DE1203893B

DE1203893B - Electro-slag welding process and application of this process

Info

Publication number: DE1203893B
Application number: DEH47126A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Hans Von Hofe; Dipl-Ing Hans-Joachim Veit
Original assignee: HANS VON HOFE DR ING
Current assignee: HANS VON HOFE DR ING
Priority date: 1962-10-12
Filing date: 1962-10-12
Publication date: 1965-10-28

Description

Verfahren zum Elektro-Schlacke-Schweißen und Anwendung dieses Verfahrens Es ist eine Schwierigkeit beim Elektro-Schlacke-Schweißen, auch in der Variante des Kanalschweißens, daß die Werkstückteile nicht nur während des Schweißens, sondern auch beim Abkühlen nach dem Schweißen stark schrumpfen. Da das Maß des Schrumpfens von vielen Faktoren abhängt und deshalb nicht exakt vorherbestimmbar ist, ist ein maßhaltiges Schweißen nach diesem Verfahren bisher kaum möglich.Electro-slag welding process and application of this process There is a difficulty in electro-slag welding, even in the variant of the channel welding that the workpiece parts not only during welding, but also shrink strongly when cooling down after welding. Because the degree of shrinkage depends on many factors and is therefore not exactly predictable, is a dimensionally accurate welding by this method has hardly been possible up to now.

Man hat zwar versucht, die Werkstückteile während des Schweißens durch starke angeschweißte Bügel in der gewünschten Lage zueinander zu halten, doch hat sich herausgestellt, daß die starken auftretenden Spannungen damit nicht zu beherrschen sind. Außerdem ist diese Maßnahme mit erheblichen Kosten verknüpft.Attempts have been made to cut the workpiece parts through during welding strong welded brackets in the desired position to each other, but has It turned out that the strong tensions that occur cannot be controlled are. In addition, this measure is associated with considerable costs.

Bei der Variante des Kanalschweißens muß ferner dafür gesorgt werden, daß die abschmelzende Drahtführung in der gewollten Stellung im Schweißspalt während des gesamten Schweißvorganges verbleibt. Bei Änderung der Spaltbreite infolge Schrumpfens stößt dies ebenfalls auf Schwierigkeiten mit den bisher vorgeschlagenen isolierten Drahtstützen.In the case of the channel welding variant, it must also be ensured that that the melting wire guide in the desired position in the welding gap during the entire welding process remains. When changing the gap width due to shrinkage this also runs into difficulties with the isolated ones previously proposed Wire supports.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren des Elektro-Schlacke-Schweißens mit abschmelzender Drahtführung werden alle diese Nachteile völlig vermieden. Es besteht darin, daß zum Zuführen des Schweißdrahtes eine abschmelzende Drahtführung von solcher Gestalt verwendet wird, daß sie den überwiegenden Teil des Fugenquerschnittes ausfüllt, daß die Werkstückfianken an der abschmelzenden Drahtführung anliegen und daß die abschmelzende Drahtführung wenigstens in denjenigen Bereichen, in denen eine Berührung mit dem Werkstück oder den die Naht formenden Backen stattfindet oder stattfinden könnte, mit einer elektrisch isolierenden Schicht versehen ist.In the method of electro-slag welding according to the invention with a melting wire guide, all of these disadvantages are completely avoided. It consists in the fact that a consumable wire guide is used to feed the welding wire of such a shape is used that it covers the major part of the joint cross-section fills in that the workpiece flanks are in contact with the melting wire guide and that the melting wire guide at least in those areas in which there is contact with the workpiece or the jaws forming the seam or could take place, is provided with an electrically insulating layer.

Es ist zweckmäßig, als isolierende Schicht einen keramischen überzug aus einem solchen Material zu verwenden, das beim Abschmelzen der Drahtführung in die flüssige Schlacke aufgenommen wird und dabei die Schweißeigenschaften der Schlacke nicht wesentlich verschlechtert.It is advisable to use a ceramic coating as the insulating layer to use from such a material that when the wire guide melts in the liquid slag is absorbed and thereby the welding properties of the slag not significantly deteriorated.

