DE900120C

DE900120C - Electric welding process

Info

Publication number: DE900120C
Application number: DEG5500A
Authority: DE
Inventors: Franz Tajbl
Original assignee: Gesellschaft fuer Lindes Eismaschinen AG
Current assignee: Linde GmbH
Priority date: 1951-03-21
Filing date: 1951-03-21
Publication date: 1953-12-21

Description

Elektrisches Schweißverfahren Im Bestreben, die Leistung bei der elektrischen Schweißung zu steigern, werden immer stärkere Ströme verwendet, die beim Schweißen unter einer Pulverschicht 3ooo A erreichen. Derart hohe Stromstärken bedingen, abgesehen von dem größeren Energieverbrauch, einen gegebenenfalls unerwünscht großen Einbrand. Zur Verringerung des letzteren sind umständliche und teure Vorrichtungen notwendig, und zwar bei Auftragsschweißengen und dann insbesondere, wenn die Schweißnaht metallurgisch anders zusammengesetzt sein soll als das Werkstück.Electric welding process Trying to improve the performance in the electric To increase welding, ever stronger currents are used when welding Reach 3,000 A under a layer of powder. Such high currents require, apart from that from the greater energy consumption, possibly an undesirably large penetration. To reduce the latter, cumbersome and expensive devices are necessary, namely with build-up welding and especially when the weld seam is metallurgical should be composed differently than the workpiece.

Die Erfindung betrifft ein elektrisches Schweißverfahren für hohe Stromstärken mit Metallelektrode, die in ein auf die zu schweißenden Werkstücke aufgebrachtes schlackenbildendes Schweißpulver eintaucht, derart, daß die Schweißstelle vom Schweißpulver völlig abgedeckt ist. Das Verfahren gemäß der Erfindung ermöglicht es, das Verhältnis zwischen Einbrand und Auftrag auch bei sehr starken Strömen auf einfache Weise zu regeln und erreicht dies dadurch, daß auf der Schweißbahn oder innerhalb der Schweißfuge Metallprofile angeordnet werden, die .unter der Einwirkung des elektrischen Stromes und gegebenenfalls der überhitzten Schmelze der Widerstandsmasse flüssig werden und je nach ihrer Menge den Einbrand mehr oder weniger verringern und den Auftrag mehr oder weniger. erhöhen. Diese infolge ihrer doppelten Wirkung sehr empfindliche Regelung kann sowohl bei wandernder als auch bei feststehender Elektrode vorgenommen werden. Im letzteren Fall wird das Metallprofil der Schweißstelle gleich dem Werkstück zugeführt. Hierbei kann der Anteil des Metallprofils am Auftrag dadurch geregelt werden, daß es mit einer von der Schweißgeschwindigkeit verschiedenen Geschwindigkeit zugeführt wird. Man kann auf diese Weise mit ein und demselben Metallprofil verschiedene Wirkungen erzielen. In jedem Fall kann mit dem Verfahren gemäß der Erfindung auch eine Leistungssteigerung hinsichtlich der aufgetragenen, Menge erzielt werden.The invention relates to an electric welding method for high Amperages with a metal electrode that are applied to the workpieces to be welded applied slag-forming welding powder is immersed in such a way that the weld is completely covered by the welding flux. The method according to the invention enables es, the relationship between penetration and application, even with very strong currents easy way to regulate and achieve this by being on the welding track or metal profiles are arranged within the weld joint, which .under the action the electrical current and, if necessary, the overheated melt of the resistance mass become liquid and, depending on their quantity, reduce the penetration to a greater or lesser extent and the job more or less. raise. This as a result of their double effect very sensitive regulation can be used both in the case of migratory as well as can be carried out with the electrode stationary. In the latter case, the metal profile will be the welding point is fed to the workpiece. Here, the proportion of the metal profile can be regulated on the order by the fact that it is at one of the welding speed different speed is fed. In this way you can use an and achieve different effects with the same metal profile. In any case, the Method according to the invention also an increase in performance with regard to the applied, Amount can be achieved.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann die Form des Einbrandes durch Verwendung besonderer Metallprofile beeinflußt werden, die innerhalb der Schweißfuge liegen und deren Form angepaßt sein können. Es können hierbei z. B. V- oder X-förmige Profile verwendet werden, wodurch gewisse Schwierigkeiten, .die sich bei X-Nähten er-. geben, gleichzeitig vermieden werden.In a further embodiment of the invention, the shape of the penetration be influenced by using special metal profiles that are inside the weld joint lie and their shape can be adapted. It can here, for. B. V- or X-shaped Profiles are used, eliminating certain difficulties that arise in the case of X-seams he-. give, be avoided at the same time.

