DE2705559A1

DE2705559A1 - Verfahren zur bildung eines metallischen ansatzes in verbindung mit einer metallbasis sowie danach hergestelltes bauteil

Info

Publication number: DE2705559A1
Application number: DE19772705559
Authority: DE
Inventors: James Eli Norcross
Original assignee: SOUDURE AUTOGENE ELECT
Current assignee: SOUDURE AUTOGENE ELECT
Priority date: 1976-02-11
Filing date: 1977-02-10
Publication date: 1977-08-18
Also published as: ES224076U; CA1048818A; ES452806A1; JPS5297340A; BE841501A; GB1539236A; US4130931A; ES224076Y; FR2340796A1; CH610228A5; NL7606244A; FR2340796B1

Description

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Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bildung eines metallischen Ansatzes in Verbindung mit einer Metallbasis durch rufbringen eines Schweißmetpils im Elektroschlackeverfahren sowie ein nach diesem Verfahren hergestelltes metallisches Bauteil.

Bei zuverlässigen I'etallkonstruktionen werden Düsen oder andere Vorsprünge, die zum Anschluß von Rohren oder anderen Anschlußelementen in Druckbehältern oder dergl. erforderlich sind, üblicherweise durch Schmelzschweißung mit der Fläche verbunden, wobei die Schweißung entweder das Basismetall oder die Düse völlig durchdringt, und anschließend wird eine Kehle zwischen der Düse und dem Basismetall gebildet. Bei dicken Schweißungen ist dies ein kostenaufwendiges Verfahren, insbesondere wenn einer röntgenografischen Prüfung standhaltende Verbindungen vorgeschrieben sind. Es sind bereits bei relativ starken Rohrquerschnitten Düsen aus Metall gebildet worden, dns nach dem Elektroschlackeverfahren geschmolzen wurde, wobei das Metall gegen die Außenfläche des Rohrs geflossen ist und sich mit dieser verbunden hat (vgl. die US-Patentschrift 3 550 259: "Nipple or Nozzle Buildup By The Electroslag Consumable Nozzle Technique")· Dieses Patent zeigt die Bildung eines Ansatzes oder einer Düse nuf einem Metallteil, beispielsweise einem Rohr, aus durch Elektroschlackeschweißung geschmolzenem Metall in einer Art, daß zwischen dem geschmolzenen, nachstehend kurz als "Elektroschlackemetall" bezeichneten Metall des Ansatzes oder der Düse und dem Basismetall des Metallteils eine Verbindung hergestellt wurde. Die in dieser Patentschrift beschriebene Entwicklung erzeugt eine Verbindung, welche sich völlig auf den Bereich zwischen der Überfläche des Metallteils oder des Rohrs einerseits und dem Ansatz oder der Düse andererseits beschränkt, also eine Oberflächenverbindung darstellt. Plan hat festgestellt, daß derartige Oberflächenverbindungen in metallurgischer Hinsicht

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nicht gut gebunden sind und daß derartige Verbindungen leicht reißen. Dies ist natürlich unerwünscht. Darüberhinaus ist es praktisch unmöglich, mit dem in dieser Patentschrift beschriebenen Verfahren eine nietr.llurgisehe Bindung über den gesainten Querschnitt zu erzeugen, sondern es bleibt lediglich eine Kehle, wie sie so oft bei Konstruktionen gefordert wir, welche ausreichend mit dem Basismetall gebunden ist.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Bildung eines Ansatzes, beispielsweise einer Düse, auf einem Basismetall unter Verwendung der Elektroschlackeschweißung zu schaffen derart, daß zwischen dem Ansatz und dem Basismetall eine vollkommene metallurgische Bindung entsteht, die an den Verbindungsstellen zwischen Ansatz und Basismetall nur eine geringe oder überhaupt keine Riß- oder Bruchneigung zeigt.

Die Erfindung betrifft auch ein verbessertes durch Verwendung des ElektrοschlackeVerfahrens gebildetes Bauteil.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird zunächst durch ein Verfahren gelöst, welches sich dadurch auszeichnet, daß in der Metr.llb3.sis ein Loch gebildet wird, daß das Loch vor Bildung des Ansatzes durch darin geschmolzenes Metall gefüllt wird, wobei die Schnalze aus eingebrachtem Slektroschlackemetall sowie tus durch die vorn ülektroschlackeverfahren erzeugte Y/irme geschmolzenem Metall der umgebenden Bereiche der Metallbasis gebildet wird und daß das geschmolzene Metall zur metallurgischen Verbindung des Elektroschlackemetalls mit dem Basismetall im Lochbereich gekühlt wird.