Vorteilhaft ist es, als isolierende Schicht einen beispielsweise durch Spritzen aufgebrachten überzug von Aluminiumoxyd (A1203), Titandioxyd (Ti02) oder Manganoxyd (MnO) oder einen z. B. durch Tauchen hergestellten überzug von erstarrter Schlacke zu benutzen.It is advantageous, for example, to use one as the insulating layer Spray applied coating of aluminum oxide (A1203), titanium dioxide (Ti02) or Manganese oxide (MnO) or a z. B. prepared by immersion coating of solidified To use slag.

Durch Versuche hat es sich als günstig erwiesen, daß der aufgebrachte überzug aus Aluminiumoxyd zwischen 0,1 und 3 mm, vorzugsweise zwischen 0,3 und 0,5 mm, dick ist.Experiments have shown it to be beneficial that the applied Aluminum oxide coating between 0.1 and 3 mm, preferably between 0.3 and 0.5 mm, is thick.

Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt es, die Werkstückteile fest auf die abschmelzende Drahtführung aufzusetzen, ohne daß die Gefahr eines Kurzschlusses zwischen der abschmelzenden Drahtführung und dem Werkstück besteht. Der eingeleitete Elektro-Schlacke-Schweißprozeß verläuft dabei absolut ruhig und . einwandfrei. Die hochsteigende Schlacke schmilzt dabei mit fortschreitendem Schweißprozeß die Drahtführung und die Schicht aus Aluminiumoxyd ab. Da der Schmelzpunkt des Stahls, aus dem die abschmelzende Drahtführung besteht, erheblich niedriger ist als der Schmelzpunkt des Aluminiumoxydes, so ist die abschmelzende Drahtführung stets etwas kürzer als die isolierende Schicht aus Aluminiumoxyd. Es tritt deshalb der überraschende Effekt ein, daß die dicken, sich an der abschmelzenden Drahtführung bildenden Tropfen trotz der sehr dünnen Aluminiumoxydschicht keine Kurzschlüsse mit den Werkstückteilen bilden, die den Schweißvorgang empfindlich stören und sogar unmöglich machen würden, weil wegen der hohen Kurzschlußströme die Kurzschlußbrücken explosionsartig verdampfen und die Schlacke aus der Fuge herausschleudern würden.The method according to the invention allows the workpiece parts to be fixed to put on the melting wire guide without the risk of a short circuit exists between the melting wire guide and the workpiece. The initiated Electro-slag welding process runs absolutely smoothly and. perfect. the rising slag melts the wire guide as the welding process progresses and remove the layer of aluminum oxide. Since the melting point of the steel from which the melting wire guide exists, is considerably lower than the melting point of the aluminum oxide, the melting wire guide is always slightly shorter than the insulating layer of aluminum oxide. The surprising effect therefore occurs one that the thick, forming on the melting wire guide drops despite The very thin aluminum oxide layer prevents short circuits with the workpiece parts which would interfere with the welding process and even make it impossible, because the short-circuit bridges evaporate explosively due to the high short-circuit currents and would throw the slag out of the joint.

Als weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es anzusehen, daß die Schweißgeschwindigkeit dabei gegenüber dem bisher bekannten Vorgehen ganz erheblich zunimmt. Beim Schweißen eines T-Stoßes an 50 mm dicken Blechen wurde beispielsweise mit dem bisher bekannten Kanalschweißen eine Schweißgeschwindigkeit von 0,67 m/h erreicht, wenn als abschmelzende Drahtführung ein Rohr von 15 mm Durchmesser und 600 A Strom benutzt wurden. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren läßt sich nicht nur der Luftspalt zwischen den Blechen erheblich verkleinern, so daß weniger Schweißgut benötigt wird, sondern der Querschnitt der abschmelzenden Drahtführung und :damit das je Zeiteinheit abgeschmolzene Schweißgutgewicht sind ganz bedeutend größer, so daß die Schweißgeschwindigkeit auf 1,5 in/h, also auf weit über das Doppelte, vergrößert wurde.Another advantage of the method according to the invention is to be seen that the welding speed compared to the previously known procedure quite increases significantly. When welding a T-joint on 50 mm thick sheets, for example with the previously known channel welding a welding speed of 0.67 m / h achieved when a tube with a diameter of 15 mm and as the melting wire guide 600 A current were used. With the method according to the invention can not only reduce the air gap between the sheets considerably, so that less weld metal is required, but the cross-section of the melting wire guide and: thus the weight of the weld metal melted off per unit of time is significantly greater, so that the welding speed to 1.5 in / h, i.e. to well over double, was enlarged.

