DE3030126C2 - Verfahren zum Widerstands-Abbrennstumpfschweißen von metallischen Werkstücken mit einer Dicke von über 5 mm - Google Patents

Description

τι = K-

K₁ '

worin A_max der höchste zwischen den zu verschweißenden Flächen vor der Erhöhung von deren Bewegungsgeschwindigkeit entstehende Schweißspalt, der für Dicken δ von 5 bis 20 mm nach der Formel

4n«= i/o (0,022· δ + 0,200)

und für Decken δ ab 20 mm nach der Formel

4„_ov= i/o (0,001 ■ .5 +0,620)

bestimmt wird, V\ die Durchschnittsgeschwindigkeit In dieser Zeitspanne und K eine von der Dicke der Werkstücke abhängige Konstante Ist, die für Dicken δ unter 20 mm mit abnehmender Dicke von 1 bis 4 steigt.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Wlderstands-Abbrennstumpfschwelßen von metallischen Werkstükken mit einer Dicke von über 5 mm, bei welchem das Abbrennen der zu verschweißenden Flächen zuerst mit einer konstanten und dann vor dem Stauchen für eine bestimmte Zeltspanne mit einer erhöhten Bewegungsgeschwindigkeit erfolgt.

Ein derartiges Verfahren betrifft die GB-PS 10 53 634. Der Schweißvorgang wird dabei nach einem Programm gesteuert, das aus mehreren Zeltabschnitten besteht. Die Geschwindigkeitserhöhung erfolgt während des dritten Zeltabschnitts. Die Dauer der Schweißperiode 1st jedoch nicht begrenzt, wenn die Geschwindigkeit von ihrem konstanten Wert bis auf den Endwert erhöht wird. Die Dauer der Geschwindigkeitserhöhung muß vielmehr empirisch bestimmt werden. Eine anzustrebende Zeltverkürzung 1st mit diesem Verfahren nicht zu erreichen.

Die GB-AS 20 37 G41 betrifft ein Verfahren zum Widerstands-Abbrennstumpfschwelßen von metallischen Werkstücken. Dabei werden zur Bestimmung des Höchstspaltes empirische Abhängigkeiten verwendet, die in entsprechenden Formeln festgelegt sind. Weitere Angaben über die optimale Dauer der Periode der Geschwln-

4U digkeitserhöhung fehlen.

Für das Verschweißen von dickwandigen Stücken mit einer relativ großen Schweißfläche wird die Schweißgüte durch ein Schweißverfahren sichergestellt, welches In oder bei der Rohrverlegung oder dem Verschweißen nicht genormter Stücke In Walzwerken beschrieben ist In den Schriften von S. I. Kutschuk-Jatzenko und W. K. Lebedjew »Widerstandsschweißen durch ununterbrochenes Abbrennen von Stücken mit einem relativ großen Querschnitt«, Ukrainisches Forschungsinstitut für wissenschaftlich-technische Information, Kiew 1968, und »Widerstandsstumpfschweißen durch ununterbrochenes Abbrennen«, Verlag »Naukowa dumka«, Kiew 1976, S. 134. Diese üblichen Verfahren bestehen darin, daß das Abbrennen der zu verschweißenden Metalle durchgeführt wird, während die Bewegungsgeschwindigkeit vor dem Stauchen stufenweise oder stufenlos von einem Anfangswert V₁ auf einen Endwert K₀ erhöht wird.

Bei der Instabilität des Abbrennens kann die konstante Anfangsgeschwindigkeit V₁ während des Schweißvorganges nachgeregelt werden.

Beim Abbrennen mit einer konstanten Anfangsgeschwindigkeit der Metallbewegung von 0,1 bis 0,3 mm/s ist die Abbrennstärke gering. In diesem Zeltabschnitt verläuft das Abbrennen unter großen Stromunterbrechungen. Das führt zu starken Oxydationserscheinungen an den Abbrandflächen. Besonders stark wird das Metall an Hefen Eindruckstellen oxydiert. Diese Stellen weisen den höchsten Schweißspalt zwischen den zu verschweißenden Stücken auf und sind in erster Linie der stärksten Oxydation ausgesetzt, wobei Oxide beim Stauchen schwer zu beseitigen sind.

