DE3152817C2 - Verfahren zum Elektroschlackeschweissen von Leichtmetallen, Formvorrichtung und Flussmittel - Google Patents
Verfahren zum Elektroschlackeschweissen von Leichtmetallen, Formvorrichtung und FlussmittelInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Elektroschlackeschweißen von Leichtmetallen, bei dem
die zu verschweißenden Teile im erforderlichen Abstand voneinander angeordnet werden, der Schweißspalt
durch eine Formvorrichtung abgeschlossen, im Schweißspalt eine Elektrode angeordnet sowie ein
Flußmittel eingeführt werden, dann ein Schlackenbad mit darauffolgender Abschmelzung der Elektrode und
der Schweißkanten unter Bildung eines Metallbades gebildet wird, welches gespeichert in flüssigem Zustand
aufrechtet halten und zum Ausfüllen des Schweißspaltes mit Flüssigkeitsmetall mit darauffolgender Kristallisation
des flüssigen Metalls benutzt wird, und auf eine Formvorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens
sowie auf ein Rußmittel zur Verwendung ir diesem Verfahren.
Aus der DE-AS 28 24 691 ist ein Verfahren dieser Art bekannt bei dem zum Erzeugen des Schlackenbades ein
Schweißflußmittel mit einer Dichte, die größer ist als die Dichte des zu schweißenden Metalls, benutzt wird und
der Schweißprozeß in Richtung von oben nach unten mit der Bildung des schmelzflüssigen Metalls über dem
Schlackenbad durchgeführt wird, wobei das schmelzflüssige Metall gegen Atmosphäreneinwirkung geschützt
wird.
Weiterhin ist aus dem UdSSR-Erfinderschein 7 64 902 ein Verfahren zum Elektroschlackeschweißen von
Leichtmetallen bekannt, welches darin besteht, das Schweißstücke im erforderlichen Abstand zueinander,
eine Formvorrichtung sowie eine Elektrode aufeinanderfolgend angeordnet werden.
Danach wird der Schweißspalt zwischen den zu verschweißende.. Kanten mit Flußmittel gefüllt, wobei die
Stirnfläche der Elektrode über die Oberfläche des Flußmittels hinausragt, und ein Schlackenbad gebildet. Dann
schaltet man den Schweißstrom ein. Je nach Zunahme des Schlackenbadvolumens sinkt der Schlackenbadgrund
und gibt immer neue Elektrodenabschnitte zum Erschmelze;.1 frei. Die Elektrode schmilzt im Verlaufe
des Schweißvorgangs in Richtung von oben nach unten ab. Dabei wird das beim Abschmelzen der Elektrode
entstehende Flüssigmetall und das Schlackenbad im Schweißspalt festgehaltei;. Nach dem völligen Abschmelzen
der Elektrode und Abschmelzen der Schweißstüdckanten schaltet man den Schweißstrom
ab. Das im Schweißspalt befindliche Metall kristallisiert und bildet die Schweißnaht.
Die Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens enthält Seitenkristallisatoren und einen über den
Schweißkanten sowie einen unter denselben angeordneten Behälter. Der obere Behälter ist durch die Seitenkristallisatoren
sowie auf den Schweißstücken angeordnete Leisten gebildet. Der untere Behälter ist durch die
Seitenkristallisatoren sowie unter den Schweißstücken angeordnete Leisten gebildet. Der untere Behälter ist
auch durch eine Auffangschale gebildet, durch welche das Flußmittel und das Schweißbad im Schweißspalt
zurückgehalten werfen.
Infoige einer ungenügenden Entgasung des Nahtmetalls
verfügt die nach der·, bekannten Verfahren unter Verwendung der erwähnten Vorrichtung erhaltene
Schweißnaht über niedrige Betriebseigenschaften. Die
| Kaliumchlorid | AlFj) | 45 |
| Natriumchlorid | 27 | |
| Kryolith (3 NaF- | 22 | |
| Lithiumchlorid | 6 | |
Dieses ; lußmittei gestattet eine stabile Führung des
Elektroschlacke-Schweißprozesses sowie eine hinreichende Reduktion des Oxidfilmes auf den Schweißstükken.
