NO163045B - Fremgangsmaate for elektroslaggsveising. - Google Patents

Description

Fremgangsmåte for ensidig buttsveising av jernlegemer og underlagsblanding herfor.

Foreliggende oppfinnelse angår en forbedret fremgangsmåte

for ensidig buttsveising av arbeidsstykker av stål, og angår mer spesielt en forbedret ensidig buttsveiseprosess for arbeidsstykker med stor tykkelse og stdrrelse, som deler av skip,

bygninger, broer og andre stålkonstruksjoner, hvori en side av stålarbeidsstykket buttsveises, med en underlagsblanding anordnet under den fordypning som er dannet mellom arbeids-

stykkene og som holdes mot baksiden eller undersiden av arbeidsstykkene ved hjelp av en understøttende del, og oppfinnelsen

angår også en ny underlagsblanding som fordelaktig anvendes som underlagsblanding ved utforelse av den ensidige buttsveiseprosess i henhold til oppfinnelsen.

Ved en av de tidligere kjente sveiseprosesser for stålarbeidsstykker med stor tykkelse og stdrrelse, ble generelt to stål-arbeids stykker forst sveiset fra oversiden og deretter ble arbeidsstykkene snudd slik at den annen side ble snutt opp og arbeidsstykkene ble sveiset på nytt fra denne side, under gjentagelse av samme prosedyre. Vendingen av slike store og tykke arbeidsstykker i ldpet av sveiseoperasjonen er imidlertid ganske brysom og dette forhold utgjor en alvorlig hindring for automatiseringen av forskjellige sveiseprosesser. Nylig er det blitt utviklet ensidige buttsveiseprosesser for store og tykke stålarbeidsstykker. I en av disse nylig utviklede ensidige buttsveiseprosesser buttsveises to stålarbeidsstykker fra oversiden med en underlagsstrimmel av kobberlegering fort mot undersiden av arbeidsstykkene rett under den fordypning som er dannet mellom dem. Ved en annen tidligere prosess for ensidig buttsveising buttsveises to stålarbeidsstykker fra oversiden med en passende pulverformet underlagsblanding anordnet på undersiden av arbeidsstykkene umiddelbart under.fordypningen tildannet mellom dem. Begge disse tidligere ensidige buttsveiseprosesser har imidlertid innebygget mangler. Ved den ensidige buttsveiseprosess hvor det anvendes en underlagsstrimmel av kobberlegering, hvis der er noen klaring mellom stålarbeidsstykkene og underlagsstrimmelen vil smeltet metall stromme inn i klaringen og det dannes finner i klaringen og slagg kan innblandes i det smeltede metall. Videre, da både underlagsstrimmelen av kobberlegering og stålarbeidsstykkene er faste legemer, vil underlagsstrimmelen hvis arbeidsstykkene har ujevne flater og/eller kurver ofte ikke komme i kontakt med alle punkter på undersidene av arbeidsstykkene som skal sveises sammen. Hvis dertil underlagsstrimmelen av kobberlegering skulle være forsynt med en fordypning, ville det være mulighet for utilstrekkelig gjennomtrengningsdybde på grunn av at smeltet metall flot inn i og dannet avleiringer i fordypningen i underlagsstrimmelen, samt overlappinger, underskjæringer og lignende.

Den ensidige buttsveisemetode som anvender pulverformet underlagsblanding er overlegen i noen henseende i forhold til den prosess som anvender en underlagsstrimmel, men selv i den prosess hvor det anvendes en underlagsblanding er det vanskelig å sikre at blandingen vil komme i kontakt med undersiden av arbeidsstykkene over alt.

Et eksempel på en fremgangsmåte hvor pulverformet underlagsblanding anvendes er omhandlet i japansk patnetskrift nr. 6219/195& Ved den nevnte fremgangsmåte buttsveises to stålarbeidsstykker

