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Verfahren zum Lichtbogenschweißen von Nichteisenschwermetallen Die
Erfindung -bezieht sich auf ein Verfahren zum Lichtbogenschweißen, für Schwermetalle,
und zwar für Nichteisenmetalle, insbesondere für Gegenstände aus Kupfer und dessen
Legierungen.
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Es ist bekannt, daß das Schweißen. von Kupfer und seinen Legierungen
ganz besondere Erfahrungen voraussetzt. Die starke Neigung dieser Metalle zur Oxydation
und ihre außerordentlich hohe Wärmeleitfähigkeit bedingen Vorkehrungen, die beim
Schweißen anderer Metalle völlig unbekannt sind.. - -
Am meisten verbreitet
ist heute die Gassehmelzschweißung mit der Acetylen-Sauerstoff-Flamme. Trotz der
hohen Wärmeentwicklung der Schweißfla-mme ist fast stets ein starkes Vofwärmen des
Werkstückes, vielfach-auf Rotglut, notwendig, was den Nachteil hat, das Arbeiten
in der Nähe des Werkstückes außerordentlich zu erschweren. und besonders bei -roßen
Werkstücken, beim Erkalten unkontrollierbare Spannungen. hineinbringt. Wenn daher
Kupfer und seine Legierungen durch Gasschmelzschweißung miteinander verbunden werden,
so werden die miteinander zu verschweißenden Teile vor dem Schweißen nicht geheftet,
wie dies vielfach bei anderen Metalleif üb#lich ist. Die Gasschmelzschweißung muß
durch gut geschulte Fachleute erfolgen, weil die gleichmäßige Gaszufuhr, Flammeneinstellung
und Wahl der passenden Brenriergröße Vorbedingungen für das Gelingen einer Schweißung
sind.
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-Zum Schweißen beispiels#weise von. Kupfer werden meist phosphorhaltige
Schweißdrähte benutzt,
die noch andere Zusätze enthalten können,
durch die der Schmelzpunkt um rund i51>, niedriger liegt als für Kupfer selbst.
In den Normen sind Schweißdrähte dieser Art mit ihren verschiedenen Legierungsbestandteilen
festgelegt.
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Eine so gewonnene Schweißnaht weist ein grobes Gefüge auf und muß
durch anschließendes Hämmern, in das Reckgefüge umgewandelt wer-den.
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Es sind ferner auch elektrische Schweißverfahren bekannt. Die Anwendung
derselben setzt jedoch fein. gesteuerte Schweißmaschinen voraus und kommt praktisch
nur für Massenfertigung in Betracht. Die elektrischen Schweißverfahren bedienen
sich aber stets eines Elektrodenmaterials, das dem Material des zu schweißenden
Werkstückes gleich oder ähnlich ist. Ferner wird in besonderen. Fällen mit einem
Kohlelichtbogen geschweißt, wobei aber als Zusatzwerkstoff ebenfalls ein Werkstoff
verwendet wird, der dem Grundma,terial gleich oder ähnlich ist.
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Beim elektrischen Schweißen unter Verwendung von Schlauchelektroden
entsteht bereits mit Zusatzweirkstoffen, die dem Grundwerkstoff gleich oder ähnlich
sind, ein feineres Gefüge als bei der Gasschinelzschweißung und eine nahe der Festigkeit
des Grundwerkstoffes liegende Festigkeit der Schweiße, Die Verwendung von K-ohleelektroden
beim Lichtbogenschweißen, die gewisse Erfolge brachte, hat sich aber nicht eingeführt.
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Das Schweißen von Kupferlegierungen erfordert über das Schweißen von
normalem Kupfer hinausgehende Erfahrungen und von Fall zu Fall wechselnde Zusatzwerkstoffe.
