FI64064C - Foerfarande foer foerbaettrande av svetsens intraengning och utseende - Google Patents

Description

1 64064

Menetelmä hitsin tunkeuman ja ulkonäön parantamiseksi runsas-seosteisten terästen hitsauksessa yleisesti tunnetuilla kaasu-kaarHitsausmenetelmillä, kun käytetty suojakaasu on kontrolloidusti hapettava, jolloin hitsattavan kappaleen pintaan muodostuu 5 oksidikerros, joka parantaa hitsattavuutta keskittämällä valokaaren, sekä lisää tunkeumaa ja/tai hitsausnopeutta.

Plasma-, TIG- ja MIG-hitsausmenetelmissä suojakaasuna käytetään argonia, heliumia tai niiden seoksia pääkomponentteina. Suojakaasun ominaisuuksien muuttamiseksi siihen voidaan lisätä pieniä määriä 10 1...5 % vetyä, hiilidioksidia, typpeä ja happea (Alfred B. Crichton,

Metall Progress, Dec. 1975).

Hitsauksessa yleensä, mutta erityisesti pitkälle mekanisoidussa hitsauksessa todetaan usein samoilla spesifikaatioilla ostettujen, jopa jonkin tehtaan saman laadun, mutta eri sulatuksista valmistet-15 tujen tuote-erien hitsautuvan eri tavoin. Todetaan hitsattavuus-vaihteluita; erityisesti hitsin tunkeuma samoilla hitsausparamet-reilla vaihtelee. Jotta hitsausliitoksen ominaisuuksien takia vaadittava läpisulaminen huonosti hitsautuvilla tuote-erillä saataisiin tapahtumaan, joudutaan hitsausnopeutta pienentämään 20 ja yleensä myös hitsausvirtaa suurentamaan. Hitsisulan tilavuus kasvaa silloin ja se johtaa sulan hallintavaikeuksiin ja yleensä myös epätyydyttävään liitokseen. Sekä hitsausnopeuden pienentäminen että liitoksen epätyydyttävä ulkonäkö vaikuttavat voimakkaasti toiminnan taloudellisuuteen.

25 Viimeksi kuluneen kymmenvuotiskauden aikana on innokkaasti pyritty selvittämään niitä syitä, joista mainitut hitsattavuusvaihtelut johtuvat. Mitattavista yrityksistä huolimatta on syy yhä selitystä vaille. Hitsattavuuden parantamiseen tähtääviä patentteja on kuitenkin olemassa.

30 u.S. 3.548.187 Runsasseosteisilla teräksillä hitsattavaan kohtaan tuodaan ennen hitsaustapahtumaa oksideja (Cr, Fe, jne.) vesi- tai asetonilietteenä esim. sivelemällä. Pinta voidaan myös hapettaa uunissa 1 400°F, 2...15 min. oksidoivassa atmosfäärissä. Menetelmän haittana on sen vaatima erillinen käsittelyvaihe, kuivuneen 35 oksidilietteen helppo irtoaminen pinnasta ennen hitsausta ja 2 64064 hehkutuskäsittelyn vaatimat investoinnit.

GB 1.121.594 Suojakaasu on argon + helium (neon) > 95 % seos, johon on lisätty 0,8...1,2 % vetyä ja 3...3,5 % hiilidioksidia.

GB 1.460.140 suojakaasuna argon + helium + < 5 % SF.,.

Ό 5 GB 1.378.091 suojakaasuna argon + 0,40...0,60 % happea erilaisten metallien hitsauksessa, kun lisäaineena käytetään piipronssia.

Näissä patenteissa käytetyt suhteellisen korkea aktiivisten komponenttien pitoisuuden rajoittavat käytetyn hitsausmenetelmän MIG-prosessiin tai lyhentävät voimakkaasti plasma- ja TIG-menetelmiä 10 käytettäessä elektrodin ikää.

Tämä keksintö perustuu havaintoon, että runsasseosteista terästä hitsattaessa oksidien läsnäolo määrätyn paksuisena kerroksena hitsauskohdassa vaikuttaa hitsausvalokaareen. Kaasukaarihitsauk-sessa valokaari keskittyy ja siten sen energiavuo kohdistuu pienem-15 pään alueeseen joka puolestaan johtaa syvempään tunkeumaan. Näin läpihitsautuminen ja hitsausnopeus paranevat. Tämä ilmiö esiintyy korostuneesti huonosti hitsautuvia eriä hitsattaessa mutta on selvä ja merkittävä myös hyvin hitsautuvilla erillä. Tämä johtaa hitsattavuuserojen tasoittumiseen.

20 Tämä keksintö perustuu menetelmään hitsin tunkeuman ja ulkonäön parantamiseksi runsasseosteisten terästen hitsauksessa yleisesti tunnetuilla kaasukaarihitsausmenetelmillä, kun käytetty suojakaasu on kontrolloidusti hapettava, jolloin hitsattavan kappaleen pintaan muodostuu oksidikerros, joka parantaa hitsattavuutta keskit-25 tämällä valokaaren, sekä lisää tunkeumaa ja/tai hitsausnopeutta ja joka menetelmä on tunnettu siitä, että suojakaasu (Ar, He) tai kaasuseos (Ar + He) muutetaan kontrolloidusti hapettavaksi lisäämällä siihen 0,05...0,50 % vesihöyryä ja että kaasu-seoksen (Ar, He, Ar + He) sisältäessä vetyä 1...5 % muutetaan 30 kaasuseos kontrolloidusti hapettavaksi lisäämällä 0,40...1,1 % vesihöyryä.