Die Metallprofile können unabhängig von ihrer Form dazu verwendet werden, um die Schweißfuge nach unten abzuschließen und derart ein Ausfließen des Schweißbades zu verhindern.The metal profiles can be used regardless of their shape be to close the weld joint downwards and such an outflow of the To prevent sweat pool.

In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise veranschaulicht.The subject matter of the invention is illustrated, for example, in the drawing.

Fig. i und 2: zeigen in Querschnitten durch die Schweißstelle die bekannte Regelung der Nahtbreite beim Schweißen unter einer Pulverschicht mittels Veränderung der Spannung; Fig. 3 bis 5 zeigen Querschnitte, wie sie sich bei verschiedenen Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben; Fig. 6 zeigt in Gegenüberstellung zu Fig. 5 die beim bekannten Verfahren auftretende Schweißnaht; Fig. 7 und 8 zeigen in Gegenüberstellung des Bekannten und der Erfindung Ausführungsformen bei einer X-Naht; Fig.9 zeigt einen Längsschnitt durch die Schweißstelle bei feststehender Elektrode und Zuführung des Werkstückes und des Metallprofils.Fig. I and 2: show in cross-sections through the weld known regulation of the seam width when welding under a powder layer by means of Change in tension; Fig. 3 to 5 show cross sections as they arise in different Embodiments of the method according to the invention result; Fig. 6 shows in comparison FIG. 5 shows the weld seam occurring in the known method; Figures 7 and 8 show in comparison of the known and the invention embodiments in a X-seam; 9 shows a longitudinal section through the weld with the fixed Electrode and feed of the workpiece and the metal profile.

Die Fig. i bis 4 zeigen die verschiedenen Verhältnisse an ebenen Blechplatten bei Auftragsschweißung, wobei das Schweißpulver in den Fig. 3 und 4 der- Einfachheit halber nicht veranschaulicht ist. Alle Schnitte sind auf Grund der Feststellungen gezeichnet, die an den Ergebnissen der nach= stehend beschriebenen Schweißvorgänge gemacht worden sind. Das Werkstück ist jeweils mit i, die Elektrode mit 2, die geschmolzene und daher verbrauchte Widerstandsmasse mit 3, der Einbrand mit 4, das aufgetragene Metall mit 5 bezeichnet.FIGS. I to 4 show the different relationships on flat sheet metal plates with build-up welding, the welding powder in FIGS. 3 and 4 of the simplicity is not illustrated for the sake of All cuts are based on the findings drawn on the results of the welding processes described below have been made. The workpiece is marked with i, the electrode with 2, the molten one and therefore used resistance mass with 3, the penetration with 4, the applied Metal denoted by 5.

Bei den Beispielen nach den Fig. i und 2 wurde in bekannter Weise gearbeitet, und zwar miit einem Schweißstrom von iooo A, einer Elektrode von 6 mm Durchmesser und einer Schweißgeschwindiig= keit von 350 mm/M-in. Dagegen betrug die Schweißspannung nach Fig. i 30 V, nach Fi,g. 2 40 V. Dieser Unterschied ergibt eine breitere und flachere Schweißnaht im Fall der Fig. 2 bei gleichbleibender Schweißleistung und gleichbleibendem Verhältnis zwischen Einbrand und Auftrag, wie sich aus folgender Gegenüberstellung ergibt: Fig. i Fig. 2 Schweißspannung .... 30 V 40 V Elektrodenabbrand bzw. Auftragsmenge 570 9/m 570 9/m Verbrauch an Wider- standsmasse .. 365 g/m 913 9/m Querschnitt des Auf- trages ........... 8o mm2 8o mm2 Querschnitt des auf- geschmolzenen Teiles des Werkstückes (Einbrand) ....... 149,5 MM2 144,5 MM2 Verhältnis des Auf- trages zum Einbrand i : 1,87 i : 1,8 Energieverbrauch .... 30 kVA/Std. 4o kVA/Std. Durch die lm Fall der Fig. 2 aufgewendete höhere Energie kann, somit weder eine Leistungssteigerung noch eine Regelung des Verhältnisses zwischen Einbrand und Auftrag erzielt wenden. Der höhere Energieaufwand dient praktisch nur zum Schmelzen des zusätzlich verbrauchten Schweißpulvers.The examples according to FIGS. 1 and 2 were carried out in a known manner, with a welding current of 100 A, an electrode 6 mm in diameter and a welding speed of 350 mm / m-in. In contrast, the welding voltage according to FIG. 1 was 30 V, according to FIG. 2 40 V. This difference results in a wider and flatter weld seam in the case of FIG. Fig. I Fig. 2 Welding voltage .... 30 V 40 V Electrode consumption or application quantity 570 9 / m 570 9 / m Consumption of cons Stand mass .. 365 g / m 913 9 / m Cross section of the trages ........... 8o mm2 8o mm2 Cross section of the melted part of the workpiece (Penetration) ....... 149.5 MM2 144.5 MM2 Ratio of up contribution to penetration i: 1.87 i: 1.8 Energy consumption .... 30 kVA / hour 4o kVA / hour As a result of the higher energy expended in the case of FIG. 2, neither an increase in output nor a regulation of the relationship between penetration and application can be achieved. The higher energy expenditure is practically only used to melt the additionally consumed welding flux.

