DE1627530A1 - Schweisszusatzmittel - Google Patents
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Description
F.f«i*«ib«r 05/MM·
B 3223
KOBE STEEL Ltd., No. 36-1, Wakinohamacho 1-chome,
Fukiai-ku, Kobe-shi, Hyogo-ken / JAPAK
Die Erfindung betrifft ein Schweißzusatzmittel für die Ausbildung der
Wurzelnähte bei einseitigem Schweißen, das vor dem Schweißvorgang unterhalb der Schweißnaht angeordnet wird.
Es hat sich in der Schweißtechnik bisher als sehr schwierig erwiesen,
bei gewissen Konstruktionen, insbesondere bei freien Montagearbeiten,
sogenannte "Einfach"-Schweißvorgänge von einer Seite her zufriedenstellend durchzuführen. Insbesondere bei Kehlschweißnähten haben sich diese
Schwierigkeiten als so groß erwiesen, daß derartige Schweißungen als fast unmöglich betrachtet werden.
Zur Durchführung von Einfach-Schweißungen und insbesondere zur Ausbildung zufriedenstellender Wurzelnähte, die auch dynamischen Beanspru«- ·
chungen standhalten,ist es bereits bekannt, Flußmittel und Schweißzusätze
auf der' Unterseite der Schweißnaht anzubringen. Dies hat sich jedoch
schon bei Schweißungen in der Fabrik, wo Vorrichtungen zur Verfügung stehen, als schwierig herausgestellt, um so mehr jedoch bei Schweißungen, die auf Montage durchzuführen waren.
Es ist auch bekannt, bei Schweißverbindungen, bei denen nur von einer
Seite her geschweißt wird, eine Kupferschiene auf der Wurzelseite der
Schweißnaht unterzulegen. Diesem Verfahren hafteten jedoch gewisse Nachteile an, so daß in der Folgezeit durch die Anwendung von Flußmitteln versucht wurde, diese Nachteile zu überwinden. Die Anwendung eines
losen pulverförmigen Flußmittels zeigt jedoch gewisse Schwierigkeiten insofern, als es nicht gelingt, das Pulver in einer gewünschten Stärke
aufzubringen, um so das Schmelzmaterial zufriedenstellend zu unterstützen. Für die Praxis war dieser Vorschlag deshalb bisher nur von geringem Wert.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht also darin, ein Schweißzusatzmittel vorzuschlagen, das die obengenannten Schwierigkeiten beseitigt und Insbesondere das Anbringen von Kehlschweißnähten bei Montagearbeiten leicht und sicher durchzuführen gestattet. .
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß das Schweißzusatzmittel ein Festkörper in Form einer dem Nahtverlauf angepaßten Schiene ist.
Das erfindungsgemäße Schweißzusatzmittel besteht in einer besonders
günstigen Aueführungeform aus einer ersten Schicht eines Flußmittels und einer zweiten Schicht eines hitzebeständigen Flußmittels. Beide Schichten
liegen in fester Form vor, wobei eine Fläche der Flußmittelschicht als
Unterlagschiene wirkt. Es kann auch daran gedacht werden, die beiden
Schichten, nämlich die Flußmittelschicht als auch die hitzebeständige
Schicht in einer Metallschiene aufzunehmen.
