DE2729175B2

DE2729175B2 - Verfahren zum Unterpulver-Lichtbogenschweißen von Stumpfschweißnähten unter Verwendung eines Füllmaterials

Info

Publication number: DE2729175B2
Application number: DE19772729175
Authority: DE
Inventors: Benedykt Matusiak; Rus Nowacki; Zbigniew Olesniewicz; Bronislaw Zochowski
Original assignee: STOCZNIA SZCZECINSKA IM ADOLFA WARSKIEGO SZCZECIN (POLEN)
Current assignee: STOCZNIA SZCZECINSKA IM ADOLFA WARSKIEGO SZCZECIN (POLEN)
Priority date: 1976-07-06
Filing date: 1977-06-28
Publication date: 1980-07-24
Also published as: PT66765B; DE2729175A1; PL121764B1; PT66765A; JPS536243A; FR2357328A1; SE7707805L; GB1548319A; DE2729175C3; PL190999A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Unterpulver-Lichtbogenschweißen von Stumpfschweißnähten unter Verwendung eines Füllmaterials und bekannter, mit einer, zwei oder mehr mit Gleich- oder Wechselstrom gespeisten Elektroden ausgerüsteten Schweißvorrichtungen, die nur einmal auf jeder Seite der Schweißverbindungen entlanggeführt werden, wobei der Ausfluß des Füllmaterials aus der Schweißnaht durch Auflegen der zu verschweißenden Elemente auf eine flache Unterlage oder durch ein entlang der Unterseite der Schweißnsht angeordnetes Band verhindert ist

Ein derartiges Verfahren ist aus der US-PS 33 20 402 bekannt. Hierbei wird als Füllmaterial Eisenpulver verwendet, welches jedoch kostenaufwendig ist Bei diesem bekannten Verfahren ist auch auf die Schwierigkeit hingewiesen, die Naht vollständig mit Füllmaterial zu füllen und dies zu kontrollieren, um sicherzustellen, daß auch qualitativ hochwertige Schweißnähte erzielt werden können.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs gekannten Art anzugeben, das es gestattet, auch Elemente mit unbearbeiteten unregelmäßigen Rändern und bei einem großen Schweißspalt mit einer großen Toleranz dieses Spaltes in der Größenordnung von ±30% seiner Nenngröße zuverlässig und kostensparend zu verschweißen.

Diese Aufgabe wird erstens dadurch gelöst, daß beim Verbinden von Elementen mit einer Stärke bis zu 30 mm in einem I-Schweißspalt mit einer Nenngröße von 10 bis 30% der Stärke des dünneren der zwei zu verbindenden Elemente und mit einem Toleranzfeld bis zu ±30% der Nenngröße dieses Spaltes ein während der Arbeitsbewegung der Schweißvorrichtung erzeugtes Schüttgemisch aus in bekannter Weise ausgewähltem geeignetem Schweißdraht in feingeschnittener Form und Flußmittelpulver eingefüllt wird, wobei der Anteil jedes Schüttgemischbestandteils in den Grenzen von 20 bis 80% liegt, und die Schweißparameter so gewählt sind, daß das Schüttgemisch auf der Unterseite der Schweißnaht verfestigt, ohne ganz zu schmelzen, und zweitens dadurch, daß in einen beim Verbinden von Elementen mit einer Stärke über 30 mm ein- oder beidseitig V-förmig abgeschrägten Schweißspalt mit einer Nenngröße von 5 bis 15% der Stärke des dünneren der zwei zu verbindenden Elemente und mit einem Toleranzfeld bis zu ±30% der Nenngröße dieses Spaltes ein während der Arbeitsbewegung der Schweißvorrichtung erzeugtes Schüttgemisch aus in bekannter Weise ausgewähltem geeignetem Schweißdraht in feingeschnittener Form und Flußmittelpulver eingefüllt wird, wobei der Anteil jedes Schüttgemischbestandteils in den Grenzen von 20 bis 80% liegt und die Schweißparameter so gewählt sind, daß das Schüttgemisch auf der Unterseite der Schweißnaht verfestigt ohne ganz zu schmelzen.

Eine vorzugsweise Ausgestaltung der zweiten Lösung besteht darin, daß ein Schweißspalt mit einem Fugenrand mit einer Höhe bis zu 60% der Stärke des dünneren der beiden /u verbindenden Elemente und einem Winkel λ der Abschrägung hergestellt wird, der gleich oder kleiner ist als der natürlich Schüttwinkel des Sc'nüügemiscnes.

Vorzugsweise wird zur Durchführung des Verfahrens Jin Schüttgemisch aus Schweißdraht in feingeschnittener Form und Flußmittelpulver verwendet, wobei der Anteil jedes Schüttgemischbestandteils in den Grenzen von 20 bis 80% liegt

Die erfindungsgemäße Lösung ermöglicht die automatische Durchführung des Unterpulver-Lichtbogenschweißens bei durch einen großen Schweißspalt und eine große Toleranz dieses Spaltes gekennzeichneten Stumpf schweißnähten bei hohen Schweißparametern, also bei hoher Schweißleistung. Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Bildung einer technologischen Wurzelunterlage, welche den Ausfluß des flüssigen Schweißgutes während des Schweißens auf der ersten Seite vet hindert und eine bisher nicht erreichbare Stabilität des Schweißvorganges sichert und während der Erstarrung des Schweißgutes zu der Stabilität des Schweißspaltes beiträgt, wodurch sich während des Schweißens der Verbindung auf der zweiten Seite die Einbrandtiefe vergrößert und sich somit der Bereich der Stärke der ohne Abschrägung zu schweißenden Bleche vergrößert.

Der dank der technologischen Wurzelunterlage gebildete Schweißspalt erlaubt auch bei hohen Schweißparametern, insbesondere beim Mehelektrodenschwei- 2i Ben einen richtigen Schweißwulst zu erreichen und erhöht die obere Grenze der Strombelastbarke.t der zum Unterpulver-Lichtbogenschweißen anzuwendenden Flußmittel. Bei Durchführung des erfindungsgemäßenVerfahrens füllt das Füllmaterial von sich aus den jo ganzen Hohlraum aus und gewährleistet hochwertige Schweißnähte. Das erfindungsgemäße Schüttgemisch hält die Kosten niedrig.

Der Erfindungsgegenstand wird anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezug auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine Schweißnaht mit einem vergrößerten Schweißspalt zwischen den Rändern und einem Toleranzfeld der zum Schweißen auf einer Unterlage angeordneten Elemente,

F i g. 2 dieselbe mit einem von unten befestigten Band auf Stützen liegende Schweißnaht,

Fig.3 eine Schweißnaht mit einem vorzugsweise erzeugten vergrößerten Schweißspalt, einem Fugenrand und einer einseitigen Abschrägung unten, zum Schweißen auf einer Unterlage angeordnet,

F i g. 4 dieselbe mit einem von unten befestigten Band auf Stützen liegende Schweißnaht,

Fig.5 eine Schweißnaht mit einem vorzugsweise erzeugten Schweißspalt, einem Fugenrand und einer μ einseitigen Abschrägung an der oberen Schweißebene,

F i g. 6 dieselbe mit einem von unten befestigten Band auf Stützen liegende Schweißnaht,

F i g. 7 eine Schweißnaht mit vorzugsweise erzeugten vergrößerten Schweißspalt, einem Fugenrand und μ beidseitiger Randabschrägung zum Schweißen auf einer Unterlage angeordnet,

F i g. 8 dieselbe mit einem von unten befestigten Band auf Stützen liegende Schweißnaht.

In Abhängigkeit von der Stärke der zu verbindenden t>o Elemente werden die Ränder bis 50 mm Stärke während des Wärmeschneidvorganges nicht abgeschrägt und mit vergrößertem Schweißspalt montiert, die Elemente mit einer 30 mm überschreitenden Stärke werden dagegen teilweise abgeschrägt, wobei in Abhängigkeil von den t,*, Montage- und technologischen Erfordernissen die Ränder ein oder zweiseitig abgeschrägt werden.

