DE2000037A1

DE2000037A1 - Lichtbogen-Schmelzschweissverfahren

Info

Publication number: DE2000037A1
Application number: DE19702000037
Authority: DE
Inventors: Peter Dipl-Ing Scherl
Original assignee: Gebrueder Boehler and Co AG
Current assignee: Gebrueder Boehler and Co AG
Priority date: 1969-12-24
Filing date: 1970-01-02
Publication date: 1971-07-01
Also published as: FR2074129A5; CH536158A; DE2000037B2; US3751628A; DE2000037C3; BE760859A; HU162738B; SE374290B; CA932405A; AT313026B; NL7018799A; ES386697A1; NO132750C; NL156626B; GB1332915A; NO132750B; SU741785A3; TR17539A; ZA708649B

Description

Gebr. Böhler & Co., Aktiengesellcchaft in Wien

Lichtbogen-Schmelzschweißverfahren

Angeneidet am: Beginn der Patentdauer:

Die Erfindung betrifft ein Lichtbogon-öchmelzschv/eißverfahren f zur Herstellung von Auftrag- bzw. Verbindunsüoehv/eiiDun^en unter Verwendung eines Schv/eißkopfeo.

Das Strebeii nach erhöhter Wirtschaftlichkeit in der üchweiijteohnik hat dazu geführt, daß die automatischen Lichtbogenj mehr und. mehr an Bedeutung gewinnen, '.'!inea

dieeer Verfahren ist die bosondera für das Auftrags;

vorteilhafte Schweifung mit einer Saugelektrode, dio der Solr.voiiotello vor^ einem BoliviöiSkOTyf laufend augefülirt und im r.ioiat

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durch ein Schweißpulver abgedeckten Lichtbogen abgeschmolzen wird. (

Um die Absefrmel-leistung zu erhöhen und auch um den Einbrand zu verringern, ist schon vorgeschlagen worden, dabei auf den Grundwerkstoff in bestimmter Schichthöhe aufgebrachte IJetallpartikel mit dem Lichtbogen aufzuschmelzen baw, das Bandschweißverfahren in einer v/eise zu modifizieren, daß angrenzend an die Kante einer auf den Grundwerkstoff aufgebrachten Auftragsch\vei.3naht eine bandförmige Lletallbeilage gelegt und ein Sohweißkrater durch Schmelzen sowohl der gesamten Beilage, der Bandelektrode, der Kante der vorher ttufgebrachten Schweißnaht, als auch der Oberfläche des Basisiaetallea gebildet wird. Ienngleich dabei gewisse Vorteile erreicht v/erden können, i3t die Anwendung praktisch auf ebene Flächen des Grundwerkstoffes beschränkt und führt nur bei genauester Einhaltung der aufgebrachten Schichthöhe der dann mit Schweißpulver überdeckten Iietallpartikel zu gleichmäßigen und reproduzierbaren Ergebnissen« Im anderen Pail bietet die Anordnung der an das Basismetall und an die oft unregelmäßig ausgebildete Kante der vorher aufgebrachten Schweißnaht satt anzupassenden Beilage beträchtliche Schwierigkeiten und die Breite der in einem Arbeitsgang Möglichen Auftragung ist mit derjenigen der jeweils verwendeten Bandelektrode begrenzt·

Da3 den Gegenstand der vorliegenden Erfindung bildende Bandachweißverfahren weist demgegenüber sowie überhaupt gegenüber j allen bekannten Arten dieser Technik wesentliche und überraschen-

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de Vorteile auf. lieben leichterer Zündung und Aufrech.terha3.tung des Lichtbogens, geringeren Sinbrand und erhöhter Absc-melsleisting sowie Schweißgeschwinöiokeit komnen noch entscheidende weitere Verteile hinsichtlich der Schaffung eines gegebenenfalls wesentlich verbreiterten Schweißbades und der Möglichkeit auf einfache Weise bisher kaum oder gar nicht realisierbare Schvjeißgutsusammensetsungen zu erzielen, hinzu«

Das erf induiigsgeEiäße Verfaliren hut Herstellung von Auftrags- bzw. Verbindungoschweißungen ist dadurch gekennzeichnet, daß dem Schweißkopf zumindest zwei oder mehrere bandförmige, im licht- % bogen abschinelzbare Elektroden zugeführt, darin stromführend verbunden und unter !lichtbogenausbildung in ein geneinsames Schweißbad abgeshmolzen werden.»

Als bandförmige Elektroden sind im Sinne der Erfidnung generell alle* beliebigen Elektrodenformen zu verstehen, deren Breite größer, im allgemeinen wesentlich größer ist als ihre Stärke. Das Verhältnis der Breite zur Dicke der wirtschaftlich anzuwendenden Bänder liegt zwischen 360:1 und 8:1, Ali häufigsten werden Bänder mit Abmessungen von ungefähr 60 χ 0,5 lam entsprechend einem Verhältnis 120:1 von Breite zu Dicke verwendet. g Stromführend verbunden bedeutet, daß die bandförmigen Elektroden im Regelfalle mit einem Pol der zun Schweißen verwendeten Stromquelle verbunden werden. 3s ist aber auch möglich und liegt ebenfalls im Rahmen der Erfindung, daß die Speisung der Elektroden von verschiedenen Stromquellen aus erfolgt.

