NO744686L

NO744686L -

Info

Publication number: NO744686L
Application number: NO744686A
Authority: NO
Inventors: M Oishi; N Okuda; M Tomita; T Kashimura
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1974-05-23
Filing date: 1974-12-27
Publication date: 1975-11-25

Description

Fremgangsmåte for sveising av aluminium og aluminium-legeringerProcedure for welding aluminum and aluminum alloys

i horisontal sveisestilling.in horizontal welding position.

Foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte for sveising av aluminium og aluminium-legeringer,. mer spesielt en fremgangsmåte for sveising av disse materialer i horisontal sveisestilling, nemlig sveising av en smal sveisefuge som åpner sideveis, en sidevendt sveisefuge, ved automatsveising av aluminiumholdige metaller med en vesentlig tykkelse. .1 det siste har det oppstått øket behov for bruk av aluminium og aluminium-legeringer (som i det følgende bare kalles aluminium-legeringer) som byggemateriale i luftfartøyer, kjøretøyer, skip, trykkbeholdere etc. Dette skyldes legeringenes fremragende korros. jonsmotstand og høye styrke kombinert med lett vekt, som opp-fyller krav som stilles av industrien. The present invention relates to a method for welding aluminum and aluminum alloys. more particularly, a method for welding these materials in a horizontal welding position, namely welding a narrow welding joint that opens laterally, a side facing welding joint, by automatic welding of aluminium-containing metals with a significant thickness. .1 recently there has been an increased need for the use of aluminum and aluminum alloys (hereinafter simply referred to as aluminum alloys) as building materials in aircraft, vehicles, ships, pressure vessels, etc. This is due to the alloys' outstanding corrosion. ionic resistance and high strength combined with light weight, which meet the requirements set by the industry.

F.eks. har aluminium-legeringer funnet øket anvendelse som lavtemperaturbeholdere for transport og lagring av kondenserte naturgasser, såkalt LNG (liquefied natural gases). Blant mange andre beholdertyper finner man en kuleformet beholder med veggtykkelse 40 til 100 mm, bortsett fra 200 mm ved ekvator. Alle sveisestillinger kommer således i betraktning ved sveising av en slik beholder, således E.g. aluminum alloys have found increased use as low-temperature containers for the transport and storage of condensed natural gases, so-called LNG (liquefied natural gases). Among many other container types, one finds a spherical container with a wall thickness of 40 to 100 mm, apart from 200 mm at the equator. All welding positions are thus taken into account when welding such a container, thus

flat stilling, vertikal stilling, .horisontal stilling og kombina-sjoner av disse. flat position, vertical position, horizontal position and combinations of these.

Man mener at sveising i horisontal stilling er særlig vanskelig å gjøre ved automatsveising av materialer med stor tykkelse. . På grunn av de særlige trekk ved sveising i horisontal stilling, dvs. på grunn av tyngdekraftens virkning på det smeltede metall, oppstår begrensninger med hensyn på mengden av avsatt metall i en sveiseprosess, og fordi hvis mengden avsatt metall overstiger disse grenser får man sveisedefekter som overlapping og lignende slik at sveisestrøm og avsatt metall i en sveiseperiode til en viss grad er begrenset. Samtidig er det mange vanskeligheter ved sveising av aluminium-legeringer for bygging av et legeme som skyldes aluminium-legeringenes fysikalske og metallurgiske egenskaper sammenlignet med andre byggematerialer som stål-legeringer. It is believed that welding in a horizontal position is particularly difficult to do when automatically welding materials with a large thickness. . Due to the special features of welding in a horizontal position, i.e. due to the effect of gravity on the molten metal, limitations arise with regard to the amount of deposited metal in a welding process, and because if the amount of deposited metal exceeds these limits, welding defects such as overlapping and the like are obtained so that welding current and deposited metal in a welding period to a to a certain extent is limited. At the same time, there are many difficulties when welding aluminum alloys for the construction of a body due to the aluminum alloys' physical and metallurgical properties compared to other building materials such as steel alloys.

Nedenfor følger en sammenligning med hensyn på sveise-egenskaper mellom aluminium-legeringer med stor tykkelse og stål: (i) _ Stål-legeringer har smeltepunkter på ca. 1500°C, mens aluminium-legeringer har ca. 600°C. Ved samme sveise-effekt, dvs. tilført varme pr. tidsenhet, vil aluminium-legeringer under en MIG-sveiseprosess levere en større mengde avsatt metall som igjen hindrer sveise-lysbuen i å treffe direkte på grunnmetallet. og derved hindrer tilfredsstillende nedtrengning. Hvis man for å unngå dette øker strømstyrken, oppnår man bare ytterligere mengder avsatt metall. Man oppnår på denne, måten bare et uheldig kappløp mellom elektrisk strøm og mengde avsatt metall. I tillegg er overflaten på grunnmetaller av aluminium-legeringer vanligvis dekket med oksydfilm som når filmen er utsatt for luft har et smeltepunkt på ca..2020°C som er mye høyere enn smeltepunktet for aluminium-legeringen. Således vil bare kon-takten mellom smeltet aluminium og basismetallets overflate ikke smelte basismetallet selv om det smeltede metall er overhetet. Dette faktum understøttes av at man ved observasjon av et tverrsnitt gjennom en sveisesøm finner en dypere inntrengning i elektroderetningen og dårlig inntrengning i andre retninger. (ii) Varmeledningsevnen for aluminium-legeringer er mye høyere enn for stål, slik at varme som påsettes på et grunnmetall av aluminium-legering ikke bare lokalt smelter en sveisesone, men også hurtig fordeles på grunn av den store varmeledningsevnen slik at den varmeevne som brukes for smelting av grunnmetallet må begrenses. Varmen som påsettes grunnmetallet for smelting ledes bort hurtig slik at den smeltede metallmasse stivner; raskt. (iii) Sveisesømmene i aluminium-legeringer lider av mikrosprekker som er unike for slike legeringer..Mikrosprekkene utgjøres av hårfine sprekker som.dannes i det avsatte metall eller deler av basismetallet når det gjennomgår gjentatte perioder med smelting, stivning og ny smelting..Man behøver ikke å nevne at disse mikrosprekker har en uheldig innvirkning på fugestyrken og det er således viktig å eliminere slike mikrosprekker. Metoden med "veving" (weaving) av en elektrode kan være en av grunnene til slike mikrosprekker og veving av elektroden bør holde smeltemassen innenfor en gitt størrelse og forutsetter regulering av vevingsområdet, med følgende innskrenk- Below follows a comparison with respect to welding properties between aluminum alloys with large thicknesses and steel: (i) _ Steel alloys have melting points of approx. 1500°C, while aluminum alloys have approx. 600°C. At the same welding effect, i.e. added heat per unit of time, aluminum alloys during a MIG welding process will deliver a larger amount of deposited metal which in turn prevents the welding arc from hitting the base metal directly. thereby preventing satisfactory penetration. If, in order to avoid this, the current strength is increased, only additional amounts of deposited metal are obtained. In this way, one only achieves an unfortunate race between electric current and amount of deposited metal. In addition, the surface of base metals of aluminum alloys is usually covered with an oxide film which, when the film is exposed to air, has a melting point of approx. 2020°C, which is much higher than the melting point of the aluminum alloy. Thus, the mere contact between molten aluminum and the surface of the base metal will not melt the base metal even if the molten metal is overheated. This fact is supported by the fact that, when observing a cross-section through a weld seam, one finds a deeper penetration in the direction of the electrode and poor penetration in other directions. (ii) The thermal conductivity of aluminum alloys is much higher than that of steel, so that heat applied to an aluminum alloy base metal not only locally melts a weld zone, but is also rapidly distributed due to the high thermal conductivity so that the heat applied for melting of the base metal must be limited. The heat applied to the base metal for melting is quickly dissipated so that the molten metal mass solidifies; quickly. (iii) The welds in aluminum alloys suffer from microcracks which are unique to such alloys..The microcracks consist of hairline cracks which.form in the deposited metal or parts of the base metal when it undergoes repeated periods of melting, solidification and remelting..Man needless to say that these microcracks have an adverse effect on joint strength and it is thus important to eliminate such microcracks. The method of "weaving" of an electrode can be one of the reasons for such microcracks and weaving of the electrode should keep the melt mass within a given size and presupposes regulation of the weaving area, with the following restrictions-

ninger i sveiseoperasjonens effekt.changes in the effect of the welding operation.