Mit der Erhöhung der Bewegungsgeschwindigkeit nimmt die Abbrennstärke zu. Die Oxydierbarkeit des Metalls mit dem Luftsauerstoff wird In der Schweißzone geringer. Deshalb wird nach den bekannten Verfahren durch eine Erhöhung der Bewegungsgeschwindigkeit vor dem Stauchen auf den Optimalwert eine bedeutende Verbesserung der Schweißgüte ermöglicht.

Den bekannten Verfahren haftet jedoch der Nachteil an, daß die Dauer τ ι des Zeltabschnitts der Bewegung mit erhöhter Geschwindigkeit (Fig. 1) In Abhängigkeit von energetischen Kennwerten des Abbrennprozesses (Strom, Leistung) eingestellt wird. Bei der Bestimmung der Größe τι wird die Größe des höchsten Schwelßspaltes nicht berücksichtigt, wo die Wahrscheinlichkeit der Oxydation Im Zeltabschnitt des Abrennens mit der gleichbleibenden Anfangsgeschwindigkeit am größten ist. Deshalb wird Im Zeltabschnitt der Bewegung mit erhöhter Geschwindigkeit die nötige Wirkung - Schaffung der für die Erzeugung der Schweißverbindungen mit einer hohen Schwelßgüie günstigen Bedingungen - nicht immer erzielt.

Das wirkt sich besonders stark beim Verschweißen von Stücken mit einem großen Querschnitt aus, wenn der Abbrennprozeß im wesentlichen auf den Umfang der zu verschweißenden Stücke beschrankt veriäuft. Dadurch entstehen an einzelnen Schweißstellen, vor allem bei geringen Stauchzugaben, Fehler in Form von dünnen Oxydationsschichten. Bei der Prüfung der Schweißverbindungen wird dabei eine Verschlechterung der Durchschnittskennwerte der mechanischen Eigenschaften und in erster Linie der Plastizitätswerte festgestellt. S

Außerdem werden zugleich mit den ständig wachsenden Forderungen an die Betriebscharakteristik der Schweißkonstruktionen, beispielsweise beim Betrieb der Gasroh.leitungen mit einem großen Durchmesser (bis 1420 mm) unter den Bedingungen des hohen Nordens, auch an die mechanischen Eigenschaften der Schweißverbindungen erhöhte Forderungen gestellt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das eingangs geschilderte Verfahren zum Widerstands- und Abbrennstumpfschweißen von metallischen Werkstücken dahingehend zu verbessern, daß zur Rationalisierung des Verfahrens die optimale Dauer der Bewegungs-Geschwindigkeitserhöhung der zu verschweißenden Metalle vom Anfangs- bis zum Endwert erhalten bleibt.

Zur Lösung dieser Aufgabe dienen die im Patentanspruch gekennzeichneten Maßnahmen.

Durch den Einsatz des erfindungsgemäßen Verfahrens wird es möglich, die Stabilität der mechanischen Eigenschaften de: mit Abbrennschweißen hergestellten Verbindungen zu erhöhen, so daß die Schweißkonstruktionen, insbesondere für den Einsatz unter den Bedingungen des hohen Nordens bestimmte Gas- und Erdölleitungen mit einem großen Durchmesser bzw. Hochdruck-Dampfleitungen der Wärmekraftwerke, den großen Anforderungen gerecht werden.

Die Zeichnungen veranschaulichen das <"rfindungsgemäße Verfahren. Es zeigt:

Fig. la, b, c, d: graphische Daistellungen der Geschwindigkeitszunahme der Metallbewegung bei unterschiedlichen Bewegungsgesetzmäßigkeiten,

Fig. 2: eine Skizze der Schweißzone, welche die Bildung von Eindruckstellen schematisch darstellt,

Fig. 2a, b: die Zerstörung der Berührungsstelle bei »hohen« Ansätzen an den Abbrandflächen und

Flg. 2c, d: Besonderheiten der Bildung von Eindruckstellen an den Abbrandflächen bei einem »geringen« Spalt zwischen den letzteren.