fra oversiden ved anvendelse av en elektrisk lysbue og ved å

bringe en pulverformet underlagsblanding inneholdende lavtemperatur-klebemiddel til å klebe mot undersiden av arbeidsstykkene umiddelbart for sveiseoperasjonen begynnes. Den ovennevnte fremgangsmåte ble ansett å være en forbedring av de tidligere kjente buttsveiseprosesser hvori en pulverformet underlagsblanding holdes i kontakt med undersiden av stålarbeidsstykkene ved hjelp av trykkluft fra eh luftledning. I henhold til den prosess som er omhandlet i det nevnte japanske patnetskrift nr. 6219/1958 oppvarmes de tilstotende. kanter av to stålarbeidsstykker som skal forenes forst for sveiseoperasjonen tar til i full målestokk og deretter påfores varmebestandig pulverformet underlagsblanding inneholdende pulverformet fenolharpiks på og rund de oppvarmede kantpartier av arbeidsstykkene slik at blandningen klebet til de oppvarmede kantpartier. Da denne tidligere buttsveiseprosess imidlertid anvender denne spesielle varmebestandige pulverformede underlagsblanding, vil denne blanding gjerne klebe til overflaten av metallet som er avsatt etter at sveiseoperasjonen er fullfort og denne klebing av underlagsblanding skjemmer utseende' av avsatt metall.Forvarming av arbeidsstykkene og oppvarming av underlagsblandingen for å bringe denne til å klebe til arbeidsstykkene kommer som tilleggstrinn til sveiseprosessen.

Foreliggende oppfinnelse angår således en fremgangsmåte for ensidig buttsveising som kan eliminere de mangler som fulgte med de tidligere kjente ensidige buttsveiseprosesser som nevnt i det foregående, idet man unngår forvarming av stålarbeidsstykkene som skal forenes og oppvarming av den pulverformede underlagsblanding for å bringe den til å klebe til undersiden av arbeidsstykkene.

Ved fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen påfores en pulverformet underlagsblanding inneholdende slaggdannende middel, jernpulver og varmherdende harpikspulver til undersiden av stålarbeidsstykkene langs sveiselinjen og den elektriske buesveisings -operasjon igangsettes ved den ovre kant av fordypningen mellom arbeidsstykkene med underlagsblandingene holdt trykket mot arbeidsstykkene. På denne måte forvarmes underlagsblåndingen ved varme som overfores fra et punkt i fordypningen hvor sveiseoperasjonen utfores hvorved harpiksihnholdet i underlagsblandingen smeltes hvoretter den pulverformede underlagsblanding går over i en stivnet tilstand hvori underlagsblandingen kleber fast til undersidene av stålarbeidsstykkene. Ettersom sveiseoperasjonen fortsetter danner jernihnholdet av underlagsblandingen en vulstformet bakside-sveisesom mens det slaggdannende middel i underlagsblandingen gir et upåklagelig utseende til overflaten av den således dannede vulstformede baksidesveisesom.

Jernet som inneholdes i den nye pulverformede underlagsblanding smelter sammen med det slaggdannende middel ettersom sveise-operas jonen går fremover og det smeltede jern danner en vulstformet bakside-sveisesom på undersiden av arbeidsstykkene langs sveiselinjen. En slik tilforsel av smeltet metall fra underlagsblandingen er helt effektiv for utforelse av den ensidige buttsveiseprosess i henhold til oppfinnelsen på grunn av at det smeltede jerninnhold inngår i det smeltede metall slik at mengden av avsatt metall okes.

Det varmherdende harpikspulver som inneholdes i underlagsblandingen smelter inne i blandingen på grunn av varme som overfores fra et punkt i fordypningen mellom arbeidsstykkene hvor sveiseoperasjonen utfores og deretter stivner hele underlagsblandingen. Den nye pulverformede underlagsblanding kan derfor klebe riktig og ensartet til undersiden av stålarbeidsstykkene som skal sveise idet de folger konturen av undersiden av arbeidsstykkene med det resultat at dannelsen av finnner på grunn av utstrømning av-det smeltede metall minskes og en jevn bolgeformet bakside-sveisesom dannes på undersiden av stålarbeidsstykkene.

Mengden av jernpulver 1 den nye underlagsblanding kan variere

innenfor et område av 10 - 90 vekt/? og i noen tilfelle kan jern-innholdet foreligge i form av en jernlegering inneholdende en annen eller andre metallbestanddeler. Mengden av harpikspulver i blandingen kan ligge innenfor området 1 - 10 vekt/?. Et hvilket som helst varm-herdende harpiks kan anvendes ved utforelse av den ney flemgangsmåte i henhold til oppfinnelsen, men fenolharpikser, urinstoffharpikser og formalinharpikser passer best.

