DE3152817T1 - Verfahren zum Elektroschlackeschweissen von Leichtmetallen, Formvorrichtung und Flussmittel - Google Patents

Description

PATENTANWALT Dipl.-Phys:: RICHARD LUYKEN

Institut Elelctrosvarki imeni E.O. Patona... PH 87 084-M-61 _ UdSSR/Kiev 21.12.1982 L/mj

VERFAHREN ZUIi ELSKTROSCHLACKESCHV/EISSEH VOII LEICHTMETALLEII, PORJJIVORRICHTUNG UHD FLUSSMITTEL

Gebiet der Technik 3152817

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Schweisstechnik und betrifft insbesondere das Elektroschlacke3chweissen von Leichtmetallen, deren Dichte diejenige dor Schweissnaht unterschreitet, eine Formvorrichtung zu dessen Durchführung sowie ein beim erwähnten Schweissprozess verwendetes Flussmittel.

Stand der Technik

Ss ist ein Verfahren zum Elektroschlackcschweissen von Leichtmetallen bekannt, welches darin besteht, dass die 3chwei/3stücke in erforderlichem Abstand zueinander, eine Formvorrichtung sowie eine Elektrode aufoimn.lcrfolgend angeordnet werden (UdSSR-Urheberschein 1G4')O2). Danach wird der Schweißspalt zwischen den zu verschweissenden Kanten mit Flussmittel gefüllt, wobei die 3tirnflachß der Elektrode über die Oberfläche des Flussmittels ißisragt, und ein Schlackenbad gebildet. Dann schaltet man den Schweijsstrom ein. Jo nach Zunahme des Schlackenbadvolumons sinkt der Schlackenbadgrund und gibt immer neue Elektrodenabschnitte Erschmelzen frei. Die Elektrode schmilzt im Verlaufe des Schweiss-Vorgangs in Richtung von oben nach unten ab. Dabei wird das.beim schmelzen der Elektrode entstehende Flüssigmetall und das Schlackenbad im Schweißspalt festgehalten. Nach dem völligen schmelzen der Elektrode und Abschmelzen der Schweißstuckkanten schaltet man den Schwei/3strom ab. Das im Schwei/sspalt befindliche Metall kristallisiert und bildet die Sohweisanaht„

Dio Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens enthält Seitenkristallisatoren einen Ubor den Schweisskanten sowie einen unter denselben angeordneten Behälter. Der obere Behälter ist durch die Seitenkristallisatoren sowie auf den Schv/ei^stücken an-

geordnete Leisten gebildet. Der untere Behälter ist durch die Seitenkristallisatoren sowie unter den 3chwei/3stücken angeordnete Leisten gebildet. Der untere Behälter ist auch durch eine Auffangschale gebildet, durch welche das Flussmittel und das Schweissbad im Schwei^spalt zurückgehalten v/erden.

Infolge einer ungenügenden Entgasung des I\iahtmetalls verfügt die nach dem bekannten Verfahren unter Verwendung der erwähnten Vorrichtung erhaltene Schweissnaht über niedrige Betriebseigenschaften. Die Bildung des Schlackenbades ist bei Verwendung der erwähnten Vorrichtung ebenfalls erschwert.

Bekannt ist auch ein Plussmittel auf der 3asis von Halogeniden (US-P5 3585343) mit folgender Zu3ammonaotzun,'·; (:In Waiinoprozont):

kaliumchlorid 45

Natriumchlorid ....... 27

Aryolith (3NaF-AlF₃) . .■ 22

Lithiumchlorid ......... 6.