Die Entfernung der beim Abbrennen mit der Anfangsgeschwindigkeit entstehenden starken Oxydationsschichten von den Abbrandflächen ist nur dann möglich, wenn die Dauer Ti des Zeitabschnitts des Abbrennens mit erhöhter Geschwindigkeit der Bewegung der zu verschweißenden Metalle gleich oder größer als die für die Vollerneuerung des Metalls der Abbrandflächen, einschließlich des Metalls dsr tiefsten Eindruckstellen, erforderliche Abbrenndauer ist. Die Dauer T₂ der Vollerneuerung der Abbrandflächen wird durch den höchsten Schweißspalt /S_max (Fig. 2) zwischen den zu verschweißenden Stücken vor der Geschwindigkeitserhöhung der Metallbewegung sowie die Durchschnittsgeschwindigkeit der Bewegung V_x im Zeitabschnitt der Geschwindigkeitserhöhung bestimmt und nach der Formel

ermittelt.

Die Ermittlung der Größe T₂ stößt auf bedeutende Schwierigkelten, die dadurch verursacht sind, daß zwischen der Größe des höchsten Schweißspaltes und den einzelnen Schwe.ißdaten kein Zusammenhang besteht.

Durchgeführte Untersuchungen ergaben, daß die Größe Δ,_ηαχ durch Besonderheiten bei der Bildung und Zerstörung der Berührungsstelle während des Abbrennens gekennzeichnet wird. Wenn der Spalt am Rand der Berührungsstellen ausreichend groß 1st, was bei hohen Ansätzen an den Abbrandflächen möglich ist, weisen die Abbrandflächen nach der Zerstörung der Berührungsstelle keine bedeutenden Eindrücke auf (F i g. 2a und 2b). Falls aber dieser Spalt klein ist (F i g. 2c), so wird das Metall der Berührungsstellen im Ausmaß des Aufschmelzens unter Einwirkung der elektrodynamischen Kräfte in den Spalt zwischen den zu verschweißenden Metallen verdrängt, so daß eine Schweißzone mit Metallblndung der zu verschweißenden Stücke entsteht. Dadurch wird das Metall In dieser Zone an der gesamten Oberfläche gleichmäßig erhitzt. Die Tiefe des beim Erschmelzen dieser Zone entstehenden Eindrucks wächst mit der Vergrößerung Ihrer Fläche, welche ihrerseits vom Gradienten des Temperaturfeldes vor der Abbrennlinie (Flg. 2d) abhängig Ist. Die Größen der Gradienten unterscheiden sich, wenn die Bedingungen der Wärmeableitung In den betreffenden Zonen unterschiedlich sind. Die Wärmeableitung an Randgebieten ist kleiner als in der Mitte der Abbrandfläche, so daß hler auch die Tiefe der Eindruckstelle kleiner 1st. Deshalb nimmt die Tiefe des Eindrucks mit der Wanderung der Abbrennlin!e von der Mitte der Abbrandfläche zu deren Randgebieten ab.

Bei einer genügend großen Dicke der Stücke bleibt die Wärmeableitung bei der Wanderung der Abbrennlinie auf einer bestimmten Entfernung 1 vom Rand der Abbrandfläche (Flg. 2d) konstant. In diesem Fall veriäuft unabhängig von der Lage der Berührungsstelie die Erhitzung der letzteren analog der Erhitzung eines halbbegrenzten Körpers mit einer Punktquelle.

Aus diesem Grunde ist die größte Tiefe der Eindruckstellen und somit der höchste Schweißspalt zwischen den Metallstücken bei einer Dicke des zu verschweißenden Metalls von über 2 1 (wobei 1 die Länge der oberflächennahen abzubrennenden Stirnflächen der zu verschweißenden Metalle ist, wo der Spalt zwischen den zu verschweißenden Stücken vom minimalen auf den maximalen Wert [Fig. 2d] erhöht wird) von der Dicke der Metalle Im wesentlichen fast unabhängig. Wie die durchgeführten Versuche ergaben, beträgt die Größe 1 9 bis 10 mm. Folglich wirkt sich die Dickenänderung des zu verscnwelßenden Stückes mit einer Dicke von über 18-20 mm auf die Größe A_max im wesentlichen nicht aus, wie es bei Dicken von unter 18 mm der Fall ist. Durch Versuche wurde auch festgestellt, daß der höchste Schweißspalt zwischen den Stücken zu deren Dicke direkt proportional ist; die Geschwindigkeit der Änderung der Spaltgröße A_max ist aber beim Verschweißen von

