DE909613C - Verfahren zum elektrischen Lichtbogenschweissen von aluminium- und zinkhaltigen Magnesiumlegierungen - Google Patents

Description

• Verfahren zum elektrischen Lichtbogenschweißen von aluminium- und zinkhaltigen Magnesiumlegierungen Im Gegensatz zu dem leicht verschweißbaren Aluminium und seinen Legierungen treten beim Schweißen der weitaus häufigsten magnesiumhaltigen Guß- und Knetlegierungen mit etwa i bis io % Aluminium, i bis 3 % Zink und ungefähr 0,3 % Mangan Schwierigkeiten auf. Auch die magnesiumhaltigen Legierungen mit 2 % Mangan können gegenüber den vorgenannten Legierungen gut verschweißt werden. Selbst wenn es sich nur darum handelt, kleine Guß- oder Bearbeitungsfehler, wie z. B. Lunker, Risse oder falsch gebohrte Löcher, zu beheben, sind die anzuwendenden Schweißverfahren bei den aluminium- und zinkhaltigen Magnesiumlegierungen auf wenige praktisch brauchbare Möglichkeiten beschränkt. Das Verfahren, das bisher die besten Schweißverbindungen ergeben hat und am häufigsten benutzt wird, ist die sog. Aufgußschweißung. Die Durchführung derselben ist jedoch sehr umständlich, da eine besonders sorgfältige und recht mühsame Vorbehandlung des Gußstückes das Zustandekommen einer einwandfreien Verschweißung bedingt, andernfalls die Gefahr der Rißbildung besteht, da die aluminium- und zinkhaltigen Magnesiumiegierungen infolge ihres Erstarrungsintervalls von Natur aus schon zu Schweißrissigkeit neigen. Die stetig fortschreitende Entwicklung in der Technik drängt andererseits aber auch auf dem Schweißgebiet zur Schaffung brauchbarer, weniger zeitraubender Schweißverfahren. Da der moderne Schweißer sich heute ausschließlich dem einfacheren autogenen oder elektrischen Lichtbogenschweißverfahren zuwendet, besteht die Forderung; auch eines derselben zum Schweißen der vorgenanntenNIagnesiumlegierungen zu verwenden.
• Bei der Ausführung von Schweißungeti mit dem Autogenenhrenner sindTemperatursteigerungen der Schweißstellenunigebung, insbesondere bei stärker vorgewärmten Werkstücken, nicht immer vermeidbar. Diese Erscheinung, die zur schädlichen Ausschmelzung der tutektischen Restmenge oder einer Aluminium-Magnesium-Verbindung führt, hat Gefügeauflockerungen der Schweißrandzone, die sich als interkristalline Oxydation zeigen, zur Folge, die die Materialkennziffern nachteilig beeinflussen, indem sie beispielsweise die Festigkeitseigenschaften herabsetzen. Besonders deutlich sind diese gelockerten Zonen im Werkstoff durch Röntgenaufnahmen erkennbar.
• Weder in Fachkreisen noch im einschlägigen Schrifttum ist bekannt, wie diesem Mangel erfolgreich begegnet werden kann.
• Auch die elektrische Lichtbogenschweißung, deren augenblicklicher Entwicklungsstand noch keine endgültige Beurteilung auf diesem Gebiet zuläßt, inwieweit sie etwa verspricht, ausgedehntere Anwendung zu finden, schafft keine Abhilfe: Die Verwendung eines örtlich stark wirkenden Lichtbogens ist zwar gegenüber dem bei der Autogenflainme auftretenden weiten Umfang an starker Überhitzung der Randzonen erwünscht, da der Wärmebedarf an der Schweißstelle immerhin recht beträchtlich ist; doch zeigt sich auch hier dieselbe unliebsame Erscheinung der Gefügeauflockerung wie beim autogenen Schweißen, wenn auch nicht in demselben hohen Maß. Dennoch ist es gelungen, mit der elektrischen Lichtbogenschweißung den vorgenannten Nachteil zu beseitigen, indem erfindungsgemäß zu Beginn des Schweißvorganges nicht, wie bisher allgemein üblich, das Werksdick an den positiven Pol angeschlossen wird, sondern vielmehr der Zusatzschweißstab,während nach wie vor die Kohleelektrode an den Minuspol zu liegen kommt. Außerdem sind die Stromstärke und der Querschnitt der Kohleelektrode in bestimmter Weise zu wählen und je nach der Stärke des zu schweißenden Werkstückes zu bemessen.
• Dem Schaubild können diese Werte entnommen werden, die erfahrungsgemäß ein einwandfreies Durchführen des Lichtbogenschweißens gewährleisten.
• In der Grundebene des in der Abbildung dargestellten Schaubildes ist die Werkstückdicke d im Vergleich zum Kohleelektrodendurchmesser r dargestellt. Senkrecht dazu findet sich die Stromstärke J aufgetragen. Aus dem Verlauf der hyperbelähnlichen Fläche u, b, c, e geht hervor, daß es praktisch unmöglich ist. mit kleinen Kohleelektrodenstärken große Werkstoffdicken zu schweißen, ebenso wie die Anwendung größerer Kohleelektrodendurchmesser etwa über 1,5 mm auch bei erlieblichen Werkstoffdicken wirkungslos bleiben muß. Die brauchbarsten Ergebnisse werden erlangt, wenn zum Schweißen von 4 bis 6 mm Wandstärke des Werkstückes eine Stromstärke von 6o Amp. gewählt wird, die dann auf ioo bzw. 12o Amp. erhöht werden muß, wenn die Werkstoffdicke auf 20 bzw. .4o mm anwächst, Die Kohleelektrode hat dabei zweckmäßig ein und denselben Durchmesser, nämlich 12 mm, gegebenenfalls bei i2o Amp. 15 mm Stärke. Auch der Durchmesser des Züsatzschweißstabes sollte 8 mm nicht übersteigen und allgemein bei 5 min liegen. Die ausgezogenen Werte, insbesondere die der Linie b-e zugeordneten, ergeben die besten Schweißbedingungen. Sie entsprechen etwa 5 mm Wanddicke bei einer Stromstärke von 6o Amp. und 12 mm Kohleelektrodendurchmesser.