Die b -': Verwendung dieses Flußmittels im Verlaufe des Schweißprozesses erhaltene Schweißnaht ist aber
porös und kennzeichnet sich durch einen hohen Gasgehalt, wodurch die mechanischen Eigenschaften der
Schweißveiiiindungen stark beeinträchtigt werden.
Offenbarung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Elektroschlackeschweißen von Leichtmetallen,
eine Formvorrichtung sowie ein Flußmittel zu schaffen, welche es ermöglichen, durch Änderung der
technologischen Parameter und der konstruktiven Bauart sowie durch qualitative Änderung des Flußmittels
die chemische Zusammensetzung und das Gefüge des Nahtmetalls zu verbessern, was zur Verbesserung der
Eigenschaften der Schweißnaht beiträgt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst
Dies Verfahren bietet die Möglichkeit, dank einer praktisch vollständigen Entgasung und Raffinierung des
Nahtmetalls während der Speicherung des Metallbades außerhalb des Schweißspaltes über den Schweißkanten
die Schweißnahtseigenschaften zu verbessern.
Es ist empfehlenswert, das Metallbad zusätzlich mit Inertgas durchzublasen.
Diese Verfahrensmodifikation gestattet es, den Entgasungsvorgang zu intensivieren.
Zweckmäßig wird Argon als Inertgas verwendet.
Diese Verfahrensmodifikation ist am wirtschaftlichsten.
In das Metallbad können zusätzlich Substanzen eingegeben
werden, welche mit schädlichen Beimengungen in Metall unlösliche Komplexverbindungen bilden.
Diese Verfahrensmodifikation gestattet es, das Flüssigmetall
vor der Ausfüllung des Schweißspaltes von schädlichen Beimengungen zu reinigen.
Es is« empfehlenswert, als mit schädlichen Beimengungen im Metall eine unlösliche Komplexverbindung
bildende Substanz K?lzium in den Mengen von 0,15 bis
0,5 Masseprozent zu verwenden.
Diese Verfahrensmodifikation bietet die Möglichkeit, aus dem Flüssigmetall schädliche Eisenbeimengungen
zu entfernen.
Zweckmäßig kann auch als mit schädlichen Beimengungen
in Metall eine unlösliche Komplexverbindung bildende Substanz Magnesium in den Mengen von 0,1
bis 1,5 Masseprozent verwendet werden.
Diese Verfahrensmodifikation gestattet es, aus Flüssigmetall schädliche .iüiziumbeimengungen zu entfernen.
Die Formvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß die Kristallisatoren
zusätzlich mit porösen Elementen versehen und mit
abgestuften Längsnuten ausgeführt sind, welche eine
Stützfläche bilden, auf der die mit den Nuten geschlossene Hohlräume bildenden porösen Elemente angeordnet sind, wobei der über den Schweißkanten befindliche
Behälter zusätzlich mit Außen- und Innenklemmen sowie einem die Innenklemmen verbindenden Steg versehen ist und der unter den Schweißkanten gelegene Behälter zusätzlich mit einer querliegenden Trennwand
ausgestattet ist.
Diese Vorrichtung bietet die Möglichkeit, den Schweißvorgang mit praktisch völliger Entgasung und
Raffinierung des Nahtmetalls durchzuführen. Die Vorrichtung gestattet es ferner, die Bildung des Schlackenbades zu vereinfachen.
Es ist empfehlenswert, den Metallsteg aus leichtschmelzbarem Werkstoff auszuführen.
Diese Modifikation ermöglicht eine Selbstregelung des Vorgangs der Schlackenbadbildung.
Vorteilhaft wird als leichtschmelzbarer Werkstoff ein zum Schweißmetall identisches Metall verwendet.
Diese Modifikation gestattet es, eine Schweißnaht zu gewinnen, deren chemische Zusammensetzung mit derjenigen der Schweißstücke identisch ist.
Der Metallsteg kann aus einem dem Schweißmetall identischen Metall ausgeführt sein, welches Legierungsbestandteile enthält.
Diese Modifikation gewährleistet eine zusätzliche Legierung des Nahtmetalls.