Stücken mit einer Dicke von unter 18 mm bedeutend größer als beim Verschweißen von Stücken mit einer

Se ErhlUun^on'Kontakten wird durch die Bedingungen der Wärmeableitung sowie durch deren Leitföhlgkett bestimmt. Mit der Erhöhung der Leerlaufspannung U, nimmt die Leitfähigkeit zu Deshalb werden bei hohen Weiten von U₀ günstigere Bedingungen für die Vergrößerung der Fläche des elastischen Kontaktes geschaffen. Außerdem wird bei hohen Spannungen mehr Metall je Zeiteinheit geschmolzen

Somit wird im Schweißspalt zwischen den Stücken vor der Abbrennlinie des ersten Kontaktes eine große Menge an Schmelzgut angesammelt, welches einen zweiten Kontakt zwischen den zu verschweißenden Stücken bildet Dadurch wird die Tiefe der Eindruckstellen und somit der höchste Schweißspalt zwischen den Stücken größer Die durchgeführten Untersuchungen ergaben, daß der höchste Schweißspalt zwischen den zu verschweißenden Stücken direkt proportional zur Leerlaufspannung ist, wobei diese Abhängigkeit für das Verschweißen

^ÄtotSSÄftR-lte. ist von den übrigen Schwe.ßdaten -abhängig So wird , nen mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten nur die Form von Eindrücken der AbbrandflachenR

j 15 der Geschwindigkeitszunahme wird die Neigung des Randes von Eindrücken flacher, deren Tiefe bleibt aber

^dtuf^UGrund^nd2^CVersuchswerte ließ sich eine empirische Forme, ableiten welche die Größe des höchsten Schweißspaltes zwischen den zu verschweißenden Stücken aus unlegiertem bzw. niedriglegiertem Stahl sowie aS beinahe allenTochleg.erten Stählen beim Abbrennen der Stücke bestimmt. Diese Formel sieht In bekannter Weise folgendermaßen aus:
für Dicken von 5 bis 20 mm

A,« = ^u" ■ °·^{022 - δ +} °-^{200) und}
für Dicken ab 20 mm

4n« = ^u« (°<⁰⁰¹ · ^{δ +} °'⁶²⁰⁾·
_M Hierin bedeuten:

A_m„ - höchster Schweißspalt zwischen den zu verschweißenden Stücken In mm, δ"™ - Dicke der zu verschweißenden Stücke in mm und
i/o - Leerlaufspannung In Volt.
Aus diesen Abhängigkeiten des höchsten Schweißspaltes läßt sich die Größe τ₂ bei unterschiedlichen

uie voiiemeueruiig u« «u»«-.»«. Ist, wie oben gezeigt, bei τ, a T₂ möglich Bel τ, > r₂ können jedoch unter Umständen dünne Oxydationsschichten In der Schweißzone entstehen, wie es bei τ, < τ, der Fall Ist. Das kann dadurch erklärt werden, daß auch In diesem Fall das Durchdringen des Luftsauerstoffes in die Schwelß-

^Z0Zur^ms^Öc⁸naffung der für die Sicherung einer hohen Schweißgüte günstigen Bedingungen Ist es empfehlenswert, den höchsten Schweißspalt während der Geschwindigkeitserhöhung möglichst gering zu halten.

Wenn die Geschwindigkeit dabei stufenweise erhöht wird (Flg. la und Ib), verkleinert sich der höchste Schweißspalt während der Übergangsprozesse in der Schweißzone (an der Funkenstrecke). Am Stromoszlllo-

gramm (nicht gezeigt) werden die Übergangsprozesse durch den stärkeren Strom und den ununterbrochenen

Stromfluß gekennzeichnet. .. ^=«.ι™ι.,

Die Übergangsprozesse sind nur im Zeltpunkt des Übergangs von einer geringeren auf eine höhere Geschwindigkeit nachzuweisen. _ .