GenB!3 weiteren Erfindungsnerknalen ist es dabei möglich und vorteilhaft, Bande!ektroden verschiedener Stärke, verschiedener Breite bzw. verschiedener ßusaiamensetsung zu verschweißen. Überraschenderweise hat es sich gezeigt, daß die Bandelektroden auch in gegeneinander versetzter Position verschweißt werden

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können. Besonders hervorzuheben ist dabei die Möglichkeit, durch versetztes Schweißen von z.B. zwei oder drei Bändern der gleichen Standard-Abmessung Schweißraupen mit jeder beliebigen Breite zwischen der ein- bis dreifachen Bandbreite zu erzeugen. Bisher waren dazu eine ganze Reihe verschieden breiter Schweißbänder erforderlich. Man kannte bisher nur die Methode, schmälere Raupen durch Drehen eines Bandes mehr und mehr in üchweißriohtung herzustellen. Diese Raupen hatten überdies den llachteil, daß ihre Ränder schürchter ausfließen; außerdem waren die Anfangs- und ündstüoke schräg. Ein weiterer ganz entscheidender Vorteil liegt darin, daß Bänder, die sich wegen schwieriger Verformbarkeit nur mit relativ geringer Breite herstellen lassen, mit Hilfe des erfindungsgeraäßen Verfahrens zu breiteren Raupen verschweißt werden können.

V/eitere Kennzeichen und Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens sowie eines Schweißkopfes zu dessen Durchführung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung und der Zeichnung.

E3 zeigen: Die Pig. 1 und 2 eine Ausführung3forra eines erfindungßgemäßon Schweißkopfes in Vorder- und Seitenansicht, Fig. die gemäß Fig. 2 gewählte Positionierung der Schweißbänder im Querschnitt, Fig. 4 eine spezielle Ausführung des Kontaktstückes für den üchweißkopf gemäß Fig. 1, die Fig. 5 und 6 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform für den öchweißkopf und die Fig. 7 bis 9 Schnittdarstellungen abgewandelter Bandpositionierungen gemäß verschiedenen Auoführungsbeispielen.

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Die in Pig.1 und 2 dargestellte bevorzugte Ausführungsforin dec erfindungogemäßon Schweißkopfes zeigt drei. Bandelektroden 1, 2, 3, welche von nicht abgebiD-deten Bandspulen abgenommen und im oberen Teil des Schweißkopfes positioniert werden_o Dies geschieht mit Hilfe von auf den Achsen 4 einstell- soviic auswechselbar montierten und mit einer Führungsnut 5 versehenen Distanzscheiben 6. Die Bandelektroden 1, 2, 3 gelangen dann au den zu einem Paar zusammengefaßten Vorschubrollen 7 bzw. 7', von denen die Rolle 7 durch Drehen der Schraube 8 der anderen Rolle 7¹ mehr oder minder weit genähert werden kann. Das vom Vorsohubrollenpaar 7> 7¹ geförderte itälektrodenbündel gelangt nun in den mit einem Isolierkörper 9 teilweise ausgefüllten inneren Bereich der mit einem Pol der Stromquelle in nicht näher gezeigter'V/eise verbundenen, vorzugsweise aus Kupfer bestehenden Kontaktplatten 10_y 11. Die Kontaktplatten 10, 11 sind derart im Schweißkopf montiert, daß ihre unteren Kanten 12 sich einander bis auf einen einstellbaren Spalt nähern, um je nach der Stärke des den Spa-lt durchsetzenden illektrodenbündels den äußeren Uloktrodenflachen den Stromkontakt zu vermitteln. An den Außenflächen der Kontaktplatten 10, 11 ist je ™ ein Pul verdichter 13 für das bei der Unter-Pulver-Schweißung zur Anwendung kommende Schweißpulver befestigt. Die im dargestellten Pail gewählte Elektrodenpos, itionierung der Bandelektroden 1, 2, 2 ist in Pig.3 iift Querschnitt· veranschaulicht»

In Pig.4 ist eine spezielle Ausführungsfoim eines Kontaktstückea für den erfindungsgemäßen Schweißkopf dargestellt, wobei die Distanzierung der beiden Kontaktplatten 10*, 11^f bzw,

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ihrer Kanten 12^f voneinander in-besonders einfacher Bedienungi;-weise über ein η it den Hebel 14 zu betätigendes Kreui'ge stange 15 erfolgt. Je ein Gabelstück 16 ist dafür vorgesehen, daran wahlweise einen Pulvertrichter 13 oder - wenn die Schweißung unter Schutzgas ausgeführt werden soll - eine entsprechende Schutzgas-' Sptilvorrichtung zu befestigen.

