DE573513C

DE573513C - Verfahren zum Anreichern der Schweissnaht mit Kohlenstoff beim elektrischen Lichtbogenschweissen mit kohlenstoffarmen Abschmelzelektroden

Info

Publication number: DE573513C
Application number: DEA52952D
Authority: DE
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1927-01-10
Filing date: 1928-01-11
Publication date: 1933-04-01

Description

Die Erfindung bezieht sich, auf eine besondere Ausbildung der bereits vorgeschlagenen Verfahren zur elektrischen -Lichtbogenschweißung in einer Atmosphäre) die in der Hitze des Lichtbogens dissoziiert. Das neue Verfahren wird so durchgeführt, daß bei der Dissoziation Kohlenstoffe ausgeschieden und der Schweißnaht zugeführt werden. Dies ermöglicht es, mit leicht schmelzenden Schweißdrähten von geringem Kohlenstoff gehalt zu arbeiten und trotzdem eine Schweißnaht von höherem Kohlenstoffgehalt und guten Eigenschaften zu erzielen. Ferner verhindert das neue Verfahren Gaseinschlüsse und Blasen in der Schweißstelle.

Insbesondere beim Schweißen von Stahlguß ist es zweckmäßig, der Schweißnaht so viel Kohlenstoff zuzuführen, daß der Kohlenstoffgehalt an dieser Stelle dem Kohlenstoffgehalt der Grundkörper entspricht. Dieser kann 0,2 bis 0,30/0 oder noch mehr betragen. Die Anwendung von Schweißdrähten von "derart hohem Kohlenstoffgehalt stößt auf Schwierigkeiten, weil der mit solchen Schweißdrähten erzeugte Lichtbogen nicht ruhig brennt. Diese Schwierigkeiten werden noch dadurch vermehrt, daß ein Teil des Kohlenstoffes des Schweißdrahtes während des Schweißvorganges ausbrennt, so daß der Kohlenstoffgehalt wesentlich höher sein muß 'als der erwünschte Kohlenstoffgehalt! der 'Schweißnaht. So sind für Schweißnähte mit 0,2 bis 0,30/0 C-Gehalt Schweißdrähte mit 0,5 bis o,6o/o C-Gehalt notwendig.

Man hat nun vorgeschlagen, mittels kohlenstoffarmer Abschmelzelektroden im elektrischen Lichtbogen zu schweißen und . zwecks Anreicherung der Schweißnaht mit Kohlenstoff den Elektroden Kohlenstoff besonders zuzusetzen.

Gemäß dem Verfahren nach der Erfindung, das das Anreichern der Schweißnaht mit Kohlenstoff beim elektrischen Lichtbogenschweißen mit kohlenstoffarmen Abschmelzelektroden bezweckt, arbeitet der Lichtbogen in einer Kohlenstoff im Überschuß besitzenden Schutzatmosphäre. Ein besonderer Vorteil dieses Verfahrens besteht darin, daß es zugleich auch eine Regelung der Kohlenstoff zufuhr zur Schweißnaht gestattet.

Es hat sich gezeigt, daß Propan (CH₃, CH₂CH₃) für diesen Zweck vor allem geeignet ist. Im Lichtbogen zerlegt es sich', gibt Kohlenstoff ab und entwickelt gleichzeitig Wasserstoff, der dissoziiert und bei der Wärmeübertragung vom Lichtbogen zur Schweißstelle mitwirkt. An der Grenze zwischen Schutzatmosphäre und Luft verbrennt

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ein Teil des Kohlenstoffes und der Wasserstoff, ohne daß aber neue Stoffe zur Schweißnaht gelangen können.

Gleichzeitig wird die Blasenbildung an der Schweißstelle verhindert. Es ist bekannt, daß die Metalle in der Nähe ihres Verdampfungspunktes praktisch frei sind von .gelösten Gasen, daß aber ihre Aufnahmefähigkeit für Gase mit sinkender Temperatur bis zu einem ίο Maximum zunimmt, um bis zum Erstarrungspunkt wieder abzunehmen. Beim Übergang aus dem flüssigen in den festen Zustand nimmt die Lösungsfähigkeit sehr rasch ab, und die Folge davon ist, daß bei der raschen Abkühlung große Gasmengen frei werden, die Blasen bilden, wenn ihnen, keine Möglichkeit zum Entweichen geboten ist.

