PL32424B1 - Sposób spawania za pomoca luku elektrycznego miedzy bie¬ gunami metalowymi przedmiotów z metali o wysokiej prze¬ wodnosci cieplnej, np, miedzi oraz jej stopów, przy uzyciu elektrod zaopatrzonych w powloke z materialu nieprzewo- dzacego oraz elektroda do spawania tym sposobem - Google Patents

Description

Do elektrycznego spawania lukowego z malymi domieszkami, jak to sie robi miedzi za pomoca luku elektrycznego mie- przy spawaniu za pomoca gazu, nie daly dzy biegunami metalowymi 'stosowano do- dobrych wyników, gdyz szew spojenia wy- tychhczas elektrody, które obok miedzi za- kazywal zawsze liczne niezwiazane miej- wieraly znaczne ilosci innych metali, np. SQa . posiadal tak duzo zu,zla { poróW( ze elektrody z brazu, wlasnosci mechaniczne spojenia byly mier- Juz przez to samo nie mozna bylo ne. Trudnosci te sa spowodowane przede otrzymac spojenia o wlasnosciach tworzy- wszystkim wielkim przewodnictwem mie¬ wa podstawowego tak pod wzgledem me- dzi, gdyz cieplo doprowadzone przez luk chanicznym jak i chemicznym. elektryczny do miejsca spojenia rozprasza Wszelkie próby elektrycznego spawa- si* za szVbik° w przedmiocie, tak iz w sa- nia przedmiotów miedzianych przy porno- mym spojeniu ogrzewanie jest niewystar- cy elektrod z czystej miedzi lub z miedzi czajace.Dotychczas próbowano usunac te trud¬ nosci w ten sposób, ze stosowano stale do¬ datkowe podgrzewanie miejsca spojenia za pomoca innego zródla ciepla, np. palnika do spawania. W ten sposób mozna bylo do miejsca spojenia doprowadzac tak duzo ciepla, ze przynajmniej przy uzyciu elek¬ trody z brazu mozna bylo otrzymac do¬ statecznie duza roztopiona kapiel, jednak przy uzyciu elektrody miedzianej podgrze¬ wanie bylo równiez niewystarczajace.Przez podgrzewanie powstaja jednak rów¬ niez niedogodnosci, np. nadmierne rozsze¬ rzenie cieplne i naprezenia w przedmiocie, które moga powodowac pekniecia. Zalety spawania lukowego przy pomocy elektrod metalowych, a mianowicie punktowe do¬ prowadzanie ciepla do miejsca spojenia i tym samym nieznaczne naprezenia we¬ wnetrzne, wystepujace podczas zastygania, zanikaja przez to zupelnie.Wynalazek niniejszy ma na celu roz¬ wiazanie zagadnienia osiagniecia zalet lu¬ kowego spawania metali równiez przy spa waniu przedmiotów z miedzi. Wynalazek jest oparty na tym, ze niezbedne wobec wlasciwosci miedzi zwiekszenie doprowa¬ dzania ciepla zapewnic musi sam tylko luk elektryczny, 'jezeli ma sie uniknac pod¬ grzewania. Najpierw na podstawie do¬ swiadczen stwierdzono, ze niezbedne wiel¬ kie ilosci energii do roztopienia miedzi, wynikajace z jej wlasnosci fizycznych, mo¬ ga byc przekazane tylko za pomoca bar¬ dzo dlugiego luku elektrycznego, jezeli nie stosuje sie dodatkowego zródla energii.W odróznieniu od stosowanych dotychczas do spawania lukowego wylacznie krótkich luków o dlugosci 2 mm a najwyzej 5 mm stosuje sie wedlug niniejszego wynalazku lujk o dlugosci 10 mm do okolo 40 mm, a w przypadkach szczególnych luk ten mo¬ ze byc jeszcze znacznie dluzszy. Tak dlu¬ gi luk moze byc wytwarzany oczywiscie tylko przy pomocy pradu o stosunkowo du¬ zym napieciu. Wedlug wynalazku stosuje sie wobec tego prad o napieciu przynaj¬ mniej 40 V, a najlepiej 70—80 V, chociaz moga byc zastosowane jeszcze wyzsze na¬ piecia.Jezeli jednak przy zastosowaniu tego przepisu spawa sie przy pomocy golej elek¬ trody miedzianej, to na dlugiej drodze, jaka przebywaja roztopione krople, odby¬ wa sie znaczne utlenianie i pochlanianie gazów przez te roztopione krople. Wsku¬ tek tego otrzymuje sie spojenia o licznych porach i zawierajace tlenek miedziawy. Ta¬ ka wrazliwosc miedzi na dzialanie atmo¬ sfery jest znana z technologii miedzi.Oprócz tego luk o takiej dlugosci jest trudny do utrzymania nawet przy pomocy grubo powleczonych elektrod, gdyz luk ta¬ ki jest bardzo niespokojny, skacze i roz¬ pryskuje roztopiony material elektrody.Poniewaz luk stale zmienia miejsce ze¬ tkniecia sie z przedmiotem, przeto nie mo¬ ze nastapic roztopienie materialu wskros.Wynalazek usuwa równiez i te trud¬ nosci.Jako elektrode do spawania stosuje sie pret z miedzi elektrolitycznej lub miedzi o malej zawartosci innych metali, jak to sie stosuje przy spawaniu miedzi za pomo¬ ca gazu. Takie elektrody sa wykonane, jak wiadomo, ze stopów, które zawieraja na ogól mniej niz 2% materialów obcych. Ta¬ kie male domieszki zmniejszaja rozpu¬ szczalnosc gazów i powstawanie tlenków oraz polepszaja plynnosc. W czasie prób stwierdzono, ze do celów specjalnych, np. do spawania nad glowa elektroda wedlug wynalazku powinna byc wykonana najle¬ piej z brazu.O ile masa otaczajaca elektrode mie¬ dziana byla wykonywana dotychczas na tych samych zasadach co i powloka elek¬ trod stalowych, to wedlug niniejszego wy¬ nalazku stosuje sie materialy topnikowe wypróbowane przy spawaniu za pomoca gazu, Takie materialy topnikowe skladaja sie glównie z mieszaniny zwiazków boru 2 —i fosforanów potasowcow z malymi domie¬ szkami fluorków i chlorków. Mieszanina podstawowa tego topnika jest, jak wiado¬ mo, dobrana tak, ze topniki topia sie w stosunkowo niskich temperaturach i na¬ daja sie równiez do stopów, które staja sie plynne przy 850—900°C.Przez zmiane tej mieszaniny, np. przez zwiekszenie zawartosci trudno topliwych fosforanów potasowców przesuwa sie punkt topnienia i temperature robocza w pobli¬ ze punktu topnienia miedzi. Granice punk¬ tu topnienia tej mieszaniny wynosza okolo 850—10601JC. Sklad masy otaczajacej elek¬ trode jest np. nastepujacy: 50 czesci kwa¬ su boru, 35 czesci fosforanu sodowego, 6 czesci soli kuchennej, 6 czesci kryolitu i 3 czesci szkla.Elektroda zaopatrzona w powloke we¬ dlug wynalazku posiada najwazniejsza te ceche, ze podczas spawania powloka sta¬ pia sie pózniej niz pret metalowy, dzieki czemu powloka tworzy wydrazony koniec, w którym luk elektryczny przebywa cala droge lub czesc drogi. Dlugosc tego wy¬ drazonego konca powloki jest równa od jednokrotnej do szesciokrotnej srednicy preta metalowego.W ten sposób osiaga sie nastepujace zalety.Po pierwsze luk uspakaja sie i zwraca sie w okreslonym kierunku (kierunek osi elektrody).Po drugie topniejace krople elektrody nie rozpryskuja sie. Krople w wydrazonym koncu powloki, podobnie jak pocisk w lu¬ fie, sa prowadzone w okreslonym kierun¬ ku, a mianowicie w kierunku luku, tak iz trafiaja na to miejsce przedmiotu, które jest roztopione przez luk, Wreszcie po trzecie krople nie podle¬ gaja wplywowi powietrza, gdyz z poczat¬ ku poruszaja sie w wydrazonym koncu po¬ wloki, a potem wewnatrz luku.Dzieki temu otrzymuje sie spojenie sci¬ sle i wolne od tlenków oraz wszedzie nie¬ zawodnie zwiazane.Tworzenie sie wydrazonego konca po¬ wloki podczas spawania w elektrodzie we¬ dlug wynalazku osiaga sie po pierwsze przez dobór i ilosc dodanych wysoko topli¬ wych fosforanów potasowców i podobnych soli, po wtóre przez zmiane grubosci scian¬ ki powloki i po trzecie mozna dostosowac elektrody do wymagan praktycznych do¬ bierajac odpowiednio obydwa te czynniki.Nalozenie opisanej wyzej masy powlo¬ kowej na pret elektrodowy mozna wyko¬ nac np. w ten sposób, ze z masy wytwa¬ rza sie roztwór wzglednie zawiesine w la¬ kierze otrzymanym z alkoholu i nitrocelu¬ lozy, a nastepnie zanurza sie w niej pret metalowy o grubosci np. 4 mm tyle razy, dopóki ogólna srednica elektrody nie wy¬ niesie 6—7 mm.Inna cecha wynalazku polega na umie¬ szczeniu specjalnej dodatkowej warstwy na precie metalowym, która jeszcze bar¬ dziej polepsza ochrone przed utlenianiem metalu splywajacego z drutu. Na podsta¬ wie prób stwierdzono, ze materialy powlo¬ kowe, które posiadaja wlasnosci odtlenia- jace lub wywiazuja w wysokiej tempera¬ turze gazy obojetne, wywoluja podczas spawania strumien gazu, który ota:za i chroni roztapiajacy sie koniec drutu me¬ talowego i luk elektryczny.Na rysunku wyjasniono dzialanie ta¬ kiej elektrody, która