Die Fig.5 und 6 voranschaulichen in nchematitscher Weise eine andere Ausbildung des erfitidungsgenäßen Schweif'kopf es, bei der mit Federdruckrollen 17 zusammenwirkende Kontaktteile 18, 18* mit den Bandelektroden 19» 20, 21 in Schleifkontakt stehen und diesen den Stromüborgang vermitteln. ?ür jede der Elektroden 19» 20, 21 ist dabei ein eigenes Vorschubrollenpaar 7, 7^f vorgesehen, wenngleich es auch möglich ist, mit einem solchen Vorschubrollenpaar 7, 7¹ ein schon vorher gebildetes Bandelektrodenpaar bzw. - bündel zu bedienen.

Zu betonen ist, daß für das erfindungsgemäße Schweißverfahren eine dichte Packung der Bandelektroden beim Abschmelzen keines-'. wegs Bedingung ist. Es hat sich vielwehr gezeigt, daß eine gev/itsse

Spreizimg der Bandelektroden in der Abschmelzzone im Sinne einer möglichst hohen Abschnelzleistung sogar von Vorteil ist. Dies wird darauf zurückgeführt, daß die sich bei Bandelektroden bekanntermaßen ergebende V/änderung des lichtbogena bzw. die gleichzei~ •fcige Ausbildung mehrerer Lichtbogen entlang der abschmelzenden Elektrodenkante beim erfindungsgemäßen Verfahren wesentlich verstärkt auftritt und dieser Effekt beim Verschweißen eines gespreizten Blcktrodenbündels noch erhöht wird,

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Die Erfindung wird nachfolgend an Hand von Aixsführungßbeispielen näher erläutert. Dabei wurden die Bond elektroden jeweils mit
Gleichstron am positiven Pol verschweißt, wenngleich 211 erwähnen ist, daß auch bei umgekehrter Polarität sowie mit Wechselstrom
sehr gute Schweißergebnisse erhalten werden·

Beispiel 1·

Dieses Beispiel betrifft Auft ragsschv?ei ßungen auf einem unlegierten Baustahl (C 0.08 ?o, Si 0.26 ^c/o, Mn 0.45 $>) nach dem Unterpulver-, kurz· UP-Verfahren mit für eine etwa 20 $ige Aufmischung ™ tiberlegiertem austenitischem Schweißband, wobei den Ergebnissen
(a), die gemäß dem erf indungs gemäßen Verfahren erzielt wurden,
solche mit nur einem Band flächengleichen Querschnitts (b) sowie zum weiteren Vergleich auch solche mit einem einzelnen Band
gleicher Dimension (c) gegenübergestellt sind. Als Schweißpulver wurde jeweils ein agglomeriertes Pulver folgender Zusammensetzung SiO₂ 29c5 Gewichts-^, CaO 27.1 #, CaF₂ 25.8 $₉ ZrO₃ 7.3 #, Aa₂O₅ 3.5 fit Na₂O 2,6 5S₁LIn 2.2 #, Cr 3.1 ^cß> verwendet, das im folgenden mit Schweißpulver I bezeichnet wird. Die Zusammensetzung der Band- \ elektroden war in allen Fällen gleich, nämlich C 0.017 #_f Si 0.47 $, Mn 1.67 #, Cr 24.2 5$, Ui 12.82 #, ITb 0,60 ^, P und S unter
0.020 ^c/o_t Rest Pe.

a) Schweißung mit zwei im Schweißkopf deckungsgleich susammengegeführten Elektrodenbändern von 60 χ 0.5

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	γomaaten	30 Y	8 ~	M 1402
	A	30 V	Schweißgeschwindigkeit	2000037
ißst:	A	30 V	12 cm/rain	Aufmischung
790	A	30 V	14 cm/min	7 *
790	A	30 V	15 cm/min	9 *
990	A	30 V	17 cm/rain	10 $
990	A		18 cm/min	19 *
1200	21 cm/min	22 $>
1200	28 io

b) Schweißuhg mit einem Einzelband von 60 χ 1 mm:

max.
Schweißstromdaten Schweißgeschwindigkeit .Aufmischung

790	A	30	V	12	cm/min	9.	VJl
990	A	30	V	15	cm/min	23
1200	A	30	V	18	cm/min	35.	5

c) Schweißung mit einem Einzelband von 60 χ 0.5

max· mögliche max.