Dieses Flussmittel gestattet eine stabile Führung des Elektroschlacke-Schweissprozesses sowie eine hinreichende Reduktion des Oxidfilmes auf den Schweip3tücken₀ Die bei Verwendung dieses Plussmittels im Verlaufe dos Schweissprozesses erhaltene " Schweissnaht ist aber porös und kennzeichnet sich durch einen hohen .. Gasgehalt, wodurch die mechanischen Eigenschaften der Schweissverbindungen 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.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass im Verfahren zum Slektroschlackeschweissen von Leichtmetallen, bei welchem Schweipstücke unter Einhaltung des erforderlichen Abstandes ^V0Blnander, eine Formvorrichtung sowie eine Elektrode aufeinanderfolgend angeordnet, der Schweißspalt mit Plussmittel gefüllt und dann ein Schlackenbad mit darauffolgender^At>~schnelzung dor Elektrode und der Schweisskanten unter Bildung eines "!etallbades gebildet wird, welches gespeichert, in flüssigem Zustand aufrechterhalten und zum Ausfüllen des Schweiß-Spaltes mit Flüssigmetall mit darauffolgender Xristallisation des flüssigen Metalls benutzt wird, das Metallbad gemäss der Erfindung ausserhalb des Schweifspalte3 oberhalb der Schweisskanten ge-speichert und der Schwci/3-spalt erst nach dem Abschmelzen der Elektrode und der Schweißstückkanten und Speichern eines für das Ausfüllen des Schweipspaltes unter Berücksichtigung der Schweissnahtüberhöhung erforderlichen 3advolumens mit Flüssigmetall gefüllt wird.

Dies Verfahren bietet die Möglichkeit, dank einer

praktisch vollständigen Entgasung und Raffinierung des Nahtmetalls während der Speicherung des Metallbades

ausserhalb des Schweißspaltes über den Schweisakanten die Schweißnahts-aigenschaft.en 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 ein-

gegeben v/erden, welche mit schädlichen Beimengungen in Metall unlösliche Komplexverbindungen bilden.

Die-se Vorfahrensmodifikation gestattet es, das Flüssigmetall vor der Ausfüllung des Schweisspaltes von schädlichen Beimengungen zu reinigen.

Es ist empfehlenswert, als mit schädlichen Beimengungen inj Metall /"unlösliche Komplexverbindung

bis bildende Substanz Kalzium in den 'Sengen von 0,15 0,5 T.Tasseprozent zu verwenden.
Diese Verfahrensmodifikation bietet die Möglichkeit, aus flüssigmetall schädliche Eisenbeimengungen zu entfernen.

Zweckmäasig knnn «uoh als mit schädliohon Beimengungen in Metall eine unlösliche Komplexverbindung

bis bildende Substanz Magnesium in den Mengen von 0,1 1,5 !lasseprozent verwendet werden.

Diese Verfahrensmodifikation gestattet es, aus Flüssigmetall schädliche Siliziumbeimengungen zu entfernen.

Die Aufgabe wird auch dadurch gelöst, dass in der Formvorrichtung mit Kristallisatoren, einem über den Schv/eisakanten befindlichen Behälter und einem unter den Schweisskanten befindlichen Behälter, gemaso der Erfindung 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 poröoen 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 Vor-

-ζ -

richtung gestattet es ferner, die Bildung des Schlackenbades zu vereinfac?ien.

Ss ist empfehlenswert,'den Metallsteg aus leichtschmelzbarem Werkstoff auszuführen.

Die^se Kodifikation ermöglicht eine Selbstregelung des Vorgangs der Schlackenbadbildung.

* Diese Modifikation gestattet es, eine

Schweißnaht au gewinnen, deren chemische·Zusammensetmit

zungTderjenigen der Schweiy9stücke identisch ist.

Der T.Tetallsteg kann aus einem dem Schweissmetall identischen Metall ausgeführt sein, welches Legierungsbestandteile enthält.

Diese Kodifikation gewährleistet eine zusätzliche Legierung des Nahtmetalls.

Der Gehalt am jeweiligen Legierungsbestandteil wird nach folgender Formel emittelt:

ans _y η

Hierin bedeuten:

L Gehalt am Legierungsbestandteil im Steg (in

Prozent);
L Gehalt am Legierungsbestandteil in der

Schweissnaht (in Prozent); L Gehalt am Legierungsbestandteil im Schv/eisswerkstoff (in Prozent);

L Gehalt am Legierungsbestandteil in der Elektrode (in Prozent);

V Schweissnahtvolumen in cnr;

V Volumen des Stegs in cm ;

Vv Schweissmetallanteil im Kahtmetall.