Die Ausdrücke "Flußmittelschicht" und "hitzebeständige Schicht", die im
folgenden gebraucht werden, beziehen sich auf eine in fester Form vorliegende Schicht aus einem ursprünglich pulverförmigen zusammengesetzten
Flußmittel, welches für die jeweiligen Anwendungszwecke in geeigneter
Mischung zusammengefaßt ist, bzw. auf eine Schicht aus in fester Form
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vorliegenden hitzebeständigen Komponenten, die bei gewöhnlichen Schweißflußmitteln verwendet werden. Die hitzebeständige Schicht kann auch aus
einem Festkörper aus hitzebeständigem Material an sich bestehen. Die
für die Zusammensetzung verwendeten Materialien, die sich auch gemäß der vorliegenden Erfindung verwenden lassen, sind anorganische Verbindungen, wie beispielsweise SiO0, Al0O0, CaO, MgO, ZrOn, TiO0, MnO4,
Δ
Δ ä
Δ
Δ
Δ
u O O
dagegen setzt sich hauptsächlich aus hitzebeständigen Materialien zusammen, wie beispielsweise MgO, Al9O9, SiO0 und anderen. Diese Stoffe
Δ O Δ
werden durch Zusetzung von Wasserglas, Bentonit und anderen geeigneten
Bindemitteln in eine gewünschte Form gebracht und anschließend verfestigt.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der beiliegenden Zeichnungen näher
erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer grundlegenden Ausführungeform gemäß der vorliegenden Erfindung in Gestalt einer festen
Schweißzusatzmittelschiene;
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Fig, 2 einen Querschnitt durch die Schiene nach Fig. 1 in einem Anwendungefall, in dem sie unter einer V-förmigen Schweißnaht
liegt;
Fig. 3 Querschnitte weiterer Ausführungsformen; und 4
Fig. 5 perspektivische Ansichten weiterer Ausführungsformen;
und 6
Fig. 7 Darstellungen, bei denen die Ausführungsformen gemäß den
und 8
werden und
Fig. 9 eine Reihe von Querschnitten durch weitere Ausführungsformen
gemäß der vorliegenden Erfindung.
Wie aus Fig. 1 zu erkennen ist, besteht die grundsätzliche Ausführungsform darin, daß eine hitzebeständige Schicht 2 und eine Flußmittelschicht
in fester Form miteinander verbunden werden, wobei beide Schichten jeweils eine entsprechende Dicke aufweisen und so aufeinander gefügt sind,
daß sie eine einheitliche Raumform bilden. Gemäß Fig. 2 wird eine derartige Schweißzusatzschiene an die Wurzelseite zweier zu verschweißender
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Metallteile 4 angelegt, wobei die Oberseite der Flußmittelschicht 3 unmittelbar unter der Wurzelöffnung in Kontakt mit den Unterseiten der Metallteile 4 liegt. Das Anhefte», dieser Schiene kann beispielsweise durch eine
Heftnaht 5 (siehe Fig. 7) erfolgen oder durch die Befestigung mit einer Heftplatte. Sie kann auch durch verschiedene Metallplatten unterstützt
sein und durch eine geeignete Vorrichtung festgehalten sein. Es kann jedoch auch daran gedacht werden, sie durch die Anwendung eines Klebemittelbandes auf der Unterseite der Metallteile 4 anzuheften.
Der Schweißvorgang wird von der Oberseite der Metallteile her durchgeführt (vergleiche Fig. 7 und 8). Während dieses Schweißvorganges wird
aufgrund der Tendenz der Metallschmelze 6, nach unten zu fließen, ein Druck auf die Unterseite der Verbindung ausgeübt werden, und zwar in
dem Bereich der Flußmittelschicht 3, die aufgrund der Schweißhitze inzwischen geschmolzen und zu Schlacke umgewandelt worden ist. Diese
Stützreaktion trägt sehr dazu bei, der Wurzelnaht ein besseres Aussehen und eine bessere Ausbildung zu geben.
Erfahrungen mit dem erfindungsgemäßen Schweißzusatz haben gezeigt, daß
selbst bei extrem tiefem Eindringen des Lichtbogens in die Schweißnaht während des Schweißvorganges die Schmelze durch die hitzebeständige
Schicht 2 unterhalb der Flußmittelschicht 3 sicher zurückgehalten wird und
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so keinerlei Schaden entstehen kann. Durch geeignete Abwandlung der
Schichtstärke der Flußmittelschicht 3 läßt sich die Schlackenschichtdicke während des Schweißvorganges steuern und zugleich dadurch die Höhe der
Metallabtragung in der Wurzelnaht unter Kontrolle halten. Im Vergleich
mit den bekannten Maßnahmen in der Schweißpraxis lassen sich die Schweißbedingungen
dadurch weitgehend verbessern und der Anwendungsbereich von Schweißungen vergrößern. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß
selbst bei Änderung der Lichtbogenstärke während des Schweißvorganges, durch die sich der Schmelzvorgang ebenfalls ändert, und sogar bei Überschußerzeugung
von Metallschmelze die Gleichförmigkeit der Wurzelnaht aufrechterhalten wird. Die Fig. 5 und 7 zeigen eine Modifikation, bei der
eine Metallschiene zum Zwecke der Verstärkung vorgesehen ist. Gemäß Fig. 5 enthält eine Metallschiene 1 von etwa U-förmigem Querschnitt die
hitzebeständige Schicht 2 und darüber die Flußmittelschicht 3. Zweckmäßigerweise
schließt die Oberfläche der Flußmittelschicht 3 mit der Oberkante der Metallschiene 1 ab. Die Oberfläche der Flußmittelschicht 3 liegt demzufolge
frei, während die hitzebeständige Schicht auf dem Boden der Metallschiene
1 liegt. In Fig. 7 ist die Anwendung einer derartigen Schiene bei einer Stumpfs chweißung dargestellt, bei der zwei Metallstücke 4 in
einer Ebene zusammengefügt werden sollen.
