CH297911A - Verfahren zum Schweissen und Schweissbrenner zur Durchführung des Verfahrens. - Google Patents

Description

  Verfahren zum Schweissen und Schweissbrenner zur Durchführung des Verfahrens.    Es ist bekannt, mittels atomaren Wasser  stoffes oder Edelgas,     Metalle,    Oxyde usw. zu  schweissen bzw. zu schmelzen. Hierzu wird in  der Technik in der Regel mit- einem Brenner  gearbeitet, der im wesentlichen     aus    zwei  Wolframelektroden besteht, die derart ange  ordnet sind, dass jede Elektrode mit Wasser  stoff oder Edelgas, der aus einer konzentri  schen Düse ausströmt, bespült wird. Das aus  strömende Gas wird somit in ,den Lichtbogen  hineingeblasen, wobei sich die Elektroden in  freier Atmosphäre befinden. Man ist zu einer  derartigen Arbeitsweise bzw. Ausgestaltung  der Schweissbrenner gezwungen, da der Bren  ner von der Hand des Schweissers geführt  wird.

   Der Brennerkopf dieser im Verkehr be  findlichen Schweissgeräte ist bei den einzelnen  Modellen verschieden.     Meist    werden Schweiss  brenner benutzt, bei denen die Elektroden  unter einem Winkel von 30-60  angeordnet  sind und denen Wasserstoff oder Edelgas  durch eine Düse zugeführt wird, die konzen  trisch um die Elektrode angeordnet ist.

   Es  sind auch Schweissbrenner bekanntgeworden,  bei denen aus einer einzelnen zentralen Düse  Wasserstoff oder Edelgas in den Lichtbogen  eingeblasen wird; um diese Düse ist dann in  diesem Falle eine zweite Düse angeordnet, aus  der ebenfalls     Wasserstoff    oder Edelgas aus  tritt, jedoch mit geringerer Strömungs  geschwindigkeit und geringerem Druck, im  Gegensatz zu der um die Elektroden zu  innerst angeordneten zentralen Düse, aus der  Gas mit hoher Geschwindigkeit bei hohem    Gasdruck ausströmt. Durch diese Anordnung  will man Gas sparen.  



  Es hat sich gezeigt, dass durch derartige  Anordnungen, die im einzelnen verschieden       ausgebildet    sein mögen, bei denen aber stets  der Lichtbogen, wohl zunächst durch ein Gas  geschützt, praktisch aber in freier Atmo  sphäre brennt, ein einwandfreies Schweissen  nicht gewährleistet wird, weil das Schutzgas,  zum Beispiel Wasserstoff, wenigstens zum  Teil, selbst verbrennt, hierbei Wasserdampf  bildet, ,der seinerseits durch Strömungswirbel  und Diffusion in den Lichtbogen eindringen  kann. Im Lichtbogen     dissoziiert    der Wasser  dampf in elementarem Wasserstoff und ele  mentarem Sauerstoff, in Gase     also,    die in  diesem Zustand     hochreaktionsfähig    sind.

   An  der Oberfläche des zu schweissenden Werk  stückes befindet sich somit eine Gasatmo  sphäre, bestehend aus Wasserstoff, Wasser  dampf, Sauerstoff und Stickstoff mit den ver  schiedensten Energiegehalten. Die Gegenwart  von Sauerstoff wirkt sich naturgemäss auf die  Güte der Schweissnaht und in der Hand  habung     des    Brenners ungünstig aus.

   So ist es  bekannt, dass es im allgemeinen nicht möglich  ist, dickere Stäbe aus     Chrom-Nickel-Legierun-          gen,    vorzugsweise aus Legierungen mit 15     bis          ")00/o    Chromgehalt, in dickeren Schichten ein  wandfrei zu schweissen, es treten meist  Schlackennester auf, auch ist die Dehnung  im allgemeinen ungleichmässig und genügt  nicht den geforderten mechanischen     Bean-          spruehungen.         Die vorliegende Erfindung betrifft ein       Schweissverfahren,    das sich dadurch auszeich  net, dass die zum Schutze der Elektroden  übliche Schutzgasatmosphäre durch eine wei  tere,

   die Oxydation hindernde Gasatmosphäre  eines nicht brennbaren Mediums geschützt  wird. Der Schweissbrenner zur Ausübung des       Verfahrens    ist durch eine ringförmige Gas  austrittsdüse und mindestens eine diese um  gebende weitere Austrittsdüse für die Schutz  gase gekennzeichnet.  



  In der Zeichnung ist ein Brenner zur  Durchführung des neuen     Verfahrens    in einem  Ausführungsbeispiel dargestellt, und zwar  zeigen  Fig. l einen Vertikalschnitt und  Fig. 2 einen Horizontalschnitt gemäss der  Linie 17-17 in der Fig. 1.  



