DE636179C - Schweissverfahren - Google Patents

Description

Es ist bekannt, Werkstücke aluminothermisch dadurch zu verschweißen, daß man sie stumpf voreinander legt, mit aluminogenetischer heißfiüssiger Schlacke übergießt und sie dadurch auf die nötige Schweißhitze bringt, um sie dann durch Druck zusammenzuschweißen (Druck- oder Preßschweißung).

Es ist ferner bekannt, Werkstücke aluminothermisch in der Weise zu verschweißen, daß

ίο man sie mit einer Lücke voreinander legt und durch aluminogenetisches Eisen miteinander verschmilzt (Schmelzgußschweißung).

Das erste Verfahren ist bei kohlenstoffarmen Werkstücken leicht anzuwenden, weil deren Schmelzpunkt verhältnismäßig hoch liegt und eine Formänderung des Werkstückes infolge Abschmelzens der Kanten nicht zu befürchten ist. Es versagt aber bei kohlenstoffreicheren Werkstücken, weil hier der Stahl infolge seines niedriger liegenden Schmelzpunktes an der Oberfläche des Werkstückes, insbesondere an Vorsprüngen und Kanten, bereits zu fließen anfängt, bevor das Innere des Werkstückes die nötige Schweißhitze hat. Um diesen Mißstand zu beseitigen, ist bereits vorgeschlagen worden, bei sehr starken und kohlenstoffreichen Eisenbahn-.schienen die besonders gefährdeten Stellen der Schienenköpfe durch Teile der zur Schweißung nötigen Sandform so abzudecken, daß weder bei der Vorwärmung die heißen Gase noch bei dem Guß die heißflüssige aluminogenetische Schlacke mit diesen Stellen in Berührung kommen kann, daß also die Wärme, die zur Verflüssigung des Werk-Stoffes führen-würde, von diesen Stellen ferngehalten wird.

Da ein Zerfließen das Werkstück an seiner Oberfläche in den meisten Fällen unbrauchbar machen würde, so verschweißte man bisher Werkstücke aus kohlenstoffreichem Stahle in der Hauptsache nach dem Schmelzgußverfahren. Durch die Schmelzgußschweißung wird zwar eine gute Verbindung der Werkstücke erreicht, jedoch besteht die Schweißstelle aus einer Legierung zwischen dem Werkstoffe des Werkstückes und dem aluminogenetischen Eisen. Diese Legierung hat in den meisten Fällen eine andere Härte und Verschleißfestigkeit als das Werkstück selbst.

Man hat zwar versucht, das aluminogenetische Eisen oder dessen Legierung mit dem Werkstoff des Werkstückes noch in flüssigem Zustande aus der Fuge herauszupressen, um so eine unmittelbare Verschweißung der Werkstücke zu erzielen, jedoch kann dieser Zweck niemals voll erreicht werden, da die Werkstückenden unregelmäßig und nicht planparallel abschmelzen.

Bei dem Verfahren gemäß der Erfindung

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werden nun die Werkstücke, nachdem sie stumpf voreinander gepreßt worden sind, so hoch vorgewärmt, daß sie beim Übergießen mit den Reaktionserzeugnissen eines aluminothermischen Gemisches an der Schweißstelle flüssig werden und ineinanderfließen.

Das Auseinanderfließen der Werkstücke, das durch die starke Erhitzung des Werkstoffes und die mit ihr beabsichtigte Verflüssigung eintreten würde, wird erfindungsgemäß dadurch vermieden, daß man die Schweißstelle kurz vor dem Eingüsse mit einer der Form der Werkstücke angepaßten Schale oder Schutzkappe bedeckt. Diese Schale kann z. B. aus einem keramischen Stoff oder besser noch aus Eisenblech bestehen. Auf dieser kalten Schutzkappe erstarrt die zuerst einfließende Schlacke, * die einen sehr hoch liegenden Erstarrungspunkt besitzt, sofort und bildet gewissermaßen eine Form, die der Gestalt der Schweißstelle entspricht und als fester Schutzmantel beim Flüssigwerden der Werkstücke deren Entfernung durch Abschmelzen verhindert. Die Werkstücke behalten auch dann noch ihre Form, wenn die Schutzkappe von der Schlacke angegriffen oder zerstört wird, weil inzwischen bereits eine feste Schlackenkruste an Stelle der Schutzkappe getreten ist. Das hauptsächlichste Anwendungsgebiet der aluminothermisehen Schweißung ist die Schienenschweißung. Bei dieser wird ein Verfahren bevorzugt, bei welchem die Schienenköpfe stumpf voreinander gepreßt, durch aluminogenetische Schlacke erhitzt und dann durch Stauchen verschweißt werden, während Füße und Stege der Schienen durch aluminogenetisches Eisen miteinander verschmolzen werden (kombiniertes Verfahren). Es ist nun von besonderem Vorteil, das neue Verfahren an Stelle dieses bekannten gebräuchlichen Verfahrens zu setzen, zumal da in letzter Zeit für die Schienen einem hochkohlenstoffhaltigen, verschleißfesten Stahl der Vorzug gegeben wird. Der große Vorteil des neuen Verfahrens gegenüber dem kombinierten Schweißverfahreh ist bei der Verschweißung solcher Schienen der, daß die Schienenköpfe sicher zu einem einzigen fiomogenen Stück verschmolzen werden, „während früher nur ein mehr oder weniger gutes Aneinanderhaften der Schienenköpfe erzielt wurde, wenn man nicht Gefahr laufen wollte, daß Schienenteile bei zu starker Erhitzung flüssig wurden und abtropften. Ein weiterer Vorteil ist der, daß wie bei der elektrischen Abschmelzschweißung, keine planparallele Bearbeitung der Stirnflächen mehr nötig ist, da der Werkstoff zum Schmelzen gebracht wird und Unebenheiten nicht von Bedeutung sind.