Die Höchstdauer der Übergangsprozesse kann beispielsweise beim Verschweißen von Stücken mit einer Dicke so von 20 mm 0 3 bis 1,0 s je nach der Stufe der Geschwindigkeitszunahme betragen. Durch Einstellung der Dauer jeder Stufe im obengenannten Bereich ist es möglich, die Übergangsprozesse für die Gesamtdauer der Geschwindigkeitszunahme auszudehnen.

Ein solcher Verlauf der Geschwindigkeitszunahme ist energieintensiv und aus diesem Grunde insbesondere beim Verschweißen von dickwandigen Stücken unwirtschaftlich. Zur Herabsetzung der installierten Leistung

wird die Größe Ti erhöht. _,,,,. , α α,

Durch die erhebliche Vergrößerung der Abbrenndauer mit konstanter hoher Geschwindigkeit wird die Schweißgüte beeinträchtigt. Das läßt sich dadurch erklären, daß trotz der Verkürzung der Unterbrechungen im Abbrennen der Zonen mit dem höchsten Schweißspalt, was die Steigerung der Schweißgüte fördert, der höchste Schweißspalt nicht verkleinert wird, während die Lokalisierung des Abbrennens wie bei niedrigen Bewegungsgeschwindigkeiten eintritt.

Die Untersuchung des Abbrennvorganges der einfachsten Berührungsstellen der Stücke (Platten, Rohre, Bleche) ergab, daß das Abbrennen der Stücke mit einer Dicke von unter 5 mm unter solchen Bedingungen verläuft, wenn die Lebensdauer einzelner Bcrührungsstellen am geringsten lsi.

Deshalb sind die Stromunterbrechungen dabei am größten, und der Abbrennvorgang verläuft hauptsächlich am Umfang der abzubrennenden Stücke.

Bei der Vergrößerung der Dicke der zu verschweißenden Stücke nimmt die Berührungsdauer zu. Die fcrklärang dafür liegt darin, daß die Berührungsstellen unabhängig von der Berührungsfläche zunächst in einzelnen Zonen am Ort des elektrischen Kontakts, abbrennen. Beim Verschweißen von Stücken mit einer Dicke von

über 5 mm wird das Schmelzmetall unter der Wirkung der elektrodynamischen Kräfte in den Spalt zwischen den Stücken verdrängt und kann bei einer genügend geringen Spaltbreite eine neue Berührungsstelle bilden. Dabei verkürzen sich die Stromunterbrechungen. Trotzdem ist bei Lokalisierung des Abbrennens einzelner Zonen des Schweißquerschnitts dieser beim Verschweißen von Stücken mit einer Dicke von unter 5 mm etwa gleich. Dadurch wird wiederum die Oxydation der Verbindungszone begünstigt. An diesem Prozeß Ist auch die Verkleinerung der Erhitzungszone beteiligt, welche beim dauerhaften Abbrennen mit hohen Bewegungsgeschwindigkeiten eintritt.

Bei der stufenlosen Gesch'windlgkeitserhöhung (Flg. Ic - Abschnitt V„ - und Id) ist der Schweißablauf unter Umständen dem bei der stufenweisen Geschwindigkeitserhöhung etwa gleich. Die Stärke der Vorgänge ist dabei von der Beschleunigung abhängig. Bei einem relativ großen, dem kritischen Wert fast gleichen Beschleunlgungswert, dessen Überschreitung den Kurzschluß des Schweißstromkreises verursacht, nehmen die Übergangsprozesse einen stabilen Charakter an und dauern ab dem Beginn des Abbrennens mit einer niedrigen Geschwindigkeit bis zum Stauchen. Ein solcher Verlauf der Geschwindigkeitszunahme Ist ebenfalls energieintensiv.

Bei einem zu geringen Beschleunigungswert, d. h. bei einer großen Dauer des Zeltabschnitts der Erhöhung der Bewegungsgeschwindigkeit vom Anfangswert auf den Endwert, Ist die Stärke der Übergangsprozesse derart niedrig, daß sie sich auf die Größe des höchsten Schweißspaltes kaum auswirkt. In diesem Fall sind die Abbrennbedingungen in der Schweißzone durch die konstante Größe des höchsten SchweißspaUes gekennzeichnet. Die in der Schweißzone entstehenden Bedingungen sind diesen Im Zeitabschnitt des dauerhaften Abbrennens mit einer hohen Geschwindigkeit ähnlich. Dadurch entstehen in der Verbindungszone Störstellen, wie sie auch beim dauerhaften Abbrennen mit einer konstanten hohen Bewegungsgeschwindigkeit auftreten.

