder
(tab members) verwendet v/erder.. Die nach dem SchweißvericJiren
erzeugte^ Schwei.'-verbi düngen sollen hervorrage: .de
£ige:-schc.itei- haben.
Zur Lösung der gestellter.- Hui'Sf.'ue zeichnet sich ein einseitige
Scliwei^verfahre..ι erfintiungsgemaii dadurch aus, daß zwischen dem
Schweißen der ersten Lage bzw. dem ersten Schweißdurchgang zum Bilden einer rückwärtigen oder Gruadraupe und dem hiernach
folgenden kontinuierlichen Schweißen der zweiten Lage bzw.
nach dem zweiten Schweißdurchga^g eine Unterbrechungsperiode
bezüglich der Bewegung der abschmelzenden Elektrode wie euch eine Unterbrechungsperiode bezüglich der Schweißstromzuführung
vorgesehen werden, ohne/nach dem Fertigstellen der ersten SchweiiJlege Schlacke entfernt wird. / daß
In weiterer Ausgestaltung wird vorgeschlagen, daß der Schweiß-
stroni einmal unterbrochen wird, nachdem die abschmelzende Lj.ek
trode die Schweißendposition für die letzte Lage erreicht hat, nach der vor und nach der Schweißstroiaunterbrechungsperiode
zumindest insgesamt zweimal eine Kraterausbesserungsschweißung zum Zuführen von abschmelzendem Elektrodenmaterial in den Krater im letzten Durchgang durchgeführt wird. Ferner ist es bevorzugt, daß ein Unterlagematerial mit einer i\ut oder Fuge
mit im Querschnitt gebogener oder ähnlicher Form in Berührungs eingriff mit der Rückseite einer Schweißfuge gebracht wird,
wobei die Hut oder Fuge eine Tiefe von zumindest 3mm und eine
Breite von zumindest 15mm hat. In diesem Zusammenhang ist es bevorzugt, daß in der I\ut oder Fuge des Unterlagematerials
eine wärmebeständige bzw, feuerfeite Schicht oder Lage mit einer Dicke von zumindest 0,3mm angeordnet wird, die hauptsächlich aus SiO oder einem entsprechenden Material besteht, dessen Schmelzpunkt nicht kleiner als derjenige von SiO ist.
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Und schließlich ist es bei einem Schweißverfahren zum kontinuierlichen
Durchführen einer Schweißung längs einer im wesentlichen in vertikaler Richtung verlaufenden Schweißnaht und einer
im wesentlichen in horizontaler Richtung verlaufenden
Schweißnaht, wobei das Schweißen iiyder horizontalen Richtung
in der zuvor erläuterten Weise erfolgt, bevorzugt, daß in der
vertikalen Richtung eine willkürliche Schweißung längs der Schweißnaht von unten nach oben durchgeführt wird.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Hinwei s auf die Zeichnungen
näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 - in graphischer Darstellung einen erfindungsgemäßen Schweißverlauf in Abhängigkeit von der Zeit und der
Länge einer Schweißnaht,
Fig. ?. - in einer perspektivischen Ansicht horizontale und
vertikale Glieder eines zusammengesetzten Gliedes,
Fig. 3 ~ durch Verwenden von einer der dargestellten Elektroden verschweißte vertikale Glieder in Seitenansicht,
Fig. k - durch Benutzen zweier Elektroden verschweißte horizontale
Glieder in Seitenansicht und
Fig. 5 - im Querschnitt ein Beispiel für ein erfindungsgemäß
benutztes Unterlagematerial.
