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Verfahren zur Herstellung eines Schweißstabes oder einer Schweißelektrode
zur Lichtbogenschweißung Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung
reines Schweißstabes oder einer Schweißelektrode zur Lichtbogenschweißung, bei dem
ein Metallband durch Rollen zu einem Hohlkörper mit Längsschlitzen zusammengefaltet,
durch einen Behälter mit pulverigen bzw. kleinstückigen Zusatzstoffen hinidurchgeführt,
dort mit den Zusatzstoffen gefüllt und danach zu einem geschlossenen Stab zusammengebogen
bzw. -gepreßt wird.
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Es sind bereits früher verschiedene Verfahrensweisen vorgeschlagen
worden, um .die Zusatzstoffe in die Längskanäle einzubringen, die in den Schweißstäben
oder den Elektroden für die Lichtbogenschweißung angeordnet sind. Man hat vor allem
vorgeschlagen, ein Band von der Seite röhrenförmig aufzurollen; hierbei werden die
Zusatzstoffe in Idas teilweise aufgerollte Band eingeführt, bevor die beiden Seitenränder
in Berührung kommen. Die auf diese Weise erhaltenen Elektroden können nicht Zusatzstoffe
enthalten, die miteinander reagieren, weil diese in einem einzigen Kanal untergebracht
sind. Darüber hinaus ermöglichen solche Gebilde nicht eine geeignete Verteilung
der Zusatzstoffe und des metallischen Teils über @.den ganzen Querschnitt .der Elektroide,
weil dieser fortlaufende metallische Teil sich ausschließlich am Umfang befindet.
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Es ist ferner vorgeschlagen worden, Zusatzstoffe, insonderheit Flußmittel,
in Längsrinnen unterzubringen,
die am Umfang des Profils angeordnet
sind. Die auf (diese Weise erhaltenen- Schweißstäbe ergeben auch keine homogene
Verteilung der Zusatzstoffe und des Grundmetalls über den ganzen Querschnitt. .
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Es ist weiterhin vorgeschlagen worden, Zusatzstoffe enthaltende Schweißelektroden
dadurch herzustellen, daß man :diese Zusatzstoffe in Längskanäle einfüllt, die durch
Zusammenbauen von mit Rinnen ausgerüsteten Blöcken gebildet sind; diese Blöcke werden
,dann zusammen gewalzt oder gezogen. Gegebenenfalls werden verschiedene Zusatzstoffe
in verschiedenen Kanälen untergebracht.
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Dieser Vorgang weist ,den Übelstand auf, daß es sich um eine verhältnismäßig
teuere Ausführungsform handelt. überdies wird das Aufbringen des Schweißmetalls-
hier von heftigem Spritzen des Metalls begleitet, wie (dies bei allen Elektroden
der Fall ist, bei deren Herstellung von geschweißten Profilen ausgegangen wird.
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Es ist schließlich vorgeschlagen worden, röhrenförmige Schweißstäbe
für die elektrische Bogenschweißung (dadurch herzustellen, @daß man ein gewalztes
-in Form einer Rinne faltet, dann in einen die gepulverten oder kleinstückigen Zusatzstoffe
enthaltenden Behälter einführt und schließlich nach der Füllung die Rinne zu einer
Röhre schließt. Die so erhaltenen röhrenförmigen Schweißstäbe bieten natürlich auch
keinehomogeneVerteilung ,der Zusatzstoffe und des metallischen Teils in allen Querschnitten.
Überdies gibt die Verwendung eines gewalzten Bandes Veranlassung zu heftigen Spritzerscheinungen
beim Aufbringen des Schweißmetalls.
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Zweck der Erfindung ist, die oben aufgezählten Mängel solcher Schweißstäbe
zu beseitigen.
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Zu diesem Zweck soll nach der Erfindung das Band von einem massiven
Metallblock, der um eine zur Bandrichtung senkrechte Achse (drehbar ist, durch ein
gegen den Block radial verschiebbares Schneidewerkzeug abgeschält, (dann, gegebenenfalls
unter Erhitzung, gewalzt, idarauf, gegebenenfalls _, zu .mehreren Längsfalten, zusammengefaltet
und :, schließlich unter Luft- und Feuchtigkeitsa'bschluß in dem Behälter mit Zusatzstoffen
(gefüllt und zusammengebogen werden.
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Hierbei kann die Menge (der Zusatzstoffe in verschiedenen Querschnitten
verschieden dosiert werden.