Auf Grund der eingehenden Untersuchungen, bei welchen zahlreiche Schweißversuche an verschiedenartigen |

Stücken durchgeführt wurden, die sich durch geometrische Abmessungen (Dicke und Länge des Schweißquer- |

Schnitts) und chemische Zusammensetzung unterscheiden, ließ sich das zulässige Verhältnis zwischen der Dauer T₂ der Vollerneuerung der Abbrandflächen und der Dauer τ, der Bewegungsgeschwindigkeitszunahme ermitteln, bei welchem eine hohe Schweißgüte bei hohen Bewegungsgeschwindlgkelten und τι > T₂ sichergestellt wird.

Bei optimalen Schweißdaten für verschiedenartige Stücke mit einer Dicke von über 5 mm liegt die Optimaldauer τ, des Zeitabschnitts der Erhöhung der Bewegungsgeschwindigkeit In einem Bereich von 1,0 bis 4,0 der Größe T₂. Die Optimaldauer T₀ der Endstufe der Bewegungsgeschwindigkeit (Fig. Ib, c und d) kann 0,1 bis 0,5 der Größe T₂, höchstens aber 3 s, betragen.

Wenn die Größen Ti und T₀ während des Schweißens von den genannten Werten abweichen, wird die Stabilität der Schweißgüte herabgesetzt.

Das gilt für alle Verbindungen unabhängig von der chemischen Zusammensetzung des zu verschweißenden

Stahls.

Bei der Bestimmung der Optimalwerte für τ, und T₀ in den obengenannten Bereichen Ist die Dicke der zu verschweißenden Stücke zu berücksichtigen.

Beim Verschweißen von Stücken mit einer Dicke von über 20 mm ist der höchste Schweißspalt zwischen den zu verschweißenden Stücken am größten. Die Endgeschwindigkeit der Bewegung dieser Stücke wird am geringsten gehalten. Deshalb liegt die Dauer des Zeitabschnitts des Abbrennens mit der Erhöhung der Bewegungsgeschwindigkeit in einem Bereich von (1,0 ... 1,2) · T₂.

So wurde die Größe t, = 8,0 s beim Verschweißen von Platten aus Kohlenstoff-Manganstahl mit einem Vanadin- und Stickstoffgehalt an einer Schweißmaschine mit einer Leistung von 170 kVA bei einer Plattendicke von 30 mm und einer Plattenbreite von 200 mm sowie einer Spannung i/₀ = 7,28 V und einer Durchschnittsgeschwindigkeit Vi =0,7 mm/s wie folgt ermittelt:

Δη,αχ = 7,2 (0,001 X 30 + 0,620) = 4,68 mm,

_T2 = fj£? = 6,68 s; τ, = 1,2; T₂ = 1,2 x 6,68 = 8,016 s

Durch Abrundung nach unten mit einer Genauigkeit von 0,5 erhalten wir τ, = 8,0 s.

Beim Verschweißen von Stücken mit einer Dicke von unter 20 mm wird der höchste Schweißspalt kleiner. Die Endgeschwindigkeit der Bewegung wird beim Verschweißen solcher Stücke erhöht. Deshalb wird die uröße τ, zur Senkung der installierten Leistung erhöht. Dabei entspricht der größte Änderungsbereich der Größe T₁ den dünneren Stücken, welche mit höheren Geschwindigkeiten verschweißt werden. Dieser Bereich beträgt bei unterschiedlicher Dicke (δ) der Stücke:

δ= 17... 20 mm τΐ = (1,0-·■ 1,3) τ₂;

δ= 15... 17 mm ti = (1,0.. ■ 1,5) T₂;

δ = 12 ... 15 mm T₂ = (1,0 ... 1,8) T₂;

δ = 10... 12 mm τι = (1,0...2,2)τ₂;

δ = 7... 10 mm η = (1,0... 2,8) τ₂;

<5 = 5... 7 mm τι = (1,0... 4,0) τ₂.

