DE2727239C2

DE2727239C2 - Device for testing the susceptibility to hot cracking during welding

Info

Publication number: DE2727239C2
Application number: DE2727239A
Authority: DE
Inventors: Horst Ing.(Grad.) Kleistner; Klaus Dipl.-Ing. Wilken
Original assignee: Bundesanstalt fuer Materialforschung und Pruefung BAM
Current assignee: Bundesanstalt fuer Materialforschung und Pruefung BAM
Priority date: 1977-06-16
Filing date: 1977-06-16
Publication date: 1979-08-16
Also published as: DE2727239B1

Description

a) zwei der Probendicke angepaßte Radiusstempel (3) die Probe (1) während des Schweißens mit einstellbarer Geschwindigkeit auf das ebenfalls der Probendicke angepaßte Radiusunterteil (2) herunterdrücken, so daß die Probe (1) in die durch Radiusunterteil (2) und Radiusstempel (3) vorgegebene Form gezwungen wird und somit auf seiner gesamten Oberfläche die gleiche definierte Dehnung erhält,a) two radius stamps (3) adapted to the specimen thickness, the specimen (1) during welding at an adjustable speed on the lower part of the radius, which is also adapted to the sample thickness (2) Press down so that the sample (1) is in the lower part of the radius (2) and the radius stamp (3) predetermined shape is constrained and thus on its entire surface the receives the same defined elongation,

b) der Zeitpunkt des Biegevorgangs, von der momentanen Schweißbrennerstellung abhängig, wählbar ist und dann erfolgt, wenn der in Bewegung befindliche Schweißbrenner (28) den Scheitelpunkt des Radiusunterteils (2) passiertb) the time of the bending process, depending on the current welding torch position, is selectable and takes place when the welding torch (28) is in motion The apex of the lower part of the radius (2) happens

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegung des Radiusstempels (3) durch ein geschlossenes Differential-Kniehebelsystem ausgeführt wird.2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the movement of the radius stamp (3) is carried out by a closed differential toggle lever system.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schweißbrennerbewegung mittels eines Hydraulikzylinders (27) erfolgt.3. Apparatus according to claim 1, characterized in that the welding torch movement by means of a hydraulic cylinder (27) takes place.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schweißbrenner (28) in einem Brennerwagen (25), der durch Einsatz geschliffener Führungsstangen (24) und Kunststoff-Buchsen (26)4. Apparatus according to claim 1, characterized in that that the welding torch (28) in a torch carriage (25), which is ground by use Guide rods (24) and plastic bushes (26)

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung, die es ermöglicht, die Heißrißanfälligkeit von Grundwerkstoff und/oder Schweißzusätzen während des Schweißens festzustellen. Dabei können wahlweise die Schweißverfahren WIG, MIG/MAG und Ε-Hand eingesetzt werden. Beim Prüfvorgang wird eine Probe während des Schweißens mittels zweier Radiusstempel über ein Radiusunterteil gebogen, so daß an der Probenoberseite eine genau definierte Dehnung entsteht. Die Stempelgeschwindigkeit ist in bestimmten Grenzen stufenlos variierbar. Die erzeugte Biege-Prägekraft wird so groß gehalten, daß die Probe am Ober- und Unterradius anliegt, so daß die vorgewählte und beabsichtigte Dehnung der Probenoberseite sicher eingehalten wird. Die Probengeometrie kann in bestimmten Grenzen verändert werden.The invention relates to a device which makes it possible to reduce the susceptibility to hot cracking of the base material and / or to determine welding consumables during welding. You can choose between the welding process TIG, MIG / MAG and Ε-hand can be used. During the testing process, a sample is used during of welding by means of two radius punches bent over a radius lower part, so that on the sample top a precisely defined stretch occurs. The stamp speed is stepless within certain limits variable. The bending and embossing force generated is kept so great that the sample is on the upper and lower radius is applied so that the preselected and intended elongation of the sample top is reliably observed. The sample geometry can be changed within certain limits.

