NL8005116A - Werkwijze voor het lassen met een elektronenbundel en inrichting voor het in praktijk brengen van deze werkwijze. - Google Patents

Description

Werkwijze voor het lassen met een elektrcnenbundel en inrichting voor het in praktijk brengen van deze werkwijze.

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het lassen met een elektronenbundel en op een inrichting voor 5 het in praktijk brengen van deze werkwijze.

Het is bekend, dat de mechanische en metallurgische eigenschappen van een las, beschouwd in de ruwe stollingstcestand, dat wil zeggen voorafgaand aan enige warmtebehandeling, welke eigenschappen de trekweerstand, de hardheid of de veerkracht bijvoorbeeld 10 zijn, het gevolg zijn van de chemische samenstelling van de gesmolten zone evenals .van de thermische lascyclus waaraan de las wordt onderworpen.

Heti is cck οβκβΏ'ο.« d.3.*C voci* ββτι chemische sj-iin^> d.2 "bss"t-ó ysh bs.s.ih.-id. sn in 15 der veerkracht, vorder, verkregen wanneer de structuur van de gesmol ten zone rijk is aan nanidvormig ferriet.

De thermische cyclus wordt op zijn beurt bepaald door de morfologie, welke men aan de las vil geven.

Het is dus in laatste instantie alleen de chemische 20 samenstelling van het gesmolten metaal, waarvan enerzijds de struc tuur van de las afhangt en anderzijds en ais resultaat daarvan zijn mechanische eigenschappen. Hr is echter recent aangetccnd, dat de variaties van het gehalte aan tcegevcegde elementen, zoals koolstof, mangaan, silicium, nikkei, chroom, mciybdeen, zwavel, lood, niobium, 25 vanadium, borium, enz., gebruikelijk beschouwd als kenmerkend voor de chemische samenstelling van het staal, het niet toeiaten in aanzienlijke hoeveelheid naaldvormig ferriet te verkrijgen in de smeltzcne.

Er is- in feite gebleken dat tijdens het transformeren van het austeniet gedurende het koeler, van een las, het vermen 30 van het naaldvormige ferriet is gebonden aan het bestaan van bepaalde fijne niet-metailische insluitingen, gedispergeerd in de massa en 8005116 2 welke dienen als kernen voor het vormen van het naaldvormige ferriet.

De aanwezigheid van zuurstof in hoeveelheden gelegen tussen 100 en 300 ppm, schijnt geschikt voor het verkrijgen van de aanwezigheid van deze kernen. Dergelijke gehalten aan zuurstof worden 5 vaak verkregen bij lassen, uitgevoerd door middel van bekende werkwij zen voor het lassen met een boog, zoals lassen met ondergedompelde boog, M.I.G. lassen, T.I.G. lassen, het lassen met beklede draden,met of zonder beschermingsgas, het lassen met beklede elektroden, het lassen met piasmatoorts, enz. en men constateert dat de microstructuur 10 van lassen van deze soort relatief rijk aan naaldvormig ferriet kan zijn, voor een uitgestrekt gebied van thermische cycli. Maar de gehalten aan zuurstof, verkregen in lassen, uitgevoerd door een elektronenbundel, zijn in het algemeen geringer dan de bovengenoemde waarden zodat de micrografische waarneming van dergelijke lassen, uitgevoerd bij 15 zacht staal of zwak gelegeerd staal, praktisch nooit waarneembare hoe veelheden naaldvormig ferriet aantcont.

De uitvinding stelt voor on gebruik te maken van deze waarnemingen.

Volgens de uitvinding introduceert men in een gebied, 20 onderworpen aan opnieuw smelten, tijdens de lasbewerking door een elek- tronenbundel, een materiaal verkregen door een zacht staal of zwak gelegeerd staal te onderwerpen aan een werkwijze voor het lassen net een boog of het opnieuw smelten onder slakvorming.

Volgens een kenmerk van de uitvinding wordt het ge-25 noemde materiaal gevormd op tenminste een vlak van tenminste een van de met elkaar te verbinden delen, waarbij het genoemde materiaal wordt verkregen door lassen met een boog, zoals een van de reeds genoemde methoden in het bijzonder, of door opnieuw smelten onder slakvorming, en men vormt in de massa van deze neerslag een vlak grenzend aan een 30 vlak daartegenover, dat een geheel vormt met het andere deel.