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Wie bereits erwähnt, läßt sich das erfindungsgemäße feste Schweißzusatzmittel besonders vorteilhaft bei Kehlschweißnähten in Gestalt von T- oder
V-Schweißungen einsetzen, lh Fig. 6 ist eine Ausführungsform dargestellt,
die sich insbesondere bei Kehlschweißnähten verwenden läßt. Dabei ist die hitzebeständige Schicht 2 fest in einer Metallschiene 1 eingebettet,
während auf der Oberseite der hitzebeständigen Schicht 2 die Flußmittelschicht 3 in Form eines Dreikantprismas befestigt ist. Auch diese Ausführungsform läßt sich ohne eine Metallschiene verwenden. In Fig. 8 ist
die Anwendung dieser Schienenart bei einer Kehlschweißnaht veranschaulicht. Die angefasten Seitenflächen der in Fig. 6 gezeigten Zusatzschiene
werden mit den entsprechenden Unterseiten der Metallstücke in engen Kontakt gebracht und durch irgendwelche, nicht gezeigte Einrichtungen in
dieser Position gehalten. Nun wird die Schweißung von einer Seite der Schweißnaht her ausgeführt. Dadurch wird die Flußmittelschicht 3 teilweise
in Schlacke umgewandelt und dient zur Steuerung der Wurzelnahtausbildung.
Es ist einleuchtend, daß das erfindungsgemäße Schweißzusatzmittel sich
auch bei geeigneter Anpassung und Abwandlung zur Erzielung besserer Schweißergebnisse bei jeder anderen Eckenschweißnaht einsetzen läßt, beispielsweise bei solchen Schweißnähten, bei denen zwei .Metallplatten von
stark unterschiedlicher Dicke unter einem spitzen Winkel miteinander
verschweißt werden sollen. Auch bei der Verschweißung gewellter Spund-
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wände, bei denen die zu verschweißenden Metallteile mit unterschiedlichen
Winkeln zueinander stehen, läßt sie sich vorteilhaft verwenden.
Unter den in Fig. 9 dargestellten Modifikationen zeigt a eine aus zwei
unterschiedlichen Materialien bestehende hitzebeständige Schicht 2, deren einer Teil aus einem hitzebeständigen Material 2' besteht, das billiger
oder hygroskopischer ist. Das Material 2* kann auch ganz weggelassen
und an dessen Stelle ein Hohlraum vorgesehen werden, während die Unterseite der hitzebeständigen Schicht 2 durch eine geeignete Stützplatte gehalten
ist. Bei b trägt die Metallschiene 1 nach innen gerichtete Dorne 7, um die hitzebeständige Schicht 2 besonders gegen Schwingungs- und Stoßbeanspruchungen
sicher in der Schiene zu halten. Bei e besitzt die Metallschiene einen bogenförmigen Querschnitt und die hitzebeständige Schicht
ist darin zu einem bestimmten Betrag aus Metallpulver 8 zusammengesetzt,
um die thermischen und physikalischen Eigenschaften zu verbessern. Bei d ist auf der Oberfläche der Flußmittelschicht 3 eine Folie aus Cellophan
oder ähnlichem Material angebracht, um das Flußmittel einerseits
gegen Feuchtigkeitseinflüsse zu schützen und andererseits die Möglichkeiten eines unbeabsichtigten Abbrechen* zu verringern. Bei e ist der Schweißzusatz
innerhalb der Schiene so ausgebildet, daß die hitzebeständige Schicht 2 zwei freie, unter 90° zueinanderstehende Flächen bildet und
wiederum an der Ecke dieser Flächen ein prismatischer Teil einer Fluß- *
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mittelschicht 3 mit einem Querschnitt in Form eines ungleichseitigen