Nach der Anordnung der Elemente auf einer Unterlage oder auf Stützen werden diese zusammengeheftet oder anders gegeneinander unbeweglich befestigt In den Raum zwischen den Rändern der zu verbindenden Elemente wird während des Schweißvorganges oder vor dem Schweißen ein Schüttgemisch eingeführt, wobei dieses Gemisch entweder während der Arbeitsbewegung der Schweißvorrichtung oder gesondert erzeugt wird.

Elektrodendrähte mit in der Regel 3 mm überschreitenden Durchmessern werden während des Schweißvorganges auf der ersten Seite längs der Achse des Schweißspaltes 3, 6 zwischen den Rändern der zum Schweißen vorbereiteten Elemente geführt Das den Raum 11 zwischen diesen Rändern füllende Geniisch 10 wird in der Zone der direkten Einwirkung des Elektrolichtbogens geschweißt, wodurch aus dem Schüttgemisch 10 aus den unter einem Flußmittel schmelzenden Elektrodendrähten und den verschmolzenen Rändern der zu verbindenden Elemente das Schweißgut entsteht. Die von der Stärke und von der Konstruktion der Verbindungen der zu schweißenden Elemente abhängigen Schweißparameter werden dabei so gewählt, daß ein Teil der Energie des Lichtbogens der ersten Elektrode eine Umwandlung des nicht gänzlich verschmolzenen, unterhalb der Zone der direkten Lichtbogeneinwirkung liegenden Gemisches in eine technologische Wurzelunterlage bewirkt, indem das gegen Ausschüttung durch eine feste Unterlage 8 gesicherte Schüttgemisch allmählich gesintert wird, wobei die zu verschweißenden Elemente auf einer Unterlage liegen oder mittels eines von unten befestigten Bandes 9 gesichert werden.

Die in dem Teil der Verbindung zwischen den zu schweißenden Rändern gebildete technologische Wurzelunterlage erlaubt es, unabhängig von deren Konstruktion, die Verbindungen fortlaufend zu schweißen ohne befürchten zu müssen, daß das flüssige Schweißgut infolge eines verbreiterten, zwischen dem Minimalspalt Smin und dem Maximalspalt S_max liegenden Toleranzfeldes des Spaltes zwischen den Rändern ausfließt. Die Ränder von eine Stärke von 30 mm überschreitenden Elemente werden ein- oder zweiseitig abgeschrägt, wobei der untere Winkel λ der Abschrägung so gebildet wird, daß er die Bildung einer den ganzen zwischen der Unterlage 8 und dem Fugenrand 7 enthaltenen Raum füllenden Schüttgemischschicht, und somit auch das Entstehen einer technologischen Wurzelunterlage ermöglicht. Bei den Konstruktionen der beim Schweißen der ersten Seite abzuschrägenden Verbindungen wird der obere Winkel der Abschrägung so gewählt, daß die so erreichte Einbrandtiefe die Ausbildung der hergestellten Schweißnaht auf der ersten Seite und auch die Entstehung der technologischen Wurzelunterlage in der Nähe des Bandes 9 ermöglicht. Das Schweißen der anderen Seite der Verbindung wird mittels einer Arbeitsbewegung, mit einem, zwei oder mehreren mit Gleich- oder/und Wechselstrom gespeisten Elektrodendrähten hergestellt. Die Elektrodendrähte werden längs der Achse des Schweißspaltes geführt, der mit Schüttgemisch gefüllt ist, das während des Schweißvorganges der ersten Seite zwischen den Rändern durch natürüjhe Schwindung zusammengepreßt, verfestigt und somit gegen Ausschüttung gesichert ist.

Das erfindungsgemäße Schweißen wird mit Hilfe von bekannten, zum automatischen Schweißen angepaßien Vorrichtungen, mit einem, zwei oder mehreren Elektrodendrähten durchgeführt.