Schweißstromdaten Schweißgeschv/indigkeit Aufmischung 730 A 30 V 13 cm/min 17 £

Aus diesen Ergebnissen ist zu ersehen, daß der Einbrand bzw. die Aufmischung gegenüber dem Einzelband flächengleichen Querschnitts bei gleicher und selbst noch bei etwa 15 5« höherer Schweißgeechwindigkeit wesentlich geringer ist, so daß die Uberlegierung des Bandes v;esentlich vermindert werden kann, um die gewünschte Schweißgutzusamnensetziing zu erreichen. Andererseits kann bei etwa gleicher Aufrnischung die Schweißgeschwinö.igl'-u it erhöht werden,

und zwar jeweils unter der Voraussetzung, daß das Schweißergebnis voll befriedigt und daß flache, gleichmäßig geformte Schweißauftragungen von 6.5 - 7 mm Höhe erhalten v/erden. Die Abschmelsleistung ergab im ere^en Falle (α) im Hittel 23.5 kg/h, viährend bei (b) im Hittel 19.5 kg/h und bei (c) 14.1 kg/h erha lten wurden.

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Es wurden Auftragschweißungen auf einem unlegierten Baustahl mit zwei, drei und vier deckungsgleich verschweißten Elektrodenbändern im Format 60 χ 0.5 mra nach dem UP-Verfahren mit dem Schweißpulver I ausgeführt. Die Bänder hatten die Zusammensetzung C 0.020 fo, Si 0.45 #, Hn 1.82 #, Cr 21.72 $£, ITi 11.13 tf, P und S unter 0.020 <fo_t Rest Pe.

Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle zusammengestellt:

2	990	A	30	V	13	cm/min	4	.1 tfo	22	.9	kg/h
3	1250	A	30	V	13	cm/min	4	oO io	27	.5	lcg/h
4	1500	A	30	V	13	cm/min	3	.8 ^	31	.5	kg/h

Der Einbrand im Grundwerkstoff war sehr gleichmäßig; die Raupen höhe betrug 6.5 mm (2 Bänder), 8.5 mm (3 Bänder) bzw· 10.6 mra (4 Bänder).

Bei diesem und den folgenden Beispielen 4-7 wird gezeigt, daß das erfindungsgemäße Verfa-hren die Möglichkeit zu einer wesentlichen Verbreiterung des Schweißbadee gegenüber der Elektrodenbandbreite bietet, was schon allein auf Grund der verminderten Gefahr von SchlackeneinschlUssen an den Kantenrändern und der sich oft in diesem Bereich ergebenden Erhöhung wesentliche Vorteile erbringt.

Bei Auftragschwcißungen, die hinsichtlich Grundwerkstoff, Elektrodonzusammo-noetzuns, Band abmessung und "dorn verwendeten Sohwoii3-

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pulver denjenigen von Beispiel 1 a) glichen, wurden die beiden Elektrodenbänder jeweils unter gleichen üchv/eißbedirigungen, nanlich 990 A, 30 V, 15 cm/nin, aber zimehinend gegeneinander ver-B3tzt verschweißt. In allen Fällen ergaben sich voll befriedigende Auftragschweißungen mit sehr gleichmäßigen ilinbrand und einer wax, 10 ^igen Aufmischung durch den Grundwerkstoff. Das Ausnaß der Überlappung der Bandelektroden, die dabei resultierende Raupenbreite und die Höhe der Auftragung waren wie folgt:

Überlappung Raupenbreite Raupenhöhe

(60 mm =) 100 ^cp 62 mm 6.9 mm

(30 mn =) 50 ^c/o 91 mn 5.8 mm

(10 mm =) I6.5$i 110 ram 4.6 mm

0 % 118 mn 4.4 mm

Zu betonen ist, daß sich die Schweißraupen überraschenderweise stets völlig eben und glatt ausbilden; auch im überlappten Bereich tritt keine Überhöhung ein.

In diesem Falle wurden die Auftragschweißungen mit drei Elektrodenbändern von 60 χ 0.5 mm der in Beispiel 1 erwähnten Zusammenr Setzung und den Schv.-eißdaten 1250 A, (1300 A baw, 1350 A), 30 V und 13 cm/min durchgeführt. Das verwendete agglomerierte Schweiß pulver hatte folg-ende Zusammensetzung« SiO₂ 21,4 /'» CaO 26.2 }$, CaF₂ 3.1 Ji, ligO 14,0 jS, IJnO 7.2 Ji, Al₂O₃ 21.0 5J₁ Fe₂O₃ 0.8 &₉ Cr 5.3 ^f/S.