3 64064

Keksinnön erinomaisuus perustuu siihen, että se ei edellytä käsittelyvaiheita eikä kalliita lisälaitteita. Oksidikerros syntyy hitsauskohtaan välittömästi ennen hitsaustapahtumaa eikä näin ollen voi irrota sitä edeltävässä mekaanisessa käsittelyssä.

5 Menetelmää voidaan käyttää kaikissa kaasukaarihitsausmenetelmissä ja aktiivisten komponenttien osuus suojakaasussa on niin pieni, etteivät ne vaikuta haitallisesti materiaalin tai liitoksen ominaisuuksiin. Menetelmää käytettäessä eri sulatusten hitsattavuus-erot tasoittuvat merkittävästi.

10 Hitsauskohtaan oksidikerros aikaansaadaan muuttamalla kaasukaari-hitsauksessa käytetty suojakaasu (Ar, He) tai suojakaasuseos (Ar, He, H2) kontrolloidusti hapettavaksi vesihöyryllä (H2O). Hapettavuuden alarajan määrää pintajännitystekijä, koska liian pieni happipotentiaali aiheuttaa reunahaavan hitsiin. Liian korkea 15 vesihöyrypitoisuus tuhoaa TIG- ja plasmamenetelmissä elektrodin ja aiheuttaa kaikilla menetelmillä epäsuotuisia koostumusmuutoksia hitsimetalliin. On huomattava lisäksi, että kaasuseoksessa ei saa käyttää vetyä jos martensiitin syntyminen hitsin jäähtyessä on mahdollinen.

20 Runsasseosteisia teräksiä hitsattaessa käytetään suojakaasuna argonia ja heliumia (neon) tai niiden seoksia. Tämän keksinnön mukaan tunkeuman parantamiseksi niihin lisätään vesihöyryä. Käytettäessä argonia suojakaasuna muutetaan se kontrolloidusti hapettavaksi lisäämällä siihen 0,05...0,50 %, mieluimmin 0,18 % 25 vesihöyryä. Jos suojakaasuun on lisätty vetyä valokaaren sulatus-tehon kasvattamiseksi, on vesihöyryn pitoisuutta lisättävä, jotta kontrolloitu hapetuspotentiaali valokaaritilanteessa saavutetaan.

Jos käytetään seosta argon ja/tai helium + 2 % vetyä on siihen lisättävä 0,6 % vesihöyryä toivotun tunkeumalisäyksen saavuttami-30 seksi. Vastaava lisäys (Ar, He) + 5 % H2-seokselle on 1,1 % H20. Muille vetypitoisuuksille vesihöyryn pitoisuudet ovat (0,40 + (x- 1) · 0,175) %, kun x = kaasuseoksen vetypitoisuus prosentteina.

4 64064

Esimerkki tunkeuman parantamisesta. Hitsattava materiaali on ns. haponkestävä teräs (AISI 316) levyn paksuus 3 mm. Hitsausmenetelmä TIG, päällehitsaus ilman lisäainetta, hitsausvirta 100 A ja hitsausnopeus 33 cm/min.

tunkeuman

suojakaasu syvyys D mm leveys W mm D/W

1 Ar 0,85 3,60 0,23 2 Ar + 0,3 % H20 1,40 3,10 0,45 5 Kun kaarihitsauksen suojakaasu muutetaan kontrolloidusti hapettavaksi, tapahtuu hitsattavan pinnan hapettuminen hitsauskohdan edessä säädetyllä tavalla. Tämän aiheuttama valokaari samoin kuin sen siirtämä lämpöenergia keskittyvät pienemmälle alueelle.

Näin voidaan käyttää hyödyksi sen aiheuttamaa hitsin suurempaa 10 tunkeumaa, ja/tai suurempaa hitsausnopeutta. Läpisulaminen ei nyt edellytä hitsisulan suurenemista, vain sen syvyys kasvaa ja näin on sulan hallinta helppoa. Hallittu oksidoituminen vaikuttaa myös hitsisulan pintajännitykseen. Tämän ansiosta samalla kun tunkeuma paranee saadaan myös palon juoheva liittyminen perusaineeseen sekä hitsille kaunis ja tasainen pinta.

Claims (2)

1 Menetelmä hitsin tunkeuman ja ulkonäön parantamiseksi runsas-seosteisten terästen hitsauksessa yleisesti tunnetuilla kaasu-kaarihitsausmenetelmillä, kun käytetty suojakaasu on kontrolloidusti hapettava, jolloin hitsattavan kappaleen pintaan muo- 5 dostuu oksidikerros, joka parantaa hitsattavuutta keskittämällä valokaaren, sekä lisää tunkeumaa ja/tai hitsausnopeutta ja joka menetelmä on tunnettu siitä, että suojakaasu (Ar, He) tai kaasuseos (Ar + He) muutetaan kontrolloidusti hapettavaksi lisäämällä siihen 0,05...0,50 % vesihöyryä ja että kaasuseoksen 10 (Ar, He, Ar + He) sisältäessä vetyä 1...5 % muutetaan kaasuseos kontrolloidusti hapettavaksi lisäämällä 0,40...1,1 % vesihöyryä.

2 Vaatimuksen 1 mukainen menetelmä, joka on tunnettu siitä, että vetyä sisältävä kaasuseos (Ar, He, Ar + He) muutetaan kontrolloidusti hapettavaksi lisäämällä siihen (0,40 + (x-1)· 0,175)% vesihöyryä, kun x on kaasuseoksen vetypitoi-suus prosentteina.