Dreiecks befestigt ist. Diese Schweißmittelzusatzschicht läßt sich besonders geeignet bei Kehlschweißnähten mit unterschiedlichen Schenkellängen
verwenden. Bei f ist eine Modifikation der Ausführungsform gemäß e dargestellt. Hier bilden die beiden nach oben ragenden Seitenflächen der
Metallschiene 1 die Schenkel der V-förmig gebildeten Flußmittelschicht 3, so daß die hitzebeständige Schicht 2 völlig innerhalb verdeckt ist. Die
Spitze der Flußmittelschicht 3 kann anstelle eines rechten Winkels, stumpfwinkelig
oder sogar bogenförmig sein. Bei g ist an der Metallschiene 1 eine Halte- und Anschlußeinrichtung 10 vorgesehen. Bei h ist anstelle
der Metallschiene mit U-fÖrmigem Querschnitt eine Metallschiene mit
rechteckigem Querschnitt vorgesehen, welche zwei Längsbohrungen 11 aufweist,
die dazu dienen, zwei oder mehr Schweißmittelzusatzschienen miteinander zu koppeln. Diese Koppelung dient zur Erleichterung der Beförderung
oder der Befestigung mit Hilfe.von Drähten und dergleichen. Bei i ist eine Schweißmittelschiene gezeigt, die sich besonders zweckmäßig
bei Montagearbeiten erwiesen hat, bei denen die zu verschweißenden Teile hinsichtlich ihrer Größe und Form sehr stark voneinander abweichen.
Hierzu wird eine Metallunterlage aus Bandstahl 1 verwendet, deren Oberseite mit hitzebeständigen Verbindungen in Form einer Lösung überzogen
ist-. Die Lösung wird zur Ausbildung einer festen hitzebeständigen Schicht
getrocknet und ausgehärtet. Anschließend wird die Flußmittelschicht 3 auf
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die hitzebeständige Schicht 2 lest aufgedrückt und so eine einheitliche
Form erzielt. Diese Schweißzusatzmittelschiene läßt sich einfach in jede beliebige Form bringen, je nach den Erfordernissen der zu verschweißenden Werkstücke.
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Claims (6)
1. Schweißzusatzmittel für die Ausbildung der Wurzelnähte bei einseitigem
Schweißen, das vor dem Schweißvorgang unterhalb der Schweißnaht angeordnet wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Schweißzusatzmittel ein
Festkörper in Form einer dem Nahtverlauf angepaßten Schiene ist.
2. Schweißzusatzmittel nach Anspruch 1, dadurch' gekennzeichnet, daß es
aus einer Flußmittelschicht (3) und einer hitzebeständigen Schicht (2) besteht.
3. Schweißzusatzmittel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die
Flußmittelschicht (3) und die hitzebeständige Schicht (2) in einer Metallschiene (1) gefaßt sind.
4. Schweißzusatzmittel nach Anspruch 2 und einem der darauffolgenden,
dadurch gekennzeichnet, daß die hitzebeständige Schicht (2) aus pulverförmigem hitzebeständigem Material und die Flußmittelschicht (3) aus
pulverförmigem Flußmittel besteht, die durch den Zusatz von Bindemitteln/
wie beispielsweise Wasserglas oder Bentonit, verfestigt sind.
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5. Schweißzusatzmittel nach Anspruch 2 und einem der darauffolgenden,
dadurch gekennzeichnet, daß die hitzebeständige Schicht (2) durch den Zusatz einer pulverförmigen hitzebeständigen Komponente zu an sich bekannten Schweißflußmitteln sowie den Zusatz von Bindemitteln verfestigt
ist.
6. Schweißzusatzmittel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die
hitzebeständige Schicht (2) aus einem hitzebeständigem Festkörper besteht.
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