Wynalazek niniejszy dotyczy ulepsze¬ nia sposobów spawania przedmiotów, wy¬ konanych ze stall wiqgóle, a ze stali lanej lufo walcowanej w szczególnosci, Pirzy sto¬ sowaniu tych sposobów strefe spawania poddaje sie dzialaniu ciepla po ochlodzeniu sie metalu, a przynajmniej po^ obnizeniu sie temperatury metalu ponizej punktu zmia¬ ny struktury podi dzialaniem ciepla, a to w celu nadania mu wlasciwosci mechanicz¬ nych, dotyczacych odpornosci na zuzycie oraz zmeczenia metalu, podobnych do wlasciwosci czesci metalowych, które maja byc polaczone prziez spawanie, oraz w ce¬ lu usuniecia wewnetrznych naprezen, po¬ wstajacych przy spawaniu.Wynalazek niniejszy wyjasnia -rysunek, na którym fig. 1 — 4 przedstawliaija sche¬ matycznie polaczenie przez spadanie dwóch przedmiotów A i B, np. dwóch konców szyn, przyczem fig. 1 i 3 przedsta¬ wiaja widok boczny zlacza, a fig. 2 i 4 — widok nan zgóry.W bezposredniem sasiedztwie spoiwa 1, które zostalo stopione w temperaturze oo najmniej okolo 1500°C, mozna stwier¬ dzic przedewszystkiem istnienie strefy 2 w której nastapilo stopienie i wzajemne zimie-szamie sie imetadu spoiwa i metalu czesci spawanych, np. w temperaturze co naj¬ mniej okolo 14Ó0°CI a nastepnie wytworze- nie sie strefy 3 o strukturze, zmienionej przez nagrzanie, np. do temperatury nieco ponad 1000°C, Fi|g- 1 ii 2 odpowiadaja tak zwanemu spawaniu interkalarnemu. Przy tak zwa- nem spawaniu zapomoca plyty i aparatu zaciskowego, przestrzen pomiedzy koncami spawanemi wypelnia sie w górnej czesci plyta lub klinem stalowyirt 4, którego ina- terjall nie zostal normalnie stopiony, lecz tylko zmieniony przesz spawanie (fag. 3 i 4). Wresizcie w przypadfcu spawania tak zwanego na styk, bez wstawianej w srodek plyty, szerokosc przestrzeni pomiedzy spa- wanemi koncami jest równa zeru.Poniewaz wlasciwosci mechaniczne me¬ talu stopionego sa raczej mierne, przeto obsenwuje sie brak ciagliwosci, poniewaz strefa spawania odznacza sie wytrzymalo¬ scia niedostateczna pod kazdym wzgledem.Fakt ten ma przedewszystkiem znacze¬ nie przy spawaniu twairdych gatunków s$a li, których struktura dofcnaje szczególnych zmian, dzieki podniesieniu temperatury przy spawaniu; zmiany te sa tern donioslej¬ sze, ze sklad chemiczny szyny i jej struk¬ tura obnizaja temperature przepalania me¬ talu, a metal, zmieniony przez spawanie, jest niekiedy zdolny nawet do pekania.Wobec niejednorodnosci wspomnianych trzech stref spawania 1, 2, 3 metali, któ¬ rych temfperatuira spawania i sklad che¬ miczny róznia sie miedzy soba, chodzi o to, aby metal w strefie spawania posiadal wlasciwosci o ile moznosci jak najbardziej zblizone dlo wlasciwosci samych przedmio¬ tów! spawanych, które zlostaly wykonane z najrozmaitszych gatunków stali (w stanie naturalnym lub obrobionymi, lanych lub walcowanych i o dowolnym skladzie).W tyift celu zgodnie z wynalazkiem tfiase spoiwa stanowi stal mniej lub bar¬ dziej twarda, otrzymana