Die Erfindung sieht weiter vor, daß sich das Loch durch die gesamte Starke des Basismetalls hindurcherstreckt und daß das geschmolzene Metall in dem Loch von dessen Unterseite her abgestützt wird. Durch das Einbringen von Elektroschlackemetell in das Loch erstreckt sich die Bindung zwischen dem ßlektroschlackemetall und dem Basismetall durch das gesamte Basis-

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metall hindurch und weist feste und großflächige metallische Verbindungen zwischen dem sehr reinen Elektroschlackemetall und dem Basismetall auf.

Die Anwendung dieses Verfahrens vermeidet oder zumindest reduziert drastisch die Möglichkeit von lamellaren Rissen im Basismetall oder von Rissen zwischen dem Basismetall und dem Ansatz. Der Ansatz kann anschließend durchbohrt werden, um eine Mittelbohrung zu bilden, wobei nur eine geringe oder überhaupt keine Veranlassung für den Bohrer vorliegt, beim Bohren zur Bildung einer Düse abzuweichen oder zu wandern. Risse in gewalzten Stählen mit lamellaren Fehlstellen treten immer dann auf, wenn die Spannungen normal zu den Lamellen verlaufen. Die vorliegende Erfindung zieht nun einen Vorteil aus dem besonderen Merkmal des Elektroschlackeschweißverfahrens, bei dem die Schrumpfspannungen parallel zu den Lamellen verlaufen und somit nur eine geringe Tendenz haben, lamellare Risse zu verursachen. Da das nach dem Elektroschlackeverfahren aufgeschmolzene Metall des Ansatzes einheitlich und rein ist, ergibt sich, daß sich die Bindung zwischen diesem Metall und dem Basismetall ganz durch das Basismetall hindurcherstreckt, so daß der Ansatz tatsächlich über die gesamte Stärke des Basismetalls mit diesem innig verbunden ist.

Somit bietet die Erfindung bei der Bildung von Ansätzen oder Düsen auf Rohren und dergl. große Vorteile sowohl hinsichtlich des Verfahrens der Herstellung als auch hinsichtlich der fertigen Ansatz-Rohr-Kombination. Bei der fertigen Ansatz-Rohr-Kombination hat sie alle Vorteile einer vorzüglichen Verbindung, die zwischen dem neuen Metall und dem Metall des Rohrs erreicht wird. Dazu gehören: geringe nichtmetallische Einschlüsse, strukturelle Gleichförmigkeit, Verbesserung der Ermüdungsfestigkeit des Metalls des Ansatzes und verbesserte Dehnbarkeit im Längs- sowie im Querschnitt.

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Das EIektroschlackeverfahren erzeugt sehr hochwertiges Metall aus einer sehr großen Anzahl verschiedener Legierungen.

Weitere Merkmale der Erfindung, die Gegenstand der Unteransprüche sind, ergeben sich aus dem folgenden Teil der Beschreibung, in dem einige Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes anhand von Zeichnungen beschrieben sind. Es zeigt:

Fig. 1: eine perspektivische /jisicht eines Rohrabschnitts mit einem nach dem erfindungsgemäßen Verfahren daran angeformten Ansatz, in Form einer Düse,

Fig. 2: einen quer zur Rohrachse verlaufenden Schnitt, der eine Zwischenstufe bei der Bildung des Ansatzes nach der Erfindung veranschaulicht,

Fig. 3: eine Draufsicht auf ein Rohr mit einer anderen Ausführungsform eines teilweise im Schnitt dargestellten Ansatzes nach dem erfindungsgemäßen Verfahren,

Fig. 4: einen Teil eines Längsschnittes durch das Rohr nach Fig. 3, das eine Form zeigt, die zur Bildung des Ansatzes nach Fig. 3 benutzt wird,

Fig. 5: eine perspektivische Ansicht der Unterseite

einer Form, die zur Durchführung des erfindungsgeraäßen Verfahrens benutzt werden kann, und

Fig. 6: einen im größeren ricßst&b dargestellten Teilschnitt eines Ansatzes gemäß Fig. 1 und

Fig. 1A: eine Ansicht einer anderen Ausführungsform, bei der eine Platte anstelle eines Rohres mit einem Ansatz versehen ist.