(iv) Med hensyn til gassbeskyttelse gir stål-legeringer gode svéisefuger selv om sveisingen har foregått under litt dårlig gassbeskyttelse, med resulterende gruber og gasshull, mens aluminium-legeringer gir svéisefuger med dårlig utseende selv om sveisingen foretas under bare litt nedsatt gassbeskyttelse. Av denne grunn må man være meget omhyggelig ved sveisingen og det kreves stor erfaring og dyktighet. (iv) With regard to gas protection, steel alloys give good welds even if the welding has taken place under slightly poor gas protection, with resulting pits and gas holes, while aluminum alloys give welds with a poor appearance even if the welding is carried out under only slightly reduced gas protection. For this reason, one must be very careful when welding and a great deal of experience and skill is required.

Det er foretatt mange studier for å unngå' ovennevnte Vanskeligheter som man støter på ved aluminiumssveising, idet man. ønsker å gjøre bruk av aluminium-legeringenes fremragende egenskaper., også ved sveising i horisontal stilling. Det er imidlertid ikke rapportert noe heldig forsøk for denne fase av sveisingen av aluminium-legeringer. Many studies have been carried out to avoid the above-mentioned difficulties which are encountered in aluminum welding, as one. want to make use of the outstanding properties of aluminum alloys, also when welding in a horizontal position. However, no successful attempts have been reported for this phase of aluminum alloy welding.

MIG-sveiseprosessen er f.eks. kjent fsom den eneste brukbare metode som gir høy effekt ved sveising av aluminium-legeringer i horisontal sveisestilling. Ved denne MIG-sveiseprosess benyttes en V-formet sveisefuge som har en fugevinkel på " JO til 90°, mens elektroden beveges i rett linje uten oscillerende bevegelser. Hvis kantene på grunnmetallet som skal sveises og som har en tykkelse på 50 mm, gis en V-form i kantene som sammensatt gir en X-sveisefuge, kreves opptil 35 til 55 sveisepassasjer på begge sider av sveisen, hvilket naturligvis er meget tidkrevende. For fremstilling av ovennevnte kulebeholder med tykkelse på 100 til 200 mm kreves flere hundre sveisepassasjer for fremstilling av sveisefugen. Dette krever ikke bare stor arbeidsstokk, men gjør det også vanskelig å oppnå feilfrie svéisefuger. The MIG welding process is e.g. known as the only usable method that gives a high effect when welding aluminum alloys in a horizontal welding position. In this MIG welding process, a V-shaped welding joint is used which has a joint angle of " JO to 90°, while the electrode is moved in a straight line without oscillating movements. If the edges of the base metal to be welded and which has a thickness of 50 mm, a V-shape at the edges which compound gives an X-weld joint, up to 35 to 55 welding passes are required on both sides of the weld, which is naturally very time-consuming.For the production of the above ball container with a thickness of 100 to 200 mm, several hundred welding passes are required for the production of This not only requires a large workforce, but also makes it difficult to achieve flawless welds.

For å unngå nevnte ulemper ved den tidligere kjente sveiseteknikk, er det nødvendig at mengden avsatt metall pr. sveise-passas je økes, og man er således nødt til å benytte en vevebevegelse for elektroden. Denne vevebevegelse av elektroden forutsetter imidlertid løsning av tidligere nevnte problemer som skyldes aluminium-legeringenes egenskaper. In order to avoid the aforementioned disadvantages of the previously known welding technique, it is necessary that the amount of deposited metal per welding pass is increased, and one thus has to use a weaving motion for the electrode. However, this weaving movement of the electrode presupposes the solution of previously mentioned problems which are due to the properties of the aluminum alloys.

I mellomtiden er japansk patent S45-9857 og S47-5O5O4 publisert, og disse dreier seg om sveising med vevebevegelse av elektrodespissen i tverrgående retning. Ved denne metoden oscilleres elektro.deholderen utenfor sveisefugen eller matehastigheten for elektroden varieres slik at man får en oscillerende bevegelse av elektrodespissen i tverrgående retning. Nevnte patenter gjelder sveising av stål i vertikal stilling. Ved disse fremgangsmåter oppnår man ved sveising av aluminium-legeringer bare begrenset suksess i motsetning til ved sveising av stål. Hvis således aluminium sveises etter de kjente sveisemetoder, har variasjonen av sveiseforholdene som skyldes lengdevariasjonen hos en elektrode som mates inn i en sveisefuge en stor innvirkning på sveisesonens egenskaper og gir sveisefeil som dårlig inntrengning. Hvis grunnmetaller med tykkelse over 100 mm skal sveises, vil det videre være umulig å innmate en sveiseelektrode i sveisefugen på grunn av at elektroden ikke er rett, osv. Meanwhile, Japanese patent S45-9857 and S47-5O5O4 have been published, and these concern welding with weaving movement of the electrode tip in the transverse direction. In this method, the electrode holder is oscillated outside the weld joint or the feed rate for the electrode is varied so that an oscillating movement of the electrode tip is obtained in a transverse direction. The mentioned patents concern welding of steel in a vertical position. With these methods, only limited success is achieved when welding aluminum alloys, in contrast to when welding steel. Thus, if aluminum is welded according to the known welding methods, the variation of the welding conditions due to the length variation of an electrode that is fed into a welding joint has a large impact on the properties of the welding zone and causes welding defects such as poor penetration. If base metals with a thickness of more than 100 mm are to be welded, it will also be impossible to feed a welding electrode into the weld joint due to the electrode not being straight, etc.

Man har nå i henhold til oppfinnelsen funnet at en meget effektiv sveisemetode for sveising av aluminium-legeringer i horisontal syeisestilling, for sveising av trange svéisefuger med sideveis åpning, består i at elektrodespissen oscilleres på tvers av fugeretningen idet elektrodevinkelen mot overflaten av smelteområdet varieres etter ønske. "Overflaten for et smelteområde" betyr i denne forbindelse en overflate som er parallell med sveisens krater-overflate når lysbuen slukkes, hvilket skal beskrives nøyere senere. According to the invention, it has now been found that a very effective welding method for welding aluminum alloys in a horizontal welding position, for welding narrow welding joints with a lateral opening, consists in oscillating the electrode tip across the direction of the joint, while the angle of the electrode towards the surface of the melting area is varied as desired . "The surface of a melting area" in this connection means a surface which is parallel to the crater surface of the weld when the arc is extinguished, which will be described in more detail later.

Imidlertid har stål lavere varmeledningsevne enn aluminium og disse grunnmetaller kan således smeltes ved varmeoverføring fra det smeltede metallet eller på grunn av varmestrålingen fra lysbuen, slik at lysbuens retning bør være slik at den blokkerer strømmen av smeltet metall ved kraften fra,lysbuen. Imidlertid har aluminium-legeringer ekstremt høy varmeledningsevne slik at lysbuens varme bare delvis brukes for smelting av grunnmetallet, mens en betraktelig større, del av varmen ledes bort..1 tillegg har den smeltede jernas se av grunnmetallet en tendens til å stivne hurtig. I lys av ovenstående forhold konkluderte oppfinnerne med at lysbuen burde rettes slik eller brukes slik at den smeltet grunnmetallet heller enn å blokkere strøm-men av den smeltede metallmasse. However, steel has a lower thermal conductivity than aluminium, and these base metals can thus be melted by heat transfer from the molten metal or due to the heat radiation from the arc, so that the direction of the arc should be such that it blocks the flow of molten metal by the force of the arc. However, aluminum alloys have extremely high thermal conductivity so that the heat of the arc is only partially used for melting the base metal, while a considerably larger part of the heat is dissipated..1 in addition, the molten iron's core metal tends to solidify quickly. In light of the above conditions, the inventors concluded that the arc should be directed in such a way or used so that it melted the base metal rather than blocking the flow of the molten metal mass.

Det er følgelig hovedhensikten med foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe en fremgangsmåte for sveising av aluminium og aluminium-legeringer i horisontal sveisestilling, hvor grunnmetallene som skal sammensveises anbringes butt i butt i vertikal retning, hvormed man kan sveise aluminium og aluminium-legeringer med betraktelig tykkelse, på enkeltmåte og stabilt. It is therefore the main purpose of the present invention to provide a method for welding aluminum and aluminum alloys in a horizontal welding position, where the base metals to be welded are placed butt in butt in a vertical direction, with which aluminum and aluminum alloys of considerable thickness can be welded, on simple and stable.