Die Auftragungen waren auch bei den versetzten Positionen der Bandelolctroden, wie sie ochomatiooh in Fig.7 dargestellt sind,

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eben, gleichmäßig und glatt, wobei sich folgende Verhältnisse ergaben:

Raupenbreite Raupenhöhe

a) 100 $ige Überlappung der

3 Bänder 63 mm 8.4 mm

b) 2 Bänder mit 5 mm Abstand
nebeneinander; 1 Band mit

3e 27 mm Überlappung in der 125 mm 6.2 mm Mitte

c) wie bei b), aber mit 30 mm"

Abstand nebeneinander 148 mm 4o7 mm

Beis^iel^^

Dieses Beispiel betrifft eiiie Kombination von 4 bzw« 5 Bandelektroden des Formates 30 χ O₀5 mm, die einerseits 100 f> überlappt (Pig.8a) und andererseits im Schweißkopf in der Weise positioniert wurden, daß die beiden inneren Bänder eng ne-beneinander liegend unter symmetrie cheurAnordnung der beiden äußeren Bänder in der Mitte, somit also mit einer oberen und unteren Überlappung der mittleren Bänder von je 50 fo verschweißt wurden (Pig.8b). Die Bandelektroden hatten folg ende Zusammensetzung: 0 0.018 fo, Si 0.43 #, Mn 1.71 #, Cr 20.44 fi, Hi 13.90 fo, Ho 2·62 fo, P unter 0.020 fo, S unter 0.010 fo, Rest Pe. Das Schweißpulver war dasselbe wie beim vorigen Beispiel (Schweißpulver II), die Schweißbedingungen waren bei 100 jSiger Überlappung 800 A, 28 V und 14 cm/min, wobei sich eine Raupenhöhe von 10.5 mm ergab« Die andere Positionierung wurde mit 9oo A, 28 V und 16 cm/min geschweißt, wobei die Raupenhöhe 7*2 ram betrug. In beiden Pällen waren die Auftragungen schön glatt und eben ausgebildet.

Bei einem weiteren Versuch (3?ig_o8c) wurden 5 Elektrodenbänder der angegebenen Art in awei Schichten verschweißt, wobei in svmaetri-

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scher Anordnung die Zwischenräume von drei mit je 5 ran Abotand nebeneinander positionierten Bändern durch Auflage zweier weiterer Bänder überbrückt wurden. Die Schweißdaten waren 1100 A, 30 V ur.d 11 om/min_t wobei sich eine Raupenbreite von 101 mm und eine Raupenhöhe von 5oO mm ergab.

Die folgenden Beispiele 6 und 7 zeigen die Verwendung bzw«, Kombination von Elektrodenbändern verschiedener Breite und verschiedener Stärke in verschiedenen Variationen,

Έα wurden zwei 3anel elektroden der in Beispiel 2 erwähnten Zusammensetzung im Format 60 χ 0.5 mm und 90 χ 0.5 mia in verschiedenartiger !Positionierung verschweißt, und zwar (Fig.9a - 9c):

a) das sehnälere Band in der Kitte;

b) das schmälere Band deckungsgleich am Rand des breiteren Bandes;

c) das schmälere Band versetzt in Überlappung nur eines Drittels der Bandbreite des breiteren Bandes.

Die auch in diesen Fällen auf einem unlegierten Baust aiii aufgebrachte Auftragsschweißung unter Verwendung des Schweißpulvers II mit den Schweißdaten (bei a und b): 1100 A, 28 V und 12 cm/min

bzw. (bei c): 1150 A, 30 V und 10 cm/min

ergab in allen drei Fällen glatte, ebene Raupenoberflächen, deren Breite im Falle c) von 90 auf 118 mm anstieg, während sich die Höhe von 6 auf 5.3 nm verminderte.

AuftragschweiBungen nit verschieden starken Bandelektroden der in Beispiel 2 genannton Zusamraennetzung ergaben unter Verwendung de3

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Schweißpulvers I nicht nur "bei 100 # über läppten Bändern gleicher Breite, sondern auch mit Bändern verschiedener Breite ausgezeichnete Ergebnisse in Form glatter, ebener Raupenoberflächen.

Ss wurden zusannen verschweißt:

a) 1 Band 60 χ 2 ram Schweißdaten: 1500 A, 30 V,

1 Band 60 χ 0.5 mm 13 cm/min (100 f}±ß überlappt) Raupenbreite: 64 ram

Raupenhöhe: 11.6 mm

b) 2 Bänder 60 χ 0.5.mm (außen) Schweißdaten: 1400 A, 30 V,

3 Bänder 20 :·: 1 mm (dazwischen) 13 cn/rain '

( 100 faig überlappt) Raupenbreite: 63 nm

Raupenhühe: 10.9 mm

c) 1 Band 60 χ 0.5 mn Schweißdaten: 1050 Λ, 30 V • 1 Band 20 χ 2 mm 13 cm/min

(in der Mitte) Raupenbreite: 61 mm

Raupenhöhe: 6.2 mm

d) 1 Band 60 χ 0,5 mm Schweißdaten: 1150 A, 30 V,

2 Bänder 15 χ 2 mm (an den 15 cm/min

Rändern des breiteren Bandes) Raupenbreite: 62 mm %

Raupenhöhe: 6.7 mm

Beicgiel 8^

Dieses und die Colgenden Beispiele 9-13 demonstrieren die Anwendung von Band elektroden verschiedener Zusammensetzung, v/obei sich besondere Vorteile insbeoonders bei Ilartauftragungon, aber auch für Zwenke der! Korrosionsschutzes u.a.m. ergeben.