So wird die Größe τ, = 6,5 s beim Verschweißen von wärmebeständigen Rohren mit einem Durchmesser von 159 mm und einer Wanddicke von 20 mm aus Chrom-Molybdän-Vanadln-Stahi an einer Schweißmaschine mit einer Leistung von 17OkVA bei einer Spannung von U₀ = 7,0 V und einer Durchschnittsgeschwindigkeit von V₁ =0,85 mm/s wie folgt ermittelt:

Δ_Μαχ = 7,0 (0,22 X 20 + 0,200) = 4,48 mm,

_T2 = ld| = 5,27 s; τ, = 1,3 X 5,27 = 6,851 s,
0,85

nach Abrundung η = 6,5 s.

Die Größe r, = 7 5 s wird beim Verschweißen von Gasrohren mit einem Durchmesser von 1420 mm und einer Wanddicke von 17,0 mm aus Stahl X60 an einer Wlderstandsstumpfschweißmaschlne zum Verschweißen von Rohren, mit einem Durchmesser bis 1420 mm bei einer Spannung t/_o = 7,0V und einer Durchschnittsgeschwindigkeit von K, =0,8 mm/s wie folgt ermittelt:

A_ra„ = 7,0 (0,22 X 17,0 + 0,200) = 4,018 mm,

T₁ = 1,5 X 5,02 = 7,53 s,

nach Abrundung τ\ = 7,5 s.

Die Größe τ, wird beim Verschweißen von Bohrrohren, von welchen eines aus hochgekohltem Chrom-Nlckel-Molybdän-Stahl und das andere aus hochgekohltem Mangan-Slllzium-Stahl hergestellt sind, mit einem Rohrdurchmesser von 127 mm und einer Wanddicke von 15 mm an einer Wlderstandsstumpfschwelßmaschlne bei einer Spannung von U₀ = 6,8 V und einer Durchschnittsgeschwindigkeit von V₁ =0,85 mm/s wie folgt ermittelt:

A_max = 6,8 (0,022 X 15 + 0,200) = 3,604 mm,

_τι = M21 = 4,24 s; τ, = 1,3 X 4,24 = 7,632 s,

0,85

nach Abrundung ti = 7,5 s.

Die Größe τ, = 6 5 s wird beim Verschweißen von wärmebeständigen Kesselrohren mit einem Durchmesser von 159 mm und einer Wanddicke von 12 mm an einer Wlderstandsstumpfschwelßmaschlne bei einer Spannung von i/o = 6,0 V und einer Durchschnittsgeschwindigkeit von K₁ =0,9 mm/s wie folgt ermittelt:

₄j A_mwc = 6,0 (0,022 X 12 + 0,200) = 2,784 mm,

r₂ = ^l = 3,09 s; τ, = 2,2 X 3,09 = 6,793 s,

nach Abrundung τ\ = 6,5 s.

Die GrSBe τ, = 7 s wird beim Verschweißen von Platten mit einer Dicke von 10 mm und einer Breite der zu verschweißenden Flächen von 350 mm, die aus Gasrohren aus niedriglegiertem Mangan-Sllizlum-Stahl mit einem Rohrdurchmesser von 820 mm ausgeschnitten sind; bei einer Spannung von U₀ = 6,6 V und einer Durcnschnittsgeschwlndigkeit von V₁ = 1,1 mm/s wie folgt ermittelt:

A_m«= 6,6 (0,022 X 10 + 0,200) = 2,772 mm,
T₂ = ^ZZ^ = 2,52 s; T₁ = 2,8 X 2,52 = 7,056 s,

1,1

nach Abrundung ti = 7 s.

Die Größe τ, = 5 5 s wird beim Verschweißen von Platten mit einer Dicke von 7 mm und einer Breite von 350 mm aus niedriglegiertem Baustahl an einer Wlderstandsstumpfschweißmaschlne bei einer Spannung von i/o = 5,8 V und einer Durchschnittsgeschwindigkeit von V_x = 1,4 mm/s wie folgt ermittelt:

Δ_ΜίΚ = 5,8 (0,022 X 7 + 0,200) = 2,053 mm,

T₂ = -V-T- = 1,466 s; η = 4 X 1,466 = 5,864 s,

^Μ
nach Abrundung τι = 5,5 s.