Eine Anwendung des SL-hweißverfahrens mit gleich-

zeitiger Bildung des Schüttgemisches während der Arbeitsbewegung des Automaten macht zu diesem Zweck eine Anpassung des Flußmittelzuführsystems in den bekannten Schweißvorrichtungen erforderlich.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht das Schweißen von geradlinigen und einen großen Krümmungsradius in der unteren Lage aufweisenden Verbindungen, wie sie insbesondere im Schiffbau, bei Herstellung von Großkonstruktionen, Behältern und Schweißrohren auftreten.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Unterpulver-Liehtbogenschweißen von Stumpfschweißnähten unter Verwendung eines Füllmaterials und bekannter, mit einer, zwei oder mehr mit Gleich- oder Wechselstrom gespeisten Elektroden ausgerüsteten Schweißvorrichtungen, die nur einmal auf jeder Seite der Schweißverbindungen entlanggeführt werden, wobei der Ausfluß des Füllmaterials aus der Schweißnaht durch Auflegen der zu verschweißenden Elemente auf eine flachen Unterlage oder durch ein entlang der Unterseite der Schweißnaht angeordnetes Band verhindert ist, dadurch gekennzeichnet, daß beim Verbinden von Elementen mit einer Stärke bis zu 30 mm in einem I-Schweißspalt (3) mit einer Nenngröße von 10 bis 30% der Stärke des dünneren der zwei zu verbindenden Elemente (1, 2) und mit einem Toleranzfeld bis zu ±30% der Nenngröße dieses Spaltes (6) ein während der Arbeitsbewegung der Schweißvorrichtung erzeugtes Schüttgemisch (10) aus in bekannter Weise ausgewähltem geeignetem Schweißdraht in feingeschnittener Form und Flußmittelpulver eingefüllt wird, wobei der Anteil jedes Schüttgemischbestandteils in den Grenzen von 20 bis 80% liegt, und die Schweißparameter so gewählt sind, daß das Schüttgemisch (10) auf der Unterseite der Schweißnaht (3) verfestigt, ohne ganz zu schmelzen.

2. Verfahren zum Unterpulver-Lichtbogenschweißen von Stumpfschweißnähten unter Verwendung eines Füllmaterials und bekannter, mit einer, zwei oder mehr mit Gleich- oder Wechselstrom gespeisten Elektroden ausgerüsteten Schweißvorrichtungen, die nur einmal auf jeder Seite der Schweißverbindungen entlanggeführt werden, wobei der Ausfluß des Füllmaterials aus der Schweißnaht durch Auflegen der zu verschweißenden Elemente auf eine flachen Unterlage oder durch ein entlang der Unterseite der Schweißnaht angeordnetes Band verhindert ist, dadurch gekennzeichnet, daß in einen beim Verbinden von Elementen mit einer Stärke über 30 mm ein- oder beidseitig V-förmig abgeschrägten Schweißspalt (3, 6) mit einer Nenngröße 4^r> von 5 bis 15% der Stärke des dünneren der zwei zu verbindenden Elemente (1, 2) und mit einem Toleranzfeld bis zu ±30% der Nenngröße dieses Spaltes (3,6) ein während der Arbeitsbewegung der Schweißvorrichtung erzeugtes Schüttgemisch (10) v> aus in bekannter Weise ausgewähltem geeignetem Schweißdraht in feingeschnittener Form und Fluümittelpulver eingefüllt wird, wobei der Anteil jedes Schüttgemischbestandteils in den Grenzen von 20 bis 80% liegt, und die Schweißparameter so gewählt « sind, daß das Schüttgemisch (10) auf der Unterseite der Schweißnaht (3, 6) verfestigt ohne ganz zu schmelzen.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schweißspalt (3, 6) mit einem wi Fugenrand (7) mit einer Höhe bis zu 60% der Stärke des dünneren der beiden zu verbindenden Elemente (1, 2) und einem Winkel (λ) der Abschrägung hergestellt wird, der gleich oder kleiner ist als der natürliche Schüttwinkel des Schüttgemisches. w>

4. Schüttgemisch aus Schweißdraht in feingeschnittener Form und Flußniittelpulver, wobei der Änteii jedes Schüugemischbesiandteiis in den Grenzen von 20 bis 80% liegt, zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3.