metoda glinoter- miczna lub jakakolwiek inna metoda to¬ pienia (np. w piecu elektrycznym malej, sredniej lub duzej czestotliwosci) i zawie¬ rajaca prócz zwyklych skladników stali weglistej (ido 0,8% wegla) przynajmniej jeden z nastepujacych metali: nikiel do o- koiio 5%, chrom do dkojo 2,5%, wolfram do okolllo 1,5%, molibden do okolo 1 % oraz miedz do okolo 4%, przyczem jednak sklad stali moze byc w kazdym poszcze¬ gólnym przypadku zmieniany w sposób, podany w dalsizym ciagu opisu, Co sie tyczy obróbki cieplnej, to mu¬ sialaby oma dawac wyniki niejednakowe, gjdyz bylaby stosowana z jednej strony do metalu tylko przeigrzango (strefa 3), z dru¬ giej zas — dio metali stopionych (strefa 1 12).Strefy 1 i 2, mimo ze powstaly in statu nasoendi, wymagaja do zmiany struktury naokól ogrzania do wyzszej temperatury, niz w zwykly sposób ogrzany metal tego samego skladu.Obróbke cieplna nalezy prowadzic za¬ lezni od rocfetju i tworzywa spawanych pfzsednliofów i masy spoiwa i mozna ja zastosowac do caillej strefy spawania lub tylko do jej czesci (np, samej powierzch¬ ni tocznej w pnzypadku spawania szyn).Pierwszy -srodek do uzyskania jedno¬ rodnej strefy spawania o wlasciwosciach, zblizonych do wlasciwosci przedmiotów spawanych, polega na wybraniu z podane¬ go wyzej spisu skladników takiego skladu spoiwa ^by równoczesne zastosowanie jednej i tej samej obróbki cieplnej do stref 1 i 2 metahii stopionego i strefy 3 me¬ talu nagrzanego, dailo w tych poszazegól- nycih strefach wynikli podobne zarówno pod wzgledem mechanicznym, jak i krysta¬ lograficznym, oraz wytworzylo zdolnosc do hartowania sie.Przyklad L Zalozono, ze chodzi o su rowe, nieobrobione szyny tramwajowe ltdb kolejowe o normalnej twardosci, docho¬ dzacej np. do 90/100 Kg na mm2 i zawarto- — 2 —sci okalo 0,2 do 0,6% wegla i w przyblize¬ niu ponad 0,6% manganu.Szyny te mozna spawac na podstawie dwóch metod glincrtermicznych, np. meto¬ dy interkalarnej i metody, poslugujacej sie plyta i aparatem zaciskajacym.A. Sposób spawajnia in/tenkalamy.Wkladki milkly skltetd nastepujacy: wegla okolo 0,1 do 0,4%, manganu — do 1%, krzemu dio 1%, niklu — 1% do 3%, chro¬ mu — do 0,8%, miedzi — dio 1 % oraz mo¬ libdenu i wolframu — dio 0,5 %.Obróbka cieplna ochlodzonej strefy spawania objela równoczesnie metal' sto¬ piony i nagrzany i polegala na ogrzewaniu ponad temperature przemiany (wyzarze¬ niu) okolo 900 — 1000°C przez mniej wie¬ cej 25 —30 minut (w tej temperaftuinze), przyczem otrzymano: 1. znaczne powiekszenie wytrzymalo¬ sci i uigiecia, prawie 10-krotnie wieksze prizy próbie na uderzenie; 2. wyrazny wzrost wytrzymywanego obciazenia (do blisko 50%) i ugiecia (do prawie 100%) przy próbie na rozerwanie w prasie; 3. bardzo wyrazne powiekszenie wy¬ trzymalosci przy próbie na rozciaganie w kierunku prostopadlym do plaszczyzny spojenia oraiz 4. znaczne powiekszenie zwezenia i wydluzania przy próbie na rozeiagainie w kierunku