DE1101653B

DE1101653B - Vorrichtung zur Auftragschweissung mittels Elektro-Schlacke-Schweissung auf waagerechte Werkstuecke

Info

Publication number: DE1101653B
Application number: DEK38115A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Hans-Joachim Kirschning
Original assignee: Kloeckner Werke AG
Current assignee: Kloeckner Werke AG
Priority date: 1959-07-02
Filing date: 1959-07-02
Publication date: 1961-03-09
Also published as: DE1110343B

Description

Vorrichtung zur Auftragschweißung mittels Elektro-Schlacke-Schweißung auf waagerechte Werkstücke Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Auftragschweißung mittels Elektro-Schlacke-Schweißung auf etwa waagerecht liegenden Werkstückflächen unter Verwendung eines gegenüber dem Werkstück verschiebbaren, mit wassergekühlten Wänden versehenen Begrenzungsrahmens für das flüssige Metall- und Schlackenbad.
Die Plattierung mittels der Lichtbogen-Auftragschweißung -ist bekannt. Hierzu wird entweder das Schweißen an freier Atmosphäre oder die Schutzgasschweißung oder die Unterpulverschweißung angewendet. Eine Abart der Unterpulverschweißung ist die Elektro-Schlacke-Sdhweißung; dieses Verfahren wird besonders bei schweren Werkstücken angewendet.
Die Elektro-Schlacke-Schweißung wird vorzugsweise in vertikaler Richtung durchgeführt, weil dann die in die Höhe sich bewegenden wassergekühlten Gleitschuhe eine Erstarrung des flüssigen- Metallbades und mithin eine Formung in der Gestalt des Gleitschuhes bewirken können. Schwierigkeiten zeigten sich jedoch bei der Auftragschweißung an waagerecht liegenden Werkstückflächen, weil hier der als Gleitschuh ausgebildete, mit wassergekühlten Wänden versehene Begrenzungsrahmen den gesamten Querschnitt des Werkstückes umschließen und noch bis unterhalb der Werkstückoberflächen reichen mußte. Dies setzte voraus, daß für jede Werkstückform ein besonders geformter Begrenzungsrahmen angefertigt werden mußte. Außerdem beobachtete man oft nicht verschweißte Flächenstücke, da die zur gleichen Zeit zu bestreichenden Flächen auch mit einer Mehrzahl von gleichzeitig eingesetzten Elektroden nicht zuverlässig auf Schmelztemperatur zu halten waren.
Es ist schon bei der Unterpulverschweißung mit aufgespulten Bandelektroden gearbeitet worden, und beim Elektro-Schlacke-Schweißen hat man band- bzw. plattenförmige Elektroden eingesetzt, deren Gesamtbreite etwa der Gesamtbreite des Werkstückes entsprach. Bei einer großen, in waagerechter Lage aufzutragenden Werkstückfläche konnte zwar die gesamte Werkstückbreite damit gleichzeitig erfaßt werden, jedoch nicht auch gleichzeitig die gesamte Länge der Fläche.
Die Erfindung bezweckt, die Nachteile der bekannten Vorrichtungen für die Auftragschweißung auf etwa waagerecht liegenden Flächen zu beseitigen.
Die Erfindung ist gekennzeichnet durch die Merkmale b), c) und e) und durch die an sich bekannten Merkmale a) und d) a) Die Breite des Begrenzungsrahmens entspricht der Breite der gesamten aufzuschweißenden Werkstückfläche; b) der Begrenzungsrahmen ist während der Schweißung kontinuierlich waagerecht in Schweißrichtung bewegbar; c) zwischen der in Schweißrichtung hinten liegenden Breitseite des Begrenzungsrahmens und der Werkstückoberfläche ist ein Spalt in Höhe der Dicke der Auftragschicht angeordnet; d) es wird eine abschmelzende bandförmige Elektrode verwendet, die während des Schweißens von einer Bandspule abgewickelt wird; e) die Breite der einzigen Bandelektrode entspricht der Gesamtbreite der aufzutragenden Werkstückfläche bzw. des Begrenzungsrahmens.
Dabei kann die Bandelektrode in an sich bekannter Weise zusätzlich oder ausschließlich einen Stromanschluß am oberen Ende der Spule, also am Spulendorn, aufweisen.
Zum Auftragschweißen auf der Innenfläche von Halbzylindern sind vorzugsweise seitliche Begrenzungswände am rotierenden Werkstück fest angeordnet.
Dabei kann in an sich bekannter Weise die Drehbewegung des rotierenden Werkstückes mit der Vorschubbewegung der Elektrode gekoppelt sein.