Andre formål og trekk ved den foreliggende oppfinnelse vil fremgå

av den folgende beskrivelse i forbindelse med de vedfoyde tegninger hvori:

Fig. 1 - h er skjematiske snitt som illustrerer forskjellige anordninger i forbindelse med den nye fremgangsmåte i henhold til oppfinnelsen. Fig. 5 er et lengdesnitt som illustrerer betingelsene ved og rundt fordypningen mellom to stålarbeidestykker som sveises sammen ved den nye fremgangsmåte. Fig. 6 - 8 er tverrsnitt tatt langs linjene VI-VI, VII-VII og VIII-VIII i fig. 5. Fig. 9 er et lengdesnitt som illustrerer betingelsene ved en tidlig ere,, an vendt ensidig buttsveisemetode, og

Fig. 10 - 12 er snitt tatt langs linjen X-X, XI-XI og XII-XII

i fig. 9.

I fig. 1 vises to stålarbeidsstykker 2 og 2 med motsatte skråkanter

er vist liggende på linje slik at det avgrenses en Y-formet fordypning mellom deres motsatte skrå ender. En passende underlagsblanding 3 er avsatt umiddelbart under fordypningen G og dekker et område på undersiden av arbeidsstykkene 2 og 2 og blandingen under-støttes på en passende bæreblokk 1 som i sin tur understøttes på en passende underlagskonstruksjon (ikke vist). Det vil således forstås at underlagsblandingen 3 holdes mot undersiden av arbeids-

stykkene 2 og 2 i sammenstykket tilstand ved hjelp av vekten av arbeidsstykkene 2 og 2 og den motholdende virkning av bæreblokken 1. Underlagsblandingen 3 inneholder et slaggdannende middel såvel som jernpulver og harpikspulver og det slaggdannende middel tjener til å gi et lag med fin overflate til den bølgeformede bakside-sveisesom 3<1> som vist i fig. 2 og som er dannet i lopet av sveise-operas jonen under anvendelse av anordningen vist i fig. 1. I noen tilfelle kan underlagsblandingen inneholde ytterligere en passende legeringsbestanddel eller bestanddeler og deoksydasjonsmiddel.

For å sikre mer positiv kontakt mellom underlagsblandingen og arbeidsstykkene kan den anordning som er vist i fig» 3 anvendes med fordel. Ved denne anordning er bæreblokken 1 tildannet med en fordypning h på sin overside og en luftslange eller luftpose 5 er anbragt i fordypningen h. Underlagsblandingen 3 er avsatt over luftslangen 5- Med denne anordning bringes underlagsblandingen 3> når trykkluft fores gjennom luftslangen 5 til forsypningen >+,

til å ekspandere inne i fordypningen h slik at det sikres positiv kontakt mellom blandingen 3 og de overliggende arbeidsstykker 2 og 2. Anordningen i<fig. 3 er særlig fordelaktig når stålarbeidsstykkene er relativt tynne og lette.

Den nye ensidige buttsveiseprosess er en elektrisk buesveise-prosess og kan utfores manuelt, automatisk eller halvautomatisk. Den sveisstrom som anvendes er ikke begrenset til vekselstrøm alene, men vekselstrom og likestrom i kombinasjon kan anvendes. Hvis den ensidige buttsveiseprosess utfores mens arbeidsstykkene beveges i sveiseretningen, anvendes den anordning som er vist i fig. <*>+. Ved denne anordning anvendes et endelost roterende belte 6 i stedet for'den stasjonære bæreblokk 1. En nedre underlagsblanding -motta'gende del 7 og en ovre skraper 8 er anordnet i nærheten av en ende av beltet 6. TilfSrselsinnretningen 9 for underlagsblandingen er anordnet ved siden av mottageren 7 rett ut for beltet 6. ; Med den ovennevnte anordning, når tilforsels-innretningen ^, arbeider for kontinuerlig å tilfore underlags-' blandingen 3 i; en kontrollert mengde gjennom mottageren 7 ut på

det bevegelige belte 6, vil en blanding med kontrollert tykkelse alltid foreligge mellom arbeidsstykkene 2 og 2 og beltet 6, og derfor

kan buttsveiseprosessen automatisk utfores ved anvendelse av en sveiseelektrode 10 ettersom arbeidsstykkene fores i sveiseretningen.

I det folgende refereres eksempler hvorved den nye ensidige buttsveiseprosess i henhold til den foreliggende oppfinnelse ble vellykket utfort.

Eksempel 1.

To ^-00 x 600 mm arbeidsstykke ble skåret fra glodet blot stål-plate med tykkelse 32 mm og den ene ende av hvert arbeidsstykke ble avskrådd slik at det ble dannet en Y-formet fordypning (50°) med en dybde av 5 mm når arbeidsstykkene ble anbragt med deres skrå ender mot hverandre. Arbeidsstykkene ble anbragt på bæreblokken •med underlagsblandingen anordnet derimellom som vist i fig. 1.