Die bisher bekannten Vorrichtungen arbeiten mit einer Probenlänge, die nur zur Hälfte für die Prüfung genutzt werden kann. Die eigentliche Heißrißprüfung erfolgt am Übergang des Radiusunterteils in die Waagerechte, also nicht über den Scheitel des Radius, was zu nicht genau genug definierten Dehnungen an der Probenoberseite führen kann. Die Probe wird wie ein Biegebalken an der Seit^ des Radiusauslaufs fest eingespannt und durch Kraftaufbringung an der anderen Seite auf den Radiusblock heruntergebogen. Hierzu sind Hilfsmittel erforderlich, da die Probe sonst an der Stelle, an der sie gerade aufgeschmolzen ist, ausknickt und somit nicht die vom Radiusunterteil vorgegebene Form annimmt. Es werden daher bei jedem Versuch 2 Beilagebleche über die Probe gespannt, die von einem nicht regelbaren Pneumatikratter- und stickslipfrei läuftThe previously known devices work with a sample length that is only half for the test can be used. The actual hot crack test takes place at the transition from the lower part of the radius to the Horizontal, i.e. not over the vertex of the radius, which leads to not precisely defined elongations at the Sample top can lead. The specimen is fixed like a bending beam on the side of the radius outlet clamped and bent down onto the radius block by applying force on the other side. Aids are required for this, as otherwise the sample will be at the point where it has just melted. buckles and therefore does not take on the shape given by the lower part of the radius. It will therefore be at 2 shim plates stretched over the sample for each test, which are driven by a non-adjustable pneumatic rattle and runs stick-slip-free

5. Vorrichtung nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriabsenergie aus geladenen Speichern geliefert wird, die nach dem Prüfvorgang aufgeladen werden.5. Apparatus according to claim 2 and 3, characterized in that the drive energy from charged Storage is supplied, which are charged after the test process.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet daß durch Wahl verschiedener Paarungen von Radiusunterteil (2) und Radiusstempel (3) unterschiedliche Probendehnungen erzeugt werden.6. Apparatus according to claim 1 to 5, characterized in that by choosing different Pairings of radius lower part (2) and radius stamp (3) produced different sample expansions will.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet daß Probendicke und Probenbreite variiert werden.7. Apparatus according to claim 1 to 6, characterized in that the sample thickness and sample width can be varied.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet daß die Schweißstromquelle automatisch von der Prüfvorrichtung gesteuert wird.8. Apparatus according to claim 1 to 7, characterized in that the welding power source is automatic is controlled by the test device.

9. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanten der Radiusstempel (3) als Rollen ausgebildet sind.9. Apparatus according to claim 1 to 8, characterized in that the edges of the radius stamp (3) are designed as roles.

10. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Brenneraufnahme (29) derart ausgebildet ist, daß unterschiedliche Brenner verschiedener Schweißverfahren einsetzbar sind.10. Apparatus according to claim 1 to 9, characterized in that the burner receptacle (29) is designed such that different torches of different welding processes can be used.

11. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß Radiusunterteil (2) und Radiusstempel (3) wahlweise so angeordnet sind, daß entweder in Schweißnahtlängsrichtung (Längsbeanspruchung der Probe) oder quer dazu (Querbeanspruchung der Probe) gebogen wird.11. The device according to claim 1 to 10, characterized in that the lower radius part (2) and radius stamp (3) are optionally arranged so that either in the longitudinal direction of the weld (longitudinal stress the specimen) or across it (transverse loading of the specimen).

12. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Biegeschwindigkeit der Radiusstempel (3) stufenlos eingestellt wird.12. The device according to claim 1 to 11, characterized in that the bending speed of the Radius punch (3) is continuously adjusted.