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Bei einer besonderen Ausführungsform soll das Band so gefaltet werden,
(daß die beiden freien Ränder über die anderen Faltenkanten hinausragen, worauf
vor dem Zusammenpressen der Falten die beiden freien Ränder zusammengebogen werden.
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Uri eine genaue Dosierung der Zusatzstoffe zu bewirken, können die
Längsfalten :des Bandes vor dem Einfüllen der Zusatzstoffe kalibriert werden, und
ferner kann vor dem Zusammenpressen der Falten die Höhe der darin eingefüllten Pulverschicht
geregelt werden. Um das gleichmäßige Ab-sinken der Zusatzstoffe in die Falten
des Bandes beim Durchlaufen durch den Zu.satzstoffbehälter zu sichern, sollen die
Zusatzstoffe während es Durchgangs des Bandes (durch den Behälter bewegt werden.
Zu diesem Zweck kann man den Zusatzstoffbehälter rütteln.
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Zwei Ausführungformen ,der zur Durchführung des neuen Verfahrens bzw.
!der Herstellung der neuen Schweißstäbe geeigneten Anlage sind in der Zeichnung
,dargestellt, ferner zusätzliche Einrichtungen zur Veränderung des Querschnitts
des Schweißstabes in ,den verschiedenen Phasen gemäß der Erfindung; es zeigen Fig.
i und 2 die eine Ausführungsform der Anlage zur Durchführung des Verfahrens schematisch
von ider Seite und von oben, Fig. 3 einen Schnitt Uriach III-III der Fig. i und
2, Fig. q. einen Schnitt nach IV-IV ,der Fig. i und 2, Fig. 5 und 6 Querschnitte
einer besonderen Ausführiungsforrn eines Schweißstabes gemäß ,der Erfindung in zwei
aufeinanderfolgenden Phasen (der Herstellung, Fig. 7 und 8 eine andere Anlage zur
Herstellung eines Schweißstabes gemäß (der Erfindung von der Seite und von oben,
Fig. 9 aufeinanderfolgende Phasen der Herstellung eines Schweißstabes auf der Anlage
gemäß Fig. 7 und 8 im Querschnitt.
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Die Anlage (gemäß Fig. z bis q. weist zunächst ein zylindrisches Metallwerkstück
2 auf, Idas in Richtung .des Pfeiles X gegenüber einem Schneidwerkzeug 3 umläuft,
Idas seinerseits radial in Richtung des Pfeiles Y gegen die Achse des Werkstücks
2 nach Maßgabe (des Abschälens eines idünnen Bandes q. von dem Werkstück vorgeschdben
werden kann.
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Dieses .dünne Metallband wind in (der Hitze zwischen zwei Druckwalzen
5 .gewalzt, um ihre die etwa beim Abschälvorgang verlorene Elastizität wiederzugeben.
Die Erhitzung des Bandes vor dem Walzvorgang wird beispielsweise mittels Joulscher
Wärme in der Weise bewirkt, daß das Band nach dem Abschälen zwischen den Rollen
6 hindurchgeht, die durch Bürsten 7 an einer .der Klemmen 8 einer Stromquelle angeschlossen
sind, deren andere Klemme 9 .durch Bürsten. io mit :den Druckwalzen 5 verbunden
ist. Zwischen den Kontaktrollen 6 und -den Walzen 5 läuft das Metallband durch eine
wärmeisolierende Hülle i i, die seine Abkühlung verhindert.
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Am Auslaßende des Walzenpaares 5 beginnt das Fälteln des Metallbandes
in der Längsrichtung. Zu diesem Zweck läuft es nacheinander zwischen Walzenpaaren
12, 13, 1q., 15 und 16 hindurch, die mit Ringnuten von im wesentlichen dreieckiger
Gestalt besetzt sind. Die Seitenwände oder Flanken der Ringnuten von aufeinanderfolgenden
Walzenpaaren haben stets die gleiche Breite, jedoch ändert sich stetig der Winkel,
unter dem sie zueinander geneigt sind Wie aus Fig. 2 der Zeichnung ohne weiteres
ersichtlich, werden die dreieckigen Ringnuten um so enger, je weiter die zugehörige
Walze von rder Stelle entfernt ist, an der das Fälteln des Bandes beginnt. Die Tiefe
der Ringnuten muß sich demgemäß
bei gleichbleibender Wandbreite
bei aufeinanderfolgenden Walzenpaaren in umgekehrter Richtung ändern.