Bei der Lichtbogenschweißung in Luft bleibt infolge der oberflächlichen Oxydation der Schweißstelle und der dabei frei werdenden Wärme die Oberflächenschicht längere Zeit flüssig und ermöglicht so das Entweichen der frei werdenden Gase.

Beim Schweißen" mit Schutzatmosphäre wird die für die Güte der Schweißnaht an sich schädliche Oxydschicht verhindert,' und es muß durch größere Hitze des Lichtbogens dafür gesorgt werden, daß die Gase rechtzeitig entweichen können.

Das neue Verfahren erleichtert das Entweichen der Gase insofern, als. die Oberflächenschicht der Schweißung mit Kohlenstoff angereichert wird und ihr Erstarrungspunkt dadurch sinkt. Überdies begünstigt die Gegenwart freien Kohlenstoffes an der Schweißstelle auch die Bindung des aus der Schweißstelle entweichenden Wasserstoffes, wobei Wärme frei wird, die das längere Flüssigbleiben der Oberflächenschicht begünstigt.

Die Schutzatmosphäre braucht nicht aus reinem Propan bestehen, sondern es kann ein Verdünnungsmittel, beispielsweise Wasserstoff, angewendet werden. Ein Gemisch von 850/0 Wasserstoff und 150/0 Propan hat sich beim Schweißen mit Elektroden, deren. Kohlenstoffgehalt 0,160/0 betrug, gut bewährt. Der Kohlenstoffgehalt der Schweißstücke betrug 0,270/0 und der Kohlenstoffgehalt an der Schweißstelle 0,230/0. Die Festigkeitseigenschaft der Schweißung war vorzüglich. Zwecks Kontrolle der Kohlenstoffanreicherung der Schweißstelle kann auch Kohlendioxyd zugeführt werden. Mischungen von Kohlendioxyd und Propan wurden bereits als Schutzatmosphäre für Lichtbogenschweißungen vorgeschlagen, doch war damals ein solches Mischungsverhältnis in Aussicht genommen, welches die Bildung von Kohlenmonoxyd und Wasserstoff gewährleistet. Hierdurch weicht das Verfahren von der Erfindung dadurch ab, daß der Anteil des Propans groß genug sein muß-, um eine effektive Ausscheidung von Kohlenstoff an der Schweißstelle herbeizuführen.

Auch Stickstoff hat sich als Verdünnungsmittel des Propans bewährt, wenn der Propananteil so hoch ist, daß der bei der Dissoziation im Lichtbogen frei werdende Wasserstoff dem . schädlichen Einfluß des Stick-Stoffs in Gegenwart des Luftsauerstoffes verhindert. Eine Mischung von 95% Stickstoff und 50/0 Propan hat gute Ergebnisse geliefert. Sie entspricht etwa der Mischung von 20 0/0 Wasserstoff und 8 ο 0/0 Stickstoff, da aus jedem Propanmolekül acht Wasserstoffatome frei werden.

Selbstverständlich können auch andere Verdünnungsmittel und andere Kohlenstoff abscheidende Stoffe zur Anwendung gelangen, beispielsweise Naturgas oder Kohlenwasser^: stoff, die sich im Lichtbogen zersetzen.

Auf die Art der Elektroden, mit der das neue Schweißverfahren durchgeführt wird, komint es nicht an. Wesentlich ist, daß; mit Elektroden von geringem Kohlenstoffgehalt Schweißnähte von höherem Kohlenstoffgehalt erzeugt werden können, ansonsten kann die Legierung des Schweißdrahtes beliebig sein.

Die Schweißung kann von Hand, halb- oder vollautomatisch durchgeführt werden, wobei an sich bekannte Einrichtungen für die Lieferung des Schwieißstromes und für das Halten, Bewegen und Nachspannen des Schweißdrahtes sowie für die Schutzgaszuführung Anwendung finden.

Claims

Patentansprüche: 100

1. Verfahren zum Anreichern der Schweißnaht mit Kohlenstoff beim elektrischen Lichtbogenschweißen mit kohlenstoffarmen Abschmelzelektroden, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtbogen in einer Kohlenstoff im Überschuß besitzen- · den besonderen Schutzatmosphäre arbeitet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein proparihaltiges Schutzgas verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwiecks Regelung der Kohlenstoffabscheidung Kohlendioxyd in solchen Mengen dem Lichtbogen zugeführt wird, daß sich Kohlenstoff abscheidet.