Zweckmässig wird der Steg aus schwerschmelzbarem Werkstoff mit hohem elektrischem Widerstand ausgeführt.

Di^^Q Modifikation bewirkt eine Intonsiviorung des Prozoauee dor .'Jchlackenbadbildung sowie einer liebenerwärmung des Metallbades.

♦Vorteilhaft wird als leichtschmelzbarer Werkstoff ein zum Schweißmetall identisches Metall verwendet.

31528T7

Mit dem grossten wirtschaftlichen Effekt kann als schwerschmelzbarer Werkstoff mit hohem elektrischem Widerstand Graphit verwendet werden.

Es ist empfehlenswert, die Trennwand aus leicht-5. schmelzbarem Werkstoff auszuführen.

Diese Modifikation trägt zur Vereinfachung des Sndstadiums des Prozesses bei.

Als leichtschmelzbarer Werkstoff kann ein dem Schweissmetall identisches Metall verwendet werden. Diese Modifikation bietet die Möglichkeit, eine Schweissnaht mit minimalentGehalt an Beimengungen zu erhalten.

S3 ist empfehlenswert, die Trennwand aus einem V/erkstoff auszuführen, der mit der Schlacke eine Reak- I^s) . tion eingeht.

Diese ' Modifikation gestattet es, daa andstadium des Prozesses zu intensivieren.

Es ist vorteilhaft, als einen mit der Schlacke eine Reaktion eingehenden V/erkstoff Dinas zu verwenden.

Zweckmässig wird die Trennwand aus schwerschmelzbarem Werkstoff ausgeführt und mit einem Schlitz zur Anordnung einer Elektrode versehen.

Dioßo Modifikation ermöglicht es, die Trennwand mehrmals zu verwenden.

Vorteilhaft wird als schwerschmelzbarer Werkstoff Graphit verwendet.

Die Aufgabe wirdrdadurch gelöst, dass das Plussmittel auf der Basis von Halogeniden gemäss der Erfindung Kryolith, Sariumfluorid sowie 3romid eines Alkalimetalls enthält.^ies Plussmittel ermöglicht es, die Stabilität de3 Schweissvorgangs zu erhöhen, wodurch ^i₀ Hetriebsoigenschaften der Schweissverbindungen vorboG3ort werden.

Zweckmäsaig weist das Plussmittel folgende chemische Zusammensetzung (in Masseprozent) aufs

ν-

Bariumfluorid 65,0 bia 75,0

Kryolith 15,0 bis 25,0

Bromid eines Alkalimetalls ..... 5,0 bis 10,0. Diese Zusammensetzung.des Flussmittels gestattet es, seine chemische Aktivität gegenüber den auf den Schweißskanten befindlichen Oxidfilmen zu erhöhen.

Am zweckmässigsten ist es, als Bromid eines Alkalimetalls Natriumbromid zu verwenden.

Diese Modifikation gestattet e3, den Vorgang der Zerstörung des Oxidfilmes zu intensivieren.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Kachstehend wird die Erfindung durch Beschreibung einer bevorzugten AusführungsVariante unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Ss zeigen:

Fig. 1 3chematisch das Anfangostadium de3 Schweissprozesses gemäss der Erfindung,

Pig. 2 schematisch das Zwischenstadium des Schweissprozesses gemäss der Erfindung, Pig. 3. schematisch das Kndstadium des Schweissprozesaes gemäos der Erfindung und

Fly;. 4 echematiach ^o:Lne erf indungsgemässe Formvorrichtung.