Bei den Ausführungsbeispielen des erfindungsgemäßen Verfahrens (Fig. 3 und 4) wurde ebenfalls mit einem Schweißstrom von iooo A, einer einheitlichen Schweißspannung von 30 V, einer Elektrade von 6 mm Durchmesser und einer Schweißgeschwindigkeit von 350 mm/Min. gearbeitet, und zwar im Fall der Fig. 3 mit geradlinig geführter Elektrode, im Fall der Fig. 4 mit quer zur Schweißrichtung pendelnder Elektrode, wobei diese in der Minute 70 Pendelbewegungen von 12, mm machte. In der Achse der Schweißnaht wurde nach Fig. 3 ein Flacheisen 6 vom Querschnitt 6o mm2, nach Fig. 4 ein Flacheisen 7 vom Querschnitt 82 MM2 auf das Werkstück aufgelegt.In the exemplary embodiments of the method according to the invention (FIGS. 3 and 4), a welding current of 100 A, a uniform welding voltage of 30 V, an electrade 6 mm in diameter and a welding speed of 350 mm / min. worked, namely in the case of FIG. 3 with a rectilinear electrode, in the case of FIG. 4 with an electrode oscillating transversely to the welding direction, which made 70 oscillating movements of 12 mm per minute. In the axis of the weld seam, according to FIG. 3, a flat iron 6 with a cross section of 60 mm 2, according to FIG. 4, a flat iron 7 with a cross section of 82 mm 2 was placed on the workpiece.

Die Ergebnisse sind folgende, wobei die Ziffern für @dasBeispiel der Fig. 4 inKlammern gesetzt sind. Schweißspannung 30 (30) V, Elektrodenabbrand 570 (57o) 9/m, Verbrauch an Widerstandsmasse 403 (4I5) 9/m, Querschnitt des Auftrages 16o (17o) mm2, Querschnitt des Einbrandes 70 (90) mm2; Verhältnis des Auftrages zum Einbrand :2,3: i (z,9 : i), Energieverbrauch 30 (30) kVA/Std.The results are as follows, with the numbers for @ in the example of Figure 4 in parentheses. Welding voltage 30 (30) V, electrode burn-off 570 (57o) 9 / m, consumption of resistance mass 403 (4I5) 9 / m, cross-section of the order 16o (17o) mm2, cross-section of the penetration 70 (90) mm2; Ratio of the order to the penetration: 2.3: i (z, 9: i), energy consumption 30 (30) kVA / hour.

Wie ersichtlich, wird der Einbrand nach dem Verfahren gemäß der Erfindung bei sonst gleichbleibenden Schweißdaten erheblich verringert, was auf die Wirkung des aufgelegten Flachelsenprofils 6 bzw. 7 zurückzuführen ist, welches Schmelzwärme benötigt und in jedem Fall gleichzeitig -den Auftrag und damit die Leistung erhöht. Durch entsprechende Wahl des Metallprofils und der Schweißdaten kann erfindungsgemäß jedes gewünschte Verhältnis zwischen Einbrand und Auftrag hergestellt werden, wodurch das Schweißen mit starken Strömen, wie insbesondere unter einer Pulverschicht, regelbar ausgeführt werden kann. Die vorstehend angegebenen Ziffern zeigen, daß die Wirkungen sehr erheblich sind. Die Schweißleistung bei Auftragsschweißungen kann ohne zusätzlichen Energieaufwand auf das Doppelte und darüber gesteigert werden.As can be seen, the penetration according to the method according to the invention with otherwise unchanged welding data, this is considerably reduced, which has a negative impact on the effect of the applied Flachelsenprofiles 6 or 7 is due to which heat of fusion required and in any case at the same time - increases the order and thus the performance. By appropriate selection of the metal profile and the welding data, according to the invention any desired relationship between penetration and application can be established, whereby Welding with strong currents, especially under a powder layer, can be regulated can be executed. The above show specified digits, that the effects are very substantial. The welding performance in build-up welding can be doubled or more without additional energy expenditure.