Zylinder mitsamt der Probe heruntergebogen werden müssen. Dadurch entstehen Undefinierte Schiebungen an der Probenoberfläche und während des Ablaufs stark veränderliche Biegegeschwindigkeiten, die den Prüfvorgang beeinträchtigen. Eine Variation von Probenbreite und -dicke ist ebenfalls nicht gegeben.Cylinder must be bent down together with the sample. This creates undefined shifts on the specimen surface and during the course of the test, strongly variable bending speeds that affect the test process affect. There is also no variation in the width and thickness of the specimen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art so auszubilden, daß bei sichergestelltem konstantem Biegeradius die geschilderten Schiebungen und damit Undefinierten Dehnungen an der Probenoberfläche verhindert werden, die Probenlänge völlig genutzt werden kann, die Beilagebleche entfallen, die Biegegeschwindigkeit reproduzierbar eingestellt werden kann, die Probendicke und -breite variiert werden kann und verschiedene Schweißverfahren eingesetzt werden können.The invention is based on the object of designing a device of the type mentioned at the outset in such a way that that with a guaranteed constant bending radius the described shifts and thus undefined Strains on the sample surface can be prevented, the sample length can be fully used There is no need for additional sheets, the bending speed can be set reproducibly, and the specimen thickness and width can be varied and different welding processes can be used.

Gelöst wird die gestellte Aufgabe erfindungsgemäß gemäß den Kennzeichnungsmerkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.The object set is achieved according to the invention according to the characterizing features of the claim 1. Advantageous embodiments of the invention are characterized in the subclaims.

Die Erfindung wird anschließend beispielhaft anhand von Figuren erläutert.The invention will then be explained by way of example with reference to figures.

F i g. 1 zeigt einen Längsschnitt durch die erfindungs-Wi gemäße Radiusbiegeeinrichtung;F i g. 1 shows a longitudinal section through the invention-Wi proper radius bending device;

Fig.2 das Differential-Kniehebelsystem mit Werkzeugaufnahme 20 in Längsbiegeposition;
F i g. 3 die Schweißbrennervorschubeinrichtung.
In Fig. 1 ist die Probe 1 im Anschlag 5 und ,,, Radiusunterteil 2 in genau waagerechter Schweißposilion festgeklemmt mit der Feder 7, die über Langlöcher auf verschiedene Probendicken einstellbar ist. Das Radiusunterteil (2) ist an der Aufnahme (4) an einem2 shows the differential toggle lever system with tool holder 20 in the longitudinal bending position;
F i g. 3 the welding torch feed device.
In Fig. 1, the sample 1 is clamped in the stop 5 and ,,, radius lower part 2 in an exactly horizontal welding position with the spring 7, which can be adjusted to different sample thicknesses via elongated holes. The lower radius part (2) is on the receptacle (4) on one

Anschlag angeschraubt Da bei sämtlichen verschiedenen Radiusunterteilen (2) der Radiusscheitel den genau gleichen Abstand zur Anlagefläche hat und von der unteren Auflage zum Radiusscheitel das gleiche Maß besteht, sind sämtliche Radiusunterteile 2 ohne erneute Einstellarbeit austauschbar. Die Aufnahme 4 ist auf dem Maschinentisch 21 festgeschraubt und nach der Lage der Radiusstempel 3 ausgerichtet und verstifteL Wird die Probe 1 nun während des Schweißens vom Radiusstempel 3 über das Radiusunterteil 2 heruntergobogen, drückt die Probe 1 den Anschlag 5 mit herunter. Die obere Lage des Anschlags 5 ist fest eingestellt Sie wird in der Ausgangsposition von der Feder 6 gegen eine Bundbuchse gedrückt Wird Querbiegeposition geschweißt, d. h. Radiusscheitel in Richtung der Brennerbewegung, wird das Radiusunterteil 2 um 90° gedreht an einen Anschlag an die Aufnahme 4 angeschraubt Der Radiusstempel 3 besitzt dann keinen Innenradius, sondern ist mit einer geraden Kante ausgebildet Das bedeutet, daß die Prüfpositionen »Längsbiegen« und »Querbiegen« in der gleichen Vorrichtung mit gleichen Prüfbedingungen durchgeführt werden können.Stop screwed on Since the apex of the radius is exactly the same for all the different lower parts of the radius (2) has the same distance to the contact surface and the same dimension from the lower support to the apex of the radius exists, all radius lower parts 2 are without renewed Adjustment work exchangeable. The receptacle 4 is screwed onto the machine table 21 and according to the position the radius punch 3 is aligned and pinned. If the sample 1 is now removed from the When the radius stamp 3 is bent down over the radius lower part 2, the sample 1 presses the stop 5 down with it. The upper position of the stop 5 is fixed. It is counteracted by the spring 6 in the starting position a flange bushing is pressed. H. Radius vertex in the direction of the Torch movement, the radius lower part 2 is rotated by 90 ° to a stop on the receptacle 4 screwed on The radius punch 3 then has no inner radius, but is with a straight edge This means that the test items "longitudinal bending" and "transverse bending" are in the same place Device can be carried out with the same test conditions.