Bekanntlich sind Ha¹^"¹¹¹''' tragungen mit oinei-i fjohwöi'^J.lKj.nd höhertm O-Gehalhfs fiino technische (ίχ'οηκο gesetzt» -U) L,;!; otv/a οί:ι V/ex·"];.-

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seugstahlband der Zusammensetzung C 1.26 ^C,O, Si 0,24 Ά 1In 0.31 ·,*, Cr 0.72 4, W 1.88 <*, V 0.14 ^, praktisch nicht verschvjeißbar, weil sich auch.bei Verwendung der für solche Auftragungen an beste/i geeigneten Schweißpulver äußerst ruppige Raupenoberflächen ausbilden und die Auftragungon nicht entfernbare Schlackenreste enthalten.

Wird dienes Band jedoch erfindungogcmäß in Kombination z.B. mit einem 17 - 18 tf Cr-otahlband verschweißt, so ergeben sich einwandfreie und sehr glatte Raupen mit hoher Härte und Rostbeständigkeit. Beide Bänder hatten das Format 60 :c 0.5 mm; das Cr-Stahlband hatte die Zusammensetzung 0 0.07 jS, Si 0.4 $, Mn 0.4 ^cf>, Cr 18 ^c/₃, Rest Fe. Deckungsgleich mit einen geschmolzenen, Mn-haltigen Schweißpulver aer Zusanraens-et.'iung SiO₂ 39.3 #, CaO 10.2 $, CaP₂ 6,2 jS, Al₂O₅ 2.1 $, 1.InO 39.6 #, FeO 2.4 ^c/* und den Schweißdaten 900 A, 30 V, Geschwindigkeit 13 οι/min verschweißt, ergaben aich einwandfreie, glatte und völlig rißfreie Auftragschweißungen auf v/eichera, unlegiertem Grundwerkstoff mit Härtewerten in nur einer Lage von 58 60 HRc. Die Raupenhöhe betrug 5o5 nim, die Raupenbreite 65 min.'

Hoch etwas höhere IIMrtov/erte, nämlich 60 - 62 HRc wurden in analoger V/eise rait einem gleichformatigen Band der Zusammensetzung C 0.20 5$, Si 0.85 ^c/yf tin 0.4 5», Cr 17.8 #, LIo 1.1 fa, Rest Pe erhalten.

Es sei auch erwähnt« daß entgegen allen 13rWartungen selbst die Kombination zweier Jerlczeugstahl-Bänder der oben genannten Zusammensetzung bei Donst gleichen Schv/eißbedingungen eine Raupe mit feinen Fließliniim und einer Härte von HRc 54 ergab, die keine Mchl'ii.oe aufwies.

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Der Versuch des vorherigen Beispieles wurde mit einem Mo-haltigen Cr-Stahlband und der Abänderung wiederholt, daß anstelle des Y/erkzeugatahlbandes im Format 60 χ 0.5 mn ein analoges im Format 40 χ 0,5 ram (in der Mitte des "breiteren Bandes) verschweißt vrarde. Die Schwei3daten waren dabei 850 A, 30 V und 13 cm/min; die Härte der in einer Lage geschweißten Hart-Auftragung betrug 58 HRc*

Dieses Beispiel zeigt, daß für spezielle Hartauftragungen erfindungsgemäß anstelle eines nur schwierig und mit sehr hohem Kostenaufwand herstellbaren hochgekohlten Schnellstahlbandes, dessen C-Gehalt überdies beim Schweißen in hohem Maße abbrennt, eine Korabination eines Schnellstahlbandes mittleren und niedrigen Ö-Geialtes mit einer hochgekohlten, vorzugsweise 1 - 2 $ C entha-ltenden Eisenbasis-Bandelektrode eingesetzt werden kann. Es wurde ein Schnellstahlband der Zusammensetzung C 0.82 #, Si O„37 ^cß>_t Hn 0.32 ^, Cr 4.22 ?o, Mo 4.83 fo, V 1.98 $, Y/ 6„60 &, Rest Pe im Format 60 χ 0.5 mm zusammen mit deia in Beispie-1 8 genannten \7erkzeugstahlband mit C 1.26 $ deckungsgleich verschweißte Die mit dem Schweißpulver III und den Schweißdaten 900 A, 30 V, 15 cm/min durchgeführte Auftragschweißung ergab schöne, glatte und gleichmäßig verlaufende Schweißraupen mit Härtewerten von 61-62 HRc. Die Schweißgutanalyse ergab C 0.91 $, Si 0.66 ^, Mn 0.91 #, Cr 2.45 fo_t Mo 2.26 5$, V 0.61 &, W 4.06 #, Rest Fe.