Während für Verbindungsschweißungen ein großer Einbrand vielfach erwünscht ist, weil durch einen kleinen Schweißfugenwinkel die Schweißleistung gesteigert werden kann, soll bei legiertem Werkstoff, bei austenitischer Schweißung und bei Werkstücken von hohem Phosphor- und Schwefelgehalt der Einbrand klein gehalten werden. Wie dies im Sinne der Erfindung erreicht wird, zeigen in Gegenüberstellung die Beispiele nach den Fig. 5 und 6, bei welchen mit gleichen Schweißdaten gearbeitet worden ist. Nach Fig. 5 ist für eine einseitige Stumpfnaht ein V- bzw. Y-förmiges Metallprofil 8 eingelegt, dessen Schenkel an den Flanken der Fuge anliegen, so .daß diese ebenso geschlossen wird, wie dies ohne solche Einlage bisher durch die beiden Teile des Werkstückes geschieht (Fig.6). Der Abstand a der oberen Kanten des eingelegten Profils in Fig. 5 ist bei diesem Beispiel gleich der Fugenbreite in Fig. 6 gewählt. Die Vergleichsdaten sind folgende: Fig.5 Fig.6 Querschnitt des Auf- trages (bei Fig.5 einschl. des V-Profils) Sao mm2 330 mm2 Querschnitt der aufge- schmolzenen Teile des Werkstückes (Ein- brand) ........ . 470 mm2 66o mm2 Anteil des Einbrandes im Schmelzbad .... 47,5 0/0 67,8% Verhältnis des Auf- trages zum Einbrand i, i : i i : a Wie ersichtlich, wird der Einbrand durch das eingelegte Profil bei sonst gleichbleibendem Verhältnis auf dieHälfte verringert, derAuftrag naturgemäß erhöht.While a large penetration is often desired for joint welds because the welding performance can be increased by a small weld joint angle, penetration should be kept small in alloyed materials, with austenitic welding and on workpieces with a high phosphorus and sulfur content. How this is achieved within the meaning of the invention is shown in comparison by the examples according to FIGS. 5 and 6, in which the same welding data were used. According to Fig. 5, a V- or Y-shaped metal profile 8 is inserted for a one-sided butt weld, the legs of which rest against the flanks of the joint, so .that this is also closed, as was previously the case without such an insert by the two parts of the workpiece happens (Fig. 6). The distance a between the upper edges of the inserted profile in FIG. 5 is selected to be equal to the joint width in FIG. 6 in this example. The comparison data are as follows: Fig. 5 Fig. 6 Cross section of the trages (at Fig. 5 including the V-profile) Sao mm2 330 mm2 Cross-section of the melted parts of the Workpiece brand) ......... 470 mm2 66o mm2 Share of penetration in the melt pool .... 47.5 0/0 67.8% Ratio of up contribution to penetration i, i: ii: a As can be seen, the penetration is reduced to half by the inserted profile with otherwise the same ratio, the application naturally increased.

Das Verschließen der Schweißfuge durch das eingelegte Metallprofil, wodurch ein Ausfließen des Schweißbades verhindert wird, ist von besonderem Vorteil bei X-Nähten (Fig. 7), bei welchen die Ausbildung der gegeneinanderstoßenden Nasen der Werkstückteile bisher sehr sorgfältig vorgenommen werden muß, um einen schädlichen Spalt zu vermeiden. Solch genaues Vorarbeiten: von Nasen ist bei dem Verfahren gemäß der Erfindung nicht mehr nötig, da das eingelegte Y-Profil 9 (Fig. 8), den Verschluß übernimmt. Es liegt im vorliegenden Fall mit schmalen Flanschen an den Unterkanten der zu verbindenden Werkstücke an. Auf der gegenüberliegenden Seite ist dies nicht :erforderlich, weil nach dem ersten Schweißvorgang die Abdichtung bereits durch die erste Schweißnaht gegeben ist. Erforderlichenfalls kann das Y-Profil zu einem X-Profil ausgestaltet werden.The sealing of the welding joint by the inserted metal profile, which prevents the weld pool from flowing out is of particular advantage with X-seams (Fig. 7), in which the formation of the butting noses the workpiece parts must be made very carefully so far in order to avoid a harmful Avoid gap. Such precise preparatory work: von Nasen is in accordance with the procedure the invention is no longer necessary because the inserted Y-profile 9 (Fig. 8), the closure takes over. In the present case, it is located with narrow flanges on the lower edges of the workpieces to be connected. On the opposite side, this is not the case : necessary because the seal is already through after the first welding process the first weld is given. If necessary, the Y-profile can be converted into a X-profile are designed.