Volgens een toepassingsvariant van de werkwijze volgens de uitvinding is het genoemde materiaal een draad, verkregen door trekken uitgaande van een staaf van metaal, neergeslagen door smelten, door een werkwijze voor het lassen met een boog of door opnieuw smel-35 ten onder slakvorming, welke draad wordt toegevoerd in het smeltgebied

80 0 5 1 1 S

* % 3 tijdens het uitvoeren van het lassen door een elektronenbundel. Onder de invloed van de elektronenbundel verschijnt in het smeltgebied een structuur welke zeer rijk is aan naaldvormige ferriet, dus gunstig voor het verkrijgen van goede eigenschappen van taaiheid en in 5 het bijzonder voor een goede veerkracht.

De onderhavige uitvinding is ook gericht op een inrichting voor het in praktijk brengen van de werkwijze, zoals boven aangegeven, waarbij de inrichting is voorzien van een lasinrichting met elektronenbundel, aangepast aan een bijzonder toepassingsgeval, dat 10 wordt gevormd door het lassen van de uiteinden aan elkaar van 2 cilin drische delen en in het bijzonder 2 buisvormige leidingsdelen.

De uitvinding zal aan de hand van de tekening in het volgende nader worden toegelicht.

Figuur 1 toont een eerste uitveeringsvoorbeeld van .15 werkwijze volgens de uitvinding, door opdikken van een van de vlakken van een van de te verbinden delen.

Figuur 2 toont een ander toepassingsvccrbeeld van de uitvinding deer het opdikken van 2 vlakken tegenover elkaar, van de te verbinden delen.

20 Figuur 3 toont een ander tcepassingsvoorbeeld van de uitvinding door het tussenplaatsen van een inzetstuk tussen de 2 te verbinden delen.

Figuur U toont een ander., toepassingsvccrbeeld van de uitvinding waarbij als toevoermetaai een draad wordt gebruikt, uit-25 gevoerd volgens de uitvinding.

Figuur 5 toont drie stadia van een speciaal uitvee-ringsvoorbeeld van een las volgens de uitvinding, toegepast bij het verbinden van 2 platen.

Figuur 6 toont drie stadia van een uitvoeringsvoor-30 beeld van een las volgens de uitvinding, toegepast cp 2 buisvormige elementen.

Figuur 7 toont in dwarsdoorsnede een inrichting voor het in praktijk brengen van de uitvinding.

Men heeft in figuren 1, 2, 3 en k vier speciale toe-35 passingsvocrbeelden aangegeven van de werkwijze volgens de uitvinding.

8005115 if

In deze vier figuren zijn dezelfde elementen aangegeven met dezelfde ver-wijzingscijfers.

Men heeft met 1 en 2 de twee delen aangegeven, welke met elkaar moeten worden verbonden door het lassen met een elektronen-5 bundel.

Men heeft met 3 de baan aangegeven volgens het vlak van de figuur, van het gemeenschappelijke oppervlak, volgens hetwelk de twee delen onderling zullen worden verbonden.

Men heeft met 1+ de baan gestippeld aangegeven, wel-10 ke de omtrek begrenst van de zone van opnieuw smelten, verkregen tij dens het lassen door een elektronenbundel.

Men heeft met 5 aangegeven in figuren 1 en 2 de neerslag, vooraf verkregen door een gebruikelijke lasmethode respectievelijk cp het ene of de twee vlakken tegenover elkaar van de te 15 verbinden delen.