En annen hensikt med oppfinnelsen er å fremlegge en slik sveisemetode som omfatter positiv inntrengning ned i en sveisefuge helt til bunnen av denne, hvorved man oppnår tilfredsstillende sveisestrenger uten mikrosprekker. Another purpose of the invention is to provide such a welding method which includes positive penetration into a welding joint right to the bottom of it, whereby satisfactory welding strings are obtained without micro-cracks.

Som et annet trekk ved oppfinnelsen oppnås høyeffektiv sveising under et sterkt nedsatt antall sveisepassasjer. As another feature of the invention, highly efficient welding is achieved during a greatly reduced number of welding passes.

I henhold til det første trekk ved oppfinnelsen til-veiebringes en fremgangsmåte for sveising av aluminium og aluminium-legeringer i horisontal sveisestilling, hvor grunnmetallene som skal sveises anbringes inntil hverandre i vertikal retning slik at sveisefugen er åpen sideveis, og erkarakterisert vedat elektrodespissen oscilleres, beveges frem og tilbake, i en retning på tvers av sveisefugen og slik at vinkelen som dannes mellom sveisesmeltens overflate og elektroden holdes større enn 90° på forsiden av elektroden (den siden av elektroden som vender i fremmatningsretning). According to the first feature of the invention, a method is provided for welding aluminum and aluminum alloys in a horizontal welding position, where the base metals to be welded are placed next to each other in a vertical direction so that the welding joint is open laterally, and is characterized by the fact that the electrode tip oscillates, moves back and forth, in a direction across the weld joint and so that the angle formed between the surface of the weld metal and the electrode is kept greater than 90° on the face of the electrode (the side of the electrode facing the feed direction).

I henhold til den andre siden aved oppfinnelsen tilveie-bringes en slik sveisemetode hvor vinkelen mellom sveisemetallsmelten og elektroden er større enn 90° som karakteriseres ved at sveisespenningen som påsettes når en elektrode beveger seg i en retning According to the other side of the invention, such a welding method is provided where the angle between the weld metal melt and the electrode is greater than 90°, which is characterized by the welding voltage that is applied when an electrode moves in one direction

i en sveisefuge er 1 til 6 volt høyere enn spenningen som påsettes, når elektroden beveger seg i motsatt retning. in a weld joint is 1 to 6 volts higher than the voltage applied when the electrode moves in the opposite direction.

I henhold til den tredje side av oppfinnelsen tilveie-bringes en slik sveisemetode hvorved heliumgass eller argongass'eller en blanding av disse brukes som beskyttelsesgass. According to the third aspect of the invention, such a welding method is provided whereby helium gas or argon gas or a mixture of these is used as shielding gas.

Ifølge et fjerde trekk ved oppfinnelsen fremlegges en fremgangsmåte for sveising av aluminium eller aluminium-legeringer i horisontal sveisestilling og som karakteriseres ved at vinkelen som dannes mellom elektroden og bunnsiden i sveisefugen ved oscillasjons-sveising holdes mellom 2 og 30° > mens vinkelen mellom elektroden og takflaten i sveisefugen holdes mellom 0 og 15°• According to a fourth feature of the invention, a method is presented for welding aluminum or aluminum alloys in a horizontal welding position and which is characterized by the angle formed between the electrode and the bottom side of the welding joint during oscillation welding being kept between 2 and 30° > while the angle between the electrode and the roof surface in the welding joint is kept between 0 and 15°•

Som et femte trekk ved oppfinnelsen fremlegges en metode for sveising av aluminium og dens legeringer med to sveisepassasjer i et enkelt sjikt i horisontal sveisestilling, hvor vinkelen mellom sveisesmeltens overflate og elektroden holdes større enn 9O<0>på forsiden av elektroden, mens elektrodespissen oscilleres på tvers av fugeretningen og vinkelen mellom elektroden og sveisefugens bunnflate holdes mellom 2 og 30° vecl sveisef øring langs sveisefugens bunnflate, mens vinkelen mellom elektroden og takflaten i sveise-, fugen holdes mellom 0 og 15° for sveisepassasje langs sveisefugens takflate. As a fifth feature of the invention, a method is provided for welding aluminum and its alloys with two welding passes in a single layer in a horizontal welding position, where the angle between the surface of the weld melt and the electrode is kept greater than 90<0> on the front of the electrode, while the electrode tip is oscillated on across the joint direction and the angle between the electrode and the bottom surface of the weld joint is kept between 2 and 30° for the welding hole along the bottom surface of the weld joint, while the angle between the electrode and the roof surface in the weld joint is kept between 0 and 15° for welding passage along the roof surface of the weld joint.

Som et sjette trekk ved oppfinnelsen oscilleres elektrodespissen med 45"til 150 perioder pr. minutt i retning på tvers av fugeretningen.. As a sixth feature of the invention, the electrode tip is oscillated at 45" to 150 periods per minute in a direction across the direction of the joint.

Fig. 1 viser svéisefuger og elektrodespissen med en del av holderen, i henhold til oppfinnelsen, sett henholdsvis i snitt og forfra, Fig. 2 viser et tverrsnitt gjennom, svéisefuger-, hvor man illustrerer bevegelsen til en elektrodespiss som oscillerer i et plan loddrett på sveisefugen, Fig. 3 viser et tverrsnitt gjennom svéisefuger hvor man illustrerer overlappingssveising i henhold til foreliggende oppfinnelse , Fig. 4 illustrerer oscillasjonsmønsteret for elektrodens Fig. 1 shows welding joints and the electrode tip with a part of the holder, according to the invention, seen respectively in section and from the front, Fig. 2 shows a cross-section through, welding joints, illustrating the movement of an electrode tip that oscillates in a plane perpendicular to the welding joint, Fig. 3 shows a cross-section through welding joints illustrating overlap welding according to the present invention, Fig. 4 illustrates the oscillation pattern for the electrode's

sveisespiss,welding tip,

Fig. 5 er et diagram over sveisesøm-feil ved varierende spenningsforskjell, Fig. 6 viser tilstandene for en elektrode under frem-føring i henhold til foreliggende oppfinnelse hvorved figur 6a illustrerer forholdet mellom elektroden og sveisefugens-bunnflate og fig. 6b viser vinkeler mellom elektroden og sveisefugens takflate, Fig. 5 is a diagram of welding seam defects with varying voltage difference, Fig. 6 shows the conditions for an electrode during advancement according to the present invention, whereby Fig. 6a illustrates the relationship between the electrode and the bottom surface of the welding joint and Fig. 6b shows angles between the electrode and the roof surface of the weld joint,

Fig. 7 viser en sveis bestående av to sveisepassasjerFig. 7 shows a weld consisting of two welding passages

i et enkelt sveisesjikt i henhold til foreliggende oppfinnelse, hvor fig. 7a viser vinkelen mellom elektroden og sveisefugens bunnflate, mens fig. 7D viser vinkelen mellom elektrodespissen og sveisefugens takflate, og in a single welding layer according to the present invention, where fig. 7a shows the angle between the electrode and the bottom surface of the weld joint, while fig. 7D shows the angle between the electrode tip and the roof surface of the weld joint, and

Fig. 8 viser forholdet mellom oscillasjonsperioder og Fig. 8 shows the relationship between oscillation periods and

inntrengningsdefekter og inntrengningsdybder. penetration defects and penetration depths.