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Infolge dieser besonderen Art der Fältelung des Bandes bewirkt man
die Längsfältelung mit konstanter Faltenlänge und vermeidet hierdurch ein Reckendes
Metalls in der Querrichtung, durch das es leicht zerreißen könnte, und zwar selbst
beim Walzen in der Kälte. Bei einer bestimmten Beschaffenheit des Bandes wird hierdurch
sogar das Vorwalzen des Bandes vor der Fältelung überflüssig.
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Nach dem Austritt aus dem letzten Faltwalzenpaar 16 läuft das gefältelte
Band durch ein Kaliber 17 (Fig. i bis 3), zwischen (dessen beiden Teilen
17a und i7 b die Fältelung kalibriert wird. Beim Austritt aus dem Kaliber gelangt
das gefältelte Band in einen geschlossenen Kasten 18, dessen Decke i9 (Fig. i) in
Fig. z der Übersichtlichkeit halber fortgelassen ist; während das gleiche bei Fig.
i für die Seitenwand 2o der Fig. 2 zutrifft.
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Die verschiedenen in diesem Kasten durchgeführten Vorgänge erfolgen
unter Aussch:luß von Luft und Feuchtigkeit. Man kann zu (diesem Zweck beispielsweise
in den Kasten Stickstoff durch (die Öffnung 21 am einen Kastenende einführen, der
durch eine Öffnung 22 am entgegengesetzten Kastenende entweicht.
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In .dem Kasten 18 ist zunächst ein Behälter 23 angeordnet, der beispielsweise
Ferrochrom in Pulverform enthält. Dieser Behälter wird von Odem gefältelten Band
durchlaufen, wobei das pulverige Ferrochrom zwischen ,die Schenkel der Falten ein-,dringt
und wobei die Menge des in jede Falte eingebrachten Pulvers durch Einstellung der
Höhe der Pulverschicht !in jeder Falte geregelt werden kann. Beispielsweise wird
(diese Schichthöhe durch die Stellung eines Kammes 24 bestimmt, dessen Zähne zwischen
die Schenkel der Fältelung eindringen und dessen Höhe regelbar ist. Zu diesem Zweck
ist der Abstreifkamm mit einer Zahnstange 25 versehen, .die mittels eines Zahnrades
26 von außerhalb des Kastens 18 mittels einer Kurbel 27 verstellt werden kann.
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Um das Absinken der Zusatzstoffe in dem Behälter 23 zu erleichtern,
ist es zweckmäßig, diese in .dem Behälter in Bewegung zu halten, indem man beispielsweise
die Kastenwände mittels eines Elektromagneten 37 (Fig. iund4) in Schwingungen versetzt.
Der Elektromagnet kann beispielsweise von einer Wechselstromquelle 38 von netzüblicher
Frequenz gespeist werden. Den Rüttelstößen des Elektromagneten wirkt zweckmäßig
eine Rückführfeder 39 entgegen.
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Ferner kann ,das Absinken der Zusatzstoffe in .dem Behälter 23 dadurch
erleichtert werden, (daß dessen Wände in .dem über dem gefältelten Band befindlichen
Teil nach unten hin sich erweitern: In die durch .die Fältelung an der Unterseite
des Bandes gebildeten Kanäle kann man ebenfalls Zusatzstoffe einführen. Diese können
auf beliebige Weise zwischen die Faltenschenkel eingedrückt werden, beispielsweise
mittels Druckrollen. Bei (dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. r und 2 ist eine Leitrolle
28 (Fig. i) vorgesehen, die zwischen zwei der Faltenschenkel auf der Unterseite
,des Bandes einen Nickeldraht 29 eindrückt, der von einer Spule 30 abgewickelt
wird.
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Nach dem Einführen der verschiedenen Zusatzstoffe zwischen die Faltenschenkel
des Bandes preßt man diese Falten zusammen, indem man den gebildeten Strang zwischen
zwei Walzen 3 i hindurchfährt, deren Achsen senkrecht der Mittelebene des gefältelten
Bandes verlaufen. Der Durchtritt des Bandes zwischen den Walzen 31 bewirkt, daß
die Zusatzstoffe nachdrücklich zwischen .den Faltenschenkeln eingepreßt werden.
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Wenn man das Pulver nur in die Kanäle ein-,drückt, die auf der Oberseite
des Bandes zwischen .den Falten ausgebildet sind, wird vorzugsweise die Fältelung
so. durchgeführt, daß die Ebene, die durch ,die beiden freien Seitenkanten des Bandes
hindurchgeht, auf keine der anderen Faltenkanten trifft. Es entsteht auf diese Weise,
wie schematisch in Fig. 5 gezeigt, eine Fältelung, deren freie Seitenkanten 40 und
41 außerhalb des Bereichs der anderen Faltenkanten verlaufen. Nach Odem Einführen
der verschiedenen Zusatzstoffe biegt man diese Seitenränder zusammen, wie in Fig.