Die vorliegende Erfindung dient zum Schaffen einer guten hinteren bzw. rückwärtigen oder Grundschweißraupe (back bead) ohne
Verminderung der Schweißwirksamkeit und ohne Verwenden von Stre fengliedern (tab members), und zwar im Gegensatz zu dem bekannten
Schweißen dieser Art, das bis zu einem Streifenglied durchgeführt wird, so daß ein im Endabschnitt einer Schweißnaht auftretender
unvollständig geschweißter Teil im Streifenbereich angeordnet sein kann und dieser Abschnitt nach dem Schweißen
abgeschnitten wird. Bei dem erfindungsgemäßen Schweißverfahren sind eine Unterbrechungsperiode bezüglich der Bewegung einer
abschmelzenden Elektrode und eine Unterbrechuiigsperxode des
Schweißvorgangs durch Abschalten einer elektrischen Versorgungs quelle vorgesehen, und zwar zwischen dem Schweißen der ersten
Lage zum Bilden einer Grundraupe und dem hiernach folgenden
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Schweißen der zweiten Lage. Beim Einleiten der Schweißung für die zweite Lage sind kein Lichtbogenzündmittel u. dgl. erforderlich,
und der Bogen kann sofort nach dem Zuführen eines Schweißstroms zu einer Elektrode oder Düse erzeugt werden. Andererseits
sind nach der vorliegenden Erfindung nicht nur eine Schwexßunterbrechungsperiode, sondern auch eine Periode eines
Einführens einer abschmelzenden Elektrode in einen Krater in der zweiten Lage vorgesehen, wobei dieses Einführen in der zuvor
genannten Periode der Bewegungsunterbrechung einer abschme
zenden Elektrode erfolgt. In diesem Fall sollte kein Zuführen eines Stroms zu einer abschmelzenden Elektrode erforderlich
sein, und dann kann ein geschmolzenes Metall schnell abkühlen.
Figur 1 ist eine graphische Darstellung der zuvor genannten Beziehung. Mit Ll und L2 sind Endteile einer Schweißnaht bezeichnet,
während ti eine Schwexßunterbrechungsperiode, t2 eine Zuführungsperiode einer Elektrode und t3 eine Bewegungsunterbrechungsperiode
eines Elektrodendrahtes wiedergeben. Beim Typ I sind eine Zeitperiode t3 für die Bewegungsunterbrechung
eines Elektrodendrahtes und eine in der Zeitperiode t3 enthaltene
Zeitperiode ti für die Schweißunterbrechung vorgesehen. Demgegenüber ist beim Typ II eine zusätzliche Zeitperiode t2
für die Zuführung eines Elektrodendrahtes vorgesehen, der in dieser Zeitperiode in einen Krater der ersten Lage eingeführt
wird. Da sich im Fall von Typ II die Zeitperiode ti der Schweiß unterbrechung und die Zeitperiode t2 bezüglich des Zuführens
eines Elektrodendrahtes während der Zeitperiode CÖ~ überlappen,
wird der Elektrodendraht/einer Zeitperiode BÖ" mit einem elektrischen
Strom und während der Zeitperiode CD~ ohne Strombeaufschlagung zugeführt. Je langer also die Zeitperiode CD~ ist,
desto größer wird die Abkühlungsgeschwindigkeit eines geschmolzenen Metalls. Im Fall von Typ II überlappt die Zeitperiode ti
der Schweißunterbrechung die Zeitperiode t2 der Zuführung eines Elektrodendrahtes, und im Fall tl>t2 kann t2 in ti eingeschlossen
sein. X/in
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Nach dem erfindungsgemäßen Schweißverfahren wird die Bewegung
bzw. Führung eines Elektrodendrahtes dann unterbrochen, wenn dieser etwa den Endabschnitt eines horizontalen Gliedes erre&dil
wonach die Elektrode während einer bestimmten Zeitperiode zugeführt
wird, um eine gute rückwärtige Schweißraupe bzw. Grund raupe zu erhalten. Wenn keine Bewegungsunterbrechungsperiode
für einen Elektrodendraht vorgesehen wird und wenn das Schweis sen der zweiten Lage in horizontaler Richtung unmittelbar nach
dem Schweißen der ersten Lage durchgeführt wird, wird eine rückwärtige bzw. Grundraupe, die sich in der ersten Lage in de:
Nähe des Endteils des Gliedes gebildet hat, wo eine unvollstän dige Erstarrung vorzuherrschen neigt, aufgrund der Schweißwärme
im zweiten Durchgang bzw. in der zweiten Lage erneut geschmolzen, wodurch die Schweißraupe ihre Form verliert. Dieser
Vorgang tritt jedoch nur im Endteil eines Gliedes auf, während eine im ersten Durchgang bzw. in der ersten Lage gebildete
Schweißraupe in dem Teil ihre Form beibehält, der vom Endteil des Gliedes eine größere Entfernung hat, d.h. in dem Teil,
bei dem eine längere Zeit vergeht, bis die Schweißung der zwei ten Lage wiederum den genannten Teil erreicht, in dem die von
der ersten Lage gespeicherte Wärme unter Abkühlung des Materials verbraucht ist. Die hintere, rückwärtige oder Grundraupe
verliert ihre Form in der beschriebenen Weise am Ende eines Gliedes, so daß an dies erteile nach Fertigstellung der Schweas
sung eine Nachbearbeitung erforderlich ist. Im Hinblick hierau ist es notwendig, daß die Schweißung der zweiten Lage nach einer
Zeitperiode begonnen wird, während derer geschmolzenes Metall im Endteil einer Schweißnaht nach Durchführung der
Schweiftung der ersten Lage abkühlt. Bei der Abkühlung wird die Wärme im Schmelzbad bei Zuführung eines Elektrodendrahtes ohne
Strombeaufschlagung zum Schmelzen des Drahtes verbraucht, und
zwar unter Verminderung der Abkühlungszeit für das Schmelzbad.