  Der Schweissbrenner weist zwei geneigt. zu  einander angeordnete Elektroden 5 und 6,  zum Beispiel aus Wolfram, auf, die von je  einem Rohr 14 umgeben sind und welche     einer-          ends    bei 1 bzw. 2     düsenförmig    verjüngt aus  gebildet sind. Ferner sind die Rohre 14 von  konzentrischen Ringen 3 und 4 umgeben, zwi  schen welchen je ein Ringraum 16 und 15 ge  bildet     ist.    Der Ringraum 15 steht mit einer  Leitung 11 und der Ringraum 16 mit einer  Leitung 12 in Verbindung. Die Rohre 14 sind  an eine Leitung 10     angeschlossen.     



  Es sei noch erwähnt, dass zwischen den  beiden Elektroden 5 und 6 ein Isolierkörper  13 angeordnet ist.  



  Im Betrieb brennt zwischen den beiden  Elektroden ein Lichtbogen 7, welcher von  durch die. Düsen 1, 2 strömendem     Wasserstoff     umgeben ist. Unter Einwirkung des Licht  bogens dissoziiert der Wasserstoff. Damit nun  dieser reaktionsfähige     Wasserstoff    nicht ver  brennt, strömt aus den Düsen 3 bzw. 4 j e ein  nichtbrennbares Gas. Aus der Düse 3 strömt  zweckmässigerweise Stickstoff oder ein Edel  gas und     aus    der Düse 4 Kohlensäure oder ein  kohlensäurehaltiges Gas. Dadurch wird der  Zutritt von Luft zum Wasserstoff verhindert  und die die Schweissstelle 9 schützende Was  serstoffatmosphäre selbst vor Oxydation ge  schützt.

   Diese Schutzgase können die Oxyda-    tion hemmende Zusätze und ähnlich wirkende  Stoffe, wie zum Beispiel Tetrachlor-Kohlen  stoff usw., enthalten. Ferner kann die äussere  Schutzgasatmosphäre Wasserdampf enthalten.  



  Um eine Entkohlung beim Schweissen von  Stählen durch die Wasserstoffatmosphäre zu       verhindern,    ist es naturgemäss möglich, den  Wasserstoff in an sich bekannter     Weise    in  geringen Konzentrationen mit. einem flüchti  gen Kohlenwasserstoff zu versetzen. VN ährend  es mit bekannten Wasserstoff-Schweissbren  nern praktisch nicht möglich ist, Aluminium  legierungen ohne     Flussmittel    zu schweissen, ist  dies nach dem beschriebenen Verfahren ohne  weiteres durchführbar.

   Es ist. unter anderem  auch gelungen,     30-40    mm, dicke     Chrom-          Nickelstäbe    mit.     2011/1)    Chromgehalt zu ver  schweissen, bei einem Festigkeitsabfall von  nur     15-180/o,    bei einer Dehnung von 50 bis  650/o. Auch ist es nach dem neuen Verfahren  möglich, beispielsweise eine kleine Fläche  auf einem     Chrom-Nickel-Stück    längere Zeit,  5 Minuten und länger, flüssig zu halten, ohne  dass eine Oxydation des     Chromes    wahrgenom  men werden konnte.  



  Das beschriebene Verfahren ist überall  dort. mit Vorteil anzuwenden, wo es sich um  die Herstellung von Schweissnähten bei stark  beanspruchten     ZVerkstücken    handelt. Es  kann     insbesondere    zum Anschweissen von  Schaufeln benutzt werden, und zwar an  Schaufelrädern von Turbinen und von     Turbo-          Kompressoren,    ferner bei Brennkammern von  Gasturbinen, des weiteren, um plattierte  Bleche zu schweissen, wie sie in der chemischen       Industrie    üblich sind, sowie für viele andere  \feile.  



  Das Verfahren ist nicht beschränkt auf die  Verwendung von Handbrennern, es kann auch  durch automatische Schweissanlagen ausge  führt werden.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH 1: Verfahren zum Schweissen, wobei der Lichtbogen in einer Gasatmosphäre brennt, dadurch gekennzeichnet, dass die Gasatmo sphäre durch Anordnung eines sie umhüllen- den, strömenden nichtbrennbaren Mediums geschützt wird. PATENTANSPRUCH II: Schweissbrenner zur Durchführung des Verfahrens gemäss Patentanspruch I, gekenn zeichnet durch eine ringförmige Gasaustritts düse und mindestens eine diese umgebende weitere Austrittsdüse für die Schutzgase. UNTERANSPRÜCHE: 1. Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass als das Gas am Verbrennen hinderndes Medium eine Atmo sphäre mindestens eines der folgenden Stoffe benutzt wird: Edelgas, Stickstoff oder Kohlensäure. 2.

   Verfahren nach Patentanspruch 1 und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das nichtbrennbare Medium Wasser dampf enthält. 3. Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass die die Gasatmo sphäre schützende Atmosphäre ihrerseits durch eine weitere Schutzatmosphäre um geben wird. 4. Verfahren nach Patentanspruch I und Unteranspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die äussere Schutzgasatmosphäre Kohlen säure enthält. 5. Verfahren nach Patentanspruch I und Unteranspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die äussere Schutzgasatmosphäre Wasser dampf enthält.