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Piß. 1 zeigt ein Rohr 10 mit einem Ansatz 11 und einer öffnung 20 in dem Ansatz. Zur Bildung des Ansatzes 11 \.ird, wie Fig. P zeigt, eine konische Bohrung 12 in das Rohr 10 eingebracht. Unterh.-lb dieser Bohrung 12 wird ein pus Kupfer oder einem anderen geeigneten Material bestehender /nfangsbehälter 1Λ- gegen die Unterseite des Rohres 10 angeordnet. Eine wassergekühlte Form 13, die aus Kupfer oder einem anderen geeigneten Material besteht und in ihrem Boden bogenförmig ausgeführt ist, um sich der gewölbten Fläche des Rohrs 1) anzupassen, wird .auf die Überseite der Bohrung 12 aufgesetzt. Fig. 5 zeigt die gewölbte Bodenfläche der Form 15, die, wie bei 17 gezeigt ist, getrennt werden kann und mit Wasserrohren 18 für den Zufluß und den Abfluß von Wasser zur Kühlung des geschmolzenen Metalls versehen ist, d'is in der Form 1? geformt wird. Das geschmolzene Met'ill wird in der Form 15 durch Elektroschlackeschweißung gewonnen. Das geschmolzene Metall wird dabei zunächst in dem /.nf angsbehälter 1'i gebildet, steigt danach aufwärts in di ο 'v>hrung 12 hinein und f'illt diese und verschmilzt dabei mit dem Rohr 10. (Der Bereich der Bohrung 12 ist dabei zur Verdeutlichung nicht geschnitten.) Die Bohrung 12 wird bei der Durchführung der Elektroschlackeschweibung gefüllt, und die Schweifung führt zu einem Metallauftrag oberhalb und unterhalb der Bohrung bei der Ausführungsform nach Fig. Das geschmolzene Metall in der Bohrung 12 enthält auch Metall von der die Bohrung umgebenden Wand in dem Maße, wie dieses Metall bei der Schweißung geschmolzen worden ist. Beim Abkühlen des geschmolzenen Metalls ergibt sich, wie Fig. 2 zeigt, eine konische Verschmelzungszone 13. Das Elektroschlackeschweißen wird solange fortgesetzt, bis die Form mit Metall gefüllt ist. Wenn dieses Metall abgekühlt ist, dann kann eine Öffnung 20 in den Ansatz 11 eingebracht werden, um ihn in eine Düse umzuwandeln.

Fig. 3 zeigt eine Düse 11" mit einer Öffnung 20·, die an Ort und Stelle während der Elektroschlackeschweißung geformt worden ist. Fig. 4 zeigt eine Form, die zur Bildung der öffnung 20· benutzt werden k?>nn. Zu Anfang wird eine

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konische Bohrung 12' in die Basis 10' gebohrt. Eine entferntere Anfangsform 14· wird unterhalb der Bohrung 12' angeordnet, und eine kreisförmige, wassergekühlte Form 15' wird auf die Oberseite der Bohrung 12' aufgebracht. Der Hohlraum der Form 1¹".)¹ ist mit einem wnsser^ek.t'ilten, herausnehmbaren Formkern 22 versehen, der bei 23 geteilt ist. Geschmolzenes Metall, das durch ^lektroschlackeschweiaung in der Bohrung 12' und in dem Hohlraum der Form Vj¹ erzeugt worden ist, bildet sich um den Formkern 22 herum. Bei der Abkühlung des geschmolzenen Metalls ergibt sich ein konisch auslaufender Verschmelzungsbereich 13'· Wenn das geschmolzene Metall in dem gewünschten Haß abgekühlt ist, dann wird der Formkern 22 aus dem Hohlraum der Form 15 entfernt. Es ist auch möglich, den Formkern aus einem Stück herzustellen und zum Zwecke der leichteren Entfernung leicht verjüngt auszuführen. Somit wird die Öffnung 20' (Fig. 3) an Ort und Stelle wahrend der Elektroschlackeschweißung hergestellt.