In het voorbeeld van figuur 1 is men begonnen met het uitvoeren, bijvoorbeeld in de fabriek, op een vlak van het stuk 1 evenwijdig aan het tegenoverliggende vlak van het andere deel 2, van een lasrup s 5 met behulp van een booglasmethcde, waarna men de 20 aldus verkregen neerslag heeft bewerkt volgens het vlak 3, dat in dit geval een plat vlak is. Ket deel 2 wordt bij het tegenoverliggende vlak eveneens bewerkt volgens een plat vlak en dit zal werden geplaatst nabij het deel 1 op het ogenblik,dat de twee delen moeten worden verbonden door het lassen met een elektronenbundel, bijvoorbeeld op een 25 stelling. De kernen, aanwezig in de neerslag 5» begunstigen, zoals men volgens de uitvinding heeft gevonden, het vormen van naaldvcrnig fer-riet in voldoende hoeveelheden om in aanzienelijke mate de mechanische en metallurgische eigenschappen van hèt verkregen samenstel te verbeteren. In het geval van figuur 2 wordt het deel 2 bewerkt evenals het 30 deel 1, bijvoorbeeld in de fabriek, terwijl het solderen van de opper vlakken 3 aan elkaar wordt uitgevoerd op een stelling door een elektronenbundel.

Men heeft met 6 in figuur 3 een inzetstuk aangegeven, verkregen uitgaande van een neerslag, vooraf uitgevoerd met behulp van 35 een gebruikelijke werkwijze voor het lassen met een boeg. Het is vol- 8 0 0 5 1 1 6

·» V

ς doende volgens de uitvinding on dit inzetstuk vast te zetten tussen de delen 1 en 2, die moeten worden verbonden, waarna wordt gelast met een elektronenbundel zoals reeds besproken, waarbij het gebied van het opnieuw smelten tijdens dit lassen net geheel van het inzetstuk on-5 geeft.

Figuur k toont een speciale toepassing van de uitvinding in het geval waar de twee te verbinden delen 1 en 2, cp geschikte wijze bewerkt, in kontakt met elkaar worden gebracht. Sen draad, verkregen uitgaande van een neerslag, verkregen door bocglas-10 sen, wordt toegevoerd tijdens het lassen. Tijdens het lassen door een elektronenhundel vervult het metaal van deze draad de functie van het inzetstuk van figuur 3 en voert de kernen aan, noodzakelijk voor het vormen van naaldvormig ferriet.

Figuur 5 toont in perspectief een oplossing als va-15 riant van de uitvinding, bij welke variant men begint met het zijwaarts aanbrengen van een las in de volle plaat en in de nabijheid van een van de randen van deze plaat, welke las wordt uitgevoerd met een werkwijze voor gebruikelijk fcocglassen, waarna men in de massa van de las-rups zorgt voor het vormen van het vlak, bestemd voor het lassen met 20 behulp van eer. elektronenbundel. Men is hier voor de opeenvolging van de bewerking gebracht tot een geval dat nogal lijkt cp dat -’•an figuur 1, waarbij het gevormde vlak hier slechts gedeeltelijk is uitgevoerd in de lasmassa 5, maar cok volledig kan zijn uitgevoerd.

Figuur 6 toont eveneens in perspectief de drie fa-25 sen van het monteren aan elkaar van twee buisvormige elementen.

Een eerste buisvormige element 10 ontvangt zijwaarts een voorafgaande lasrups 12, verkregen door een gebruikelijke werkwijze van booglassen.

Het element 10 wordt vervolgens bewerkt, in de eigenlijke dikte van de rups 12 teneinde een plat vlak 13 te vormen tegenover het overeen-30 kamende vlak, eveneens gevormd, van het tweede buisvormige element 11, dat moet worden verbonden met

8 0 0 5 1 1 S

6 het element 10 .De genoemde elementen worden vervolgens naar elkaar gebracht en tegen elkaar gehouden en evenals in het voorgaande wordt dan gelast met een elektronenbundel. Een praktisch toepas-singsvoorbeeld van de uitvinding wordt hierna gegeven, voor de cj staalplaat. De chemische samenstelling van een las, uitgevoerd op de gebruikelijke wijze, door een elektronenbundel, is alsvolgt: C | Si Mn S__P Ni Cr Mo Cu 0,071 0,26 1,53 0,006 0,03^ 0,21 0,03k 0,25 0,00k

Co Al B ppm Nb Ti V Sn Pb 0? 10 0,011 0,16 6 0,0l0 0,010 0,067 0,001 0,008

O

De veerkracht Kcv bij -10 C heeft bij vijf proeven de gemiddelde waarde gegeven van: 2,6 da J/cm2.