3eyorzugte Ausführungsvariante, der Erfindung

Bs wurden Probestücke aus Aluminium verschweisst. Zu diesem Zweck wurden die Probestücke 1 auf Stützen in einem Abstand zueinander angeordnet. Danach v/urde auf den Schwei/3stücken die Pormvorrichtung 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 Schwei/aapalt 2 das Plussmittel 4 eingeschüttet. Die Pormvorrichtung und die Elektrode 3 wurden an die ungleichnamigen Pole einer Stromversorgungsquelle angeschlossen und es wurde ein Schlackenbad 5 gebildet. Nach der Bildung des Schlacken-

bades 5 wurde der Schv.-oi^strom eingeschaltet, womit

der S chv/e iss Vorgang anfing (Pig. I bis 3)· Die Schweisselektrode 3 und die Xanten der Schwei/astücke 1 schmelzen, die Tropfen des eingeschmolzenen Metalls 6 schwimmen in der eine grö3sere

Dichte aufweisenden Schlacke auf und bilden ein Metallbad 7 an ihrer Oberfläche, welches ausserhnlb des Spaltes 2 über den Schweißstücken in flüssigem Zustand aufrechterhalten wird. Das Metallbad 7 kann mit Argon oder Helium durchgeblasen werden. Ss kann auch ein Argon-Helium-Gemisch verwendet werden, Nach dem Speichern eines für das Ausfüllen des Schv;eiy3spaltes unter Berücksichtigung der SchweissnahtüberhÖhung erforderlichen Volumens des Metallbades 7 wird daa Schlackenbad 5 aus dem 3chwei/3spalt 2 entfernt. Der im Schwei^spalt 2 freigegebene Platz wird durch das Flüssigmetall des Metallbades 7· ausgefüllt,, welches nach : der Kristallisation die Schweissnaht 8 bildet.

Die Formvorrichtung zur Durchführung des vorstehend beschriebenen Schweissprozesses enthält Kris-.j tallisatoren 9, welche mit eine Stützfläche 11 bildon-

j den abgestuften Längsnuten 10 vorsehen sind. Auf der

J Stützfläche 11 sind poröse Blemente 12, beispielsweise

\ aus aktivierter Kohle, angeordnet. Werden an den Stütz-

flächen 11 poröse Elemente 12 befestigt, so entstehen an den Seitenflächen der Kristallisatoren 9 geschlos-

^: sene Längshohlräume zur Gasableitung aus dem Schwei/3-

spalt im Verlaufe des Schweissvorgangs. Die Höhe der Kristallisatoren 9 wird durch die Höhe der Schweißstücke bedingt und hängt von der Dicke nicht ab. Die Formvorrichtung enthält ferner einen über den Schweisskanten befindlichen Behälter 13 (Vorratskammer) sowie einen unter den Gchweisskanton gelegenen 3ehältbr 14 (Aufnahmebehälter^ Die Wände der Speicherkammer 13 sind durch die Kristalliaatoren 9 und Leisten 15 aus Graphit gebildet, welche auf den Sehwei^stücken 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^mlem Schweissmetall identischen Metall (Fig. 4) ausgeführt sein.

Das^Bm Schweissmetall identische JTetall kann zusätzlich Legierungsbestandteile enthalten. Der Gehalt am jeweiligen Legierungsbestandteil wird nach folgender Formel ermittelt:

Hierin bedeuten:

L_e Gehalt am Legierungsbestandteil im Steg (in

L Gehalt am Legierungsbestandteil in der

L Gehalt am Legierungsbestandteil im Schweis3-

Prozent)·

Gehalt air

Schweissnaht (in Prozent); Gehalt am Legierungsbes werkstoff (in Prozent); L Gehalt am Legierungsbestandteil in der Elektroe

de (in Prozent);

V Schweissnahtvoluraen in cm·^;

V Volumen des Stegs in cm^J;

->p Schweissmetallanteil im Nahtmetall.

25" Bei der Berechnung sind die Verluste an Legierungs bestandteilen im Verlaufe des Schweissvorgang3 zu berücksichtigen.

Der Steg 18 kann auch aus einem schwerschmelzbaren Werkstoff mit einem hohen elektrischen Widerstand (WoIfram.oder Graphit) gefertigt werden.

Die Speicherkammer 13 weist einen Deckel 19 auf, in dem eine Öffnung 20 zur Zuführung des Plussmittels und eines Gases zwecks Bildung einer Schutzatmosphäre über der Oberfläche des Fetallbados 7 vorgoaohen ist.