Zum Vergleich sei erwähnt, daß der C-Geha-lt des Schnellstahlbandoü, wenn es allein verschweißt wird, auf Vierte um O.4O fo C abfällt .

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Beispiel 11:

Zur Herstellung von Hartauftragschweißungen auf der Basis der als Stellite bzw. Celoite bekannten Co-Basislegierungen wurde folgende Kombination von Bandelektroden in Format 60 χ 0.5 mm herangezogen:

a) ein lilektrodenband bcotehend aus einer gut verformbaren Coder ".-ν G anno? " & t ζ im.^
Basislegierung/G 0.18 <;S_f Si 0.00 ^, LIn 1,28 $, Cr 25«96 ^₁ ITi 10.0 i$, W 5.05 #, Pe 0.25 #, liest Co;

b) ein Y/erkzeugstahlband der in Beispiel 8 genannten Zusammensetzung;

c) ein Co-Band.

Mit den Schwei3daten 1250 A, 30 V, 13 cm/min wurde eine besonders widerstandsfähige llartauftragung nit einem Schweißgut erhalten, bei den die beim Schweißprozeß gebildeten Cr-Y/-Karbidc in eir.er zähen Kobaltgrundmasse eingebettet vorliegen.

Die dem Schweißfachrcann oft gestellte Aufgabe, auf einem unlegierten Grundwerkstoff mit etwa 0.20 $ C in nur einer Lage ein der Norm max. C 0.04 ^cß>, Cr 18 - 21 fir₉ Ui 9 - 11 ^₁ Rest Pe entsprechendes 18/ 8-Scliweißgut in einer Schichthöhe von 6 bzw» 8 mm aufzubringen, kann im Sinne der Erfindung durch kombiniertes Verschweißen von nur einer in üblicher V/eise überlegierten Bandelektrode mit einem oder mehreren normal legierten Bandelektroden gelost werden.

Die Auftragsch\vei,3ung erfolgte mit Bandelektroden im Format 60 χ 0.5 mi, wobei jeweils ein Band der Zusammensetzung C 0.019 fit Or 24.Ο5 fit Wi 12.70 Ji, Rest Fe in Kombination mit einem bzw. (für die höhere Auftragschicht) zwei Bändern der Zusammensetzung C 0,018 \>_t

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Cr 19·75 /£, Hi 10.30 $, Rest Pe deckungsgleich verschweißt wurde. Mit den Schweißpulver I und den Schweißdaten 990 A, 30 Y, 13 cm/min ergab sich dabei im. ersteren Fall eine Aufmischung von 5.1 fo und eine Raupenhöhe von 6.4· mn; die Schweißgui;analyse ergab C 0.029 fi, Or 20.80 #, ITi 10.93 fi. Die Kombination mit zwei normal legierten Elektrodenbändern unter Anwendung desselben Schweiß pulvers und den Schweißdaten 1250 A, 30 7 und 14 cm/min ergab dagegen eine Raupenhöhe von 8.3 mn, eine Auf mischung von 4.6 ^cß> und die Schweißgutanalyse 0 0.028 $5, Cr 20.18 ^c/o_f Hi 10.55 ^,'Rest Pe.

In diesem Palle wurde eine 50 im breite und 2.5 mm starke Püllbandelektrode, die aus einem zur Hülle geformten Band der Zusammensetzung C 0.06 ^c/o_t IJn 0.30 fo, Spun en Si, weniger als 0.025 ^cfi P bzw. S, Rest Pe und einer Püllung aus 77 ^cß> Cr-plv., 2 ^cß> Mn-plv., 2 ^cfo Perrosilizium (45;0i 5.5 '/* Al-piv. und 11.5 # Silbergraphit bestand, zusammen mit einer Bandelektrode im Pormat 60 χ 0.5 mm bestehend aus Cr 25 <fo_t Ni 4 <fo, Rest Pe mit den Schweißdaten 1400 A, 30 V, und 15 cm/min verschweißt. Dies chön geformte, ebene Schweißauftragung mit einer Raupenbreite von 62 mn und einer Raupenhöhe von 9.2 mn bestand aus Chrom-Gußeisen mit C 3*1 ^eß>_t Cr 28 ^c/o und Hi 1.4 fo.

Die weiteren Beispiele 14 und 15 betreffen Verbindtingsschweißunger» und zeigen, da-ß das erfindungsgemäße Bandschweißverfahren auch dafür vorteilhaft anwendbar ist.

Eo wurden Kehlnahtaohweißungen. mit Platten aus dem nur bedingt ochweißbaren Stahl der Zusammensetzung C 0.45 f«, Si 0.25 /»51 Mn 0.62 tf, lieot Pe (P unter 0.02 ft, S unter 0.01 ·/>) durchgeführt.