Bij een tweede proef heeft men gewerkt volgens de 15 uitvinding. De uiteindelijke samenstelling van de las bleek de vol gende : ' ' i 1 C__Si ; Mn 5__P Ni Cr Mo Cu 0,079 0,27 1,6U 0,009 0,033 0,17 0,032 0,37 0,070 I i

Co S Al i 3 urm Nb Ti V Sn Pb 0o --1-----;---=- 20 0,015 0,015 8 0,023 j 3,009 0,050 0,002 0,010 0,0271

Q

De veerkracht bij -10 C bleek bij twee proeven de gemiddelde waarde te hebben van: >7 o da J , 2 17,o /cm .

Bij een derde proef bleek de uiteindelijke samen-25 stelling van de las de volgende te zijn: C Si 1 Mn S P Ni Cr j Mo Cu 0,069 0,32 j 1,7k 0,009 0,030 0,18 0,060 0,35 0,062 'i I; , . -

Co _Al | a ppmj Nb I Τι V Sn Pb 0^ 0,014 0,014 | 32 j0,027 | 0,031 0,052 0,003 0,010 0,033 30 De veerkracht bij -10° C bleek de gemiddelde waarde te hebben van: 26,3da Tc.!.

80 0 5 1 1 S

•· V

7

Men ziet in figuur 7 een inrichting voor het in praktijk brengen van de werkwijze volgens de uitvinding, welke inrichtich-ting is aangepast voor het lassen net een elektronenbundel, van cilindrische delen, bijvoorbeeld twee elementen van een buisvormige leiding.

5 Men heeft met 11 de baan in het vlak van de figuur aangegeven, van een van de te verbinden buisvormige elementen.

Men ziet bij 15 het elektronenkanon, terwijl een omhulsel 16 zich uitstrekt binnen het genoemde huis en inwendig de toevoerdraad 17 ontvangt, eindigend bij de laspunt. Dit wil zeggen bij 10 het trefpunt van de elektronenbundel op de laslijn.

Men heeft met 18 een huis aangegeven, met algemene vorm van een torus of ring, in het inwendige waarvan een hoogvacuum heerst. De ruimte 19 welke zich radiaal aan de binnenijde van deze torus bevindt en waarin de leiding 1¾ aanwezig is,is eveneens geschikt 15 om onder vacuum te worden gebracht, hetgeen afhankelijk is van de ias- bewerking.

De omhulling 1o omvat van plaats tct plaats doorboringen loa, welke een verbinding vermen met het vacuum heersend in het inwendige van het huis 18, teneinde het afzuigen door pompen toe 20 te laten van ontijdig binnentreden van lucht, welke zich heeft kunnen vormen bij de verbinding 20, welke is verbonden met de omhulling ló en met de buitenwand van het huis 18 en zorgt voor de dichtheid bij de ingang van de draad 17 in het huis uitgaande van het primaire aangedreven vikkelorgaan 21. De genoemde verbinding 20 is bij voorkeur 25 van een regelbare soort en in het bijzonder van opblaasbare soort, met twee standen, een dichte stand tussen twee lasbewerkingen wanneer de toevoerdraad is stilgezet, en een open stand tijdens de gehele duur van een lasbewerking.

Wat betreft de omhulling 16, deze omvat stroemaf-30 waarts van de genoemde verbinding 20, een vernauwde doorgang, passend “ ingesteld op de toevoerdraad 17, teneinde de dichtheid op deze plaats te versterken.

Een secundair aangedreven vikkelorgaan 22 ontvangt de draad 17, aanwezig in 'net omhulsel 16 en veert deze draad naar het 35 laspunt. Dit secundaire aargedreven vikkelorgaan 22 wordt in snelheid 80 0 5 1 1 § δ geregeld door het primaire aangedreven vikkelorgaan 21. Een opblaasbare verbinding 23, van dezelfde constructie als de verbinding 20, zorgt voor de dichte doorgang van de toevoerdraad 17 stroomafwaarts van het wikkelorgaan 22, bij de uitgang uit het huis 18 hij een radi-5 ale binnenwand daarvan.

Langs zijn baan tussen het elektronenkanon 15 en het laspunt doorloopt de elektronenbundel een samenklapbare buis 2k welke daar de magnetische bescherming verzekert, terwijl deze buis eveneens de mechanische bescherming verzorgt van de toevoerdraad 17 10 tot aan het trefpunt.