Gegenüber der bekannten Schmelzgußschweißung hat das neue Verfahren" den großen Vorzug, daß die Schienenkopfschweißung genau so innig ist wie bei dieser, daß aber die Lauffläche der Schiene nur aus dem Werkstoff der Schienen selbst besteht, was sogar bei dem bekannten Verfahren, bei welchem das aluminogenetische Eisen aus der Fuge herausgepreßt werden soll, niemals vollkommen erreicht worden ist. Durch das Fehlen jeglichen Fremdwerkstoffes in der Schweißzone besitzt der Schweißstoß eine wesentlich höhere Zug- und Bruchfestigkeit. Nachstehend sei als Ausführungsbeispiel eine Schienenschweißung nach dem Verfahren gemäß der Erfindung beschrieben.

In der Zeichnung zeigt Fig. 1 eine der zu schweißenden Schienen α mit einer die Schweißstelle umgebenden Form b im Querschnitt. Der Kopf der Schiene ist mit der Schutzkappe c bedeckt.

In Fig. 2 sind die zu schweißenden Schienen a-a, die Form b und die Schutzkappe c in Seitenansicht dargestellt.

Fig. 3 und 4 zeigen die Schutzkappe c in natürlicher Größe in Seitenansicht und im Querschnitt.

Die zu schweißenden Schienen a-a werden, wie bekannt, in einer Stauchvorrichtung eingespannt, gegeneinandergepreßt und mit einer Gießform b umgeben. Hierauf wird die Schweißstelle innerhalb der Form in der oben angegebenen Weise vorgewärmt, und zwar ist die Temperatur, bis zu der die Vorwärmung erfolgen muß, für jede Schienenform und jeden Schienenwerkstoff durch Versuche zu ermitteln. Nach beendeter Vorwärmung wird die Schutzkappe c auf den Schienenkopf a innerhalb der Gußform b aufgesetzt. Dann wird das aluminothermische Gemisch im Tiegel zur Reaktion gebracht und der Tiegel abgestochen, worauf die feuerflüssige Masse in die Form b fließt, alsdann kann vorteilhafterweise ein Zusammenpressen der Schienenenden zur Unterstützung der Schweißung und zur Beseitigung etwaiger Hohlräume, Einschlüsse, die durch Gasbildung entstanden sein könnten, erfolgen. Die Schweißung ist damit beendet. .

Claims (3)

1. Patentansprüche:

   i. Schweißverfahren, 'bei dem die stumpf aneinandergepreßten Werkstücke in einer Form nach erfolgter Vorwärmung dadurch auf Schweißhitze gebracht werden, daß über sie die heißflüssigen Reaktionserzeugnisse^eines aluminothermischen Gemisches gegossen werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorwärmung so hoch erfolgt, daß beim darauffolgenden Eingüsse der Reaktionserzeugnisse des aluminothermischen Gemisches

   in die Form die zu schweißenden Werkstücke an der Stoßstelle schmelzen und ineinanderfließen.
2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Stoßstelle nachbeendeter Vorwärmung vor dem Eingüsse durch eine die Formänderung der Werkstücke infolge Abschmelzens verhindernde Schutzkappe (c) abgedeckt wird.
3. 3. Die Anwendung des Verfahrens nach . Anspruch 1 und 2 bei dem kombinierten ' aluminothermischen Schweißverfahren.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen