DE2532167A1 - Schweissverfahren - Google Patents

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/

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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 -

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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

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Claims (2)

1. Patentansρ ru cbe

   Einseitiges 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. 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 hauptsächlich

   S0S886/G897

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   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.

   609886/0897

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