Het zal duidelijk zijn, dat de inrichting, aangegeven met een enkel elektronenkanon 15, kan zijn voorzien van een aantal dergelijke kanonnen, verdeeld over de gehele omtrek van laslijn.

Het zal duidelijk zijn dat wijzigingen mogelijk 15 zijn binnen het kader van de uitvinding.

8005118

Claims (10)

1. Werkwijze voor het solderen van twee delen door een elektronenbundel, waarbij in een gebied onderworpen aan opnieuw smelten tijdens de lasbewerking door de elektronenbundel, een materiaal wordt ingevoerd dat is bestemd voor het verbeteren van de 5 eigenschappen van de verkregen las, met het kenmerk, dat dit materi aal (5) wordt verkregen door op zacht staal of zwak gelegeerd staal een werkwijze toe te passen voor booglassen of opnieuw smelten onder slakvorming.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, 10 dat een massa van het genoemde materiaal (5) wordt gevormd cp ten minste een vlak van tenminste het ene (1) van de te verbinden delen, door booglassen of opnieuw smelten onder slakvorming en dat in deze massa een oppervlak (3) wordt gevormd voor het plaatsen op een tegenovergelegen vlak van het andere deel (2),

3. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat een massa van het genoemde materiaal (5) wordt bevestigd tussen de twee te verbinden delen en dat het gebied onderworpen aan opnieuw smelten tijdens de lasbewerking door een elektrcnenbundel het totaal van deze massa cmgeeft (figuur 3).

4. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het inbrengmateriaal een draad is welke wordt verkregen door trekken uitgaande van een staaf van metaal neergeslagen door smelnen,hetzij door een werkwijze voor booglassen, hetzij door een werkwijze voor het opnieuw smelten onder slakvorming en welke wordt geveerd tussen 25 de twee te verbinden delen waarvan de tegenover elkaar gelegen opper vlakken vooraf zijn bewerkt (figuur U).

5· Inrichting voor het in praktijk brengen van de werkwijze volgens een van de voorgaande conclusies, toe te passen bij - het met de uiteinden aan elkaar lassen van cilindrische delen, voor-30 zien van een dicht huis in algemene vorm van een torus waarin een hoogvacuum heerst en dat tenminste een elektronenkanon opneemt en een orgaan voor het verplaatsen van een draad van het genoemde materiaal, terwijl de genoemde cilindrische delen zijn geplaatst in 80 0 5 1 1 - de inwendige radiale ruimte begrensd door de genoemde torus, met het kenmerk, dat een omhulsel (16) aanwezig is dat zich uitstrekt in het inwendige van het genoemde huis (18) en inwendig de draad (17) van het genoemde materiaal opneemt tussen een ingang daarvan, geplaatst op 5 de uitwendige wand van het huis en een uitgang daarvan geplaatst cp een radiale binnenwand van het huis, evenals dichte verbindingen (20, 23) verbonden met het omhulsel en geplaatst bij die ingang en die uitgang.

6. Inrichting volgens conclusie 5» met het kenmerk, 10 dat deze is voorzien van een primair aangedreven wikkelorgaan (21) voorafgaand aan de ingang van de draad (17) in het huis (18) en een secundair aangedreven wikkelorgaan (22) voorafgaand aan de uitgang van de draad uit het huis.

7· Inrichting volgens conclusie 5» met het kenmerk, 15 dat het omhulsel (1ó) van plaats tot plaats is voorzien van doorbo ringen (16a) voor verbinding van het inwendige van het omhulsel met het inwendige van het huis (18),

8. Inrichting volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat het omhulsel (16) over een bepaalde lengte een vernauwde sectie 20 vormt, ingesteld op de doorsnede van de draad.

9. Inrichting volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat een samenklapbare buis (2l) is aangebracht voor het elektrcnen-kanon (15) voor het beschermen van de elektronenbundel tegen parasitaire magnetische velden.

10. Werkwijze en inrichting in hoofdzaak zoals be schreven in de beschrijving en/of weergegeven in de tekening. ; 8005115