Det.henvises til fig..1 hvor grunnmetallene av aluminium-legering er betegnet, med la og lb, idet metallene er satt mot hverandre slik at det dannes en smal sveisefuge. A mellom metalldelene, med åpning sideveis. Elektroden 2 er innført i sveisefugen A sammen med strømførerspissen 3«I dette tilfelle, siden det er vanskelig å beskytte overflatene i fugen A fullstendig helt til bunnen bare ved hjelp av en dyse, benyttes en gassdyse med dobbeltvegg-konstruksjon. Røret 4 danner en ytre dyse som tilfører beskyttelsesgass over hele flaten omkring en svéisesone og omslutter en indre dyse 5 som skal tilføre beskyttelsesgass ned til bunnen i sveisefugen. Den ytre dysen 4 er montert separat fra den indre dysen i et forsøk på ikke å forandre avstanden og vinkelen mellom innerdysen 5 og grunnmetallene la og lb når innerdysen 5 oscilleres...Med andre ord er den ytre beskyttelsesdysen 4 festet på et sveiseførerorgan (ikke vist) mens elektroden, strømførerspissen og den indre beskyttelsesdysen 5 er montert slik at delene kan oscilleres. Fig. lb er et horisontalt snitt gjennom sveisefugen A, dvs. et planriss av tverrsnittet, hvor elektroden 2 er plassert slik at den danner en vinkel 0 større enn 90° til overflaten B-B på sveisesmelten, og vinkelen 0 holdes konstant under sveisingen. Sveisesmelten har en ujevn overflate som skyldes kraften fra lysbuen når lysbuen tennes for oppstarting av sveisingen, som vist på fig. lc. Reference is made to Fig. 1 where the base metals of aluminum alloy are denoted by la and lb, the metals being set against each other so that a narrow welding joint is formed. A between the metal parts, with an opening at the side. The electrode 2 is introduced into the welding joint A together with the current-carrying tip 3"In this case, since it is difficult to protect the surfaces in the joint A completely all the way to the bottom with only a nozzle, a gas nozzle with a double-wall construction is used. The pipe 4 forms an outer nozzle which supplies shielding gas over the entire surface around a welding zone and encloses an inner nozzle 5 which shall supply shielding gas down to the bottom of the weld joint. The outer nozzle 4 is mounted separately from the inner nozzle in an attempt not to change the distance and angle between the inner nozzle 5 and the base metals la and lb when the inner nozzle 5 is oscillated...In other words, the outer protective nozzle 4 is fixed on a welding guide member (not shown) while the electrode, the current carrying tip and the inner protection nozzle 5 are mounted so that the parts can oscillate. Fig. 1b is a horizontal section through the welding joint A, i.e. a plan view of the cross-section, where the electrode 2 is positioned so that it forms an angle 0 greater than 90° to the surface B-B of the welding melt, and the angle 0 is kept constant during the welding. The welding melt has an uneven surface which is due to the force from the arc when the arc is ignited to start the welding, as shown in fig. lc.

Det skal bemerkes, som tidligere nevnt, at overflaten på en sveisesmelte (det smeltede materiale omkring elektroden) ikke er den overflaten som ligger umiddelbart under lysbuen, men den som er i det vesentlige parallell med krateroverflaten på en sveis når lysbuen slukkes, og sees best av linjen B-B på fig. lc. Med andre ord defineres sveisesmeltens overflate som den kurvede overflaten på enden av en sveisesøm, som dannes kontinuerlig etter som sveisingen forløper. -Ved dette arrangement oscilleres elektrodespissen etter et sagtannmønster som vist på fig. lb (mønsteret er betegnet med C). It should be noted, as previously mentioned, that the surface of a weld melt (the molten material around the electrode) is not the surface that lies immediately under the arc, but that which is essentially parallel to the crater surface of a weld when the arc is extinguished, and is best seen of the line B-B in fig. lc. In other words, the surface of the weld melt is defined as the curved surface at the end of a weld seam, which is continuously formed as the weld progresses. -With this arrangement, the electrode tip oscillates in a sawtooth pattern as shown in fig. lb (the pattern is denoted by C).

■Det fremgår klart av figuren at elektrodespissen når den beveger seg mot bunnen i sveisefugen A føres langs overflaten B-B på sveisesmelten idet spissen danner en vinkel © større enn 90° med overflaten B-B på sveisesmelten. Som et resultat vil sveisebuen som dannes på elektrodespissen bre seg ut over hele sveisesmeltens overflate, mens den smelter det avsatte metall med det ytre omkretsparti av lysbuen og innfører varme i dybden av sveisefugen. Videre treffer sveisebuen direkte på grunnmetaller og smelter oksydfilmen på metallet. Det er unødvendig å nevne at oksydfilmene på takflaten og bunnflaten i sveisefugen A, dvs. flaten over og under elektrodespissen smeltes av lysbuen, fordi det her ikke er avsatt metaller. ■It is clear from the figure that the electrode tip, when it moves towards the bottom of the welding joint A, is guided along the surface B-B of the welding melt, as the tip forms an angle © greater than 90° with the surface B-B of the welding melt. As a result, the welding arc formed at the electrode tip will spread over the entire surface of the weld melt, melting the deposited metal with the outer circumference of the arc and introducing heat into the depth of the weld joint. Furthermore, the welding arc hits base metals directly and melts the oxide film on the metal. It is unnecessary to mention that the oxide films on the roof surface and the bottom surface of the welding joint A, i.e. the surface above and below the electrode tip, are melted by the arc, because no metals have been deposited here.

Argongass brukes i høyere grad som beskyttelsesgass enn helium. Dette skyldes at vekten av helium er ca. l/7 av vekten av luft, mens vekten av argon er ca. 1,4 ganger vekten av luft og sistnevnte vil derfor mer effektivt beskytte sveisesonen. Imidlertid er helium fordelaktig ved at gassen gir mulighet for større varme-tilførsel enn argon med resultat dypere inntrengning og øket sveisehastighet. I henhold til foreliggende oppfinnelse er det av denne grunn en fordel å bruke en blandgass av argon og helium som beskyttelsesgass, fordi en slik blandgass muliggjør en bred lysbue som også gir god inntrengning. Man finner at ved å øke forholdet mellom helium og argon kan man oppnå dypere inntrengning slik at overflaten på sveisesmelten kan bli større. Argon gas is used to a greater extent as a shielding gas than helium. This is because the weight of helium is approx. l/7 of the weight of air, while the weight of argon is approx. 1.4 times the weight of air and the latter will therefore more effectively protect the welding zone. However, helium is advantageous in that the gas allows for greater heat input than argon, resulting in deeper penetration and increased welding speed. According to the present invention, it is therefore advantageous to use a mixed gas of argon and helium as shielding gas, because such a mixed gas enables a wide arc which also provides good penetration. It is found that by increasing the ratio between helium and argon, deeper penetration can be achieved so that the surface of the weld melt can be larger.

Fig. 2 viser føringsmønsteret for elektrodespissen som oscillerer i et plan loddrett på sveisefugen. Hvis sveisefugen er relativt smal, kan et enkelt oscillerende mønster gi gode resultater, f.eks. et mønster som vist på fig. 2a-g, mens for en sveisefuge med relativt større bredde kan elektrodespissen oscilleres slik at man oppnår positiv inntrengning i både øvre og nedre sveisefuge-overflate. Slike eksempler er vist på fig. 2b-i. De viste mønstere er avpasset slik at de gir jevn varme til overflatene i en sveisefuge, avhengig av fugenes form. Fig. 2 shows the guidance pattern for the electrode tip which oscillates in a plane perpendicular to the weld joint. If the weld joint is relatively narrow, a simple oscillating pattern can give good results, e.g. a pattern as shown in fig. 2a-g, while for a weld joint with a relatively larger width, the electrode tip can be oscillated so that positive penetration is achieved in both the upper and lower weld joint surface. Such examples are shown in fig. 2b-i. The patterns shown are adjusted so that they provide even heat to the surfaces in a welding joint, depending on the shape of the joints.

Bevegelsesmønsteret som vist på fig. 2 er særlig egnet for grunnmetaller med relativt liten tykkelse. The movement pattern as shown in fig. 2 is particularly suitable for base metals with a relatively small thickness.

For grunnmetaller med tykkelse fra 100 til 200 mm anbe-fales en ovérlappingsmetode som vist på fig. 3*Ifølge denne metoden oscilleres elektrodespissen slik at man holder sveisesmeltens størrelse konstant under sveisingen.slik at de overliggende sjikt i sveisen danner en fullstendig fuge. . De følgende eksempler skal illustrere visse trekk og fordeler ved oppfinnelsen. For base metals with a thickness of 100 to 200 mm, an overlapping method is recommended as shown in fig. 3*According to this method, the electrode tip is oscillated so that the size of the welding melt is kept constant during welding, so that the overlying layers in the weld form a complete joint. . The following examples shall illustrate certain features and advantages of the invention.