Der Gehalt am jeweiligen Legierungsbestandteil wird nach folgender Formel ermittelt:
L, -(K-Κ)· —
ψ s
L5 Gehalt am Legierungsbestandteil im Steg (in Prozent);
Ln Gehalt am Legierungsbestandteil in der Schweißnaht (in Prozent):
Ζ.» Gehalt am Legierungsbestandteil im Schweißwerkstoff (in Prozent):
Lc Gehalt am Legierungsbestandteil in der Elektrode
(in Prozent):
/ Schweißmetallanteil im Nahtmetall.
Zweckmäßig wird der Steg aus schwerschmelzbarem Werkstoff mit hohem elektrischem Widerstand ausgeführt
Diese Modifikation bewirkt eine Intensivierung des Prozesses der Schlackenbadbildung sowie einer Nebenerwärmung des Metallbades.
Mit dem größten wirtschaftlichen Effekt kann als schwerschmelzbarer Werkstoff mit hohem elektrischem
Widerstand Graphit verwendet werden.
Es ist empfehlenswert, die Trennwand aus leichtschmelzbarem Werkstoff auszuführen.
Diese Modifikation trägt zur Vereinfachung des Endstadiums des Prozesses bei.
Als leichtschmelzbarer Werkstoff kann ein dem Schweißmetall identisches Metall verwendet werden.
Diese Modifikation bietet die Möglichkeit, eine Schweißnaht mit minimalem Gehalt an Beimengungen
zu erhalten.
Es ist empfehlenswert, die Trennwand aus einem Werkstoff auszuführen, der mit der Schlacke eine Reaktion eingeht.
Diese Modifikation gestattet es, das Endstadium des Prozesses zu intensivieren.
Es ist vorteilhaft, als einen mit der Schlacke eine Res aktion eingehenden Werkstoff Dinas zu verwenden.
Zweckmäßig wird die Trennwand aus schwerschmelzbarem Werkstoff ausgeführt und mit einem
Schlitz zur Anordnung einer Elektrode versehen.
Diese Modifikation ermöglicht es, die Trennwand ίο mehrmals zu verwenden.
Vorteilhaft wird als schwerschmelzbarer Werkstoff Graphit verwendet.
Das verwendete Flußmittel enthält Kryolith, Bariumfluorid sowie Bromid eines Alkalimetalls.
is Dieses Flußmittel ermöglicht es, die Stabilität des
Schweißvorgangs zu erhöhen, wodurch die Betriebseigenschaften der Schweißverbindungen verbessert werden.
Zweckmäßig weist das Flußmittel folgende chemisehe Zusammensetzung (in Gewichtsprozent) auf:
Diese Zusammensetzung des Flußmittels gestattet es, seine chemische Aktivität gegenüber den auf den
Schweißkanten befindlichen Oxidfilmen zu erhöhen.
Am zweckmäßigsten ist es, als Bromid eines Alkalimetalls Natriumbromid zu verwenden.
Diese Modifikation gestattet es, den Vorgang der Zerstörung des Oxidfilmes zu intensivieren.
Nachstehend wird die Erfindung durch Beschreibung
einer bevorzugten Ausführungsvariante unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt
F i g. 1 schematisch das Anfangsstadium des Schweißprozesses gemäß der Erfindung,
F i g. 2 schematisch das Zwischenstadium des Schweißprozesses gemäß der Erfindung,
F i g. 3 schematisch das Endstadium des Schweißprozesses gemäß der Erfindung und
F i g. 4 schematisch eine erfindungsgemäße Formvorrichtung.
so Es wurden Probestücke aus Aluminium verschweißt Zu diesem Zweck wurden die Probestücke 1 auf Stützen
in einem Abstand zueinander angeordnet Danach wurde auf den Schweißstücken die Formvorrichtung zusammengebaut und die Elektrode 3 angeordnet Die
Elektrode 3 wurde im Spalt 2 zwischen den Schweißkanten der Probestücke 1 achsrecht angeordnet Danach wurde in den Schweißspalt 2 das Flußmittel 4 eingeschüttet Die Formvorrichtung und die Elektrode 3
wurden an die ungleichnamigen Pole einer Stromversorgungsquelle angeschlossen, und es wurde ein Schlak-
kenbad 5 gebildet Nach der Bildung des Schlackenbades 5 wurde der Schweißstrom eingeschaltet womit der
Schweißvorgang anfing (F ig. 1 bis 3).