F i g. 2 zeigt den Aufbau des geschlossenen Differential-Kniehebelsystems mit Werkzeugaufnahme 20 und Radiusstempel 3. Ein Hydraulikzylinder 14 ist im Festlager 13 gelenkig aufgehängt Seine Kolbenstange trägt die Achse 12. Auf der Achse 12 sitzen das kurze Hebelpaar 9 und das lange Hebelpaar 10. Das kurze Hebelpaar 9 hat den festen Drehpunkt in Achse 11 und Festlager 8, das lange Hebelpaar 10 hat als Drehpunkt Achse 22 und Traverse 15. Die Lagerung auf den Achse;» 11,12 und 22 besteht aus wartungsfreien Hochleistungs-Kalotten-Gelenklagern 18. An der Traverse 15 sind Zugholme 16 fest angeschraubt, diese werden in Längslagern 17 geführt. Die Werkzeugaufnahme 20, in der die variierbaren Radiusstempel 3 sitzen, ist mit Kontermuttern 19 an den Holmen 16 einstellbar befestigt. Wird nun der Hydraulikzylinder 14 mit Öldruck aus einem Speicher über ein Steuerventil beaufschlagt, bewegt sich die Kolbenstange auf dem Kreisbogen, den der Achsenabstand des kurzen Hebelpaares 9 fest vorgibt, und fährt bis in die gestreckte Lage beider Hebelpaare. Das ist die Position, in der der Radiusstempel 3 die Probe 1 unter Vorspannung vollkommen auf das Radiusunterteil 2 gedrückt hat Das lange Hebelpaar 10 muß diesen Kreisbogen an der Achse 11 mitbeschreiben. Da aber der Abstand der Achser 12 und 22 um ein Mehrfaches größer ist als der Abstand der Achsen 12 und 11, und da die Traverse 15 sich durch die Führung 17 nur nach obenF i g. 2 shows the structure of the closed differential toggle lever system with tool holder 20 and radius stamp 3. A hydraulic cylinder 14 is hingedly suspended in the fixed bearing 13. Its piston rod carries the axis 12. On the axis 12 sit the short pair of levers 9 and the long pair of levers 10. The short one Lever pair 9 has the fixed pivot point in axis 11 and fixed bearing 8, the long lever pair 10 has as the pivot point Axis 22 and traverse 15. The bearing on the axis; » 11, 12 and 22 consists of maintenance-free high-performance spherical spherical bearings 18. Drawbars 16 are firmly screwed to the cross member 15; these are guided in longitudinal bearings 17. The tool holder 20, in which the variable radius punches 3 sit is adjustable with lock nuts 19 on the bars 16 attached. If the hydraulic cylinder 14 is now supplied with oil pressure from a memory via a control valve pressurized, the piston rod moves on the arc of a circle, which is the axis distance of the short Pair of levers 9 firmly pretends, and moves into the extended position of both pairs of levers. This is the position in which the radius stamp 3 completely biases the sample 1 onto the lower radius part 2 The long pair of levers 10 must also describe this arc on the axis 11. Here but the distance between the axles 12 and 22 is several times greater than the distance between the axles 12 and 11, and there the traverse 15 through the guide 17 only upwards