• Der Schweißvorgang spielt sich folgendermaßen ab: Das Werkstück wird in einem Vorwärmeofen auf eine bestimmte Temperatur, die erfahrungsgemäß zwischen 28o und 310' liegt, vollkommen gleichmäßig vorgewärmt, alsdann aus dem Ofen gefahren und auf einer Wärmebank gelagert. Nachdem entsprechend den aus dem Schaubild zu entnehmenden Werten die Stromstärke für die gegebene Werkstoffwanddicke bei einer diesen Werten zugeordneten Stärke der Kohleelektrode gewählt worden ist, wird die letztere an den :.Minuspol und der Zusatzschweißstab an den Pluspol angeschlossen, so daß der Strom nicht durch das Werkstück fließt. Lhiter der Wärmeentwicklung werden zunächst einige Tropfen flüssigen Metalls des Zusatzschweißstabes, der im wesentlichen die gleiche Zusammensetzung hat wie der Werkstoff des zu schweißenden '\`'erl:stücl;es, auf das. letztere fallen, so daß ein Schweißbad entsteht. Um dieses von den Oxvden rein zu halten, wird der Zusatzschweißstab alsdann eingetaucht und zum Puddeln verwendet. Der Strom nimmt dabei nunmehr auch seinen Weg durch das Werkstück und führt durch die Erwärmung desselben die Ahbindung des Schweißbades mit dem Werkstück herbei. Das in dieser Weise durchgeführte Verfahren beschränkt die Gefahr des Aufiockerns des Werkstoffes am Rand der eigentlichen Schweißstelle weitgehend und verhindert ein Weitergreifen auf ein größeres Gebiet, weil nicht gleich mit Beginn des Schweißvorganges das vorgenannte Werkstück durch den elektrischen Strom zusätzlich erwärmt wird.
• Die Güte der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erzielten Schweißverbindungen kann ferner noch gesteigert werden, wenn ein Salz mäßiger Fluidität benutzt wird, das zwangsläufig einen nicht zu raschen Aufbau der Schweiße bedingt. Dünnflüssige Gemische täuschen nämlich schon nach kurzer Einwirkung des Flammenbogens Bin-Jungen und Salzfreiheit der Schweiße vor. Oxydeinschlüsse und Salzausblühungen können hier die Folge sein. Die Schweißmittel bestellen zweckmäßig aus Salzen des Kaliums, Natriums, Aluminiums und Lithiums mit Fluor. Gegebenenfalls werden zwei Salze verschiedener Schmelzpunkte bereitgehalten. Das höherschmelzende Salz hat einen Erstarrungspunkt, der bei etwa 65o' liegt, während das zweite Gemisch bei etwa 55o° erstarrt. Beim Schweißen von Werkstücken geringer Wandstärke empfiehlt es sich, durch Zugabe des tieferschmelzenden Gemisches das höherschmelzende Salz flüssiger zu machen.
• Es hat sich weiterhin gezeigt, daß die Salzschichtdicke auf dem Schweißstab im Gegensatz zu den bisher allgemein im Handel erhältlichen Stäben wesentlich geringer zu sein braucht. Die fertige Schweiße weist in diesem Fall bei Magnesiumlegierungen nur einen weißen Oxydanflug auf, während sie bei Aluminiumlegierungen mit einer starken Salzschicht überzogen ist.

Claims (5)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zum elektrischen Lichtbogenschweißen von aluminium- und zinkhaltigen Magnesiumlegierungen, dadurch gekennzeichnet, daß der positive Pol an den Zusatzschweißstab angelegt und die Kohleelektrode an den negativen Pol angeschlossen werden.
2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Wandstärke des Werkstückes zwischen 4 bis 25 mm eine Stromstärke von 6o bis ioo Amp. und ein Durchmesser für die Kohleelektrode von 12 mm gewählt werden.
3. 3. Verfahren nach den Ansprüchen i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß durch Abschmelzen von Werkstoffteilen des Zusatzschweißstabes ein Schweißbad gebildet wird, in das der Schweißstab eingetaucht und durch Puddeln zum Abscheiden der Verunreinigungen aus der Schmelze herausgezogen wird.
4. 4. Verfahren nach den Ansprüchen i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schweißsalz von mäßiger Fluidität benutzt wird, dessen Fluiditätsgrad gegebenenfalls durch Zusatz eines niedrigerschmelzenden Salzes geändert wird.
5. 5. Verfahren nach den Ansprüchen i bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Schweißsalz aus Salzen des Kaliums, Natriums, Magnesiums und Lithiums mit Fluor besteht.