DE1046449B

DE1046449B - Verfahren und Vorrichtung zum aluminothermischen Zwischengussschweissen von Werkstuecken, vorzugsweise Schienen

Info

Publication number: DE1046449B
Application number: DEE11144A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Wilhelm Ahlert
Original assignee: Elektro Thermit GmbH
Current assignee: Goldschmidt ETB GmbH
Priority date: 1955-08-16
Filing date: 1955-08-16
Publication date: 1958-12-11

Description

Verfahren und Vorrichtung zum aluminothermischen Zwischengußschweißen von Werkstücken, vorzugsweise Schienen Es ist bekannt, Werkstücke beliebiger Form und Gestalt, vornehmlich Schienen, nach dem aluminothermischen Zwischengußverfahren zu verschweißen. Dabei wird zwischen die vorgewärmten, in einer Gießform befindlichen Werkstückenden aluminothermisch erschmolzener Stahl gegossen, wobei die Aufschmelzung des Grundmaterials und seine Verschweißung mit dem aluminothermischen Stahl erfolgt.
Es wurde nun gefunden, daß es möglich ist, die für eine Zwischengußschweißung erforderliche Zeit stark zu vermindern. Das neue Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß das Vorwärmen der zu schweißenden Werkstückenden, vorzugsweise Schienen, durch von oben in den Steigerkanal schlagende Flammen erfolgt. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist gekennzeichnet durch an einem anderen Ort gefertigte, aus feuerfestem Werkstoff bestehende Formkörper, die vorteilhafterweise in Einsatzkästen eingesetzt sind, durch eine Schnellspannvorrichtung zum Anpressen der Formkörper an die zu schweißenden Werkstücke und durch einen im oberen Teil des Steigers innerhalb des Formkörpers angeordneten Vorwärmebrenner. Weiterhin ist die erfindungsgemäße Schweißeinrichtung gekennzeichnet durch ein schmiegsames Polster zwischen Formkörper und Einsatzkasten sowie durch einen seitlich angeordneten Schlackenkasten.
Die Rückseiten der Formkörper können durch eine Glasur oder andere wasserabstoßende Mittel geschützt werden, die ein Durchsickern von Feuchtigkeit bei der Verwendung feuchter Polstermassen und damit eine Gasbildung beim Gießvorgang verhindern.
Um die andernorts hergestellten Formkörper auch bei veränderten Abmessungen, z. B. abgefahrenen Schienen, verwenden zu können, können. sie am Schienenkopf geteilt sein. Durch einfaches Bearbeiten mit z. B. einer Raspel, können sie dem abgefahrenen Schienenkopf entsprechend in ihren Maßen verändert werden.
Mit Hilfe der Schnellspannvorrichtung werden die Formen in kürzester Zeit an die zu verschweißenden Werkstückenden gepreßt. Das plastische Polster zwischen Einsatzkastenwand und Formkörper sorgt für eine gleichmäßige Verteilung des ausgeübten Druckes auf die gesamten, an den zu schweißenden Werkstücken anliegenden Formkörperflächen.
Die Vorwärmung erfolgt von oben her durch einen oder mehrere über dem zu schweißenden Werkstück in der Gießform befindlichen Steigerkanäle. Man be-nutzt hierzu vorteilhafterweise sogenannte Brause-Brenner, deren Austrittsdüsen je nach der Querschnittsgestalt des Steigerkanals reihenförmig angeordnet sind.
Die Vorwärmezeit beträgt, wie eingehende Versuche zeigten, nur weniger als die Hälfte der bisher üblichen Vorwärmezeiten. Der Gießvorgang vollzieht sich durch Zwischenschalten des Verteilergießtopfes, der sich zwischen Tiegel und Gießform befindet und den aluminothermischen Stahl einem oder mehreren Einlaufkanälen zuführt. Durch eine lösbare, z. B. gelenkartige Verbindung des Verteilergießtopfes mit der Schweißeinrichtung wird erreicht, daß sich die Ausflußöffnungen bei Gießstellung des Verteilergießtopfes stets genau über den Einlaufkänalen der Gießform befinden. Die Form des Verteilergießtopfes erlaubt es, den Vorwärmebrenner zu entfernen, ohne daß der Verteilergießtopf oder der darüberstehende Tiegel verrückt werden muß.
Es ist bereits bekannt, daß das Vorwärmen der Form und der Schienenenden von oben erfolgt und zum Einströmen des als Wärmeträger dienenden Mediums ein Kanal in der Gießform benutzt wird, der später für den Guß des aluminothermisch erschmolzenen Stahles dient. Demgegenüber dient beim Anmeldungsgegenstand als Einströmungskanal der Steigerkanal und als Wärmeträger eine Flamme.