5 oder nach unten bewegen kann, wird die Achse 22 einen kleineren Senkrechthub ausführen, jedoch eine um ein Vielfaches erhöhte Kraft aufbringen können. Der genaue Rückhub bei variierten Radien ist über eine Mikrometerschraube und einen elektrischen Mikrokontakt im Bereich der Werkzeugautnahme 20 steuerbar. Die Geschwindigkeit der Kolbenstange, also die ölmenge, die in den Zylinder 14 gedrückt wird, ist über hydraulische druckunabhängige Feinstregelventile steuerbar. Im Hydrauliksystem (nicht gezeigt) sorgt ein Druckwächter dafür, daß nach jedem Biegevorgang der Speicher mittels einer Hydraulikpumpe erneut geladen wird. Dadurch werden Motorschwingungen während des Prüfvorgangs verhindert, die den Schweißvorgang negativ beeinflussen könnten.5 or down, the axis 22 becomes a Carry out a smaller vertical stroke, but can apply a force that is many times higher. Of the the exact return stroke at varied radii is via a micrometer screw and an electrical microcontact controllable in the area of the tool removal 20. The speed of the piston rod, i.e. the The amount of oil that is pressed into the cylinder 14 is via hydraulic pressure-independent fine control valves controllable. A pressure monitor in the hydraulic system (not shown) ensures that the Memory is reloaded by means of a hydraulic pump. This will cause engine vibrations during of the test process, which could negatively affect the welding process.

Fig.3 zeigt die Brenner-Vorschub-Einrichtung, die aus dem Brennerwagen 25, der Brenneraufnahme 29, dem Brenner 28, dem Gestell 23 mit den Führungsstangen 24 und dem Hydraulikzylinder 27 besteht. In den Führungen des Brennerwagens 25 sitzen Kunststoffbüchsen 26, die auf geschliffenen Führungsstangen 24 aus nichtrostendem Material gleiten. Dadurch entsteht auch bei kleinsten Geschwindigkeiten eine absolut stickslipfreie und ratierfreie Vorschubbewegung. Das Drucköl für die Bewegung der Kolbenstange kommt aus einem speziellen Fahrspeicher, der während des Schweißens vom sonstigen Hydrauliksystem getrennt ist. Die exakte Geschwindigkeitseinstellung erfolgt mit druckunabhängigen hydraulischen Feinst)· eelventilen. Nach dem eigentlichen Prüfvorgang wird der Fahrspei-Fig.3 shows the burner feed device, the from the burner carriage 25, the burner receptacle 29, the burner 28, the frame 23 with the guide rods 24 and the hydraulic cylinder 27 consists. Plastic cans are seated in the guides of the burner carriage 25 26, which slide on ground guide rods 24 made of stainless material. This creates An absolutely stick-slip-free and ration-free feed movement even at the lowest speeds. That Pressurized oil for the movement of the piston rod comes from a special travel memory that is stored during the Welding is separated from the rest of the hydraulic system. The exact speed setting is made with pressure-independent hydraulic fine) oil valves. After the actual test process, the driving memory is

J5 eher an das Hydrauliksystem angekoppelt, mit der Pumpe aufgeladen und nach dem Aufladen getrennt. Dadurch können Beeinflussungen des Fahrvorgangs durch Zuschalten des Biegezylinders 14 vermieden werden, dem in Sekundenbruchteilen große ölmengen zugeführt werden müssen, während der Fahrzylinder 27 nur mit kleinen ölmengen beaufschlagt wird. Die Brenneraufnahme 29 ist so ausgebildet, daß unterschiedliche Brenner verschiedener Schweißverfahren eingesetzt werden können. Stabelektroden für das E-Hand-J5 rather linked to the hydraulic system with which Pump charged and disconnected after charging. This can influence the driving process can be avoided by switching on the bending cylinder 14, the large quantities of oil in a fraction of a second must be supplied, while the travel cylinder 27 is only acted upon with small amounts of oil. the Burner receptacle 29 is designed so that different torches of different welding processes are used can be. Stick electrodes for the MMA

■Π Schweißen werden mit einer speziellen Einrichtung geführt.■ Π welding are carried out with a special device guided.

Hierzu 3 Blatt ZeichnungenFor this purpose 3 sheets of drawings

Claims

Patent claims:

1. Device for testing the susceptibility to hot cracking of base material, filler metal and base material / filler metal combinations when welding with a specimen by applying a defined elongation to the top of the specimen, characterized in that