Zum EinsohUtten des Flussmittels 4 kann der Deokel 18

Tl 52817

mit einem Bunker 21 ausgestattet sein. Der Bunker 21 weist einen Austrittskanal 22 auf, der mit einem elektromagnetischen Schieber 23 auegerüstet 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 durch welche sein Innenraum in zwei Teile geteilt ist.

Die Trennwand 27 kann aus einem Ieichtschmelzbaren Werkstoff, beispielsweise einem^^ identischen Metall, ausgeführt sein» Ferner kann ein Werkstoff verwendet v/erden, der mit der Schlacke eine Reaktion eingeht, beispielsweise Dinas oder Schamotte, verwendet werden.

Die Trennwand 27 kann auch aus einem schwerschmelzbaren Y/erkstoff₈ 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 Masseproz©at)i

Bariumfluorid .....· 65,0 bis 75,0

Kryolith . 15,0 bis 25,0

Bromid eines Alkalimetalls ..... 5,0 bis 10,0. Als Bromid eines Alkalimetalls können an sich bekannte Bromide der Alkalimetalle verwendet werden, der grbsste Nutzeffekt wird aber bei Verwendung von Natriumbromid erzielt.

Die Wirkungsweise der Formvorrichtung besteht in folgendem. Nach deren Zusammenbau auf den Schwei/3-stücken 1, welche beispielsweise aus Aluminium bestehen, wird über den in der Trennwand 27 vorgesehenen

Schlitz in den Schweiespalt 2 zwischen den Schweiysstücken 1 eine Plattenelektrode 3 eingeführt. An den Innenklemmen 17 der Leisten 15 der Speicherkaramer 13 wird der Steg 10 aus schwerschmelzbarem Werkstoff, beispielsweise Graphit, befestigt. Über den .Bunker werden der ,Schwei/ispalt 2 und der Kohlraum der Speicherkammer 13 mit festem Plussmittel 4 gefüllt, wobei das Flussmittel 4 die Speicherkammer 13 derart ausfüllt, dass der Steg 18 von allen Seiten von Fluosmit-· tel 4 umgeben ist.

Man verbindet die Schaltstücke des Schalters des Schiebers 23» d.h. man schliesst die elektromagnetische Spule des Schiebers 23 an die Stromversorgungsquelle (nicht gezeigt), wodurch der Austritts- · kanal 22 des Bunkers 21 geschlossen wird.

Die Aus3enklenmen 16 der Leisten 15 werden an eine Schwei/istromquelle (nicht gezeigt) angeachloaaen. Der Strom fliesst über den Graphitsteg 18 und überhitzt diesen, wodurch seinerseits das im Hohlraum der Spelcherkammor 13 befindliche Plussmittel 4 schmilzt und ein Schlackenbad entsteht. Das flüssige

abMetall der geschmolzenen Elektrode schwimmt in dem eine grössere 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 den T'etallbad 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 Wärme st romkreis ab und den Schwei/astromkreis ein.

Über der Motallbadoberfläche wird eine Gchutz-

atmosphfiro gebildet. Dien wird durch Zuführung οίηοα Inertgasea in die Spelohorkammer übor die Öffnung 20 Im Deokel 19 bzw. über den Bunker 21 bewerkstelligt.

Nach dem Abschmelzen der Elektrode 3 unterhalb der Höhe der Trennwand 27 verlagert sich das Schlackenbad in den Aufnahmebehälter 14 und das Metallbad 7 seinerseits in den Spalt zwischen den Schweiyastücken 1, Ist die Trennwand 27 aus einem aem Schweisswerkstoff identischen Werkstoff gefertigt, so schmilzt die Trennwand nach der völligen Erschmelzung des Plussmittels im Schweipspalt unter der Wirkung der im Schlackenbad gespeicherten Wärme, das Metall der Trennwand vermischt sich mit dem im Schweiy3spalt 2 befindlichen Metallbad 7 und das Schlackenbad 5 wird in den Aufnahmebehälter 14 geleitet. Besteht die Trennwand aus einem Werkstoff, der nach der völligen Erschmelzung des im Schwei^spalt befindlichen Plussmittels mit der Schlacke eine Reaktion eingeht, so geht der Werkstoff der besagten Trennwand 27 mit der flüssigen Schlacke eine Reaktion ein, wodurch die Trennwand 27 zerstört wird. Der Werkstoff der Trennwand 27 geht in das Schlackenbad 5 über. Wie auch ^el den vorstehend beschriebenen Varianten der Arbeitsweise der Vorrichtung wird weiterhin das im Schweißspalt befindliche Schlackenbad 7 durch das Metall des Metallbads 7 ersetzt.