Die Schweißelektrode 3 und die Kanten der Schweißes stücke 1 schmelzen, die Tropfen des eingeschmolzenen
Metalls 6 schwimmen in der eine größere Dichte aufweisenden Schlacke auf und bilden ein Metallbad 7 an
ihrer Oberfläche, welches außerhalb des Spaltes 2 über
den SchweißstUcken in flüssigem Zustand aufrechterhalten wird. Das Metallbad 7 kann mit Argon oder Helium durchgeblasen werden. Es kann auch ein Argon-Helium-Gemisch verwendet werden. Nach dem Speichern
eines für das Ausfüllen des Schweißspaltes 2 unter Berücksichtigung der Schweißnahtüberhöhung erforderlichen Volumens des Metallbades 7 wird das Schlackenbad 5 a js dem Schweißspalt 2 entfernt. Der im Schweißspalt 2 freigegebene Platz wird durch das Flüssigmetall
des Metallbades 7 ausgefüllt, welches nach der Kristallisation die Schweißnaht bildet.
Die Formvorrichtung zur Durchführung des vorstehend beschriebenen Schweißprozesses enthält Kristallisatoren 9, welche mit eine Stützfläche 11 bildenden abgestuften Längsnuten 10 versehen sind. Auf der Stützfläche 11 sind poröse Elemente 12, beispielsweise aus
aktivierter Kohle, angeordnet. Werden an den Stützflächen U poröse Elemente 12 befestigt so entstehen an
den Seitenflächen der Kristallisatoren 9 geschlossene Längshohlräume zur Gasableitung aus dem Schweißspalt im Verlaufe des Schweißvorgangs. Die Höhe der
Kristallisatoren 9 wird durch die Höhe der Schweißstükke 1 bedingt und hängt von der Dicke nicht ab. Die
Formvorrichtung enthält ferner einen über den Schweißkanten befindlichen Behälter 13 (Vorratskammer) sowie einen unter den Schweißkanten gelegenen
Behälter 14 (Aufnahmebehälter). Die Wände der Speicherkammer 13 sind durch die Kristallisatoren 9
und Leisten 15 aus Graphit gebildet, welche auf den Sch--eißstücken 1 angeordnet sind. Die Leisten 15 sind
mit Klemmen 16, 17 versehen. Dabei sind die inneren Klemmen 17 miteinander durch einen Steg 18 verbunden. Der Steg 18 kann aus einem leichtschmelzbaren
Werkstoff, beispielsweise einem mit dem Schweißmetall identischen Metall (F i g. 4) ausgeführt sein.
Das mit dem Schweißmetall identische Metall kann zusätzlich Legierungsbestandteile enthalten. Der Gehalt am jeweiligen Legierungsbestandteil wird nach folgender Formel ermittelt:
Lj Gehalt am Legierungsbestandteil im Steg (in Prozent);
Ln Gehalt am Legierungsbestandteil in der Schweißnaht (in Prozent);
Lw Gehalt am Legierungsbestandteil im Schweißwerkstoff (in Prozent);
Le Gehalt am Legierungsbestandteil in der Elektrode
(in Prozent);
γ Schweißmetalianteil im Nahtmetall.
Bei der Berechnung sind die Verluste an Legierungsbestandteilen im Verlaufe des Schweißvorgangs zu berücksichtigen.
Der Steg 18 kann auch aus einem schwerschmelzbaren Werkstoff mit einem hohen elektrischen Widerstand
(Wolfram oder Graphit) gefertigt werden.
Die Speicherkammer 13 weist einen Deckel 19 auf, in dem eine öffnung 20 zur Zuführung des Flußmittels und
eines Gases zwecks Bildung einer Schutzatmosphäre über der Oberfläche des Metallbades 7 vorgesehen ist
Zum Einschütten des Flußmittels 4 kann der Deckel 18
mit einem Bunker 21 ausgestattet sein. Der Bunker 21
weist einen Austrittskanal 22 auf, der mit einem elektromagnetischen Schieber 23 ausgerüstet sein kann. Die
Spule des Schiebers ist über einen Schalter 24 mit der Stromversorgungsquelle (nicht gezeigt) verbunden.