Fig. b ist sin Querschnitt einer Nickel-Chrornlegierung in der axialen Mittellinie eines Ansatzes 11 on der Verbindung mit dem ilohr 10, wobei sich aine Mi kr ο struktur des Zusatzes 11 zeigt, die eine Schinelzlinie 13 hat, wie in Fig. 2 dargestellt. Es ist ersichtlich, daß die Richtung des Dendritenflusses im wesentlichen parallel zur /.chse des Ansatzes verlauft, wobei dns Metall des Ansatzes und dos Metnil des Rohres ahnliche Materialien sind. Die ^uf diese l'Jeisn in dieser Richtung gebildeten Dendriten ergeben ein? zus'Itzlicho strukturelle Festigkeit in der Lastrichtung. Dieser .oisatz ist on Ort und Stelle gebildet, und dns im ^.lektroschlackeverfahren aufgebrachte Metall reicht durch die Rohrwand hindurch, verbindet sich mit der Wand des Rohres und ist integriert mit dem Metall der Rohrwand.

Der Begriff "Elektroschlackeschweißverfahren" nimmt Bezug auf ein gut bekanntes Schweißverfahren. Elektroschlackeschweißung ist ein kalt beginnendes Verfahren, bei dem zunächst ein

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elektrischer Lichtbogen °m finde einer Elektrode gebildet wird. V/enn aber eine ausreichend dicke Schicht von heißer geschmolzener Schlacke gebildet ist, dnnn wird der Lichtbogen r-ufgehoben und der Strom fließt von der Elektrode, die in die geschmolzene Schlacke eingetaucht ist, durch die leitende Schlacke hindurch in das Basismetall. Die Schlacke wird in dem geschmolzenen Zustand gehalten und die Elektrode wird nbgeschmolzen, wodurch zusätzliches geschmolzenes Metall erzeugt wird durch die Wärme, welche von dem Widerstand herrührt, den die geschmolzene Schlacke dem Strom entgegensetzt. Bei der Bildung eines Ansatzes nnch der vorliegenden Erfindung weist das geschmolzene riet all in der Öffnung der Basis von der Elektrode stammendes Metall und ebenfalls Basismetall von dem Umfang der Öffnung auf, wobei das Basismetall auch durch die erzeugte Wärme geschmolzen wird. ;is ergibt sich, daß beim Abkühlen des geschmolzenen Metalls im Bereich der öffnung eine metallurgische Bindung zwischen dem von der Elektrode abgelegten Metall und dem Metall der Basis im Bereich der Öffnung erreicht wird.

Zur Bildung des Ansatzes gemäß der vorliegenden Erfindung können verschiedene Verfahren der Elektroschlackeschweißung benutzt werden. So kann der Ansatz beispielsweise unter Verwendung eines üblichen Elektrodendrahtverfahrens gebildet v/erden, bei dem das Elektroschlackemetall von einer Elektrode gebildet wird, die während des Schweißvorganges von der Wärme aufgezehrt wird. Es kann aber auch das Verfahren mit einer sich verbrauchenden Führung angewandt werden, bei dem die Elektrode in einm Metallführungsrohr angeordnet ist, welches auch eine Quelle für das Elektroschlackemetall ist, wenn es während des Schweißprozesses durch die Wärme aufgebraucht wird. Auch kann der Ansatz von einer sich aufbrauchenden Platte oder einer zylindrischen Elektrode gebildet werden.

Der Begriff "Elektroschlackemetall" bezieht sich hier auf ein Metall, das solchen Metall iritumfaHt, das während der

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Elektroschlackeschweißung von einer Elektrode abgelegt wird mit oder ohne ein sich aufbrauchendes Metnllfuhrungsrohr.

Der erfindungsgemäß gebildete Ansatz stoht ^us der Oberfläche der Metnllbasis vor und Imn .'ode geeignete Form hoben, um die gev/ünschte Funktion zu erfüllen. So können beispielsweise Nippel, Düsen und Abzweig^nschlüsse gemäß der Erfindung hergestellt werden. Beispielsweise sei erwähnt, daß insbesondere Ansätze mit einer Höhe von etwn 75 - 300 mm (3 - 12 inch) und einem Durchmesser von etwa 100 - 130 mm (4 - 5 inch) geformt v/erden können. Es sei darauf hingewiesen, daß der Ansatz kein "Schweißwulst" ist, da das Elektroschlackemetall des Ansatzes nicht abgelegt wird zum Zwecke der Verbindung von zwei Metallbasisstücken. Das Metall wird vielmehr zu dem Zweck aufgebracht, um nuf einer Metnilbasis einen vorspringenden Teil zu bilden, der selbst eine bestimmte Funktion ausübt oder zur Ausbildung einer Funktion umgestaltet werden kenn, beispielsweise durch Bohren einer Öffnung durch den massiven Ansatz, um ihn in eine Düse umzuwandeln.

