DE1002485B - Verfahren zur Elektro-Reparatur- und Auftnagsschweissung an Teilen aus Gusseisen, insbesondere an Schalenhartgusswalzen und Kleeblattzapfen unter Verwendung von Schlackenpulver - Google Patents

Description

• Verfahren zur Elektro-Reparatur- und Auftraigsschweißung an Teilen aus Gußeisen, insbesondere an Schalenhartgußwalzen und Kleeblattzapfen unter Verwendung von Schlackenpulver Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schweißen an Teilen aus Gußeisen, insbesondere von Schalenha.rtgußwalzen und Kleeblattzapfen, bei denen auf die vertiefte oder eingeformte und vorgewärmte Schweißstelle eine Schlackenpulverschicht aufgebracht wird.
• Zu den Verfahren, bei denen unter Pulver geschweißt wird, ist in erster Linie das Elliraverfahren zu rechnen.
• So ist es unter der Bezeichnung »Elliragießen« bekannt, an Stahlgußteilen Verbindungs-, Reparatur-und Auftragsschweißungen unter Schlackendecken auszuführen; hierbei muß jedoch laufend die teilweise erstarrte zähflüssige Schlacke abgezogen und neues Pulver zugeführt werden.
• Erdmann-Jessnitzer erwähnt in seinem Buch »Werkstoff und Schweißung«, Bd.I, S.476, Abs. 1, daß beim Elliragießen auf die Gußstelle laufend Ellirapulver in gewählter Körnung geschüttet und aus dem Bad die teilweise erstarrte zähflüssige Schlacke herausgezogen wird, da sie den Gießprozeß beunruhigt. Im selben Band, S. 502, wird weiter betont, daß es neben vnlegierten Stählen, also niedriggekohlten Stählen, möglich ist, legierte Stähle, insbesondere Elektrostähle, mit niedrigem Kohlenstoffgehalt zu schweißen. Es wird dort auch erwähnt, daß es möglich ist, auch höher gekohlte und legierte Stahlarten, beispielsweise Chrom-Molybdän-Stahl mit 0,401/9 C-Gehalt zu schweißen.
• Die praktischen Erfahrungen beim Schweißen dieser Stahlarten sind jedoch äußerst gering. Bisher ist es noch nicht gelungen, Gußeisen, dessen C-Gehalt ohnehin höher ist als bei den vorerwähnten Stahlarten, und auch insbesondere Spezialguß, wie Schalenhartguß oder Schalenhartgußwalzen, nach diesem Verfahren zu schweißen.
• Auf Grund der Aufgabenstellung, Spezialgußeisen, also Gußeisen höherer Festigkeit und Walzengußeisen, zu schweißen, wurde, da die Schweißung mit den normalen bekannten Gußeisen-Schweißverfahren nicht die entsprechenden hochwertigen Ergebnisse ergab, das nachfolgende beschriebene erfindungsgemäße Verfahren entwickelt.
• Die Erfindung besteht darin, daß vor der Zugabe von Gußeisenwerkstoff zunächst die aufgebrachte Schlackenpulverschicht, vorzugsweise durch einen Lichtbogen, der zwischen einer teilweise in das Schlackenpulver eingebrachten Kohleelektrode und dem Pulver brennt, vollständig verflüssigt wird oder daß ein bereits verflüssigtes Schlackenpulverbad aufgebracht wird, bevor das Lichtbogengießen durch Zünden des Lichtbogens zwischen Metallzusatzelektrode und Werkstück beginnt, und daß dieses flüssige Schlackenbad über dem gesamten Schweißprozeß erhalten bleibt, ohne daß es - abgesehen von der Ergänzung der Verluste - ganz oder teilweise abgezogen und erneuert wird. Auch besteht die Möglichkeit, die Bildung des Schlackenbades vor dem eigentlichen Schweißprozeß auf andere Art zu erreichen.
• Nachstehend ist ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel beschrieben. Danach zeigen die Abb. 1 bis 6 schematisch das Verfahren nach dem erfindungsgemäßen Isrinzip, wie es in den Ansprüchen 1 bis 3 gekennzeichnet ist.