Eksempel 1Example 1

Forsøksbetingelser:Test conditions:

(a) Prøvemateriale:(a) Sample material:

(b) Sveisebetingelser: (b) Welding conditions:

Sveisestrøm, spenning: 25O til 27O A, 28 til 30 V Oscillasjonsmønster: Fig. 2a Welding current, voltage: 25O to 27O A, 28 to 30 V Oscillation pattern: Fig. 2a

Oscillasjonsperioder: $ 0 per./min.Oscillation Periods: $0 per./min.

Oscillasjons.bredde: .16 mmOscillation width: .16 mm

Vinkel 6: ca."120°Angle 6: approx."120°

Forsøkene viser at inntrengning i sveisefugen og sveise-strengenes form over tverrsnittet er tilfredsstillende. Man fant imidlertid at når vinkelen 6 er ca. 80°, oppsto dårlig inntrengning The tests show that penetration into the weld joint and the shape of the weld strands over the cross section are satisfactory. However, it was found that when the angle 6 is approx. 80°, poor penetration occurred

i sveisefugens dypere deler.in the deeper parts of the weld joint.

Fig..4-viser oscillasjonsmønster for en elektrodeFig..4 shows the oscillation pattern of an electrode

hvor sveisespenningen når elektroden beveger seg i en retning er 1 til 6 volt høyere enn når den beveger seg i motsatt retning. Mer where the welding voltage when the electrode moves in one direction is 1 to 6 volts higher than when it moves in the opposite direction. More

detaljert beskrivelse må knytte seg til en definisjon av bevegelses-retningen for elektroden for å unngå misforståelser. Man antar at den ene bevegelsesretning eller føringsretning for elektroden er slik at elektroden går inn i sveisefugen etter nevnte mønster, og at den motsatte retning er slik at elektroden trekkes ut av sveisefugen mot åpningen. Nevnte høyere spenning kan i denne forbindelse detailed description must be linked to a definition of the direction of movement for the electrode to avoid misunderstandings. It is assumed that one direction of movement or guiding direction for the electrode is such that the electrode enters the weld joint according to the aforementioned pattern, and that the opposite direction is such that the electrode is pulled out of the weld joint towards the opening. Said higher voltage can in this connection

brukes i den ene eller den andre av de to motsatte føringsretninger for elektroden, idet man opererer med en spenningsforskjell på 1 is used in one or the other of the two opposite lead directions for the electrode, operating with a voltage difference of 1

til 6 volt mellom de to føringsretninger. Eventuelt kan man brukes andre mønstere for elektrodeføringen enn vist på fig. 4 nar det bare opereres med en' spenningsforskjell på 1 til 6 volty. • Det skal nå to 6 volts between the two lead directions. Optionally, other patterns can be used for the electrode guide than shown in fig. 4 when it is only operated with a voltage difference of 1 to 6 volts. • It must now

beskrives grunnene til å bruke en slik spenningsforskjell på 1 tilthe reasons for using such a voltage difference of 1 to are described

6 volt. Fig. 5 viser feil i sveisen på grunn av spenningsforskjell 6 volts. Fig. 5 shows errors in the weld due to voltage difference

under sveising. Långs abscissen på diagrammet er det oppført spennings-forskjellen og ordinaten betegner den totale feillengde som iakttas ved en sidebøyingsprøve som en plate med tykkelse 100 mm gjennomgår etter sveising. Sone A betegner ufullstendig smelting, mens sone B betegner en underskåret sone..Som vist på fig. 5 vil en spenningsforskjell på under 1 volt gi utilstrekkelig smelting i overflatene på sveisefugen, mens en spenningsforskjell på over 6 volt fører til underskjæringer av betraktelig størrelse i sveisefugen på grunn av den høye spenning, hvilket fører til at disse underskjæringer ikke smeltes fullstendig ved påfølgende sveisepassasje og etterlater under-skjæringene som sveisefeil. -En spenningsforskjell på 1 til 6 volt viste seg imidlertid å gi gode resultater. during welding. Along the abscissa of the diagram, the stress difference is listed and the ordinate denotes the total failure length observed in a lateral bending test that a plate with a thickness of 100 mm undergoes after welding. Zone A denotes incomplete melting, while zone B denotes an undercut zone..As shown in fig. 5, a voltage difference of less than 1 volt will result in insufficient melting in the surfaces of the weld joint, while a voltage difference of more than 6 volts leads to undercuts of considerable size in the weld joint due to the high voltage, which causes these undercuts not to melt completely during subsequent welding passes and leaves the undercuts as welding defects. -However, a voltage difference of 1 to 6 volts proved to give good results.

Ved praktisk sveising kombineres mønsterene vist på In practical welding, the patterns shown on are combined

fig. 2 og 4 og danner da et tredimensjonalt sveiseføringsmønster. fig. 2 and 4 and then form a three-dimensional welding guide pattern.

For sveising av aluminium og aluminium-legeringer kan gode resultater oppnås med argon som beskyttelsesgass. Man får imidlertid bedre sveiselarver med tilfredsstillende tverrsnittsform ved å bruke helium eller en blanding av helium og argon som beskyttelsesgass og man kan da tillate seg å øke området for sveisefugens dybde. For welding aluminum and aluminum alloys, good results can be achieved with argon as shielding gas. However, you get better weld beads with a satisfactory cross-sectional shape by using helium or a mixture of helium and argon as shielding gas, and you can then allow yourself to increase the area for the depth of the weld joint.

Det vil være unødvendig å nevne at fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse med hell kan anvendes på sveising av stål og andre metaller i tillegg til aluminium og dens legeringer. It will be unnecessary to mention that the method according to the present invention can be successfully applied to welding steel and other metals in addition to aluminum and its alloys.

Et annet illustrerende eksempel på trekk ved foreliggende oppfinnelse er følgende: Another illustrative example of features of the present invention is the following:

Eksempel 2Example 2

(1) Sveisestilling: horisontal buttsveising(1) Welding position: horizontal butt welding

(2) Forsøksmaterialer:(2) Experimental materials:

Grunnmetaller som skal sveises: Al-legering JIS H 4000 Base metals to be welded: Al alloy JIS H 4000

(1970),5083-O (1970), 5083-O

(tykkelse 50 mm: fugebredde 10 mm)(thickness 50 mm: joint width 10 mm)

Fylltråd: Al MIG-sveisetråd, JIS Z 3232 (1970)»5183-WY (2,4 mm) Filler Wire: Al MIG Welding Wire, JIS Z 3232 (1970)»5183-WY (2.4mm)

diameter) Beskyttelsesgass: Ytre beskyttelsesgass argon 100 l/min. diameter) Protective gas: Outer protective gas argon 100 l/min.

Indre beskyttelsesgass .. 80% helium + Inner shielding gas .. 80% helium +

20% argon, 25 l/min.20% argon, 25 l/min.

(3) Sveisebetingelser:(3) Welding conditions:

Sveisestrøm: 350 A.Welding current: 350 A.

Oscillasjonsperiode: 72 per./min. Oscillation period: 72 per./min.

Føringshastighet: 32 cm/min. Guide speed: 32 cm/min.

Oscillasjonsmønster: Fig. 3a Oscillation pattern: Fig. 3a

(4) Forsøksresultater: Sveisesømmens utseende: god (4) Test results: Appearance of the weld: good

Sidebøyingsprøve: god Lateral bending test: good

Som det fremgår av ovenstående tabell kan man i.henhold til foreliggende oppfinnelse oppnå meget effektiv sveising i svéisefuger på aluminium-legeringer med betraktelig tykkelse. As can be seen from the above table, in accordance with the present invention, very efficient welding can be achieved in weld joints on aluminum alloys of considerable thickness.