6 gezeigt, um auf diese Weise zu verhindern, daß das Pulver zwischen den Falten
herausläuft. Man führt dann das so vorbereitete Band zwischen den Walzen 3 i hindurch,
mitdemErfolg, daß, wie bereits oben erwähnt, die Falten seitlich zusammengeschoben
werden.
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Der am Auslauf der Walze 31 erhaltene Strang. wird in der Hitze
zwischen den Profilwalzen 32 gewalzt, deren Profil demjenigen entspricht, das die
Elektrode haben soll. Die Achsen dieser Walzen sind senkrecht der Ebene der zusammengeschobenen
Faltenschenkel gerichtet. Die Aufheizung .des zu walzenden Stranges wird beispielsweise
elektrisch durch Joulsche Wärme zwischen den Walzen 3 i und :den Walzen 32 bewirkt.
Zu diesem Zweck sind .die Walzen 31 mittels Bürsten 33 an eine der Klemmen 34 einer
Stromquelle angeschlossen, deren andere Klemme 35 durch Bürsten 36 mit den Profilwalzen
32 verbunden ist.
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Durch den Durchgang zwischen .den Profil= walzen 32 in der Hitze werden
die Außenränder der Faltenschenkel miteinander verschweißt und isolieren demgemäß
die eingebetteten Zusatzstoffe nach außen ltin. Diese Zusatzstoffe werden in geeigneter
Weise an ihrer Stelle gehalten, obwohl sie sich niemals in pastenartiger Form befinden.
Ihre Einbettung in der Elektrode kann vollständig trocken erfolgen, und die so hergestellte
Elektrode kann aus dem Kasten 18 durch die Öffnung 21 austreten, ohne daß die Zusatzstoffe
untereinander oder mit dem Außenraum reagieren könnten. Man kann also als Zusatzstoffe
auch hygroskopische oder oxydierbare Substanzen verwenden.
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Die auf diese Weise erhaltene Elektrode bietet eine ausgezeichnete
Verteilung der Zusatzstoffe in .der ganzen Masse, sie enthält sehr wenig eingeschlossene
Gase und gibt deshalb weniger Anlaß zu Explosionen beim Schweißen als die üblichen
massiven
Elektroden. Außerdem ermöglicht ,die gute Verteilung der Zusatzstoffe, in der ganzen
MasseLegierungen von erheblichem Gehalt an verschiedenen Metallen zu erzielen.
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Ferner kann die genaue Dosierung der Zusatzstoffe leicht durch die
Kalibrierung der Fältelung des Bandes und .durch die Regelung,der Höhe der Pulverschicht
zwischen Aden Falten ermöglicht werden. -Man kann sogar leicht eine Elektrode erhalten,
bei der "die Menge der Zusatzstoffe von einem Querschnitt zum anderen wechselt,
hierzu genügt es, .die Höhenlage des Abstreifkammes 24 während des Vorrückens ,des
gefältelten Bandes indem Behälter 23 zu ändern.
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Eine Elektrode (dieser Art ist besonders von Nutzen, wenn man beispielsweise
ein Metallwerkstück von einer bestimmten Zusammensetzung mit einer Schicht eines
Metalls oder einer Legierung überdecken will, die eine andere Zusammensetzung aufweist.
In ,diesem Fall kann es vorteilhaft sein, die An'bringung dieser Abdeckschicht mittels
einer Elektrode zu beginnen, .deren Zusammensetzung ähnlich ist wie ,die des abzudeckenden
Werkstücks, und bei Weiterführung der Ar'heit ein Metall zu verwenden, ,dessen Zusammensetzung
mehr und mehr derjenigen angenähert ist, die man für die Oberfläche der Abideckschicht
wünscht.
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Man kann einen Schweißstab gemäß der Erfindung auch dadurch erzielen,
daß man das Metallband auf eine andere Art faltet, als oben angegeben. .Dies erfolgt
beispielsweise in- der Anlage gemäß Fig.7 und 8, die im übrigen aber eine Anzahl
gleichartiger Einrichtungen aufweist wie die Anlage mach Fiig. i bis 4: Hier wird
das Metallband-4 bei seinem Austritt aus dem Walzenpaar 5 in der Längsrichtung in
der Weise gefaltet, @daß sein Querschnitt, von der Form Fig: 9 ausgehend, zunächst
die Gestalt gemäß Fig. 9b. annimmt, ,dann zur U-Form Fig. 9 c gelangt.