Im Vergleich zum Stand der Technik, gemäß dem ein Ansatz durch Elektroschlackeschweißung gebildet wird, kann die Erfindung mit besonderem Vorteil benutzt v/erden zur Bildung eines Ansatzes auf einer Metnilbasis mit einer gewölbten Fläche , wie zi.rn Beispiel der konvexen Fläche eines Rohren, wie zuvor beschrieben wurde. Bei. dem erwähnten Stand der Technik verstärkt die Bildung eines Ansatzes nuf einer gewölbten Rohrfläche die Tendenz der Verbindung zwischen dem Ansatz und der Rohrfläche zu brechen. Dies tritt beim Stand der Technik auch auf bei der Bildung eines Ansatzes auf einer flachen Fläche. Die Gefahr der Trennung des Ansatzes von der Fläche ist besonders ernst am Umfang des Ansatzes und kann dadurch ausgeschaltet werden, daß das zuvor erwähnte bereits bekannte Verfahren durch getrennte zusätzliche Schritte einer mechanischen

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Abtragung des ungeschmolzenen Metalls und durch Ablagerung des Schweißmetalls durch bekannte Verfahren ergänzt wird. Die metallurgische Verbindung des Ansatzes mit der das Loch bildenden Rohrwand vermeidet erfindungsgemäß dieses Problem völlig und gibt die Möglichkeit, eine ausreichend gebundene Schweißkehle zu erzeugen, die, wie erwähnt, mit dem bisher bekannten Verfahren nicht erzeugt werden kann.

Es sei hier darauf hingewiesen, daß die Erfindung vorteilhaft auch dazu benutzt werden kann, einen Ansatz auf anderen Oberflächen zu bilden, beispielsweise auf einer flachen Oberfläche, wie sie die Platte nach Fig. 1A darstellt.

Im allgemeinen wird der Ansatz nuf einer relativ starken Metallbasis gebildet, d.h., die Basis ist ausreichend stark, um die beim Schmelzen durch das Klektroschlackeverfohren entstehende Hitze r.uszuhalten. In der Regel sollte die Basis zumindest etv/a 20 mm (3/4- inch) stark sein. Wenn eine ein wenig dünnere Metallbasis benutzt wird, dann sollten Vorkehrungen getroffen werden, um diese zu kühlen und dadurch zu verhindern, daß sie bei dem Verschmelzen mit dem Ansatz übermäßig abschmilzt.

Der Oberflächenbereich des Loches in der Metallbasis kann im wesentlichen gleich, größer oder kleiner als der horizontale Querschnittbereich des Basisabschnitts des Ansatzes sein, d.h., gleich, größer oder kleiner als der Abschnitt des Ansatzes an der Oberfläche der Metallbasis. Es wird bevorzugt, daß die Flächenöffnung des Loches in der Metallbasis kleiner ist als der Bereich des Basisabschnitts des Ansatzes. Der Grund dafür liegt darin, daß eine glatte Kehle am Umfang des Ansatzes geformt wird, wenn die Wärme des geschmolzenen Metalls den Bereich des Basismetalls schmilzt, der sich von dem Loch nach außen und unter die Form erstreckt. Es wird in diesem Zusammenhang auf die Bezugszeichen 12' und 13' in Fig. 4 hingewiesen.