Der Hauptvorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist jedoch darin zu sehen, daß zu jedem Zeitpunkt das noch nicht abgeschmolzene Stück der abschmelzenden Drahtführung zwischen .den Werkstückteilen liegt und auf diese Weise das Schrumpfen völlig verhindert. Während nach dem bisher bekannten Verfahren beispielsweise an T-Stößen Schrumpfungen bis zu 17 mm quer zur Naht gemessen wurden, blieb die Schrumpfung beim Schweißen nach dem erfindungsgemäßen Verfahren bei sonst gleichen Verhältnissen unter 1 mm.However, the main advantage of the method of the invention is therein to see that at any point in time the not yet melted off piece of the melted off Wire guide between .den workpiece parts and in this way the shrinkage completely prevented. While according to the previously known method, for example T-joint shrinkages of up to 17 mm across the seam were measured, the shrinkage remained when welding according to the method according to the invention with otherwise identical conditions less than 1 mm.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann auch mit Vorteil angewendet werden, um in der Schweißnaht die Legierung des zu schweißenden Werkstoffes dadurch herzustellen, daß die abschmelzende Drahtführung und der zugeführte Schweißdraht aus verschiedenen Legierungen bestehen, derart, daß sich aus dem Mischungsverhältnis beider in der Naht die Zusammensetzung des zu schweißenden Werkstoffes ergibt. Diese Anwendung eröffnet beispielsweise eine ganz neuartige, überraschende und sehr wirtschaftliche Möglichkeit des maschinellen Schweißens von Grauguß.The method according to the invention can also be used to advantage in order to produce the alloy of the material to be welded in the weld seam, that the melting wire guide and the supplied welding wire from different Alloys exist in such a way that the mixture ratio of both in the Seam gives the composition of the material to be welded. This application opens, for example, a completely new, surprising and very economical one Possibility of machine welding of gray cast iron.

Das maschinelle Warmschweißen von Grauguß scheiterte bisher daran, daß als Zusatzmaterial Graugußstäbe verwendet werden mußten, die nicht auf Haspeln aufgespult und von einem Automaten verschweißt werden konnten. Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich jedoch zum Schweißen von Grauguß in der Weise anwenden, daß als abschmelzende Drahtführung ein Grauguß mit erhöhtem Kohlenstoffgehalt und als Schweißdraht ein normaler Kohlenstoffstahl verwendet werden, so daß das Schweißgut einen Kohlenstoffgehalt erhält, welcher der Zusammensetzung des zu schweißenden Graugusses entspricht. Auf das sonst übliche Anwärmen des Werkstückes kann dabei in vielen Fällen verzichtet werden, weil die Schlacke oft genügend Wärme in das Werkstück liefert.The machine hot welding of gray cast iron has so far failed because that gray cast iron rods had to be used as additional material, which were not on reels could be wound up and welded by an automatic machine. The inventive However, the method can be used for welding gray cast iron in such a way that as a melting wire guide a gray cast iron with increased carbon content and as Welding wire a normal carbon steel can be used, so that the weld metal receives a carbon content which corresponds to the composition of the to be welded Gray cast iron. The usual heating of the workpiece can be used in many cases can be omitted because the slag often has enough heat in it Workpiece supplies.

Die Erfindung soll an Hand von Beispielen näher erläutert werden.The invention is to be explained in more detail by means of examples.