Die Wände des unter den Schweißstücken befindlichen Behälters 14 sind durch die Kristallisatoren 9 und
die Auslaufleisten 25 aus Graphit gebildet. Der Aufnahmebehälter enthält eine querliegende Trennwand 27,
ίο durch welche sein Innenraum in zwei Teile geteilt ist.
Die Trennwand 27 kann aus einem leichtschmelzbaren Werkstoff, beispielsweise einem mit dem Schweißmetall identischen Metall, ausgeführt sein. Ferner kann
ein Werkstoff verwendet werden, der mit der Schlacke is eine Reaktion eingeht, beispielsweise Dinas oder Schamotte.
Die Trennwand 27 kann auch aus einem schwerschmelzbaren Werkstoff, beispielsweise Graphit, ausgeführt sein. Dann wird die Trennwand 27 mit einem
Schlitz zum Anordnen der Elektrode 3 versehen.
Zur Durchführung des Verfahrens wird ein Flußmittel auf der Basis von Halogeniden verwendet, enthaltend
Kryolith, Bariumfluorid und Bromid eines Alkalimetalls, bei folgendem Verhältnis (in Gewichtsprozent):
Als Biomid eines Alkalimetalls können an sich bekannte Bromide der Alkalimetalle verwendet werden,
der größte Nutzeffekt wird aber bei Verwendung von Natriumbromid erzielt.
Die Wirkungsweise der Formvorrichtung besteht in
folgendem. Nach deren Zusammenbau auf den
SchweißstUcken 1, welche beispielsweise aus Aluminium bestehen, wird über den in der Trennwand 27 vorgesehenen Schlitz in den Schweißspalt 2 zwischen den
Schweißstücken 1 eine Plattenelektrode 3 eingeführt.
An den Innenklemmen 17 der Leisten 15 der Speicherkammer 13 wird der Steg 18 aus schwerschmelzbarem
Werkstoff, beispielsweise Graphit, befestigt. Über den Bunker 21 werden der Schweißspalt 2 und der Hohlraum der Speicherkaminer 13 mit festem Flußmittel 4
gefüllt, wobei das Flußmittel 4 die Speicherkammer 13 derart ausfüllt, daß der Steg 18 von allen Seiten von
Flußmittel 4 umgeben ist.
Man verbindet die Schaltstücke des Schalters 24 des Schiebers 23, d. h. man schließt die elektromagnetische
so Spule des Schiebers 23 an die Stromversorgungsquelle (rr.cht gezeigt), wodurch der Austrittskanal 22 des Bunkers 21 geschlossen wird.
Die Außenklemmen 16 der Leisten 15 werden an eine
Schweißstromquelle (nicht gezeigt) angeschlossen. Der
Strom fließt über den Graphitsteg 18 und überhitzt diesen, wodurch seinerseits das im Hohlraum der Speicherkammer 13 befindliche Flußmittel 4 schmilzt und ein
Schlackenbad entsteht Das flüssige Metall der abgeschmolzenen Elektrode schwimmt in dem eine größere
eo Dichte aufweisenden Schlackenbad auf und bildet ein
Metallbad 7.
Bei Verwendung eines Steges aus leichtschmelzbarem Werkstoff, im gegebenen Fall aus Aluminium, vermischt sich das Metall des erschmolzenen Steges mit
dem Metallbad 7.
Zu dem Zeitpunkt, in welchem der Steg erschmolzen
ist, was an der Änderung der Anzeigen des Amperemeters und des Voltmeters zu ermitteln ist schaltet man
den Wärmestromkreis ab und den Schweißstromkreis ein.
Über der Metallbadoberfläche wird eine Schutzatmosphäre gebildet. Dies wird durch Zuführung eines Inertgases in die Sneicherkammer über die öffnung 20 im
Deckel 19 bzw. über den Bunker 2t bewerkstelligt.
Nach derr Abschmelzen der Elektrode 3 unterhalb der Höhe der Trennwand 27 verlagert sich das Schlakkenbad in den Aufnahmebehälter 14 und das Metallbad
7 seinerseits in den Spalt zwischen den Schweißstücken 1.