prostopadlym do plaszczyzny spojenia, B. Sposób spawania, polegajacy na stosowaniu plytki i aparatu rcajciskajacego.Spoiwo mialo sklad nastepujacy: wegla — 0,1 do 0,4%, manganu — do 1 %, krzemu — do 1 %, niklu — do 3% , chromu — do 0,8%, miedzi — do 1% oraz molibdenu i wolframu — okolo 0,5%.Obróbka cieplna ochlodzonej strefy spawania objela równoczesnie metal sto- ^ piony i nagrzany i polegala na ogrzewaniu tych stref ponad punkt przemiany (wyza- n rzenito) do okolo 900/1000°C przez mniej wiecej 25 — 30 mimit (w tej temperatu¬ rze), przyczem otrzymano: 1. znaczne powiekszenie wytrzymalosci i ugiecia (prawie lO-ciokrotne) przy pró¬ bie na uderzenie; 2. wyrazne powiekszenie wytrzymywa¬ nego obciazenia (prawie do 50%) i ugie¬ cia (blisko dio 100%) przy próbie na ro¬ zerwanie oraz 3. znaczny wzrost zwezenia i wydluze¬ nia przy próbie prosftop-adllym do plaszczyzny spojenia.Drugi ten sposób polega na dwukrot- nem ogrzewaniu strefy spawania powyzej punktu przemiany (wyzarzaniu), z których pierwsze (to, które sie odbywa w najwyzszej temperaturze) ulepsza przedewszystkiem strefy 1 i 2 i tylko w ograniczonym stopniu wplywa korzystnie na strefe 3, a drugie od¬ bywa sie w temperaturze znacznie nizszej, a mianowicie takiej, która nie ma nieko¬ rzystnego wplywu na strefe 1 i 2, natomiast ulepsza strefe podgrzewana 3, a nawet strefe 1 i 2.Sposób ten stosuje sie przedewszyst- kiem witedy, gdy metali spawany jest bar- dizo twardy i rózni sie znacznie swym skla¬ dem od spoiwa.Przyklad II. Jako materjal spawany przyjeto bardzo twarde szyny traimn/vajolwe i kolejowie, surowe, t. j. nieobrobione, o twardosci dkdlo 90/100 Kg na mm lub wiecej i zawartosci 0*6% lub wiecej wegla i 0,6% lub wiecej manganu.Szyny te mozna spawac na podstawie dwóch metod glinotieirmicznych, np. zapo- moca sposobu intenkaJlamego lub -sposobu, poslugujacego sie plyta i aparatem zaci¬ skajacym.A. Sposób inierkalarny.Zastosowane spoiwo posiadalo wegla— 0,2 do 0^6%, mamganu — do 1 %, krzemu— do 1 %,, niklu — 1 % do 5%, chromu — do 2,5%, miedzi — do 3% oraz molibdenu i wolframu — do 1%.Obróbka cieplna ochlodzonej strefy — 3 —spawania objelanajpierw metal stopiony i polegala ma diwiiiaroitinicim, kolejnem ogrze¬ waniu (wyzarzaniu), iza kazdym razem po¬ wyzej punktu przemiany; pierwsze ogrze¬ wanie odbywalo sie w temperaturze pomad 1000°C, w ciagu mimiej wiieoej 30 imiinut (w tej temperaturze), a drugie — w tem¬ peraturze mmsej- wiecej 850/950° C i trwalo blisko 30 minult (w tej temperaturze), przy- czem mozna byto stwierdzic: 1. zmaozme powiekszenie wytrzymalosci i ugiecia (-prawie dziesieciokrotmie) przy próbie cna uderzenie; 2. wyrazny wzrost wytrzymywanego obciazenia (prawie do 50%) i ugiecia (mniej wiecej do 100%) przy próbie na rozerwanie; 3. bardzo wyrazne powiekszenie wy- trzytmalosci przy próbie ma rozciaganie w kierunku pmostopaidllym do pllaiszczyzmy spojenia, oraz 4. znaczne powiekszenie zwezenia