Es werden 3-210 und vorzugsweise 6-120 Sekunden für die Unterbrechungsperiode
t3 der horizontalen Bewegung eines Elektroden drahtes am Schweißende der ersten Lage vorgeschlagen. Anderer-
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seits sind 3-90 Sek. und vorzugsweise 3-75 Sek. für die Unterbrechungsperiode
ti der Schweißstromzuführung nach dem Unterbrechen der Bewegung eines Elektrodendrahtes in der horizontalen
Richtung empfehlenswert. Ferner sollten für die Zeitperiode
t3-tl der Zuführung eines strombeaufschlagten E4fcktrodendrahtes
0-120 Sek. und vorzugsweise 3-^5 Sek. vorgesehen
sein. Der Grund dafür, warum die Unterbrechungsperiode für die Zuführung eines Schweißstroms in den obigen Bereich gelegt
wird, besteht darin, daß eine im ersten Durchgang des einseitigen Schweißens erzeugte rückwärtige bzw. Grundraupe
ihre Form infolge des Schweißens der zweiten Lage verliert, wenn die Zeitperiode ti kleiner als 3 Sekunden ist. Wenn die
Zeitperiode ti größer als 90 Sekunden ist, erfolgt sogar eine
Verfestigung bzw. Erstarrung einer geschmolzenen Schlacke. Zusätzlich werden obere und untere Grenzen für die Zeitperiode
t3-tl des Zuführens eines strombeaufschlagten Elektrodendrahte
während der Bewegungsunterbrechung des Elektrodendrahtes in
der horizontalen Richtung gebildet. Die untere Grenze ergibt sich aus einem Versuch zum Erzielen eines ausreichenden Einbrands
beider Seitenteile einer Frontplatte odearfeines horizontalen
Gliedes von einem Bodenlängsglied. Die obere Grenze hängt davon ab, ein Bilden einer überschüssigen Menge an geschmolzenem
Metall an den Enden der Platte zu verhindern. Nach Festlegung der obigen Grenzen für ti und t2 ergibt sich die
Zeitperiode t3 der Unterbrechung einer Elektrodendrahtführung
in horizontaler Richtung beim Typ I tl+t2. Es ist jedoch selbstverständlich, daß die geannten Zeitperioden in Abhängigkeit
von der Fuge,dem Winkel und der Dicke der verschweißenden Glie ■
der verändert werden sollten.
Der Schweißvorgang zum Schweißen der ersten Lage gemäß Typ II aus Figur 1 nach der Erfindung ist wie folgt: Wenn eine Elektrode
etwa den Endbereich L2 der horizontalen Glieder erreicht wird die horizontale Bewegung der Elektrode entsprechend einem
Signal von Positionserfassungsmitteln unterbrochen, wie einem Grenzschalter, einem Zugriffsschalter o. dgl.. Zumindest nach
einer vorgegebenen Zeitperiode (BC) erfolgt ein Unter- -11-
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brechen der elektrischen Stromzuführung entsprechend einem Signal von einer Zeiterfassungseinrichtung, wie einem Zeitglied.
Dann wird nach einer vorgegebenen Zeitperiode (CD) die Zuführung eines Elektrodendrahtes entsprechend einem Signal
von einer Zeiterfassungseinrichtung, wie einem Zeitglied, unterbrochen, wodurch das geschmolzene Metall abkühlt (Zeit ti).
Danach werden der Schweißvorgang kontinuierlich fortgesetzt
und eine Elektrode zu einer Bewegung in der umgekehrten Richtung
veranlaßt.