Das Verfahren gemäß der Erfindung kann auch bei feststehender Elektrode und bewegtem Werkstück ausgeführt werden, wie dies in Fig. 9 für eine Rundnahtauftragsschweißung schematisch dargestellt ist. Das Metallprofil io wird der Schweißstelle entsprechend der Drehrichtung des Werkstückes zugeführt, wie die Pfeile andeuten. Der Einfachheit halber ist das Schweißpulver nicht dargestellt. Die Zuführung des Metallprofils bietet die Möglichkeit, mit wenigen Profilen auszukommen, da die vom Profil gelieferte Schmelzmasse durch Wahl einer von der Schweißgeschwindigkeit abweichenden Zuführungsgeschwindigkeit geregelt werden kann.The method according to the invention can also be used with a stationary electrode and moving workpiece are carried out, as shown in FIG. 9 for a circumferential seam build-up weld is shown schematically. The metal profile io is made according to the welding point the direction of rotation of the workpiece, as indicated by the arrows. Of simplicity For the sake of this, the welding powder is not shown. The feeding of the metal profile offers the possibility of getting by with a few profiles, since the one supplied by the profile Melt mass by choosing a feed speed that differs from the welding speed can be regulated.

:Statt das Metallprofil io waagerecht zuzuführen, kann es auch von oben z. B. in Schräglage zugeführt werden, in welchem Fall vorteilhaft eine leitende Verbindung zwischen ihm und dem Werkstück vorgesehen wird. Das Metallprofil kann auch ein üblicher Schweißdraht sein.: Instead of feeding the metal profile io horizontally, it can also be fed from above z. B. are fed in an inclined position, in which case a conductive one is advantageous Connection between him and the workpiece is provided. The metal profile can also be a common welding wire.

Die in der Schweißnaht gewünschten Legierungsbestandteile können in die auf die Schweißbahn gelegten oder in die Schweißfuge versenkten Profile gegeben werden, die z. B. nur aus Legierungsmaterial, wie Nickel od. dgl., bestehen können.The alloy components required in the weld seam can be used in the profiles placed on the welding line or sunk into the welding joint be that z. B. Od only from alloy material such as nickel. Like. Can consist.

Mit denn Verfahren gemäß der Erfindung können ohne teure, für Sonderzwecke gebaute Schweißanlagen Auftragsschweißungen mit geringstem Einbrand, austenitische Schweißungen sowie Schweißverbindungen mithöherem Phosphor-oder Schwefelgehalt mit der gleichen Wirtschaftlichkeit wie gewöhnliche Schweißungen bei hohen Stromstärken insbesondere unter einer Pulverschicht ausgeführt werden.With the method according to the invention can without expensive, for special purposes built welding systems build-up welding with minimal penetration, austenitic Welds and welded joints with a higher phosphorus or sulfur content the same economy as normal welding at high currents in particular are carried out under a layer of powder.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Electric welding process for high currents with a metal electrode which is immersed in a slag-forming welding powder in such a way that the welding point is completely covered by the welding powder, characterized in that on the welding path. or metal profiles are arranged inside the weld joint, which become liquid under the action of the electric current and possibly the overheated melt of the welding powder and, depending on their amount, to regulate: the ratio between. The penetration and application are used. z. Welding method according to claim i, characterized in that: that the molten mass of the metal profile is selected by choosing one of. : the welding speed is regulated different speed of their feed. 3. Welding method according to claim i or a, characterized in that the electrode is given a pendulum movement transversely to the welding direction. q .. Welding method according to claim i, characterized in that metal profiles are used which lie within the weld joint and prevent the weld pool from flowing out, 5. Welding method according to claim 2, characterized in that the metal profile is fed in from above, for example in an inclined position, and a conductive one Connection between him and the workpiece is established. 6. Metal profiles for the method according to claims i to 4, characterized in that they have V-, X- or Y-shaped cross-section. Attached publications: German patent specifications No. 58o 231, 730 49, 638314-