-Ober die Schweißbarkeit von Kupferlegierungen liegen folgende Erfahrungen vor:
Kupfer-Silicium-Legierungen sind autogen schw-eißbar, wobei mit gewöhnlichem Kupferzusatzdraht
geschweißt wird. Kupfer-Zink-Legierungen werden üblicherweise in Linksschweißung
mit Acetylen-Sauersto#ff-Flamine geschweißt, und zwar mit reichlich Sauerstoffübeischuß,
um die Verdampfung desi Zinks gering zu halten-. Als. Schweißdraht wird siliciumhaltiges
Sondermessing oder Kupfer verwendet. Die Schweißnaht muß gehäniinert oder geglüht
werden. Die Lichtbogen,-schweißung hat für Messing keine Bedeutung erlangt. Kupfer-Zinn-Legierungen
werden praktisch bis heute nicht geschweißt. Das Gasschmelzschweißen ist möglich,
wobei die Flamme so einzustellen, ist, daß sie weder reduzierend noch oxydierend*
wirkt. Als Zusatzdraht eignet sich Sondermessing oder Phosphorbronze. Kupfer-Zink-Zinn:-Legierungem,
die als Rotguß bekannt sind, können im Gasschmelzverfahren mit Rotgußschweißd-raht
geschweißt werden-. Kupfer-Aluminium-Legierungen lassen, sich neuerdings autogen
und elektrisch schweißen, nachdem es gelungen ist, -geeignete Flußmittel b-zw. Umhüllungen.
für die Elektroden herzustellen.
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Diese Übersicht läßt erkennen, daß hisher hauptsächlich die Gasschmelzschweißung
benutzt wurde, und daß in den Fällen, in denen die Elektroschweißung versucht wurde,
Schwierigkeiten auftraten, Entweder mußten die Nähte nachbehandelt werden; oder
die Festigkeit der Nähte lag wesentlich unter der des Grundwerkstoffes.
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Erfindungsgemäß erfolgt die elektrische Schweißung von Schwermeta.Ilen,
und zwar von Nichteisenmetallen, insbesondere Kupfer und seinen Legierungen, unter
Verwendung eines Lichtbogens mittels legierter Stähle als Elektrode. Als Legierungsbestandteile
kommen, vorzugsweise Nickel und/oder Chrom und gegebenenfalls noch Molybdün in Frage.
Es hat sich gezeigt, daß die so erzeugte Schweißnaht sich durch überraschend, gute
Porenfreiheit, ferner durch Güte der Schweißung, hohe Bindung und große Zerreißfestigkeit
auszeichnet, die weit über den Werten liegen, die mit den bisherigen Schweißverfahren
erreichbar waren. Der Vorteil des Lichtbogenschweißverfahrens besteht darin, daß
das Werkstück nicht vorgewärmt zu werden braucht und daher das Auftreten von Spannungen,
während oder nach dem Erkalten nicht zu befürchten ist. Außerdem ist die Schweißgeschwindigkeit
wesentlich größer als beim Gasschmelzschweißen. Eine besondere Brennereinstellung
und Überwachung der Schweißflamme sind nicht zu beachten. Es besteht daher auch
keine Gefahr, daß Sauerstoff- oder Acetylenüberschuß auftritt. Es hat sich ferner-
gezeigt, daß die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren gewonnene Schweißnaht bei
Kupfer oder Kupferlegierungen vergütbar ist und die Schweiße sich von vornherein
als vollkommen porenfrei erweist. Daher kann das erfindungsgemäße Verfahren auch
von ungelernten Kräften durchgeführt werden.
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Ein, weiterer Vorteil, der durch das Lichtbogenr schweißen mit legierten
Stahlelektroden erlangt wird, besteht darin, da3 es erstmalig möglich ist, hochbeanspruchte
Konstruktionen aus Nichteisenmetallen hinsichtlich der zu erzielenden Festigkeit
besser zu schweißen, als dies bisher möglich war. So gelingt es z. B, kupferne Feuerbüchsen,
für Lokomotiven sicherer und besser einzuschweißen und auch Werkstucke herzustellen,
die dem Angriff von Säuren u. dgl. ausgesetzt sind. Der zum Schweißen- venvendete
Zusatzwerkstoff ist selbst weitgehend säurebeständig und behält diese, Eigensehaft
in seinerVerbindung mit Nichteisenmetaflen.
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Das erfindungsgemäße Verfahren gestattet schließlich nicht nur ein
Verschweißen von verschiedenartigen Nichteisenschwertnetallen untereinander mittels
legierter Stahlelektroden, sondern auch das Verschweißen von Nichteisenschwermetallen
mit Stahl. So kann z. B. an eine kupferne Rohrleitung ein aus Stahl bestehendeT
Flansch angeschweißt Nverden..