Die nachfolgende Beschreibung berücksichtigt eine detailliertere Erörterung der Merkmale der vorliegenden Erfindung in Verbindung
mit den Zeichnungen, wobei zur Erklärung der Beschreibung numerische Werte angegeben sind. In Fig. 2 dargestellte vertikale
Glieder 1 eines zusammengesetzten Gliedes haben eine Dicke von l6mm, eine Länge von 200mm und eine Schweißfuge von
25mm, während die horizontalen Glieder eine Dicke von 32mm, eine Länge von 230mm, eine Schweißfuge von 8mm und einen Nuten-
bzw. Fugenwinkel von 50 haben. Beim kontinuierlichen Schweißen solcher Glieder werden zwei Elektroden k,5 gemäß
Fig. 3 angeordnet und Kupferschuhe längs der Schweißfugen der horizontalen und vertikalen Glieder 2,1 ausgerichtet, wonach
ein wassergekühlter Kupferblock am Ende einer Schweißnaht der horizontalen Glieder positioniert wird. Bei der Ausführungsform aus Fig. 3 wird die Schweißung der vertikalen Glieder
zunächst durch Verwenden einer Elektrode k entsprechend dem
Elektroschlackeschweißverfahren mit abschmelzender Düse durchgeführt. Beim Erreichen des Schnittpunkts zwischen den horizontalen
und vertikalen Gliedern 2,1 werden dann zwei Elektroden (abschmelzbare Düsen) einer horizontalen, hin- und hergehenden
oder oszillierenden Bewegung unterworfen, um die horizontalen Glieder 2 zu schweißen. In diesem Fall wird gemäß
Fig.k eine einzige Elektrode (abschmelzbare Düse) eiper horizontalen Oszillation gemäß der Pfeildarstellung ausgesetzt
so daß die Schweißung längs der Schweißnaht der horizontalen Glieder 2 jeweils zur Hälfte bzw. halbseitig erfolgt. In Figur
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4 sind mit der Hinvreiszahl 3 wassergekühlte Kupferschuhe, mit
6 Schweißflux, mit 7 geschmdzene Schlacke, mit 8 geschmolzenes Metall und mit 9 abgelegtes bzw. abgesetztes Metall bezeichnet.
Die horizontalen Glieder werden in "der genannten Weise geschweißt.
Beim Schweißen der ersten Lage in der horizontalen Richtung zum Erreichen einer guten hinteren bzw. Grundraupe
entsprechend einem einseitigen Schweißverfahren wird die Position einer Elektrode bei deren Erreichen des Endes der horizontalen
Glieder mittels eines Grenzschalters erfaßt, so daß ein von diesem erzeugtes Signal die horizontalen Bewegungen
der Elektrode unterbricht. Nach der Bewegungsunterbrechung wird die Schweißung während 10 Sekunden fortgesetzt, wonach
eine Unterbrechung der Schweißung für 30 Sekunden erfolgt.
Anschließend wird mit dem Schweißvorgang der zweiten Lage begonnen. Das Zuführen einer Elektrode wird während der Zeitperiode
der zuvor genannten Schweißunterbrechung während 30
Sekunden unterbrochen. Die Schweißbedingungen für die erste Lage sind wie folgt: Schweißstrom...400 A, Schweißspannung...
40 V, Bewegungsgeschwindigkeit in horizontaler Richtung... 3 cm/min. Die benutzte abschmelzbare Düse hat einen Außendurchmesser
von 10mm sowie einen Innendurchmesser von 3mm, und der
Durchmesser eines verwendeten Elektrodendrahtes beträgt 2,4mm.
Die obige Beschreibung bezieht sich auf das Verfahren zum Erreichen
einer guten hinteren bzw. Grundraupe, während eine gute vordere oder Frontraupe ebenfalls erforderlich ist. Zu
diesem Zweck wird die Zuführung des Schweißstroms einmal unterbrochen, nachdem ein abschmelzbarer Elektrodendraht die
Schweißendposition der letzten Lage bzw. des letzten Durchgangs für das Schweißen der horizontalen Glieder erreicht hat,
wobei vor und nach der Zeitperiode der Schweißstromunterbrechung eine Kraterausbesserungsechweißung durchgeführt wird,
und zwar zumindest zweimal insgesamt. Somit wird im letzten Duchgang beim obigen Kraterausbeeserungsschweißen ein Elek-
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trodendraht zu einem Krater geführt. In diesem Fa-i-i ist es
empfehlenswert, die nachfolgende Kraterausbesserungsschweißung
im Bereich von l-60 Sekunden nach derr. Beenaen des ersten Kraterausbesserungsschweißens
anzuwenden. Vorzugsweise sollte
aber die Zeitperiode der Schweiisunterbrechung im Bereich von
1-30 Sekunden liegen, während die Dauer der Krateraustiesserungschweißung
im Bereich von I-30 Sekunden und vorzugsweise 1-15 Sekunden liegen sollte. Die Kraterausbesserungsschweißung
soll die Größe eines Kraters verringern, um Schweißfehler wie
Risse, Brüche und Absonderungen bzw. Ausscheidungen zu verhindern.
Wenn jedoch der SchweiiiVorgang f-'.ir diesen Zweck zu lange
erfolgt, ergeben sich nur eine Vergrößerung der geschmolzenen
Metallmenge und keine Verkleinerung der Kratergröße. Wenn andererseits
die Schweißujiterbr echungsperiode zx. lang ist, werden
die Krater nicht kontinuierlich ir. ihrer Größe vermindert, wodurch Schweißfehler entstehen. Die Ducfiführuiig eines Zyklus
einer Ausbesserungsschweißung führt zu Schwierigkeiten bezüglich der KratergrößenvermiTiderung, und es treten Brüche bzw.
Risse und Abscheidungen in den Kratern auf- Aus diesem Grunde
wird die Kraterausbesserungsschweißung beispielsweise dreimal entsprechend den folgenden Vorgängen wiederholt: Erste Zeitperiode
der Schweißunterbrechung ... I-60 Sek.,vorzugsweise
I-30 Sek.; erste Schweißdauer ... 1-30 Sek., vorzugsweise
1-15 Sek.: zweite Zeitperiode der Schweißunterbrechung ... I-60 Sek., vorzugsweise I-30 Sek., zweite Schweißdauer 1-30
Sek., vorzugsweise 1-15 Sek.: dritte Zeitperiode der Schweißunterbrechung ... I-60 Sek., vorzugsweise 1-30 Sek.; dritte
Schweißdauer ... 1-30 Sek., vorzugsweise 1-15 Sek..
Auf diese Weise werden die horizontalen Glieder geschweißt. Beim Schweißen der ersten Lage in horizontaler Richtung zum
Erzielen einer guten hinteren bzw. Grundraupe entsprechend einem einseitigen Schweiß verfahren wird die Position der Elektrode,
wenn diese das Ende der horizontalen Glieder erreicht hat, mittels eines Grenzschalters erfaßt, so daß ein derart
erzeugtes Signal die horizontalen Bewegungen einer Elektrode
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unterbricht. Nach der Bewegungsunterbrechung wird das Schweissen
während 10 Sek. fortgesetzt, wonach es während 30 Sek. unterbrochen
wird. Die Schweißbedingungen für die erste Lage sind die folgenden: Schweißstrom ... 400 A, Schweißspannung...
kO V, Begungsgeschwindigkeit in horizontaler Richtung ...3cm/
min. Die benutzte abschmelzbare Düse hat einen Außendurchmesser von 10mm sowie einen Innendurchmesser von 3mm, und der
Durchmesser eines benutzten Elektrodendrahtes beträgt 2,4mm. Nach dem Schweißen der ersten Lage wird die Oszillationsbewegung
wiederholt, um eine ausreichende Menge an abgelegtem Metall in die Fuge der horizontalen Glieder mit einer Dicke
von 32mm einzubringen, wonach der Schweißstrom entsprechend einem Signal von einem Grenzschalter wie im Fall des Schweissens
der ersten Lage unterbrochen wird. Dann wird ein Ein-Aus-Zyklus einer Kraterausbesserungsschweißung dreimal wiederholt.
Die Schweißunterbrechungs- und Schweißdauerzeiten sind in diesem Fall wie folgt: Erste Unterbrechung ... 5 Sek., erste
Schweißdauer .·.. . 5 Sek., zweite Unterbrechung ... 5 Sek.,
zweite Schweißdauer ... k Sek., dritte Unterbrechung ... 15 Sei
dritte Schweißdauer ... 3 Sek..
Die Schweißbedingungen für die entsprechenden Lagen sind dieselben
wie bei der ersten Lage. Jedoch beträgt die Spannung der ersten Schweißung für die Krateramsbesserungsschweißung
60 V, die Spannung für die zweite Schweißung 65 V und die Spannung für die dritte Schweißung 7o V. Wie es hieraus ersichtlich
ist, wird die Spannung vergrößert, wenn der zuvorgenannte Ein-Aus-Zyklus wiederholt wird. Bei einem solchen
Fall ergab sich ein zufriedenstellendes Aussehen einer vordere oder Froriraupe einer Schweißnaht, und es konnte kein Schweißfehler festgestellt werden.
In Fig.5 ist ein wassergekühlter Kupferschuh für eine Verwendung
beim Schweißen horizontaler Glieder dargestellt. Die verschiedenen Abmessungen sind mit den folgenden Bezeichnungen
belegt: H ·.. Dicke eines Kupferschuhs, W ... Breite des Kupferschuhs,
1 ... Breite einer Fuge, h ... Tiefe - 15 -
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der Fuge, h2 ... Dicke einer Wärraeisol atioiis- oder feuerfesten
Schicht. Zum Erreichen einer SchweifUu4. , die zu einer zufriedenstellenden
ersteu Lage und einer rückwärtigen oder Ürundraupe
guter Form führt, und zwar entsprechend deai einseitigen
Schweißen von weitgehend horizontalen Gliedern durch Zuführen eines Elektrodendrahtes in ein Schlackenschmeizbad, sollten
gleichzeitig die folgenden unverträglichen Faktoren bzw. Bedingungen
erfüllt sein. Einerseits muß ein zu starkes Abkühlen im Nachbarbereich einer Elektrode verhindert werden, wo
eine Metallschmelze erzeugt wird, während andererseits eine ausreichende Kühlung in dem nach dem Erzeugen der Metallschmelze
durchzuführ nien KühlVorgang erforderlich ist.
Das folgende Verfahren nach der vorliegenden Erfindung hat sich bezüglich einer Erfüllung der genannten unverträglichen
Faktoren bzw, Bedingungen als geeignet erwiesen: Beim einseitigen Schweißen weitgehend horizontaler Glieder wird ein Kupferschuh
mit einer Nute oder Fuge on im Querschnitt gewölbter
bzw. gebogener oder ähnlicher Fora benutzt, wobei die Nute
eine Tiefe hl von zumindest 3mm und eine Breite ~ von zumindest
15mm hat. Der Kupferschuh Wi1 d an den Boden einer Schweißfuge
anstoßend Angeordnet. Dann wird in die Nute oder Fuge eine feuerfeste Schicht bzw. Lage mit einer Dicke h2 von nicht weniger
als 0,3 mm eingebracht, die hauptsächlich aus SiO oder einer Verbindung mit einem Schmelzpunkt, der nicht kleiner als
derjenige von SiO ist, besteht. Dann wird die Schweißung von vorne durchgeführt, während ein Elektrodendraht in ein Schlakkenschmelzbad
eingeführt wird. Auch wenn die Tiefe hl der Nute oder Fuge konstant gehalten wird, wird leicht eine Veränderung
in der Höhe einer Verstärkung der Schweißraupe erzeugt, und wenn die Tiefe der Nute kleiner als 3 mm ist, kann die Höhe
einer Schweißraupe/als die Oberfläche des Grundmetalls sein. Deshalb sollte die Tiefe der Nute bzw. Fuge zumindest 3 mm betragen.
Wenn andererseits hl zu groß ist, ergibt sich eine überschüssige Höhe einer Schweißraupenverstärkung, so daß die
Höhe hl im Bereich von 3- 10mm und vorzugsweise von 3-7mm liege: / größer - 16 -
B09886/0897
sollte. Die Breite 1 einer Fuge sollte zumindest 15mm betrager,
da ein Wurzelabstand, bei dem ein Grundmetal Ve iner Platte geschweißt
werden kann, bei 3-15nun liegen dürfte. Wenn jedoch der Wurzelabstand zu groß ist, kann das Grund jüetall nicht
bis zu einem Ausmaß entsprechend der Breite der Fuge geschmolzen werden, so daß Schweißfehler entstehen, wie Überlappungen
und dergleichen. Demzufolge sollte die Breite 1 im Bereich von l5-5Omm und vorzugsweise von l5-3Omm liegen. Da die feuerfeste
Schicht oder Lage zum Erzeugen einer Schweißraupe guten Aussehens benutzt wird, sollte ihre Dicke h2 einen angemessenen
Wert haben. Wenn die Dicke zu klein ist, wird die Schicht während des Schweißens geschmolzen, und wenn die Dicke
zu groß ist, wird der Kühleffekt des wassergekühlten Kupferschuhsjheutralisiert
bzw. vermindert. Deshalb sollte die Dicke der Schicht oder Lage im Bereich von 0,3-lOmm und vorzugsweise
von 0,3-^mm liegen.