Underlagsblandingen omfatter de folgende bestanddeler:

Den ovennevnte underlagsblanding ble spredt ut over underlags-blokken i en bredde av 60 mm og en tykkelse av 25 mm. Under anvendelse av et stykke blot ståltrådelektrode med en diameter på 6, h mm (U.S. <>>+3) og flussmiddel for pulverbuesveising (P F H - ^5) 10 - ^8 mesh), ble tandemsveising utfort i henhold til vanlig fremgangsmåte for pulverdekket buesveising.

Sveisebetingelsene var:

Forste lop 1200 A x (30-3*f) V x 30 cm/min.

Påfolgende lop 1300 A x (3^-36) V x 30 cm/min.

Rontgenunders5kelse av de buttsveisede deler eller det avsatte metall viste at det avsatte metall var av forste klasses kvalitet bestemt i samvær med JIS kriterier. Den bølgeformede bakside-sveisesom var glatt og jevn og hadde en bredde på 12 mm og en hoyde på 1,5 mm og ikke noe slagg var innblandet og det ble ikke funnet noen underskjæringer i underside-sveiselinjen.

Eksempel 2 i.

Stålplater identiske med dem som ble anvendt i eksempel 1 ble anvendt. Den stasjonære bæreblokk var forsynt med fordypning og det ble anvendt en luftslange som illustrert i fig. 2 og den samme underlagsblanding som den som er nevnt i forbindelse med eksempel 1 var lagt inn' ,i fordypningen i bæreblokken, og deretter ble arbeidsstykkene anbragt på bæreblokken. Trykkluft ble fort gjennom luftslangen inn i underlagsblandingen ved et trykk av 0,<>>+-6,0 kg/cm<2 >mens pulverbuesveisingen ble utfort under folgende betingelser: Forste lop 7&0A x 26V x k5 cm/min. (likestrom).

Forste påfolgende lop 700A x 3VV x h5 cm/min. (vekselstrom).

Annet påfolgende lop 1320A x 38V x 20 cm/min. (vekselstrom).

Tredje påfolgende lop 1320A x 38V x 20 cm/min. (vekselstrom).

Den vulstformede bakside-sveisesom for den oppnådde sveis hadde

en hoyde noe 'Storre enn den i eksempel 1 , (2,0 mm) men overflaten var glatt. Ikke noe slagg var inkorporert og det kunne ikke sees noen underskjæringer i sveisen. Rontgenundersokelse av" det buttsveisede parti eller det avsatte metall viste at det avsatte metall hadde førsteklasses kvalitet når bestemt i samvær med JIS kriterier, og resultatene av boyeprovene for sveisen var:

Resultatet av, strekkproven var:

£ (3 = *+7,0 kg/mm og resultatet av slagproven var

VE0 = 12,0 kg-m/cm2.

Som nevnt i det foregående kan store og tykke stålarbeidsstykker buttsveises fra en side når en underlagsblanding som leverer smeltet jern anbringes på undersiden av arbeidsstykkene uten at det er nodvendig å snu arbeidsstykkene ppp-ned, og sveis med god kvalitet kan oppnås uten slike mangler som utilstrekkelig avsetning av åetall, overlappinger og underskjæringer. Videre, da den pulverformede underlagsblanding stivner med en gang etter smeltingen av'harpikspulveret som inneholdes i blandingen, kan blandingen effektivt sammentrykkes av vekten og utvidelsen av luftslangen ved at denne tilfores trykkluft, og som folge herav bringes underlagsblandingen til å stivne umiddelbart for arbeidsstykkene sveises sammen slik at det sikres nær kontakt mellom blandingen og arbeidsstykkene, hvorved dannelse av finner på den oppnådde sveis kan forhindres.. I tillegg bidrar dannelse av slagg til å gi ganske glatte bølgeformede bakside-sveisesommer.