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Zu ,diesem Zweck läuft das Band nacheinander zwischen den Walzen 42
und 52 hindurch: Die oberen Walzen weisen hierbei Ringwülste 43 und 53 von trapezarti:ger
bzw. rechteckiger Form auf, während die unteren Walzen Ringnuten 44 und 54 von entsprechender
Gestalt besitzen.
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Das so gestaltete Band gelangt nun in den Kasten 18, ,dessen Deckel
i9 (Fig. 7) bei Fig. 8 und dessen Seitenwand 2o (Fig. 8) in der - Fig. 7. -abgenommen
gedacht ist.
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In ,dem Kasten 18 ist ein Behälter 23 angeordnet, der die pulverförmigen-Zusatzstoffe
enthält und dem Behälter gemäß Fig. r, 2 und 4 entspricht. Das Pulver bedeckt ,den
Boden des,durch Idas Band ge-, bildeten U-förmigen Kanals, und die dort aufgebrachte
Schichthöhe 45 (Feg. 9) wird ,durch die Stellung eines Abstreichers 46 bestimmt,
-,die ähnlich wie die des Kammes 24 ,der- ersten Ausführungsform der Höhe nach einstellbar
ist. Das Metallband gelangt demnach zwischen die Walzen 47, von .denen ,die untere
glatt ist, während die obere eine Kehlnut 48 von trapezförmigem Querschnitt aufweist.
Der Querschnitt des Bandes nimmt nun die Form gemäß e der Fig. 9 an und dann die
Form f, wenn es zwischen ,den Walzen 49 hindurchgegangen ist. Ein Nickeldraht 29
wird von -der Spule 30, ab-.gerollt und auf dem Band niedergelegt, das zur Form
eines Winkeleisens g (Fig. 9) durch Walzen 50 und 5 i gestaltet wird, die
gleichzeitig ,den Draht 29 in (den Winkel ,des Winkeleisenprofils g eindrücken.
Man drückt hierauf die beiden Schenkel dieses Winkeleisenprofils bis zur Berührung
miteinander zusammen, indem man das Band zwischen Walzen 31 mit senkrechter Drehachse
hindurchfuhrt. Die Herstellung (der Schweißelektrode wird dann in der gleichen Weise
zu Ende geführt wie beider Anlage gemäß Fig. i Abis 4.
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Um die zwischen die Faltenwände eingeführten Zusatzstoffe nach außen
hin zu 'isolieren, ist es nicht unbedingt notwendig, die Faltenschenkel am Rand
miteinander zu verschweißen. Man kann beispielsweise die durch Idas trockene Einpressen
der Zusatzstoffe in ;die Fältelungen erzeugte Elektrode mit einer dichten Hülle
versehen, etwa aus Firnis. . Man verhindert hierdurch ,die Oxydation der Elektrode.
Man kann .auch, wenn man ein Eisenband verwendet, es anlassen, indem man es bis
zum Blauanlaufen glüht. Da auf -diese Weise die Oxydation ausgeschlossen ist, kann
hier der Firnisüberzug entfallen. Man kann auch eine .dichte Hülle verwenden, ,die
Stoffe enthält, die zur Erzielung eines guten Einlagemetalls beitragen. Von solchen
Stoffen sind nicht nur solche zu erwähnen, die in die Zusammensetzung .des abgesetzten
Schiweißmetalls eingehen, sondern auch solche, die bei der Lichtbogenschweißung
dazu dienen, Iden -Lichtbogen zu richten. Eine solche dichte Umhüllung kann auch
Stoffe enthalten, die elektrisch isolierend wirken und die die Bildung von Kurzschlüssen
verhindern, wenn die Elektrode in Eingriff mit dem Schweißstück an einer anderen
Stelle gelangt als der Stelle,, an der der Lichtbogen ansetzt.
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Die in .den Schweißstab eingebetteten Zusatzstoffe brauchen nicht
unbedingt metallischer Art zu sein. Man kann natürlich auch statt pulverförmiger
Substanzen solche in der Form von Fasern, Spänen od.,dgl. verwenden.
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Statt eines durch Wechselstrom gespeisten Elektromagneten zum Rütteln
des Behälters 23 kann man auch für diesen Zweck geeignete andere Mittel nehmen.
Natürlich kann man auch ein Rührwerk innerhalb des Behälters 23 zu ,dem gleichen
Zweck anordnen.