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Verfahren zur aluminothermischen Schweißung eines Werkstückes kleinen
Querschnitts an eine große Fläche eines schweren Werkstückes Bei der aluminothermischen
Schweißung hat man-sich bisher im allgemeinen darauf beschränkt, stabförmige Werkstücke
gleichen oder annähernd gleichen Querschnitts miteinander zu verschweißen, wie z.
B. Schienen, Träger, Rohre o. dgl. Auch bei der- aluminothermischen Reparaturschweißung
gebrochener Stücke handelt :es sich ebenfalls immer um die Zusammenschweißung gleichartiger
Querschnittsformen. Zuweilen tritt aber das Bedürfnis auf, ganz ungleichartige Werkstücke
miteinander zu verschweißen, wie z. B. die Stirnseite eines stabförrnigen Körpers
mit der ebenen Fläche eines Körpers verhältnismäßig großer Massen. In solchen Fällen
war bisher eine aluminothermische Verschweißung mit einwandfreiem Erfolg nicht möglich,
w :eil eine gleichmäßige Erwärmung auf Schmelzwärme der beiden verschiedenartigen
Schweißflächen der ungleich großen Werkstücke mit den bisherigen Mitteln nicht gelang,
indem bei der Vorwärmung sowohl wie beim aluminothermischen Guß stets das kleinere
Werkstück mit der kleineren Schweißfläche sehr viel stärker erwärmt wird als das
große Werkstück.
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Nach der Erfindung wird die Zusammenschweißung von «\#@Terkstücken
verschiedener Art und Größe, insbesondere von dünnwandigem Profileisen mit großflächigen
schweren Körpern, dadurch erreicht, daß die betreffenden Flächen in ihrer Oberfläche
durch Anordnung von Vorsprüngen, Nuten, Rippen o. dgl. vergrößert werden, so daß
sowohl für die Feuergase- der Vorwärmung als auch für das aluminogenetische Eisen
des Zwischengusses eine hinreichend große Angriffsfläche geschaffen wird, um den
Wärmeübergang nach dem Werkstück in dem :erforderlichen Maße zu gewährleisten. Insbesondere
werden bei einer solchen Schweißfläche die an ihr angeordneten Vorsprünge, Rippen
o. dgl. infolge ihrer großen Oberfläche sowohl durch die Vorwärmung stark erwärmt
als auch mit dem aluminogenetischen Zwischenguß sicher verschmolzen. Sollte auf
dem Grunde von beispielsweise an der Schweißfläche angeordneten Nuten die Schweißung
etwa nicht vollkommen sein, so kann bei zweckmäßiger Anordnung der Nuten und des
Schweißwulstes trotzdem eine feste Gesamtschweißung erreicht werden. Die Form der
Vorsprünge, Rippen, Nuten usw. kann verschieden gewählt und dadurch ihre Wirkung
den jeweiligen besonderen Verhältnissen angepaßt werden.
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Als ein wichtiges Anwendungsgebiet des vorbeschriebenen Verfahrens
kommt bei Straßenbahnkreuzungen die Anschweißung von Schienen an gegossene oder
geschmiedete Herzstücke in Frage. Bei gegossenen Herzstücken hat man bisher diese
mit angegossenen Schienenstümpfen versehen, so daß den anzuschweißenden Schienen
:ein entsprechendes Profilstück des gegossenen Herzstückes gegenüberstand. Diese
Anordnung hat den Nachteil, daß die Herzstücke schwer
und teuer
werden, für jede Winkelgröße der Kreuzung besonders angefertigt werden müssen und
langer Lieferfristen bedürfen. Dieser Nachteil fällt nach dem vorliegenden Verfahren
fort, da das Herzstück schenkellos geliefert werden kann und es möglich ist, die
Schienen an die stumpfen Endflächen anzuschweißen. Es brauchen dann nicht für jeden
Kreuzungswinkel die Herzstücke besonders angefertigt zu werden, und man kann mit
wenigen vorrätigen Formen auskommen, da innerhalb eines gewissen Spielraumes für
verschiedene Winkel die gleiche Herzstückform Verwendung finden kann. Die Fahrrillen
sind dem jeweiligen Winkel entsprechend besonders einzuarbeiten. Als zweckmäßige
Formgebung der Schweißfläche von Herzstücken empfiehlt sich eine Vertikalnutung
mit vielen kleinen Rillen und .entsprechenden Rippen. Eine für den vorliegenden
Fall hinreichend feste Sehweißung kann aber auch erreicht werden, wenn man eine-
breite Horizontalnut entsprechend der Steghöhe vorsieht, so daß die Schienenköpfe
wie die Schienenfüße je einer Horizontalrippe des Herzstückes von der ungefähren
Höhe des Kopfes und Fußes der Schiene gegenüberstehen. Man kann sich darauf beschränken,
eine Verschweißung am Schienenkopf und am Schienenfuß entsprechend den Rippen des
Herzstückes durchzuführen und den Steg ungeschweißt zu lassen. Da die Schweißstelle
überwiegend Biegungsspannungen aufzunehmen hat, wird das Fehlen der Schweißung im
Steg, wo die neutrale Faser des Querschnittes liegt, ohne Bedeutung sein.