• Abb. 1 zeigt das Bruchstück 1 und die Formmasse der seitlichen Formteile 2; Abb. 2 zeigt das Bruchstück 1, die Formteile 2 und die durch die Kohleelektrode 4 verflüssigte Pulverschicht 3; Abb. 3 zeigt das Bruchstück 1, die Formteile 2, die flüssige Schlackenschicht 3 und den Schlackengießlöffel 5; Abb. 4 zeigt das Bruchstück 1, die Formteile 2, die verflüssigte Schlackenpulverschicht 3 und die Zusatzelektrode 6; Abb. 5 zeigt die senkrecht gestellte Walze 7, den verlorenen Kopf 8, den Schweißsumpf 9, den Schweißspalt 10 und die Formteile 2; Abb. 6 zeigt die waagerecht gelagerte Profilwalze 7, den Schweißspalt 10 und die Formteile 2.
• Der artgleiche Zusatzwerkstoff kann bei dem erfindungsgemäßen Verfahren in bekannter Weise entweder in Form von Gußeisenelektroden zugegeben werden, oder er kann in Form von mehreren Elektroden unterschiedlichen Materials, deren gemeinsames Schmelzgut Gußeisen ergibt, eingebracht werden. Auch umhüllte Stäbe können nach den bekannten Formen Verwendung finden. Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich auch besonders, wie schon erwähnt, zur Auftragsschweißung abgenutzter Sehalenhartgußwalzen. Man verfährt dabei etwa in der Form, daß beim Schweißen die Walze senkrecht gestellt wird und unter Zuhilfenahme einer Ringform bei gleichzeitiger Verwendung mehrerer Elektroden, die auf den Umfang der Walze verteilt sind, zunächst einen Ring an die untere Stirnseite der Walze in der erforderlichen Stärke anschweißt und durch Aufbauen des Mantels der Ringform und anschließendes Schweißen ein neuer Mantel auf die Walze aufgetragen wird.
• Es kann jedoch dieser Rohling der beispielsweisen Walze auch waagerecht gelagert und in eine stabile Drehvorrichtung eingesetzt werden, die ein absatzweises Drehen ermöglicht. Mit Hilfe von Formkästen, die auf den Rohling aufgesetzt werden und die sich in axialer Richtung der Walze erstrecken, werden im wesentlichen rechteckige Blöcke auf den Rohling aufgeschweißt. Nach jedem Aufschweißen eines Blockes wird der Rohling um ein entsprechendes Maß verdreht, so daß ein neuer Formkasten auf seinem Scheitel aufgesetzt und mit Schweißmaterial ausgefüllt werden kann, wobei das dort vorhandene flüssige Schlackenbad jeweils von neuen Formkästen übernommen wird. Dieses Verfahren wird so lange fortgesetzt, bis die aufgeschweißten Blöcke einen zusammenhängenden, dem angestrebten Walzendurchmesser entsprechenden Zylindermantel ergeben.
• Auf diese Weise ergibt sich eine Walze mit einem hochwertigen Kern, der starken mechanischen und thermischen Beanspruchungen gewachsen ist. Der Außenmantel einer solchen Walze besitzt zusätzlich infolge der Auftragsschweißung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ein widerstandsfähiges, feinkörniges, poren- und schlackenfreies Gefüge, das ebenfalls hohen thermischen und mechanischen Beanspruchungen gewachsen ist, wobei zu beachten ist, daß die aufgeschweißten Teile der Walze nicht nur in ihrem äußeren Mantel, sondern in allen Schichten diese gute Materialbeschaffenheit besitzen.
• Bei Ausübung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden, wenn es sich um die Reparatur gebrauchter Walzen handelt, diese an ihrer Schweißstelle auf etwa 600 bis 700° erhitzt. Hierauf wird eine dem an der Schweißstelle vorhandenen Profil entsprechende Form aufgesetzt und anschließend auf die Schweißstelle Schlacken in irgendwelcher Form aufgebracht.