I det følgende skal man beskrive et tilfelle hvor elektroden føres i et "veve"-mønster. Ved veving av en elektrode blir, hvis elektrodevinkelen til bunnflaten i sveisefugen er null, dvs. In the following, a case will be described where the electrode is guided in a "weave" pattern. When weaving an electrode, if the angle of the electrode to the bottom surface of the weld joint is zero, i.e.

at elektroden holdes parallelt med sveisefugens bunnflate, vil smeltet metall tendere til å flyte mot sveisefugens bunnflate slik at den direkte kontakt mellom lysbuen og sveisefugens bunnflate (nedre flate) that the electrode is held parallel to the bottom surface of the weld joint, molten metal will tend to flow towards the bottom surface of the weld joint so that direct contact between the arc and the bottom surface of the weld joint (lower surface)

hindres av det smeltede metall som derved gir dårlig sveisemetall-inntrengning. I tillegg vil fortrinnsvis de perifere deler av sveisebuen og ikke de midtre deler komme i kontakt med sveisefugens bunnflate slik at bare en liten mengde smeltet metall anbringes på nevnte bunnflate (laveste flate). Dette er også en grunn til nevnte utilstrekkelige inntrengning.. På den annen side vil inntrengningen være bedre jo større elektrodevinkelen med sveisefugens bunnflate . er-. Hvis sveisefugens bredde er relativt liten, vil det imidlertid være vanskelig å øke elektrodevinkelen med sveisefugens bunnflate selv om dette avhenger av grunnmetallenes tykkelse. Herav følger at nevnte vinkel bestemmes av grunnmetallets tykkelse og fugebredden i praktiske utførelser. is prevented by the molten metal, which thereby results in poor weld metal penetration. In addition, preferably the peripheral parts of the welding arc and not the central parts will come into contact with the bottom surface of the weld joint so that only a small amount of molten metal is placed on said bottom surface (lowest surface). This is also a reason for the aforementioned insufficient penetration. On the other hand, the penetration will be better the greater the angle of the electrode with the bottom surface of the weld joint. is-. If the width of the weld joint is relatively small, however, it will be difficult to increase the electrode angle with the bottom surface of the weld joint, although this depends on the thickness of the base metals. It follows that said angle is determined by the thickness of the base metal and the joint width in practical designs.

Under veving av elektrodespissen vil man, hvis elektroden føres skrått mot sveisefugens takflate, få en for stor inntrengning i grunnmetallet hvis elektrodevinkelen mot takflaten i fugen er for.stor. Dette vil ha tendens til å forårsake underskjæringer i sveiselarvens sideflate. Videre får man øket mengde metall som flyter ned til sveisefugens bunnflate slik at man får ennå dår-ligere inntrengning i sveisefugens bunnflate. .Dette gjelder særlig ved sveising av aluminium-legeringer. Aluminium-legeringer har som nevnt meget høy varmeledningsevne slik at bare en liten del av grunnmetallets overflate, der hvor midtpartiet av lysbuen treffer, smeltes, og i tillegg vil den smeltede del av grunnmetallet stivne meget raskt. På grunn av det smeltede metallets lave viskositet får man videre en øket "stabling" av smeltet metall på sveisefugens bunnflate slik at føringen av elektroden etter nevnte mønster, dvs. veving av elektroden, gir forskjellige sveisefeil. During weaving of the electrode tip, if the electrode is guided obliquely towards the roof surface of the weld joint, there will be excessive penetration into the base metal if the angle of the electrode to the roof surface of the joint is too large. This will tend to cause undercuts in the side surface of the weld bead. Furthermore, you get an increased amount of metal that flows down to the bottom surface of the weld, so that you get even worse penetration into the bottom surface of the weld. .This applies in particular when welding aluminum alloys. As mentioned, aluminum alloys have very high thermal conductivity so that only a small part of the base metal's surface, where the central part of the arc hits, is melted, and in addition the melted part of the base metal will solidify very quickly. Due to the low viscosity of the molten metal, an increased "stacking" of molten metal on the bottom surface of the weld joint is obtained so that guiding the electrode according to the aforementioned pattern, i.e. weaving the electrode, causes various welding defects.

For å unngå disse feil er det en fordel at elektrodespissen kan oscillere i en retning på tvers av fugeretningen. idet vinkelen mellom sveisesmeltens overflate og elektroden er større enn 90 og elektroden under oscillering skråstilles i en spesiell vinkel til takflaten eller bunnflaten i sveisefugen. To avoid these errors, it is an advantage that the electrode tip can oscillate in a direction across the joint direction. in that the angle between the surface of the welding melt and the electrode is greater than 90 and the electrode during oscillation is inclined at a special angle to the roof surface or the bottom surface of the weld joint.

Det vises mer spesielt til fig. 6a. og b. Ved begynnende fylling av en sveisefuge ved en sveisepassasje følger elektrodespissen et annet mønster i en annen retning enn det mønsteret som elektrodespissen har fulgt i en annen retning, og elektrodespissen bør skråstilles mot siden av bunnflaten i sveisefugen når elektrodespissen beveger seg i nærheten av fugens bunnflate..Når derimot elektrode spissen føres i nærheten av sveisefugens takflate bør elektrodespissen skråstilles mot takflaten i fugen. Når elektrodespissen følger samme bane ned i og ut fra sveisefugen, bør elektrodespissen skråstilles mot sveisefugens bunnflate, og når elektrodespissen føres tilbake -mot åpningen, bør elektrodespissen skråstilles mot fugens takflate. Vinkelen mellom elektroden og sveisefugens bunnflate eller takflate bør holdes innenfor bestemte grenser. Reference is made more particularly to fig. 6a. and b. When initially filling a weld joint at a weld pass, the electrode tip follows a different pattern in a different direction than the pattern the electrode tip has been following in a different direction, and the electrode tip should be inclined to the side of the bottom surface of the weld joint as the electrode tip moves near the bottom surface of the joint..When, on the other hand, the electrode tip is brought near the roof surface of the welding joint, the electrode tip should be inclined towards the roof surface of the joint. When the electrode tip follows the same path down into and out of the weld joint, the electrode tip should be inclined towards the bottom surface of the weld joint, and when the electrode tip is brought back - towards the opening, the electrode tip should be inclined towards the roof surface of the joint. The angle between the electrode and the bottom surface or top surface of the weld joint should be kept within certain limits.

I disse tilfelle som vist på fig. Ja og 7b kan imidlertid elektrodespissen oscilleres på tvers av fugeretningen ved at elektrodespissen skråstilles mot sveisefugens takflate hvoretter man - etter gjennomføring av en sveisepassasje, kan oscillere elektrodespissen under den andre sveisepassasje idet elektrodespissen skråstilles mot sveisefugens takflate, slik at man avslutter sveisesømmen i dette sjikt med to sveisepassasjer. Også i dette tilfelle bør elektrodevinkelen mot takflaten og bunnflaten i sveisefugen holdes innenfor bestemte grenser. -I alle tilfelle fant man at det var gunstig om vinkelen mellom elektroden og bunnflaten i fugen lå mellom 2 og 30°°g vinkelen mellom elektroden og takflaten i sveisefugen lå mellom 0 og 15°• Hvis elektroden ble skråttstilt til en vinkel på under 2°, fikk man dårlig inntrengning som når elektroden ble holdt parallelt med sveisefugens bunnflate. På den annen side kunne man få bedre eller dypere inntrengning jo større elektrodevinkelen til sveisefugens bunnflate var, opptil 90 , Pa grunn av at lysbuens senterparti som gir høyeste temperatur, treffer på grunnmetallet slik at -en liten mengde smeltet metall på bunnflaten' i sveisefugen-ikke vil hindre tilfredsstillende inntrengning for elektroden. I forbindelse med smale svéisefuger som enkle V- og I-fuger vil nevnte vinkel være begrenset opp til 30°>når elektrodespissen innføres til bunnen i sveisefugen. Det vil imidlertid være unødvendig å nevne at for en sveisepassasje som ligger nær opptil åpningen av sveisefugen, vil nevnte vinkel kunne pøkes med fordel for å oppnå dypere inntrengning. In these cases, as shown in fig. Yes and 7b, however, the electrode tip can be oscillated across the joint direction by tilting the electrode tip towards the roof surface of the weld joint, after which - after completion of one welding pass, the electrode tip can be oscillated during the second welding pass as the electrode tip is tilted towards the roof surface of the weld joint, so that the weld seam is finished in this layer with two welding passes. In this case too, the angle of the electrode towards the roof surface and the bottom surface of the weld joint should be kept within certain limits. -In all cases it was found to be beneficial if the angle between the electrode and the bottom surface of the joint was between 2 and 30° and the angle between the electrode and the roof surface of the welding joint was between 0 and 15° • If the electrode was inclined to an angle of less than 2 °, poor penetration was obtained as when the electrode was held parallel to the bottom surface of the weld joint. On the other hand, one could get better or deeper penetration the larger the electrode angle to the bottom surface of the weld joint was, up to 90, due to the fact that the central part of the arc, which gives the highest temperature, hits the base metal so that -a small amount of molten metal on the bottom surface' in the weld joint- will not prevent satisfactory penetration of the electrode. In connection with narrow welding joints such as simple V and I joints, said angle will be limited up to 30°> when the electrode tip is introduced to the bottom of the welding joint. However, it will be unnecessary to mention that for a welding passage that is close to the opening of the welding joint, the aforementioned angle can be increased with advantage in order to achieve deeper penetration.