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Die Figuren 2 und 4 zeigen die Verwendung eines konischen Loches in der Rohrwand, wobei der Durchmesser von der Oberseite bis zur Unterseite der Rohrwand -bnlmmt. Die Verwendung derartiger nach unten sich verjüngender Löcher hat gewisse Vorteile. Im Vergleich zu einem Loch mit einer senkrechten Seitenwand bietet die verjüngte Ausführung eine größere ilohrwandf lache, die met, llurgisch mit dem Elektroschlackemetall gebunden werden kann, das den Ansatz bildet. Auf diese Weise wird die Festigkeit der Verbindung erhöht. Ferner ist die Verwendung eines nach unten sich verjüngenden Loches insbesondere bei ,'inWendungsfallen vorteilhaft, bei denen es gewünscht wird, daß der horizontale Querschnittbereich des Ansatzes an der Oberfläche der Metallbasis relativ groß ist, um in dieser Ebene entsprechende Konturen zu ermöglichen. Zur Erläuterung sei darauf hingewiesen, dnß dann, wenn der horizontale Querschnittbereich des Loches im Bereich des Bodenabschnitts der Metallbasis relativ groO ist, d.h., der Bereich, in dem das geschmolzene Elektroschlackemetall anfangs gebildet wird, die gewünschte Verschmelzung des ßlektroschlockemetalls und des Metnils der Basis möglicherweise nicht erreicht werden kann, da die erforderliche Wärme fehlt, um das Metall der viand zu schmelzen. Die Verwendung von nach unten sich verjüngenden Löchern vermeidet diese Schwierigkeit, da dann die Hitze begrenzt ist >uf einen .-tleineren Bereich und cl~- iflit ausreicht zur Schmelzung des metalls der Wand, welche dieses Loch begrenzt. Ss sei darauf hingewiesen, drß bei Fortführung des 31ektroschl:cksschweißverfahrens und bei der Bildung von zusätzlichem Metall in dem Loch ausreichend Wärme erzeugt wird, um die Wand über ihre gesamte Stärke zu schmolzen, einschließlich der Außenfläche der Metallbasis, auch wenn der horizontale Querschnittbereich des Lochen und des geschmolzenen Metalls relativ groß ist.

Die in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsformen

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zeigen Metallbasen rait völlig durch die Basin hindurchgehenden Löchern. Es gibt ober /nwendungsfulle, bei denen der i-jisatz ausreichend gebildet und metallurgisch mit dem Bas.isuetall verbunden v;erden knnn, indem sich dos Loch nur teilweise durch die Basis hindurcherstreckt. Ein derartiges Loch sollte eine solche Tiefe haben, daß eine ausreichende V/andfliche zur Verfugung steht, um die Bildung einer sicheren metallurgischen Verbindung zwischen den im Elektroschlackeverfahren .abgelegten Netall und dem Basismetall zu gewährleisten. Dns Basismetall muli naturlich ausreichend dick sein, um ein Loch mit der erforderlichen Tiefe zu ermöglichen. V/enn ein solches Loch benutzt v/ird, d-s sich nur teilweise durch die Basis hindurcherstreckt, dann v/ird empfohlen, daß dieses Loch nach unten hin sich verjüngt und dafi der Boden dieses Loches gerundet und d.-'bei relativ Mein ist. Bereiche einer unvollständigen Verschmelzung zwischen der Wand des Loches und dem im Lllektroschlackeverf ohren abgelegten Metall können unter Umständen im Bereich der Basis des Loches vorkommen, da zu Beginn des Schweißprozesses und vor der Erreichung stabiler Verhältnisse im Elektroschlackeverfahren möglicherweise nicht die für die Schmelzung der Wand erforderliche Hitze erzeugt werden kann. Derartige Bereiche können entfernt werden, wenn der Ansatz zur Bildung einer Düse oder dergleichen durchbohrt wird. Bei der Benutzung dieser Form der Brfindung knnn eine Wasserkühlung der Innenfläche verwendet werden, wobei die Notwendigkeit der Benutzung einer Kühlung an der Anfangsfläche verhindert v/erden kann.

Wenngleich das Loch in der Metallbasis jede gewünschte Form haben kann, erscheint es doch am einfachsten, die Basis mit einem im Querschnitt kreisförmigen Loch zu versehen, das vorzugsv/eise nach unten hin sich verjüngt. Der Hohlraum in der Form, in dem sich der Ansatz bildet, kann von .jeder Größe und Form sein zur Erzeugung eines Ansatzes mit einer gewünschten Kontur des Ansatzes und der Kehle. Die vorliegende Erfindung kann dazu benutzt werden, um Ansntze ruf einer Vielzahl

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von Metallen und Metallegierungen zu bilden, und der Ansatz selbst knjin aus einer Vielzahl von verschiedenen Metallen und Metallegierungen erzeugt werden. So können beispielsweise Metalle wie Stahl, Kupfer, Kupferlegierung und Nickellegierungen, einschließlich Kupfer-Nickel-Legierungen benutzt werden. Dies sind aber nur ein paar Beispiele für die Metalle und Metallegierungen, die Anwendung finden können.