Im woiteren wird das Wesen der Erfindung durch nachstehende Beispiele erläutert. Beispiel 1

3s wurden Probestücke aus Aluminium mit einem Querschnitt von 100 χ 100 mm verschweisst„ Die Schweiestücke wurden zuvor in einem Abstand von 65 mm^v°%lnander angeordnet. Dann wurde die Formvorrichtung und die Elektrode montiert.

Der Steg in der Speicherkammer der Formvorrichtung war aus Aluminium gefertigt.

Die Trennwand im Aufnahmebehälter der Formvorrichtung war aus Graphit gefertigt und wies eine Öffnung für die Elektrode auf.

/S"

In den Schweiyespalt zwischen den Schweisskanten wurde Plussmittel folgender Zusammensetzung (in Masseprozent) eingefüllt:

Bariumfluorid 65,0

Kryolith . . 25,0

Natriumbromid, . 10,0.

Nach der Schlackenbadbildung schmolz die Elektrode, schmolzen die Schweisskanten ab und es bildete sich ein Metallbad aus.

Der Schv.eissvorgang wurde bei folgenden Schweissparametern durchgeführt:

I_a . 6,0 kA

U 34,0 V

U₈ 30,0 V.

Das Metallbad wurde in der Speicherkammer über den Schweisakanten gespeichert und im flüssigen Zustand aufrechterhalten. Nach dem speichern einer Menge von 700 "^1S 750 cm wurde das Schlackenbad aus dem Schweiysspalt in den Aufnahmebehälter verlagert und an seine Stelle kam Flüssigmetall, welches kristallisierte

und Schweissnaht bildete. Die Schweisszeit betrug 12 min. Beispiel 2

Bs wurden Probestücke aus Aluminium mit einem Querschnitt von 100 χ 100 mm verschweisst. Die Schwei^- stücke wurden zuvor in einem Abstand von 60 mm voneinander angeordnet« Dann wurden die Formvorrichtung und die Elektrode montiert. Der Steg in der Speichorkammer der Formvorrichtung war au3 mit Magnosium legiertem Aluminium gefertigt. Die Trennwand im Aufnahmobehälter der Formvorrichtung war aus Dinas ausgeführt. In den Spalt zwischen den Schweisskanten wurde Flussmittel folgender Zusammensetzung (in Masseprozent) eingefüllt:

3ariumfluorid . ...... 75,0

Kryolith.. .20,0

Natriumbromid 5,0.

Nach der Schlackenbadbildung erfolgte das Erschmelzen der Elektrode und Abschmelzen der Schweisskanten unter Bildung eines Schlacken- sowie eines TlotallbadoQ. Das Metallbad wurde über den Schweisskanten gcjspeichert und in flüssigem Zustand aufrechterhalten. Das Metallbad wurde auch mit Argon durchgeblaeen.

Nach dem Speichern des Metallbades und Erschmelzen des gesamten im Schwei^spalt befindlichen Flussmittels ging der Werkstoff der Trennwand des Aufnahmebehälters mit der Schlacke eine Reaktion ein. Infolgedessen wurde die Trennwand zerstört, die Schlacke verlagerte aich in den Aufnahmebehälter und das Metall des Metallbades in den Schwei^spalt, Das Schweissen wurde bei folgenden Schweiesparametern durchgeführt:

I₈ 5,0 kA

TJ . . 27,0 V.