Ist die Trennwand 27 aus einem mit dem Schweißwerkstoff identischen Werkstoff gefertigt, so schmilzt
die Trennwand nach der völligen Erschmelzung des Flußmittels im Schweißspalt unter der Wirkung der im
Schlackenbad gespeicherten Wärme, das Metall der Trennwand vermischt sich mit dem im Schweißspalt 2
befindlichen Metallbad 7. und das Schlackenbad 5 wird in den Aufnahmebehälter 14 geleitet. Besteht die Trennwand 27 aus einem Werkstoff, der nach der völligen
Erschmelzung des im Schweißspalt befindlichen Flußmittels mit der Schlacke eine Reaktion eingeht, so geht
der Werkstoff der besagten Trennwand 27 mit der flüssigen Schlacke 5 eine Reaktion ein, wodurch die Trennwand 27 zerstört wird. Der Werkstoff der Trennwand 27
geht in das Schlackcnbad 5 über. Wie auch bei den vorstehend beschriebenen Varianten der Arbeitsweise
der Vorrichtung wird weiterhin das im Schwcißspalt befindliche Schlackenbad 7 durch das Metall des Metallbads 7 ersetzt.
Im weiteren wird das Wesen der Erfindung durch nachstehende Beispiele erläutert.
Es wurden Probestücke aus Aluminium mit einem Querschnitt von 100x100 mm verschweißt. Die
Schweißstücke wurden zuvor in einem Abstand von 65 mm voneinander angeordnet. Dann wurde die Formvorrichtung und die Elektrode montiert.
Der Steg in der Sp.<?icherkammer der Formvorrichtung war aus Aluminium gefertigt.
Die Trennwand im Aufnahmebehälter der Formvorrichtung war aus Graphit gefertigt und wies eine öffnung für die Elektrode auf.
In den Schweißspalt zwischen den Schweißkanten wurde Flußmittel folgender Zusammensetzung (in Gewichtsprozent) eingefüllt:
Kryolith
65,0
25,0
10,0
| Js | 6,OkA |
| U | 34,0 V |
| U, | 30,0 V |
an seine Stelle i'.am Flüssigmetall, welches kristallisierte
und Schweißnant bildete. Die Schweißzeit betrug 12 min.
Es wurden Probestücke aus Aluminium mit einem Querschnitt von 100x100 mm verschweißt. Die
Schweißstücke wurden zuvor in einem Abstand von 60 mm voneinander angeordnet. Dann wurden die
Formvorrichtung und die Elektrode montiert. Der Steg in der Speicherkammer der Formvorrichtung war aus
mit Magnesium legiertem Aluminium gefertigt. Die Trennwand im Aufnahmebehälter der Formvorrichtung
war aus Dinas ausgeführt. In den Spalt zwischen den Schweißkanten wurde Flußmittel folgender Zusammensetzung (in Gewichtsprozent) eingefüllt:
Nach der Schlackenbadbildung schmolz die Elektrode, schmolzen die Schweißkanten ab und es bildete sich
ein Metallbad aus.
Der Schweißvorgang wurde bei folgenden Schweißparametern durchgeführt:
Das Metallbad wurde in der Speicherkammer über den Schweißkanten gespeichert und im flüssigen Zustand aufrechterhalten. Nach dem Speichern einer Menge von 700 bis 750 cm} wurde das Schlackenbad aus dem
Schweißspalt in den Aufnahmebehälter verlagert und
Kryolith
75,0
20,0
5,0
Nach der Schlackenbadbildung erfolgte das Erschmelzen der Elektrode und Abschmelzen der
Schweißkanten unter Bildung eines Schlacken- sowie eines Metallbades. Das Metallbad wurde über den
Schweißkanten gespeichert und in flüssigem Zustand aufrechterhalten. Das Metallbad wurde auch mit Argon
durchgeblasen.
Nach dem Speichern des Metallbades und Erschmelzen des gesamten im Schweißspalt befindlichen Flußmittels ging der Werkstoff der Trennwand des Aufnahmebehälters mit der Schlacke eine Reaktion ein. Infolgedessen wurde die Trennwand zerstört, die Schlacke
verlagerte sich in den Aufnahmebehälter und das Metall des Metallbades in den Schweißspalt.