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Die Platten von 10 ma Stärke vmrden mittels einer Einspannvorrichtung in \7annenlage fixiert und die Verbindungsschweißung mit dem Schweißpulver I und drei quer zur üchweißrichtung deckungsgleich poGitionierten Band elektroden von Format 10 χ 0.5 πΐ.ι der Zusammensetzung C 0.11 ji, Si 0.46 ',O₁ Mn 6,SO $i, Gr 19.50 #, Ui 8.60 fo (V und S je unter 0.02 ^c/o) mit 550 A, 30 Y und 40 cm/min ausgeführt. S3 ergab sich eine sehr schöne Kehlnahtraupe mit ein wandfreiem Y/urzeleinbrahd.

Ein gleich gutes Ergebnis wurde bei einer weiteren Verbindungsschvveii3ung erhalten, die in analoger V/eise, aber mit parallel zur Schweißrichtung gerichteter Bandstellung ausgeführt wurde.

Auch in diesem Fall wurden Kehlnahtschweißungen an 10 tun starken Platten aus dem Werkstoff 0 0.022 ^c/₀, Si 0.69 ?°_t ^{tIn 1}·⁰² 'At ^Gr 17.54 ^c/o_f Ho 2.26 </,, Ni 11.55 #, Rest Fe mit z\ie± Elektrodenbändern von 30 χ 0.5 nm der Zusammensetzung C 0^18 ^c/o_t Si 0.42 $$, Mn 1.74 jS, Cr 19.09 ^, Mo 2.51 ^c/«_t Hi 12.30 ^c/o, Rest Pe ähnlich wie beim vorhergehenden Beispiel durchgeführt. Die Bandstellung war längs zur !Schweißrichtung, die Schweißdaten 650 A, 30 V bei einer Schweißgeochv/indigkeit von 55 cm/min. Die Kehlnahtraupe war schön ausgebildet und wies einen einwandfreien Wurzeleinbrand auf.

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Claims

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Pate n_t a_n s_g r ü_c__h__e

./Lichtbogen-Schnelzschweißverfahren zur Herstellung von Auftrag- bzw. Verbiiidungsschweißungen unter Verwendung eines Schweißkopfes, dadurch gekennzeichnet, daß dem Schweißkopf zumindest zwei oder mehr bandförmige, im Lichtbogen abschmelzende Elektroden zugeführt, darin stromführend verbunden und unter Lichtbogenausbildung in ein gemeinsames Schweißbad abgeschmoliuon werden,

2. Verfahren nach A?:u;pruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Bandelektroden verschiedener Stärke verschweißt werden.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß Bandelektroden verschiedener Breite verschweißt werden.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1-3» dadurch gekennzeichnet, daß die Bandelektroden in gegeneinander versetzter Position verschweißt werden.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1-4, dadurch gekennzeic]inet, daß Bandelektroden verschiedener Zusammensetzung verschweißt werden,

6. Verfahren nach den Ansprüchen 1-5 zur Herstellung von Hartauftragschweißungen, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine hochgekohlte. 0.5 - 4.3 ?« G, vorzugsweise 0.6 - 2_O8 ^cß> C enthaltende Bandelektrode verschweißt wird.

Ί; Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine hochgekohlte, 0_c5 - 4o3 $> C enthaltende Bandelektrode, vorzugsweise eine 0.6 - 2.8 j-5 C enthaltende Eisenbasis-Bandelektrode in Kombination mit zumindest einer 12-30 ^c,i Gr und gegebenenfalls bis 5 ^cfo Mo enthaltenden Bandelektrode verschweißt wirdo

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1,1 14 02

8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine hochgekohlte, 0.5 - 4.3 ^c/> C enthaltende Bandelektrode, vorzugsweise eine 0.6 - 2.8 fo C enthaltende Uieenbasis-Bandelektrode in Kombination wit einer aus Co oder einer Co-Basisle^ierung bestellenden Bandelektrode versehweißt wird«

9. Verfahren nach den Ansprüchen 1 - 8, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine, Legierungskonponenten und/oder Desoxydations- und/oder Flußmittel enthaltende Füllbandlektrode verschweißt wird.

10. Schweißkopf zur Durchführung des Verfahrens naclueinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeiclinet, daß er den einzelnen Bandelektroden (1, 2, 3) zugeordnete und zii deren Positionierung einstell- bzw. auswechselbare Bandführungen und zur Stromzuführung zwei, einen einstellbaren, schlitzförmigen Spalt bildende und die Bänder darin unter Kontaktga-be aufnehmende Kontaktplatten (10, 11) aufweist, oder einen bzw. mehrere, mit Federdruckrollen (17) zusammenwirkende Kontaktkeile (18, 18'), wobei einem Kontaktkeil vorzugsweise zwei Bandelektroden zugeordnet sind c

11. Schweißkopf nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Bandführungen auf quer zum Bandverlauf gerichteten Achsen (A) montiert und als mit einer Führungsnut (5) versehene Distanzscheiben (6) ausgebildet sind«

Gebr. Bühler&Co. Aktiengesellschaft Patentbüro

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