sklada sie w niniej¬ szym przykladzie z preta miedzianego 1 i cienkiej powloki 2, skladajacej sie z ma¬ terialów tworzacychh zuzel i ulatwiajacv-h topnienie, o skladzie podanym wyzej. Po¬ za tym elektroda posiada plaszcz 3 z ma¬ sy wytwarzajacej gaz od tlenia jacy lub obo¬ jetny oraz plaszcz zewnetrzny 4 o tym sa¬ mym skladzie co i plaszcz 2, przy czym podczas spawania plaszcz 4 tworzy wydra¬ zony koniec powloki. Warstwa 3 moze byc utworzona np. w ten sposób, ze elektrody zanurza sie do roztworu szczawianu sodo- __ 3 —wego, mozna jednak równiez stosowac ja¬ kakolwiek inna mase, któfra Wywiazuje gaz obojetny ltaib odtleniajacy, np. tlenek we¬ gla, dwutlenek wegla lub azot. Na rysun¬ ku uwidoczniono dzialanie plaszcza gazo- weigo 9, powstajacego w wydrazonym kon¬ cu powloki. Elektryczny luk 8, powstaja¬ cy pomiedzy koncem preta metalowego 1 i powierzchnia spawanego przedmiotu 10, znajduje sie wewnatrz wydrazonego kon¬ ca 7 warstwy 4 i jest przez nia kierowany i utrzymywany w spdkoju. Pod dzialaniem ciepla luku koniec preta / topnieje i two¬ rzy strumien metalu 6, mieszajacy sie z zuzlem warstwy 2. Warstwa 3, zlozona z materialów wywiazujacych gaz odtlenia- jacy, topnieje nieco szybciej niz pret me¬ talowy 1 i wydziela gaz do pierscieniowej przestrzeni 5, skad gaz przechodzi w dól i na zewnatrz, tworzac pierscieniowy stru¬ mien gazowy 9, który otacza luk 8, zabez¬ pieczajac material spawajacy 6, plynacy wewnatrz luku, przed zetknieciem sie z po¬ wietrzem i tym samym przed utlenianiem.Znane jest co prawda w spawaniu ze¬ laza stosowanie masy powlokowej, która wystaje w postaci krateru poza koniec elektrody (Kjielllberg). Krater ten sluzy jednak tylko w tym celu, zeby koniec elek¬ trody skierowany w góre tworzyl zbiornik kropli i nie pozwalal iia wyplywanie. Prze¬ ciwnie, w dlektrodizie podlug wynalazku wydrazony w ksztalt rury koniec powloki ma na celu ulatwienie ruchu kropli i poza tym umozliwienie zastosowania dlugiego luku.Wynalazek nadaje sie równiez do sto¬ pów O' duzej zawartosci miedzi, np. bra¬ zu, przy czym sklad stopu pretów elektro¬ dowych odpowiada skladowi spawanego tworzywa, jak to jest przy spawaniu za pomoca gazu. Temperatura robocza i punkt topnienia masy otaczajacej winny byc rów¬ niez i tutaj dobrane odpowiednio do punk- 40248 _ tu topnienia spawanego tworzywa. W ten sposób mozna równiez i w przypadku tych tworzyw otrzymac praktycznie dobre spa¬ wanie odpowiednio do< zasad wynalazku, polegajacego^ na mozliwosci zastosowania elektrycznego spawania lukowego do przedmiotów z metali o duzej przewodno¬ sci cieplnej. PL

Claims (3)

1. Zastrzezenia patentowe, 1. Sposób spawania za pomoca luku elektrycznego miedzy biegunami metalowy¬ mi przedmiotów z metalu o wysokiej prze¬ wodnosci cieplnej, np. miedzi oraz jej sto¬ pów, przy uzyciu elektrod zaopatrzonych w powloke z materialu nieprzewodzacego, znamienny tym, ze przy napieciu spawa¬ nia wynoszacym przynajmniej 40 V i dlu¬ gosci luku wynoszacej przynajmniej 10 mim stosuje sie elektrody o powloce zawieraja¬ cej taka ilosc.dodatków podwyzszajacych punkt topnienia albo taka grubosc scian¬ ki albo taka kombinacje punktu topnienia i grubosci scianki, iz powloka podczas spa¬ wania wytwarza wskutek pózniejszego top¬ nienia na koncu rodzaj rury, której dlu¬ gosc równa sie co najmniej pojedynczej srednicy preta metalowego.
2. 2. Elektroda do spawania sposobem we¬ dlug zastrz. 1, znamienna tym, ze powloka jej jest powleczona warstwa dodatkowa materialu, który w temperaturze wysokiej wyzwala gaz odtleniajacy lub obojetny.
3. 3. Elektroda do spawania sposobem wedlug zastrz. 1, zftamienna tym, ze po¬ wloka jej sklada sie z 50 czesci kwasu bor¬ nego, 35 czesci fosforanu sodowego, 6 cze¬ sci soli kuchennej, 6 czesci kryolitu i 3 cze¬ sci sikla. Leopold Rostosky ¦'¦'¦^~^\ Zastepca: M. Skrzypkowski fo/m£^^\o\ rzecznik patentowyDo opisu patentowego Nr 32424 ^^^^^^^^^^^^^W''^^ PL