Im Ergebnis erhielt man eine Schweissnaht, deren Magnesiumgehalt 6,5% betrug.
Beispiel 3

Es wurden Probestücke aus Magnesium mit einem Querschnitt von 80 χ 90 mm verschweisst. Die Schwei^- stücke wurden zuvor ^_n einem Abstand von 55 mm zueinander angeordnet. Dann wurden die Formvorrichtung und eine Elektrode aus Magnesium montiert.

Der Steg in der Speicherkammer bestand aus Graphit.

Die Trennwand im Aufnahmebehälter der Formvorrichtung war aus Magnesium gefertigt.

In den Spalt zwischen den Schweisskanten wurde Plussmittel folgender Zusammensetzung (in Masseprozent) eingefülltί

Bariumfluorid «... _{e β} 70,0

Kryolith ..·...·........... 22,0

Natriumbromid , . . . « . . 8,0.

Nach der Schlnckenbadbildung erfolgte das Erschmelzen der Elektrode und Abschmelzen der Schweisskanten unter Bildung eines Metnilbades.

Das Schweissen wurde bei folgenden Schweissparametern durchgeführt:

I₃ 6,5 U

IT ....... . .28,0 V.

Im 3rgebnis 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 mindes-

das -fache

tens 0,85 der Bruchfestigkeit des Grundwerkstoffs beträgt.

Vorstehend sind nur einige Auofuhrunguboiapielo der Erfindung angeführt, welche verschiedene für don .Fachmann auf diesem Gebiet der Technik offenkundige Änderungen und Ergänzungen zulassen. Es sind auch andere Kodifikationen möglich, wobei der Srfindungsinhalt und -tatbeatand im Rahmen der böigeführten Patentansprüche erhalten bleibt.

Gewerbliche Anwendbarkeit

Das Verfahren zum tillektroschlackeschweisQon von Leichtmetallen, die Formvorrichtung und das Pluasmittel kommen beim Verschweissen von Leichtmetallen zur Anwendung, deren Dichte diejenige der Sohlacke unterschreitet.

Claims (22)

PATENTANWALT Dipl.-Phya.' RICHARD. LUYKEN Institut Elektrosvarki imeni E.O. Patona... "PM 87 0&4-ΙΪ-61 Λ :-- UdSSR, Kiev 21.12.1982 L/mJ ~16~ PATENTANSPRUCHS

1. ,'Verfahren zürn Slektroschlackeschweissen von Leichtmetallen, bei welchem Schwei^stücke unter ^£in"^al" tang ^₀₈ erforderiichQn Λ-bstands E

Λ-bstands Einander, eine Form-. vorrichtung sowie eine Elektrode aufeinanderfolgend angeordnet, der Schweißspalt mit Flussmittel gefüllt und dann ein Schlackenbad mit darauffolgender ^Tchmelzung der Elektrode und der ochweisskanten unter Bildung eines r'etallbades gebildet wird, welches gespeichert, In flüssigem Zustand aufrechterhalten und zum Ausfüllen des Schwoiespaltes mit Flüssigmetall mit darauffolgender kristallisation des flüssigen Metalls benutzt wird, dadurch gekennzeichnet, dasα das Vo Lall bad rmoaerhnlb dos Schwei^apaltes oberhalb der

l^r) 3ciiwciy5stUcko goapeichcrt und der ^^c^^wei%i)alt erst nach der Beendigung des Abschmelzens der Elektrode und der Schweißstückkanten und Speichern eines für das Ausfüllen des Schweifspaltes unter Berücksichtigung der Schweissnahtüberhöhung erforderlichen Metallbadvolumens mit Plüssiginetall gefüllt wird.

2. Verfahren nach Anspruch !,dadurch

β β ·.<, β η η ζ β ich net, dass das Metallbad zusätzlich mit Inert sas durchgoblason wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch

gekennzeichnet, dass als Inertgas Argon verwendet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennz e ichnet, dass in das Metallbad zusätzlich Substanzen eingegeben werden, welche mit den

3C schädlichen 3eirncn,<jungen im^T*etall unlösliche Komplexverbindungen bilden.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch ekennzeichnet, dass als mit schädlichen

unlösliche Komplexverbin-

dung bildende Substanz AaIzium in den Mengen von

0,15 . 0,5 Kasseprozent verwendet wird.