Das Schweißen wurde bei folgenden Schweißparametern durchgeführt:
U,
5,OkA
27,OV
Im Ergebnis erhielt man eine Schweißnaht, deren Magnesiumgehalt 6,5% betrug.
Es wurden Probestücke aus Magnesium mit einem Querschnitt von 80 χ 90 mm verschweißt. Die Schweißstücke wurden zuvor in einem Abstand von 55 mm zueinander angeordnet. Dann wurden die Formvorrichtung und eine Elektrode aus Magnesium montiert
Der Steg in der Speicherkammer bestand aus Grass phiL
Die Trennwand im Aufnahmebehälter der Formvorrichtung war aus Magnesium gefertigt
In den Spalt zwischen den Schweißkanten wurde Flußmittel folgender Zusammensetzung (in Gewichtsprozent) eingefüllt:
Kryolith 22,0
Nach der Schlackenbadbildung erfolgte das Erschmelzen der Elektrode und Abschmelzen der
SchweiSkanten unter Bildung eines Metallbades.
| 31 52 817 11 12 Das Schweißen wurde bei folgenden Schweißpara metern durchgeführt: |
5 |
| h 6,5 kA Ux 28,0 V |
10 |
| Im Ergebnis der Schweißung erhielt man eine Schweißnaht. Die Schweißzeit betrug 14 min. Mechanische Prüfungen haben ergeben, daß die Bruchfestigkeit des Metalls der entsprechend mit den Beispielen 1 bis 3 erhaltenen Schweißnaht mindestens das 0,85fache der Bruchfestigkeit des Grundwerkstoffes beträgt. |
15 |
| Gewerbliche Anwendbarkeit | |
| Daf Verfahren zum Elektroschlackeschweißen von | 20 |
| kommen beim Verschweißen von Leichtmetallen zur Anwendung, d'-ren Dichte diejenige der Schlacke unter schreitet. |
|
| Hierzu 2 Blatt Zeichnungen | 25 |
| 30 | |
| 35 | |
| 40 | |
| 45 | |
| 50 | |
| 55 | |
| 60 | |
| 65 | |
Claims (22)
1. Verfahren zum Elektroschlackeschweißen von Leichtmetallen, bei dem die zu verschweißenden
Teile im erforderlichen Abstand voneinander angeordnet werden, der Schweißspalt durch eine Formvorrichtung abgeschlossen, im Schweißspalt eine
Elektrode angeordnet sowie ein Rußmittel eingeführt werden, dann ein SchJackenbad mit darauffol-
gender Abschmelzung der Elektrode und der Schweißkanten unter Bildung eines Metallbades gebildet wird, welches gespeichert in flüssigem Zustand aufrechterhalten und zum Ausfüllen des
Schweißspaltes mit Flüssigkeitsmetall mit darauffolgender Kristallisation des flüssigen Metalls benutzt
wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallbad außerhalb des Schweißspaltes oberhalb
der zu resschweißenden Teile gespeichert und der Schweißspait erst nach der Beendigung des Abschmelzens der Elektrode und der Schweißstückkanten nach Entfernen des Schlackenbades mit dem
gespeicherten Metallbad gefüllt wird.
2. Verfahren nach Anspruch I1 dadurch gekennzeichnet daß das Metallbad zusätzlich mit Inertgas 2s
durchgeblasen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Inertgas Argon verwendet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, (lib in das Metallbad zusätzlich Substanzen
eingegeben werden, welche mit den schädlichen Beimengungen im Metall unlösliche Komplexverbindungen bilden.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß als mit schädlichen Beimengungen im
Metall eine unlösliche Komplexverbindung bildende Substanz Kalzium in den Mengen von 0,15 bis 0,5
Gew.-% verwendet wird.
6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß als mit schädlichen Beimengungen im
Metall eine unlösliche Komplexverbindung bilderxde Substanz Magnesium in den Mengen von 0,1 bis 1,5
Gew.-% verwendet wird.