Nedre grense for vinkelen mellom elektroden og sveisefugens takflate bør være 0°. Dette skyldes at selv om elektroden holdes parallelt med fugens takflate vil smeltet metall flyte ned-over slik at takflaten i fugen har tendens til å bli direkte utsatt for sveisebuen. Man kan således oppnå bedre inntrengning selv med lysbuens perifere partier som gir relativt lavere temperatur-. Naturligvis kan de samme virkninger oppnås selv om sveisingen utføres ved å holde takflaten eller bunnflaten i sveisefugen i horisontal retning og elektroden skråttstilt i forhold til disse, eller ved å holde elektroden i horisontal stilling og sørge for at sveisefugens takflate og bunnflate er skråttstilt i forhold til horisontalen. The lower limit for the angle between the electrode and the roof surface of the weld joint should be 0°. This is because even if the electrode is held parallel to the roof surface of the joint, molten metal will flow downwards so that the roof surface of the joint tends to be directly exposed to the welding arc. Better penetration can thus be achieved even with the arc's peripheral parts, which give a relatively lower temperature. Naturally, the same effects can be achieved even if the welding is carried out by keeping the top or bottom surface of the weld joint in a horizontal direction and the electrode inclined in relation to these, or by keeping the electrode in a horizontal position and ensuring that the top surface and bottom surface of the weld joint are inclined in relation to the horizontal.

Hvis elektrodevinkelen mot takflaten i sveisefugen er større enn 15°, fant man ved forskjellige eksperimenter at det oppsto en for sterk inntrengning og underskjæringer i sveisesømmen. If the electrode angle to the roof surface in the weld joint is greater than 15°, it was found in various experiments that too strong penetration and undercuts in the weld seam occurred.

Som tidligere nevnt viser fig. 6 og 7 elektrodevinkelen mot takflate og bunnflate i sveisefugen i et plan loddrett på fugeretningen, samt føringslinjene for elektrodespissen (vist ved de heltrukne linjene D og E), når elektrodespissen oscilleres i retning på tvers av fugeretningen. Fig. 6 refererer seg til sveising i en sveisepassasje, mens fig. " Ja viser til sveising av bunnflaten i sveisefugen i en sveisepassasje og sveising av takflaten ved en andre sveise-. passasje som vist på fig. Jb. As previously mentioned, fig. 6 and 7 the electrode angle against the roof surface and bottom surface of the weld joint in a plane perpendicular to the joint direction, as well as the guide lines for the electrode tip (shown by the solid lines D and E), when the electrode tip is oscillated in a direction across the joint direction. Fig. 6 refers to welding in a welding pass, while fig. " Yes refers to welding the bottom surface of the welding joint in one welding pass and welding the roof surface in a second welding pass as shown in Fig. Jb.

Fig. Jo viser sveising i flere sjikt eller ved flere passasjer, hvor man oscillerer sveisespissen etter nevnte metoder innenfor spesielle oscillasjonsvinkeler inntil man har oppfylt sveisefugen. Tallene viser rekkefølgen i flerpassasje-sveisingen... Fig. Jo shows welding in several layers or with several passages, where the welding tip is oscillated according to the aforementioned methods within special oscillation angles until the welding joint has been filled. The numbers show the sequence in the multi-pass welding...

Nedenfor følger et eksempel fra et forsøk med. fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen. Below follows an example from an experiment with the method according to the invention.

Eksempel 3Example 3

Forsøksmaterialer:Experimental materials:

Grunnmetail: Al-legering, JIS H 4000 (I97O), 5083-O,Base metal: Al alloy, JIS H 4000 (I97O), 5083-O,

tykkelse 50 mmthickness 50 mm

Fylltråd: Al MIG-sveisetråd JIS Z 32.32 (1970),Filler wire: Al MIG welding wire JIS Z 32.32 (1970),

5183-WY, diameter.2,4 mm5183-WY, diameter.2.4 mm

.Sveisefugens bredde: 12 mm .Width of the welding joint: 12 mm

Sveisebetingelser:Welding conditions:

Sveisestrøm, spenning: 340 til 36O A, 28 til 29 V Welding current, voltage: 340 to 36O A, 28 to 29 V

Oscillasjonsperioder: 85 per./min.Oscillation periods: 85 per./min.

Føringshastighet: 38 cm/min.Guide speed: 38 cm/min.

Elektrodevinkel: 5° mot bunnen i sveisefugen, 0° mot taket i Electrode angle: 5° towards the bottom of the weld joint, 0° towards the ceiling i

sveisefugenthe weld joint

Oscillasjonsmønster: Fig. 2eOscillation pattern: Fig. 2e

Forsøksresultatene viser at man får en sveiselarve med riktig utseende og tilfredsstillende bøye-egenskaper ved sidebøyings-prøve og med god strekkfasthet ved strekkprøve: The test results show that you get a welding bead with the right appearance and satisfactory bending properties in the lateral bending test and with good tensile strength in the tensile test:

Til slutt skal man beskrive oscillasjonsperioden for Finally, the period of oscillation must be described

elektrodespissen.the electrode tip.

Oscillasjonsperioden for elektrodespissen i henhold til foreliggende oppfinnelse er begrenset til 45 til 150 perioder pr. minutt.... The oscillation period for the electrode tip according to the present invention is limited to 45 to 150 periods per second. minute....

Ved sveising av aluminium-legeringer hvor elektrode-__ vinkelen mot sveisesmeltens overflate er over 90°, vil en soscilla-sjonshastighet som svarer til 30 perioder pr. minutt som for stål-sveising, ikke holdesstørrelsen av sveisesmelten- (det smeltede materiale i sveisefugen) konstant., og man får sveisefeil som manglende smelting og inntrengning, mikrosprekker og lignende. Nevnte tendens til sveisefeil blir åpenbar hvis oscillasjonsperioden er mindre enn 45 perioder pr. minutt. Hvis oscillasjonsperioden er over 150 perioder pr. minutt, får man derimot en ustabil bue med følgende manglende bueinntrengning i materialet. When welding aluminum alloys where the electrode __ angle to the surface of the welding melt is over 90°, an oscillation speed corresponding to 30 periods per minute as for steel welding, the size of the weld melt (the melted material in the weld joint) is not kept constant, and you get welding defects such as lack of melting and penetration, microcracks and the like. Said tendency to welding defects becomes obvious if the oscillation period is less than 45 periods per minute. If the oscillation period is over 150 periods per minute, on the other hand, you get an unstable arc with the following lack of arc penetration into the material.

Nevnte grenser for periodene viste seg riktige i henhold til de eksperimenter som er anført,..f or å hindre stivning av de perifere deler av sveisesmelten og for å holde sveisesmeltens størrelse konstant. .Som beskrevet -tidligere oscilleres en elektrode med en periode på 45 "til 150 perioder-pr. minutt idet elektrodens vinkel mot sveisesmeltens overflate på fremsiden av elektroden er.større enn 9O<0>og elektrodespissen oscilleres på tvers av fugeretningen. Said limits for the periods proved to be correct according to the experiments which have been stated, ... to prevent solidification of the peripheral parts of the weld melt and to keep the size of the weld melt constant. As described earlier, an electrode is oscillated with a period of 45 to 150 periods per minute, the angle of the electrode to the surface of the weld melt on the front side of the electrode being greater than 90° and the electrode tip is oscillated across the joint direction.

Elektroden inntar således en bakover-stillet skråstilling slik at spissen for lysbuen foran sveisesmelten treffer oksydfilmer på grunnmetallene og smelter filmene samt grunnmetallet hvorved man hindrer dårlig inntrengning og utilstrekkelig utsmelting samt mikrosprekker. The electrode thus assumes a backwards inclined position so that the tip of the arc in front of the welding melt hits oxide films on the base metals and melts the films as well as the base metal, thereby preventing poor penetration and insufficient melting as well as microcracks.