Insgesamt gibt die vorliegende Erfindung die Möglichkeit, im Elektroschlackeverfahren einen metallischen Ansatz derart zu bilden, daß große Oberflächen- und innere metallurgische Bindungen zwischen dem Elektroschlockemetall und dem Metall der Basis erzeugt werden. Dies führt zu einer verbesserten Struktur, die metallurgisch einwandfrei und rißsowie bruchsicher ist. Diese Ergebnisse können in einer verhältnismäßig einfachen und unkomplizierten Art und Weise erzielt werden.

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Claims

Patentanwälte 51 Aadwii, den 8. Februnr 1977

DIPL-ING. BRUNO SCHMETZ Augustastraße 14-16 · Tel. (0241) 508051

DlPL-ING. WERNER KÖNIG

LA SOUDURE ELECTRIQUE AUTOGENE, PROCEDES ARCOS, S.A., Brüssel, Belgien

Patentanmeldung

Verfahren zur Bildung eines metallischen Ansatzes in Verbindung mit einer Metallbasis sowie danach hergestelltes Bauteil

Ansprüche

1| Verfahren zur Bildung eines metallischen Ansatzes in Verbindumg mit einer Metallbasis durch Aufbringen eines Schweißmetalls im Elektroschlnckeverfahren, d a durch gekennzeichnet, daß in der Metallbasis ein Loch gebildet wird, daß das Loch vor Bildung des Ansatzes durch darin geschmolzenes Metall gefüllt wird, wobei die Schmelze aus eingebrachtem Elektroschlackemetall sowie aus durch die vom Elektroschlackeverfahren erzeugte Wärme geschmolzenem Metall der umgebenden Bereiche der Metallbasis gebildet wird, und daß das geschmolzene Metall zur metallurgischen Verbindung des Elektroschlackemetalls mit dem Basismetall im Lochbereich gekühlt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich das Loch durch die gesamte Stärke des Basismetalls hindurcherstreckt und daß das geschmolzene Metall in dem Loch von dessen Unterseite her abgestützt wird.

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3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallbasis von der konvexen Fläche einer Rohrwand gebildet wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Ansatz um einen im Loch angeordneten Kern herum gebildet wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern zur Bildung einer Öffnung im Ansatz entfernt wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Loch einen kreisförmigen Querschnitt hat und sich nach unten hin verjüngt.
7. Metallisches Bauteil mit einer Metallbasis und einem vorstehenden Ansatz, hergestellt nach dem Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Bauteil (1O;1O') ein Loch (12;12·) aufweist, das mit nach dem Elektroschlackeverfahren geschmolzenem Metall gefüllt ist, welches mit dem das Loch umgebenden Basismetall metallurgisch vermengt und verbunden ist sowie aus dem Loch vorstehend den Ansatz (11;11·) bildet.
8. Metallisches Bauteil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß sich das Loch (12;12') ganz durch die Metallbasis hindurcherstreckt.
9. Metallisches Bauteil nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß in dem nach dem Elektroschlackeverfahren geschmolzenen Metall dendritische, in Bezug auf das Basismetall im wesentlichen senkrecht ausgerichtete Kristalle angeordnet sind.

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10. Metallisches Bauteil nach einem der Ansprüche 7 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, daß die Metallbasis die konvexe Fläche einer Rohrwand ist.
11. Metallisches Bauteil nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Loch (12;12^!) einen kreisförmigen Quersennit hat und sich nach unten hin verjüngt.
12. Metallisches Bauteil nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Bereich, der aus dem nach dem Elektroschlackeverfahren geschmolzenen Metall
gebildet ist, eine durchgehende Öffnung (20;20') vorgesehen ist.
13. Metallisches Bauteil nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Ansatz (11;11·) eine aus Elektroschlackemetall hergestellte Kehle aufweist, die
metallurgisch mit dem Basismetall vermengt und verbunden ist.

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