Fordelene som skriver seg fra den fordel at formen av baksidesveisesommen kan gjores jevn ved hjelp av den nye fremgangsmåte skal forklares i detalj. Ved den konvensjonelle ensidige buttsveiseprosess hvor det anvendes pulver av kvartstypen som underlagsblanding, vil denne underlagsblanding av kvartstypen smelte på grunn av varmen

fra nedrennende smeltet metall og buevarmen og bare tjene til å danne slagg, og videre vil formen av baksidesveisesommen bare påvirkes ved trykket som tilfores sveisesommene fra undersiden. Når således trykket tilfores underlagsblandingen, varierer graden av trykkoverforing gjennom blandingen i avhengighet av konrstorrelsen og tettheten av underlagsblandingen som anvendes, og det er ganske vanskelig å oppnå et forut bestemt konstant trykk. Det vil si at når en viss grad av trykk påfores til et parti av underlagsblandingen, er det trykk som kan utvikle seg i den resterende del av blandingen forskjellig fra det som den forste blanding utsettes for, hvis kornstorrelse og tetthet og volumvekt av den resterende del av blandingen er forskjellig fra de tilsvarende for den forste del av blandingen.

De ovennevnte forhold skal forklares med henvisning til fig. 9-12 hvori virkelige betingelser som eksisterer ved den tidligere kjente ensidige buttsveiseprosess er illustrert. Det refereres til fig. 9 idet det antas at den del av blandingen som ligger langs linjen X-X i denne figur har en hoyere volumvekt enn den resterende

del av blandingen. Det lufttrykk som tilfores til den forste blandingsdel langs linjen X-X fra undersiden vil være hoyere enn det som påfores den resterende del av blandingen og baksidesveise-sommene vil derfor vanskelig kunne danne seg i den forste del av bladningen. Dette forhold er illustrert i fig. 10. Som vist i denne figur moter det smeltede metall 13

motstand fra;det hoye lufttrykk der og har vanskelighet med å

flyte ned og formen av de dannede bakside-sveisesommer vil folgelig være noe tilbaketrukket. På den annen side, vil blandingsdelen langs linjen XI-XI i fig. 9 ha en lavere volumvekt, og verdien av det overforte trykk vil folgelig der bli mindre enn det som trenges, og nedfallingen av smeltet metall vil tilta.

Som et resultat dannes for store bakside-sveisesommer 1<*>f som

vist i fig. 1.1. Det vil også forstås at hvis underlagsblandingen bibeholder sin pulverformete tilstand under hele sveiseoperasjonen, vil underlagsblandingen i et slikt trinn ikke være effektivt for å danne korrekte og ensartede baksidesveisesSmmer (se fig. 12).

I motsetning hertil, fordi underlagsblandingen inneholder varm-herdende harpikspulver og blandingen forst stivner som folge av smeltingen av harpikspulveret slik at blandingen bringes til intimt å kontakte arbeidsstykkene ved den nye fremgangsmåte i henhold til oppfinnelsen, som vist i fig. 5» danner underlagsblandingen 3 '©t stivnet lag 15 foran det område hvor den elektriske lysbue spiller og det stivnede lag 15 holder det fallende smeltede metall oppe (se fig. 8). I motsetning til det tilfelle hvor underlagsblandingen opprettholder sin pulverformede tilstand under hele sveiseoperasjonen, holder den nye harpiksholdige underlagsblanding således det fallende smeltede metall oppe og danner jevnt formede bakside-sveisesommer.

Claims (2)

1. Fremgangsmåte for ensidig buttsveising av jernlegemer hvori en pulverformet underlagsblanding anbringes på undersiden av den Y-formede fordypning som er tildannet mellom to arbeidsstykker som ligger ende mot ende og på oversiden av en understøttende innretning, idet arbeidestykkene buttsveises ved fordypningen fra oversiden, karakterisert ved at en underlagsblanding som minst omfatter jernpulver eller jernlegeringspulver, varmherdende harpikspulver og slaggdannede middel trykkej? mot baksiden av arbeidsstykkene langs sveisefugen, og at blandingen delvis binder til fast form ved smelting og herding av harpikspulveret på grunn av varme som overfores fra fordypningen når

sveisingen utfores, hvorved den herdede blanding bringes til å ligge i intim klebende kontakt med undersiden av arbeidsstykkene, og danne en grop for en bakside-sveisevulst idet jern fra underlagsblandingen opptas i sveisens smelte.

2. Underlagsblanding for anvendelse ved fremgangsmåten som angitt i krav 1,karakterisert ved at den omfatter ^3 vektprosent av flussmiddel for pulverbuesveising, 35 vektprosent jernpulver med partikkelstorrelse mindre enn 10 mesh, 17»5 vektprosent ferrosilisium og <*>f,5 vektprosent varm-herdende fenolharpikspulver.