Wie es aus der vorstehenden Beschreibung des erfindungsgemässen
Schweißverfahrens ersichtlich ist, hat dieses eine große Leistungsfähigkeit und kann ohne Verwendung eines Streifengliedes
wie im Fall bekannter Schweißverfahren zufriedenstellend durchgeführt werden. Während sich zwar die Beschreibung
auf das Schweißen horizontaler Glieder bezieht, kann das erfindungsgemäße
Schweißverfahren nicht nur auf das Schweißen
in der flachen Lage für die horizontalen Glieder, sondern auch auf das Schweißen in horizontaler Lage wie auch auf das
Schweißen in anderen Schweißpositionen angewendet werden.
Patentansprüche
- 17 -
509886/0897
Claims (2)
- Patentansρ ru cbeEinseitiges Schweißveriahrei;, bei dem eine in ein S:hlalikenschmelzbad eingeführte abschmelzende Elektrode bzw. Düse längs einer Schweißnaht bewegt wird, dadurch gekennzeichnet daß zwischen dem Schweißen der ersten Lage bzw. dem ersten Schweißdurchgang zum Bilden einer rückwärtiger oder Grundraupe und dem hiernach folgenden kontinuierlichen Sohweissen der zweiten Lage bzw- dem zweiten Schweißdurchgang eine Unterbrechungsperiodfc bezüglich der Bewegung der abschmelzenden Elektrode wie auch eine Unt erbrechungsneriode bezüglich der Schweißstromzuführung vorgesehen werden, ohne daß nach dem Fertigstelle!; e'er ersten Schweißlage Schlacke entfernt wird.
- 2. Schweißverfahren nach Anspruch I5 dadurch gekennzeichnet, daß der Schweißstrorn einmal unterbrochen wird, nachdem die abschmelzende Elektrode die Schweißendposition für die letz te Lage erreicht hat, nach der vor und nach der Schweißstrom Unterbrechungsperiode zumindest insgesamt zweimal eine Kraterausbesserungsschweißung zum Zuführen von abschmelzendem Elektrodenmaterial in den Krater im letzten Durchgang durch geführt wird.3· Schweißverfahren nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Unterlagematerial mit einer Nut oder Fuge mit im Querschnitt gewölbter bzw. gebogener oder ähnlicher Form in Berührungseingriff mit der Rückseite einer Schweißfuge gebracht wird, wobei die Nut oder Fuge eine Tiefe von zumindest 3mm und eine Breite von zumindest 15mm hat.k. Schweißverfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der Nut oder Fuge des Unterlagematerials eine wärmebeständige bzw. feuerfeste Schicht oder Lage mit einer Dikke von zumindest 0,3mm angeordnet wird, die hauptsächlichS0S886/G897- i8 -aus SiO oder einem entsprechenden Material besteht, dessen Schmelzpunkt nicht kleiner als derjenige von SiO ist.Schweißverfahren zum Durchführen einer kontinuierlichen Schweißung längs einer im wesentlichen in vertikaler Richtung verlaufenden Schweißnaht und einer im wesentlichen in horizontaler Richtung verlaufenden Schweißnaht, wobei das das Schweißen in der horizontalen Richtung nach einem der Ansprüche 1-k erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß in der vertikalen Richtung eine willkürliche Schweißung längs der Schweißnaht von unten nach oben durchgeführt wird.609886/0897Leerseite
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---|---|---|---|
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JP8273274A JPS5112345A (ja) | 1974-07-20 | 1974-07-20 | Katamenyosetsuhoho |
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Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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1975
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- 1975-07-17 ES ES75439567A patent/ES439567A1/es not_active Expired
- 1975-07-17 SE SE7508197A patent/SE7508197L/ not_active Application Discontinuation
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- 1975-07-18 FR FR7522606A patent/FR2278447A1/fr active Granted
Also Published As
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SE7508197L (sv) | 1976-01-21 |
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OHN | Withdrawal |