• Im Anschluß daran wird mit der Schweißelektrode oder vorzugsweise auch mit einer Kohleelektrode die Schlackendecke zur Bildung des Lichtbogens durchstoßen und durch den Lichtbogen die Schlacke vollständig verflüssigt. Erst dann, wenn die Verflüssigung der Schlacke vollzogen ist, setzt das eigentliche Aufschweißen des Zusatzwerkstoffes ein, wobei wesentlich ist, daß der Schmelzpunkt der Schlacke niedriger ist als der des Grundwerkstoffes. Vorteilhaft ist es, einen Zusatzwerkstoff zu verwenden, der dem Grundwerkstoff artgleich ist.
• Die Umsetzung der elektrischen Energie in Wärme erfolgt bei dem erfindungsgemäßen Verfahren jedoch offenbar nicht nur über den Lichtbogen, sondern ähnlich wie bei der bekannten UP-Schweißung zu einem gewissen Anteil über Widerstandserwärmung durch das flüssige Schlackenbad hindurch.
• Es dürften sehr wesentliche Vorteile dadurch zu erzielen sein, daß man die günstigen Eigenschaften der Stahlwalze sowie die günstigen Eigenschaften der Gußeisenwalze unter Ausschaltung der ungünstigen Eigenschaften beider Walzen in einer Walze vereinigt. Die Stahlwalze besitzt eine gute Verdreh- und Biegefestigkeit. Die Stahlwalze wird als Stahlkern für die neue Walze verwendet. Die Gußeisenwalze hat eine günstige Verschleißfestigkeit. Es wird also auf dem Kern, welcher aus Stahlguß besteht, eine Schale von ledeburitischem Gußeisen aufgebracht, so daß, wie oben angegeben, nur die günstigen Eigenschaften in der neuen Walze Verwendung finden und damit eine höherwertige Walze gegenüber früher erzielt wird.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zum Schweißen mit ganz oder teilweise verdecktem Lichtbogen an Teilen aus Gußeisen, insbesondere an Schalenhartgußwalzen und Kleeblattzapfen, bei denen auf die vertiefte oder eingeformte und vorgewärmte Schweißstelle eine Schlackenpulverschicht aufgebracht wird, die von der Metallelektrode zur Bildung des Lichtbogens durchstoßen wird, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Zugabe von Gußeisenwerkstoff zunächst die aufgebrachte Schlackenpulverschicht, vorzugsweise durch einen Lichtbogen, der zwischen einer teilweise in das Schlackenpulver eingebrachten Kohleelektrode und dem Pulver brennt, vollständig verflüssigt wird oder daß ein bereits verflüssigtes Schlackenpulverbad aufgebracht wird, bevor das Lichtbogengießen durch Zünden des Lichtbogens zwischen Metallzusatzelektrode und Werkstück beginnt, und daß dieses flüssige Schlackenbad über dem gesAnten Schweißprozeß erhalten bleibt, ohne daß es - abgesehen von der Ergänzung der Verluste - ganz oder teilweise abgezogen und erneuert wird.
2. 2. Verfahren zur Auftragsschweißung abgenutzter Schalenhartgußwalzen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beim Schweißen die Walze senkrecht gestellt und unter Zuhilfenahme einer Ringform bei gleichzeitiger Verwendung mehrerer Elektroden, die auf den Umfang der Walze verteilt sind, zunächst ein Ring an die untere Stirnseite der Walze in der erforderlichen Stärke angeschweißt und durch absatzweises Aufbauen des Mantels der Ringform und anschließendes Schweißen ein neuer Mantel auf die Walze aufgetragen wird.
3. 3. Anwendung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 und 2 zur Herstellung von neuen Walzen durch Aufschweißen einer Hartgußschicht auf Rohlinge aus Stahl, Stahlguß oder Grauguß unter Verwendung von gußeisenergebenden Elektroden. In Betracht gezogene Druckschriften: Erd-mann-Jasnitzer, 1951, »Werkstoff und Schweißung«, S. 475 bis 477, 482.