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Es wurde auch schon vorgeschlagen, die miteinander zu verschweißenden
Flächen zweier Werkstücke gleichen Profils mit Rippen und Rillen zu versehen, doch
diente diese Anordnung, bei welcher außerdem die beiderseitigen Rippen gekreuzt
waren, nur dazu, die Berührungsfläche beider Stücke miteinander möglichst klein
zu machen, um einen hohen elektrischen Widerstand zwischen ihnen zu erhalten, um
so die allein in Frage kommende Widerstandsschweißung mit geringeren Stromstärken
-durchführen zu können. Im Gegensatz hierzu handelt ;es sich bei der Erfindung ausschließlich
um aluminothermische Schweißung, bei welcher der elektrische Widerstand belanglos
ist. Ferner wurde auch beim aluminothermischen Verschweißen, beim Umgießen mit geschmolzenem
Metall, beim Verlöten und beim Druckschweißen vorgeschlagen, die miteinander zu
verbindenden Werkstücke mit Vorsprüngen, Nuten, Rippen o. dgl. zu versehen, doch
diente hier diese Anordnung nur dazu, größere Berührungsflächen für die Schweißung
oder Umgießung zu erzeugen oder Lücken zum Durchfließen des Lotes zu schaffen, und
ferner wurden die genannten Unebenheiten entweder an beiden Stücken oder an einem
derselben ohne Berücksichtigung der verschiedenen Größen der beiden zu verbindenden
Stücke angebracht. Es wurde daher nicht oder wenigstens nicht absichtlich dem schweren
Werkstück eine größere Wärmemenge zugeführt als dem Werkstück kleinen Querschnittes,
und es wurde hierbei nicht der Zweck verfolgt, beide Werkstücke bei der Schweißung
auf gleiche Temperatur zu bringen.
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Die Abb. i bis 7 zeigen Ausführungsbeispiele der Erfindung. Abb. i
bis 3 zeigen Querschnitte verschiedener Nutformen. Abb. ¢ zeigt das Schaubild eines
Hrerzstückes, dessen Stirnflächen für die Schweißung mit Nuten versehen sind. Abb.
5 zeigt feinen Horizontalschnitt durch die Schweißung bei einer Nutung nach Abb.
q.. Darin ist A das Werkstück, B der Steg der Üagegenzuschweißenden Schienen, C
der Formkasten, in dem der Formsand D eingestampft ist, nachdem vorher bei E eine
Blechlaschie angelegt ist, die den Hohlraum der Form umschließt. Wenn bei einem
aluminothermischen Zwischenguß zwischen die Werkstücke A und: B auch wirklich
auf dem Grunde der Nut des WerkstückesA keine vollkommene Schweißung erzielt werden
sollte, so werden unter allen Umständen .die vorstehenden Rippen des Werkstückes
A mit dem aluminothermischen Eisen verschweißen und dadurch eine hinreichend große
Materialverbindung zustande kommen. Abb.6 zeigt das Schaubild eines Herzstückes
bei HorizontaInutung, Abb. 7 einen Vertikalschnitt durch die Schweißstelle, wobei:
wiederum A das Herzstück, B die Schiene, C den Formkasten, D den Formsand und E
die Blechlasche um den Hohlraum der Schweißung bedeutet.