Bei der bisher bekannten aluminothermischen Zwischengußschweißung wird die anfallende, zuletzt aus dem Tiegel austretende Schlacke im oberen Teil der Form aufgefangen. Durch den Wärmeinhalt der Schlacke wird die Erstarrung des in der Gießform befiindlichen aluminothermischen Stahles verzögert. Im Interesse einer beschleunigten Beendigung des Schweißvorganges wird die noch fließende Schlacke abgeleitet. Die Schlacke fließt nach Durchgang durch den Verteilergießtopf in den seitlich angeordneten Schlackenkasten ab und wird zusammen mit diesem entfernt. Die erfindungsgemäße Schweißeinrichtung soll an Hand der Zeichnung näher erläutert werden. Die beiden vorgefertigten, hier z. B. aus je drei Teilen 3a, 3b, 3 c bestehenden feuerfesten Formteile werden, gegebenenfalls zusammen mit dem schmiegsamen Polster 8, in die beiden Einsatzkästen 5 gedrückt und festgepreßt. Mittels Schnellspannvorrichtung 4 werden die Einsatzkästen 5 durch Drehen des Handrades 4a an die Schienenenden 1 und 2 gepreßt. Das zwischen den Gießformteilen 3 und der Rückwand des Einsatzkastens 5 liegende nachgiebige Polster 8 läßt eine genaue Anpressung zu. Sind die Formkörperhälften genügend widerstandsfähig, so kann auch auf das Polster verzichtet werden. Anschließend wird die Form in üblicher Weise mit Formsandbrei oder Lehm gegen die Schienen abgedichtet.
Durch den oberhalb des Schienenkopfes liegenden, sich beispielsweise über die ganze Schienenkopfbreite erstreckenden Steigerkanal10 wird der Vorwärmebrenner 9, z. B. Brause-Brenner, eingeführt. Dieser wird z. B. durch einen dreibeinartigen Bock 16 gehalten.. Zwei Beine 16a greifen hierbei in Ösen der Schnellspannvorrichtung 4 ein, während das dritte Bein 16 b auf der Schiene 1 aufliegt. Damit wird erreicht, daß die Brennermitte sich stets mit der Mitte des Steigerkanals 10 deckt. Durch Vorsprünge innerhalb des Steigerkanals 10 oder durch am Brenner angebrachte Begrenzungsstücke kann der günstigste Abstand des Vorwärmebrenners 9 von der Schienenkopfoberfläche hergestellt werden. Die vom Brenner ausgehende Flamme bestreicht die Stirnflächen des Schienenkopfes in derZone ihrerhöchstenTemperatur, was für die Erhitzung seiner verhältnismäßig großen Masse vorteilhaft ist. Der Schienensteg wird nur von einem schmälen Flammenband bestrichen. Das gesamte Flammenbünder erweitert sich nach unten und trifft mit bereits abgeschwächter Temperatur den dünneren, dafür breiteren Schienenfuß. So ist die Flamme zonenmäßig dem Wärmebedarf des Schienenquerschnitts angepaßt. Die Abführung der Verbrennungsgase aus der Form erfolgt durch die Kanäle 11 und 15.
Der Vorwärmebrenner 9 wird während der aluminothermischen Reaktion im Tiegel I entfernt und der aluminothermische Stahl nach Beendigung der Reaktion in bekannter Weise durch Hochschlagen des Tiegelverschlußstiftes 13 zum Ausfließen gebracht. Der flüssige Stahl gelangt über den Verteilergießtopf 6 durch den oder die Einlaufkanäle 15 ins Innere der Gießform 3. Die dem aluminothermischen Stahl folgende Schlacke fließt in den seitlich angeordneten Schlackenkasten 14 ab. Wenige Sekunden danach wird die erstarrte Schlacke zusammen mit demKasten entfernt. Kurze Zeit darauf wird die Gießform 3 abgenommen und die Schweißstelle in an sich bekannter Weise bearbeitet.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zum aluminothermischen Zwischengußschweißen von Werkstücken, vorzugsweise Schienen, bei dem die von Formkörpern (Gießformen) umgebenen Werkstückenden vorgewärmt werden, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorwärmen durch von oben in den Steigerkanal schlagende Flammen erfolgt.
2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch andernorts gefertigte, aus feuerfestem Material bestehende Formkörper (3a bis 3c), die vorteilhafterweise in einem Einsatzkasten (5) eingesetzt sind, durch eine Schnellspannvorrichtung (4) zum Anpressen der Formkörper (3a bis 3c) an die zu schweißenden Werkstücke (1 und 2) und durch einen im oberen Teil des Steigers (10) innerhalb des Formkörpers (3a bis 3c) angeordneten Vorwärmebrenner (9).
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch ein schmiegsames Polster (8) zwischen Formkörper (3) und Einsatzkasten (5).
4. Vorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch einen seitlich angeordneten Schlackenkasten (14). In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 495 777, 734 649.