i wydltozenia przy próbie ma rozcliiagamie w kierunku prostopadlym do plaszczyzny spojenia.B. Sposób, poslugujacy sie plyta i apa¬ ratem zaciskajacym. Spoiwo mialo skllad nastepujacy: wegla — 0,1 do 0,4%, man¬ ganu — do 1 %, krzemu — do 1 % , niklu— do 3%, chromu — do 2,5%, miedzi — do 3% oraz molibdenu i wtollLramu — do 1 %.Obróbka cieplna ochlodzonej strefy spawania objela najpierw metsd stopiony i polegala ma dwukrotmem, kolejnem ogrze- wainiti (wyzarzaniu), za kazdym razem po¬ wyzej punktu przemaiamy. Pierwsze ogrze¬ wanie odbywalo sie w tlemperaturze ponad 1000°Cf w ciagu nmiej wiecej 30 minut, a drugie w temperaturze okolo 850/950°C, w ciagu okolo 30 minut, przyazem mozna by¬ lo .stwierdzic: 1, znaczne powiekszenie wytrzymalo¬ sci i ugiecia (prawie dziesieciokrotne) przy próbie mia uderzenie; 2. wyrazmy wzrost wytrzymywanego obciazenia (az do 50% prawie) i ugiecia (mniej wiecej az do 100%) przy próbie na zerwamie; 3. bardzo wyrazne powiekszenie wy¬ trzymalosci przy próbie ma rozciaganie w kierunku prostopadlym do plasizczyzny spojenia, oraz 4. znaczny wzrost zwezenia i wydluze¬ nia przy próbie na rozciaganie w kierunku prostopadlym do plaszczyzny spojenia.Sposób dwukrotnej obróbki cieplnej moze byc stosowany równiez do zwyklych i specjalnych szyn kolejowych o dowolnej twardosci spawanych sposobem imterka- larnym lub i&posobem, poslugujacym sie plyta i aparatem zaciskajacym, w tych wszystkich przypadkach, gdy chodzi o u- zyskamie wyjatkowej wytrzymalloscii] na uderzenie lub ma zginanie ma daleko od sie¬ bie rozmieszczomych podkladach.Trzeci sposób dotyczy spawania szyn, poddawanych obróbce cieplmej po walco¬ waniu. Szyny te wykazuja dzieki zaharto¬ waniu w wodzie naogól strukture drobno¬ ziarnista. W tym przypadku podgrzewanie konoów pociaga za soba oczywiscie nad¬ zwyczaj szkodliwe skutki i zachodzi ko¬ niecznosc poddlamia strefy spalarnia po¬ nownemu zahartowaniu. Obróbka cieplna polega wówczas na ogrzewaniu powyzej punktu przemiany i niastepnem chlodzeniu, w ciagu którego, w okreslonej tempera¬ turze, nastepuje zahartowanie w wodzie lufo w powietrzu z rozpylona woda; po za¬ hartowaniu moze byc zastosowane odpu¬ szczanie (albo ogrzewanie do temperatury nizszej od punktu przemiany) lub tez moz¬ na mie stosowac ani odpuszczania,, ani1 tez ogrzewania.Przyklad III. Jako materjalu wyjscio¬ wego uzyto szyn tramwajowych i kolejo¬ wych, obrobionych cieplnie w warsztacie, t. j. zahartowanych w wodzie lub w powie¬ trzu z rozpylona woda (z odpuszczaniem lub bez), o twardosci np. wiekszej, niz 75 Kg na mm2 ii zawartosci 0,2% lufo wie¬ cej wegla i 0,4% lub wiecej manganu,Szyny te spawano na podstawie dwóch metod' glinoterimicznych, a mianowicie ispo- soibem interkalariniym i sposobem, poslugu¬ jacym sie pliyta i aparatem zaciskajacym.A. Sposób interkalarny.Spoiwo mialo sklad nastepujacy: we¬ gla — okblo 0,1 do 0,4% f manganu — do 1 %, krzemu — do 1 %, niklu -=— do 3%, chromu — do 1,5%, miedzi — do 1 % oraz molibdenu i wolframu okolo dk 0,5 %.Obróbka cieplna ochlodzonej strefy spawania objela zarówno metal stopiony, jak i podgrzany i polegala na ogrzewaniu powyzej punktu przemijamy do temperatury ponad lOOO^C w ciagu mniej wiiecej 30 min (w tej temperaturze), poczerni nastepowalo zahartowanie w wodzie lub w powietrzu z rozpylona woda, w temperaturze okolo 800 do WO^C. Hartowanie mozna przeprowa¬ dzac iz ograniczona iloscia wody, jezeli chodzi o natychmiastowe odpuszczenie za- pomoca pozostalego' w stali ciepla, przy- czem odpuszczanie to odbywa sie w tem¬ peraturze nizszej, n/iz punkt przemiany.Zahartowanie mozna równiez przeprowa¬ dzac az do zupelnego ochllodizenia i, w przypadku tym, moze po nim nastapic od¬ puszczenie przez ogrzewanie ochlodzonego metalu, przeprowadzone w temperaturze nizszej od punktu przemiany. Mozna przy- tem stwierdzic: 1. iznaczne powiekszenie wytrzymalosci i ugiecia (prawie diziesieciokrotne) przy próbie na uderzenie. 2. bardzo wyrazny wzrost wytrzymy¬ wanego obciazenia i ugiecia przy próbie na zerwanie oraz 3. bardizio wyrazne powiekszenie wy¬ trzymalosci, zwezenia i wydluzenia przy próbie na (rozciaganie w kierunku prosto¬ padlym do plalszcizyzny spojenia.Powyzsze wyniki otrzymuje sie przy aachowadiu twardosci Brinell'a, zblizonej do twardosci sizyn przed spawaniem.B. Sposób, poslugujacy sie plyta i apa¬ ratem zaciskajacym.Spoiwo mialo sklad nastepujacy: we¬ gla — 0,1 do 0,4%, manganu — dio 1%, krzemu — do 1%, niMti — do 3%, chro¬ mu — do 0,8%, miedzi — do 1 % oraz mo¬ libdenu i wolframu — do 0,5 %. Obróbka cieplna ochlodzonej strefy spawania objela zarówno metal stopikwiy, jak i podgrzany i polegala na ogrzewaniu powyzej punk¬ tu przemiany w temperaturze ponad 1000°C w ciagu mniej wiecej 30 minut, po¬ czerni nastepowalo zahartowanie w wodzie lulb w powietrzu (z rozpylona woda, w tem¬ peraturze okolo 800 do 900PC. Hartowanie to mozna przeprowadzic zapomoca ograni¬ czonej ilosci wody, jezeli chodzi o natych¬ miastowe odpuszczanie przy pomocy pozo¬ stalego w stali ciepla, przyczem odpuszcza¬ nie odbywa sie w temperaturze nizszej od punktu przemiany. Hartowanie mozna rów¬ niez przeprowadzic az do zupelnego ochlo¬ dzenia i, w tym przypadku, moze po niem nastapic odpuszczanie przez ogrzewanie ochlodzonego metalu, przeprowadzone w temperaturze nizszej od punktu przemiany, przyczem mozna stwierdzic: 1. znaczne powiekszenie wytrzymalosci i ugiecia (prawie dziesieciokrotne ) przy próbie na uderzenie. 2. bardzo wyrazny wzrost wytrzymywa¬ nego obciazenia i ugiecia przy próbie na ze¬ rwanie w prasie oraz 3. powiekszenie wytrzymalosci na zwe¬ zenie i wydluzenie przy próbie na wycia¬ ganie W kierunku prostopadlym do pla¬ szczyzny spojenia.Powyzsze wyniki uzyskuje sie równo¬ czesnie z otrzymywaniem twardosci wedlug Brinell'a stref spawania, zblizonej do twar¬ dosci materjalu przed spawaniem. PL