Platten aus Kohlenstoff-Manganstahl mit einem Vanadin- und Stickstoffgehalt mit einer Dicke von 30 mm, wärmebeständige Rohre aus Chrom-Molybdän-Vanadln-Stahl mit einer Wanddicke von 20 mm, Gasrohre ms Stahl X60 mit einem Rohrdurchmesser von 1420 mm und einer Wanddicke von 17 mm, Kesselrohre aus niedriggekohltem Stahl mit einer Wanddicke von 12 mm wurden bei der stufenweisen Erhöhung der Bewegungsgeschwindigkeit der zu verschweißenden Metalle vor dem Stauchen verschweißt (Fig. la). Die Abbrenndauer mit der Endgeschwindigkeit der Bewegung wurde für Stücke mit unterschiedlicher Dicke wie folgt ermittelt:

δ = 30 mm; T₀ = 3,0 s;

T₀ = 6,68 X 0,5 = 3,33 s, nach Abrundung T₀ = 3,0 s;

δ = 20 mm; η = 2,0 s;

τ = 5,27 x 0,4 = 2,1 s, nach Abrundung T₀ = 2,0 s;

δ = 17 mm; T₀ = 2,0 s;

T₀ = 5,02 X 0,4 = 2,0 s; T₀ = 2,0 s;

δ = 12 mm; T₀ = 1,5 s;

T₀ = 3,09 X 0,5 = 1,545 s, nach Abrundung T₀ = 1,5 s.

Bohrrohre aus hochfestem Stahl mit einer Wanddicke von 15 mm sowie aus Rohren mit einem Durchmesser von 820 mm und einer Wanddicke von 10 mm ausgeschnittene Platten aus legiertem Mangan-Silizium-Stahl wurden mit der stufeniosen Geschwindigkeitserhöhung der Bewegung vom Anfangswert auf den Endwert verschweißt und vor dem Stauchen mit einer gleichbleibenden Endgeschwindigkeit abgebrannt (Flg. Ic). Die Abbrenndauer To mit der Endgeschwindigkeit der Bewegung betrug 2 s für Stücke mit einer Dicke von 15 mm (το = 4,24χθ,5 = 2,12 s, nach Abrundung t_o = 2,Os) sowie 1,2s für Stücke mit einer Dicke von 10 mm (τ₀ = 2,52 χ 0,5 = 1,26 s, nach Abrundung To = 1,2 s).

Platten aus niedriggekohltem Baustahl mit einer Dicke von 7 mm wurden bei der stufenlosen Geschwindigkeitserhöhung ohne Geschwindigkeitsbegrenzung verschweißt (Fig. Id).

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es, Qualitätsverbindungen mit stabilen mechanischen Eigenschaften herzustellen. Das wird durch allseitige Erprobung der im erfindungsgemäßen Schweißverfahren hergestellten Verbindungen bestätigt. So weisen alle dem Zerreißversuch unterzogenen Probestücke (insgesamt über 350 Stücke) dem Schmelzgut angemessene Festigkelts- und Dehnungswerte auf.

Aus der Gesamtzahl der dem Biegeversuch unterzogenen Probestücke (Insgesamt 600 Stücke) weisen nur 1,596 (9 Probestücke) einen Kröpfungswinkel von 90° bis 180° und restliche 98,5% (591 Probestücke) einen Kröpfungswinkel von 180° auf. Aus der Gesamtzahl der Zerreißprobestücke wurden 2 Probestücke (Schweißplatten) mit einer Dicke von 7 mm an der Schweißnaht zerstört (Versuchswerte waren dem Schmelzgut angemessen).

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Verfahren zum Wlderstands-Abbrennstumpfschwelßen von metallischen Werkstücken mit einer Dicke von über 5 mm, bei welchem das Abbrennen der zu verschweißenden Flächen zuerst mit einer konstanten und dann vor dem Stauchen für eine bestimmte Zeitspanne mit einer erhöhten Bewegiingsgeschwlndigkeit erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß der Wert τ, dieser Zeltspanne mit erhöhter Geschwindigkeit bestimmt wird nach der Formel