6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass als mit schädlichen Beimengungen^ine\im T'etall/unlösliche, ivomplexverbindung bildende Substanz "!agnesium in den r.'en^en von 0,1 ^i⁸ 1,5 ^asseprozent verwendet wird.

7. Formvorrichtung zum ISlektroschlnckoschweissen von Leichtmetallen, mit liristallisatoren und einem über den Schweiysstücken befindlichen Behälter, d a durch gekennzeichnet, dass die Kristallisatoren (9) zusätzlich mit porösen Elementen (12) versehen und mit abgestuften Längsnuten (10) ausgeführt sind, welche eine Stützfläche (11) bilden, auf der die mit den Nuten (10) ;-;eachlossone Hohlräume bildendenporösen Elemente (12) angeordnet sind, wobei dor über den Schweißstücken befindliche Behälter (13) zusätzlich mit Aus3enklemmen (16) und Innenklemmen (17) sowie einem die Innenklemmen (17) verbindenden Steg (IS) versehen ist und der unter den 3chweiy33tücken gelegene Behälter (14) zusätzlich mit einer querliegenden Trennwand (27) ausgerüstet ist.

0. I'Ormvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekenn ζ e ichne t, dass der 3teg (18) au3 leichtschmelzbarem Werkstoff ausgeführt ist.

· 9, ρormvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennz eich net, dass als leichtschmelzbarer Werkstoff ein ^zara Schweissmetall identisches ' Metall verwendet 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 gekennze ich net, dass der Gehalt am ^ewolligen Legierungsbestandteil im metallenen Steg nach folgender Formel berechnet wird:

lO 'y Ί . '[ V. Χ""

¹S ^=(Vn - V — ⁺ V

wobei L_e der Gehalt am Legierungsbestandteil im Steg (in Masseprozent),
L_n der Gehalt am Legierungsbestandteil in der

Schweissnaht (in Masseprozent)-, L der Gehalt am Legierungsbestandteil im

Schweisswerkstoff (in T.Tasseprozent), L_Q der Gehalt am Legierungsbestandteil in der Elektrode (in liasseprozent),

V das Schweissnahtvolumen in cm ,

V das Volumen des Stegs in cm-³ und

V- der Schweissmetallanteil im Nahtmetall ist.

12. Formvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichne t, dass der Steg (18) aus schwerschmelzbarem Werkstoff mit hohem elektrischem Widerstand ausgeführt ist.

13. Formvorrichtung nach Anspruch 12, d a d u r ο h gekennzeichnet, dass als schwerschmelbarer Werkstoff mit hohem elektrischem Widerstand Graphit verwendet wird,

14. Formvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennze lehnet, dass die Trennwand (27) aus leichtschmelzbarem Werkstoff ausgeführt ist.

15. Formvorrichtung nach Anspruch 14, da-.' durch gekennzeichnet,- dass als leichtschmelzbarer Werkstoff ein zum Schweissmetall identisches Metall verwendet wird.

16. Formvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennwand (27) aus einem mit dar Schlacke eine Reaktion eingehenden Werkstoff ausgeführt· ist.

17. Formvorrichtung nach Anspruch 16, d a -durch 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 V/erkstoff Graphit verwendet wird.

20. Flussmittel zum Slektroschlackeschweissen von Leichtmetallen auf der Basis von Halogeniden, dadurch gekennzeichnet, das es Kryolith,' Bariumfluorid und Bromid eines Alkalimetalls enthält.

21. Flussmittel nach Anspruch 20, da d u r c h gekennz e ichnet, dass seine Bestandteile in folgendem Verhältnis (in Masseprozent) enthalten sind:

Bariumfluorid .65,0 bis 75,0

Kryolith 15,0 bis 25,0

Bromid eines Alkalimetalls ... 5,0 bis 10,0.

22. Flussmittel nach Anspruch 20, dadurch gekennz e i c h η e t, dass es als Bromid eines Alkalimetalle natriumbromid enthält.