Fig. 8 viser forholdet mellom oscillasjonsperioden, dårlig inntrengning og inntrengningsdybde ved sveising av aluminium-legeringer i henhold til foreliggende sveisemetode. Fig. 8 shows the relationship between the oscillation period, poor penetration and penetration depth when welding aluminum alloys according to the present welding method.

Det fremgår av dette diagram at oscillasjonsperioder på under 30 perioder pr. minutt gir utilstrekkelig inntrengningsdybde og et meget høyt antall manglende smeltesteder. På den annen side, It appears from this diagram that oscillation periods of less than 30 periods per minute gives insufficient penetration depth and a very high number of missing melting points. On the other hand,

hvis oscillas jonsperioden overstiger ca. 40 perioder pr. minutt får man en øket inntrengningsdybde med følgende nedsatte tilfeller av if the oscillation period exceeds approx. 40 periods per minute you get an increased penetration depth with the following reduced cases of

manglende smeltesteder.. Når oscillas jonsperioden når opp til ca. missing melting points.. When the oscillation period reaches approx.

70 perioder pr. minutt, har man ingen manglende smeltesteder og har 70 periods per minute, one has no missing melting points and has

oppnådd tilfredsstillende avsatt metall. Slikt tilfredsstillende achieved satisfactory deposited metal. So satisfying

avsatt metall kan oppnås opp til en oscillasjonsperiode på ca. 140 perioder pr.. minutt slik at. tilfredsstillende inntrengningsdybde kan oppnås innenfor dette området. Hvis derimot oscillasjonsperioden deposited metal can be achieved up to an oscillation period of approx. 140 periods per.. minute so that. satisfactory penetration depth can be achieved within this range. If, on the other hand, the period of oscillation

overstiger ca. 150 perioder pr. minutt,, får man en ustabil lysbue-tilstand og inntrengningsdybdens synker gradvis. exceeds approx. 150 periods per minute,, an unstable arc condition is obtained and the penetration depth gradually decreases.

Nedenfor følger et eksempel på et eksperiment på dette grunnlag. Below follows an example of an experiment on this basis.

. Eksempel 4. Example 4

Forsøksmaterialer:Experimental materials:

Grunnmetall: 'Al-legering, JIS H 4000 (1970), 5O83-O,Base metal: 'Al alloy, JIS H 4000 (1970), 5O83-O,

tykkelse 50 mmthickness 50 mm

Sveisetråd: Al MIG-sveisetråd, JIS Z3232 (1970),Welding wire: Al MIG welding wire, JIS Z3232 (1970),

5183-WY, diameter 2,4 mm5183-WY, diameter 2.4 mm

Beskyttelsesgass:Shielding gas:

Sveisefuge: bredde 8 mm, 5°>omvendt enkeltspor Sveiseforhold: Welding joint: width 8 mm, 5°>inverted single groove Welding conditions:

.Sveisestrøm: 320 til 36O A.Welding current: 320 to 36O A

Sveisespenning: 29 "til 30 VWelding voltage: 29" to 30 V

Oscillasjonsperioder: 80 per./min.Oscillation periods: 80 per./min.

Sveisehastighet: 32 cm/min.Welding speed: 32 cm/min.

Forsøksresultatet viser at man får godt utseende på sveisesømmen som også oppnår tilfredsstillende strekkfasthet og gode The test results show that you get a good appearance of the weld seam, which also achieves satisfactory tensile strength and good

. bøyeverdier ved forsøkene.. bending values during the experiments.

Fuge-strekkfastheten for to prøver fremstilt etter den The joint tensile strength of two samples prepared according to it

beskrevne metode var 30,2 og 29,8 kg/mm .described method were 30.2 and 29.8 kg/mm.

De fordeler som oppnås i henhold til oppfinnelsens fremgangsmåte er oppsummert som følger: (i) Man kan oppnå sammensveising av grunnmetaller av alumi nium-legeringer med betraktelig tykkelse på en enkel måte og i sta-bile sveiseforhold, i motsetning til den kjente teknikk som forutsetter stor dyktighet ved sveisingen. (ii) Siden oksydfilmer kan smeltes av sveisebuen,. får man en positiv inntrengning i dybdepartiet i sveisefugen med følgende tilfredsstillende sveisesømmer. (iii) Selv om sveisefugen er relativt bred, oppnås tilstrekke-lig inntrengning både i bunnflaten og takflaten i sveisesømmen ved å velge et optimalt oscillasjonsmønster (føringsbevegelse) for elektrodespissen. (iv) Siden oscillasjonsperioden spesifiseres til et område på 45 "til 150 perioder pr. minutt, dvs. siden mengden avsatt metall for en oscillasjonsperiode er redusert til et tynt sjikt av smeltet metall idet lysbuen føres med høy hastighet over en smeltet metallmasse, kan man oppnå god inntrengning i hele metallsmeltens overflate. (v) Siden mengden avsatt metall fra en oscillasjonsperiode er relativt liten, får man en redusert mengde av smeltet metall "stablet" på bunnflaten i sveisefugen slik at man kan hindre manglende inntrengning i bunnflaten i sveisefugen. The advantages achieved according to the method of the invention are summarized as follows: (i) You can achieve the welding of base metals of aluminum alloys of considerable thickness in a simple way and in stable welding conditions, in contrast to the known technique which requires great skill in welding. (ii) Since oxide films can be melted by the welding arc,. you get a positive penetration in the deep part of the weld joint with the following satisfactory weld seams. (iii) Even if the weld joint is relatively wide, sufficient penetration is achieved both in the bottom surface and the top surface of the weld seam by choosing an optimal oscillation pattern (guiding movement) for the electrode tip. (iv) Since the period of oscillation is specified to range from 45" to 150 periods per minute, i.e. since the amount of metal deposited for one period of oscillation is reduced to a thin layer of molten metal as the arc is passed at high speed over a mass of molten metal, one can achieve good penetration into the entire surface of the molten metal. (v) Since the amount of deposited metal from an oscillation period is relatively small, a reduced amount of molten metal is "stacked" on the bottom surface of the weld joint so that a lack of penetration into the bottom surface of the weld joint can be prevented.

Det vil være klart for fagfolk at de nye. prinsipperIt will be clear to professionals that the new principles

ved oppfinnelsen som er beskrevet i forbindelse med spesielle eksempler kan gi opphav til andre modifikasjoner og anvendelser. De anførte eksempler skal således ikke være begrensende innenfor oppfinnelsens ramme. by the invention which is described in connection with special examples may give rise to other modifications and applications. The listed examples should thus not be limiting within the scope of the invention.

Claims

1. Procedure for welding aluminum and aluminum alloys in a horizontal welding position, where the base metals are placed vertically butt in butt forming a welding joint with a lateral opening, characterized by

the electrode tip is oscillated in a direction transverse to the joint direction and the angle between the front of the electrode and the surface of the welding melt is greater than 90 <0.> .

2. Method as stated in claim 1, characterized in that the welding voltage that is applied in one guiding direction for the electrode during the oscillation in the weld joint is 1 to 6 volts higher than the voltage that is applied while the electrode is guided in the other guiding direction, when the electrode tip is guided towards the bottom in the weld joint and then back towards the opening of the joint and this electrode guide path is repeated to complete the weld.

3. Method as stated in claim 1, characterized in that helium or a mixture of argon and helium is used as protective gas.

4. Method as stated in claim 1, characterized in that when the electrode in an oscillation pattern across the joint direction is moved in one direction, the angle between the electrode and the bottom surface of the weld joint is kept at 2 to 30°, while when the electrode is moved in the opposite direction to the former, the electrode angle is kept against the roof surface of the weld joint of 0 to I5 <0.>

5. Method as stated in claim 1, characterized in that a welding layer is completed with two welding passes, the angle between the electrode and the bottom surface of the welding joint being 2 to 30° and the angle between the electrode and the roof surface of the joint being .0 to 15°•

6. Method as stated in claim 1, characterized in that the electrode tip is oscillated in a direction across the joint direction with a period of 45" to 150 periods per minute.

7. Method as stated in claims 1 to 6, characterized in that the angle between the surface of the welding melt and the electrode on the front side is preferably 110 to 180°.