7. Formvorrichtung zum Elektroschlackeschweißen von Leichtmetallen nach einem der Ansprüche 1
bis 6. mit Kristallisatoren und einem über den Schweißstücken befindlichen Behälter, dadurch gekennzeichnet, daß die Kristallisatoren (9) zusätzlich
mit porösen Elementen (12) versehen und mit abgestuften Längsnuten (10) ausgeführt sind, welche eine 5C
Stützfläche (11) bilden, auf der die mit den Nuten (10) geschlossene Hohlräume bildenden porösen
Elemente (12) angeordnet sind, wobei der über den Schweißstücken befindliche Behälter (13) zusätzlich
mit Aussenkklemmen (16) und Innenklemmen (17) sowie einem die Innenklemmen (17) verbindenden
Steg (18) versehen ist und der unter den Schweißstücken gelegene Behälter (14) zusätzlich mit einer
querliegenden Trennwand (27) ausgerüstet ist.
8. Formvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Steg (18) aus leichtschmelzbarem Werkstoff ausgeführt ist.
9. Formvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß als leichtschmelzbarer Werkstoff
ein zum Schweißmetall identisches Metall verwen- bri
det wird.
10. Formvorrichtung nach Anspruch 7. dadurch gekennzeichnet, daß der Steg (18) aus einem zum
Schweißmetall identischen Metall ausgeführt ist, welches Legierungsbestandteile enthält
11. Formvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch
gekennzeichnet, daß der Gehalt am jeweiligen Legierungsbestandteil im metallenen Steg nach folgender Formel berechnet wird:
wobei
'1
+Imt
Ls der Gehalt am Legierungsbestandteil im Steg
(in Masseprozent);
Ln der Gehalt am Legierungsbestandteil in der
Schweißnaht (in Masseprozent);
Ly, der Gehalt am Legierungsbestandteil im
Schweißwerkstoff (in Masseprozent);
Lc der Gehalt am Legierungsbestandteil in der
Elektrode (in Masseprozent);
Vn das Schweißnahtvolumen in cm3;
Ki das Volumen des Stegs in cm3 und
γ der Schweißmetallanteil im Nahtmetall
12. Formvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Steg (18) aus schwerschmelzbarem Werkstoff mit hohem elektrischem
Widerstand ausgeführt ist
13. Formvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß als schwerschmelzbarer Werkstoff mit hohem elektrischem Widerstand Graphit
verwendet wird.
14. Formvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet daß die Trennwand (27) aus leichtschmelzbarem Werkstoff ausgeführt ist
15. Formvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß als. Ieichvschmelzbarer Werkstoff ein zum Schweißmetall identisches Metall verwendet wird.
16. Formvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwand (27) aus einem
mit der Schlacke eine Reaktion eingehenden Werkstoff ausgeführt ist.
17. Formvorrichtung nach Anspruch 16, dadurch
gekennzeichnet, daß als mit der Schlacke eine Reaktion eingehender Werkstoff Dinas verwendet wird.
18. Formvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwand (27) aus schwerschmelzbarem Werkstoff ausgeführt und mit einem
Schlitz zum Anordnen der Elektrode versehen ist.
19. Formvorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß als schwerschmelzbarer Werkstoff Graphit verwendet wird.
20. Flußmittel zur Verwendung in dem Elektroschlackeschweißverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß es Kryolith,
Bariumfluorid und Bromid eines Alkalimetall enthält.
21. Flußmittel nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß seine Bestandteile in folgendem Verhältnis (in Gew.-%) enthalten sind:
Bariumfluorid 65,0 bis 75,0
Kryolith 15,0 bis 25,0
Bromid eines Alkalimetals 5,0 bis 10,0
22. Flußmittel nach Anspruch 20, dadurch gekenn-
zeichnet daß es als Bromid eines Alkalimetalls Natriumbromid
enthält
Bildung des Schlackenbades ist bei Verwendung der erwähnten Vorrichtung ebenfalls erschwert
Bekannt ist auch ein Flußmittel auf der Basis von Halogeniden (US-PS 35 85 343) mit folgender Zusammensetzung
(in Gew.-%):
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PCT/SU1981/000040 WO1982003585A1 (en) | 1981-04-22 | 1981-04-22 | Method,forming device and flux for electroslag welding |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE3152817T1 DE3152817T1 (de) | 1983-04-07 |
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