In A b b. 1 ist ein Querschnitt durch eine Naht gezeichnet, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren geschweißt wird. 1 und 2 sind die beiden zu verbindenden Werkstückteile, 3 und 4 die beiden die Naht formenden Kupferbacken, die sich in diesem Fall über die ganze Nahtlänge erstrecken. Die beiden Werkstückteile 1 und 2 liegen auf der abschmelzenden Drahtführung 5 auf und sind von dieser durch die Isolierschichten 6 und 7 aus aufgespritztem Aluminiumoxyd getrennt. Der Schweißdraht 8 wird durch das Loch 9 in der abschmelzenden Drahtführung 5 der Schweißstelle zugeführt. A b b. 2 zeigt einen Schnitt durch die Schweißstelle. 1 und 2 sind wieder die beiden Werkstückteile mit der dazwischen eingespannten abschmelzenden Drahtführung 5, in die der Schweißdraht 8 oben ein-und unten austritt. Das Schlackenbad 10 reicht bis an die abschmelzende Drahtführung 5 heran und schmilzt diese mit fortschreitender Aufwärtsbewegung weiter ab. Die Isolierschichten 6 und 7 zwischen der abschmelzenden Drahtführung 5 und den Werkstückteilen 1 und 2 stehen etwas über den unteren Rand der abschmelzenden Drahtführung 5 vor und verhindern dadurch Kurzschlüsse von Tropfen, die sich von der abschmelzenden Drahtführung zu lösen im Begriff sind, mit den Werkstückteilen 1 und 2. 11 ist ein bereits fertiges Nahtstück und 12 das metallische Schmelzbad.In A b b. 1 is a cross-section through a seam drawn according to the method according to the invention is welded. 1 and 2 are the two to be connected Workpiece parts, 3 and 4 the two copper jaws forming the seam, which are located in in this case extend over the entire length of the seam. The two workpiece parts 1 and 2 rest on the melting wire guide 5 and are from this through the Separate insulating layers 6 and 7 made of sprayed-on aluminum oxide. The welding wire 8 is fed through the hole 9 in the melting wire guide 5 to the welding point. A b b. 2 shows a section through the weld. 1 and 2 are the two again Workpiece parts with the melting wire guide 5 clamped in between, in which the welding wire 8 enters at the top and exits at the bottom. The slag bath 10 extends to to the melting wire guide 5 and melts this as it progresses Upward movement continues to decrease. The insulating layers 6 and 7 between the consumable Wire guide 5 and the workpiece parts 1 and 2 are slightly above the lower edge the melting wire guide 5 and thereby prevent short circuits of drops, which are about to be released from the melting wire guide with the workpiece parts 1 and 2. 11 is an already finished piece of seam and 12 is the metallic weld pool.

In A b b. 3 ist die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens bei einem T-Stoß zu sehen. Die Ziffern haben dieselbe Bedeutung wie in der A b b. 1.In A b b. 3 is the application of the method according to the invention at a T-joint. The digits have the same meaning as in A b b. 1.

Schließlich zeigt A b b. 4 die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens bei einem Kreuzstoß. 13 bis 16 sind die vier zu verbindenden Bleche, 17 bis 20 die die Naht formenden Kupferstücke. Die Bleche 13 bis 16 liegen an der abschmelzenden Drahtführung 5, die in .diesem Fall ringsum von der aus Aluminiumoxyd bestehenden Isolierschicht 21 umgeben ist. Der Schweißdraht 8 wird durch das Loch 9 in der abschmelzenden Drahtführung 5 vorgeschoben.Finally, A b shows b. 4 the application of the method according to the invention with a cross strike. 13 to 16 are the four sheets to be connected, 17 to 20 are the pieces of copper forming the seam. The sheets 13 to 16 are on the melting point Wire guide 5, which in this case all around from the aluminum oxide existing Insulating layer 21 is surrounded. The welding wire 8 is through the hole 9 in the consumable Wire guide 5 advanced.

Claims

Claims: 1. Method for electro-slag welding with consumable Wire guidance, especially in the variant of duct welding, which is marked by that for feeding the welding wire to the welding point a melting wire guide of such a shape is used that it covers the major part of the joint cross-section fills in that the workpiece flanks are in contact with the melting wire guide and that the melting wire guide at least in those areas in which there is contact with the workpiece or the jaws forming the seam or could take place, is provided with an electrically insulating layer.

2. The method according to claim 1, characterized in that as an insulating layer a ceramic coating made of such a material is used when the Wire guide is absorbed into the liquid slag and thereby the welding properties the slag does not deteriorate significantly.

3. The method according to claim 1 and 2, characterized in that an insulating layer, for example, by Spray applied coating of aluminum oxide (A120,), titanium dioxide (TiO2) or Manganese oxide (MnO) or a z. B. produced by immersion coating of solidified Slag is used.

4. The method according to claim 1 to 3, characterized in that the applied coating of aluminum oxide 0.1 to 3 mm, preferably 0.3 to 0.5 mm thick.

5. Application of the method according to claim 1 to 4, characterized in that that when welding gray cast iron the melting point Wire guide off a gray cast iron with increased. Carbon content and used as a welding wire Wire made from a normal carbon steel is used, making the weld metal contains a carbon content which corresponds to the composition of the material to be welded Gray cast iron. Documents considered: Fusion Welding, 1930, Pages 183 to 187.