Dadurch, daß eine einzige Bandelektrode verwendet wird, deren Breite etwa der Breite der aufzuschweißenden Werkstückfläche entspricht, und dadurch, daß eine solche Bandelektrode, sich mit ihren Begrenzungsflächen kontinuierlich gegen das Werkstück bewegend, die gesamte Fläche in ihrer Länge überstreicht, ist eine ausreichende Sicherheit für einwandfreie Bindung über die gesamte Fläche gegeben. In technologischer Hinsicht ergeben sich durch die erfindungsgemäße Vorrichtung besonders günstige Verhältnisse für die auftretenden thermischen Spannungen im Werkstück dadurch, daß durch das parallel voranschreitende Auftragen des Grundwerkstoffes ein von Werkstückkante zu Werkstückkante verlaufender Erhitzungs- und Abkühlungsvorgang vor sich.- geht, der einen gleichmäßigen Abbau der thermischen Spannungen zur Folge hat. Besonders beim Auftragen hoehlegierten'Stahls auf Flußstahl wird dadurch' eine günstige Übergangszone erreicht, die eine Kohlenstoffanreicherung im Auflagewerkstoff verhindert.
Die Erfindung ist in den Figuren. an Hand zweier Ausführungsbeispiele beschrieben.
Fig. 1 zeigt die Anwendung der Erfindung auf ein waagerecht liegendes, ebenes Werkstück; Fig.2 veranschaulicht die Anwendung der Erfindung auf die Auftragschweißung der Innenfläche eines hohlzylindrischen Körpers in waagerechter Lage.
In Fig. 1 ist auf dem Werkstück 6 ein trogförmiger Begrenzungsrahmen 7 aufgesetzt, dessen Breite mit der Breite der aufzuschweißenden Fläche übereinstimmt und der in Schweißrichtung 8 auf dem Werkstück 6 verschiebbar ist. Selbstverständlich kann auch der Begrenzungsrahmen 7 in Ruhestellung bleiben, während das darunterliegende Blech 7, z. B. über Walzen, unter dem Begrenzungsrahmen weggezogen wird. Hierbei können Anpreßwalzen vorgesehen sein, die sicherstellen, daß das durchlaufende Blech fest mit den Kanten des unten offenen Begrenzungsrahmens 7 in Berührung bleibt. Ein mehr oder minder geringer Schlackenverlust aus dem Schlackenbad 2 wird durch Zuführung zusätzlichen Schlackenpulvers ausgeglichen. In den Begrenzungsrahmen hinein wird die bandförmige Elektrode 4 vorgeschoben, deren Breite der Breite des Begrenzungsrahmens entspricht. Das sich innerhalb des Begrenzungsrahmens bildende flüssige Metallbad 2', über dem das Schlackenbad 2 lagert, tritt bei der kontinuierlichen Weiterbewegung des Begrenzungsrahmens 7 in Schweißrichtung 8 unter die in Schweißrichtung hinten liegende Wand des Begrenzungsrahmens, die infolge der Wasserkühlung der Wand das unter ihr hindurchtretende Metallbad abkühlt und so weit verfestigt, daß es beirr Austritt aus dem Spalt nicht mehr flüssig ist und somit ein Austreten des flüssigen Metallbades durch diesen Spalt nach außen hin verhindert. Die aufgetragene Schicht 5 wird demnach durch den zwischen Hinterwand des Begrenzungsrahmens und Werkstoffoberfläche gebildeten Spalt geformt und geglättet.
Gemäß Fig. 2 ist in dem zylindrischen Behälter 1 ein Schlackenbad 2 aufgebracht, das durch seitliche Abdeckungen 3 und 3' am Ablaufen gehindert wird und den untersten Teil der Innenfläche des Zylinders 1 in der gesamten Breite bedeckt. In das Schlackenbad 2 wird die Bandelektrode 4 vorgeschoben. Das abschmelzende Elektrodenmetall bildet ein flüssiges Metallbad 2' am Grunde des Schlackenbades 2, das sich in einer von der Vorschubgeschwindigkeit der Elektrode 4 und von der Drehgeschwindigkeit des Zylinders 1 abhängigen Dicke absetzt. Die Dicke der Auftragschicht wird auch hier durch (nicht gezeichnete) Begrenzungsrahmenwände konstant gehalten.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Vorrichtung zur Auftragschweißung mittels Elektro-Schlacke-Schweißung auf etwawaagerecht _liegenden Werkstückflächen unter Verwendung eines gegenüber dem Werkstück verschiebbaren, mit wassergekühlten Wänden versehenen Begrenzungsrahmens für das flüssige Metall- und Schlakkenbad, gekennzeichnet durch die Merkmale b), e) und e) und durch die an sich bekannten Merkmale a) und d) a) Die Breite des Begrenzungsrahmens (7) entspricht der Breite der gesamten aufzuschweißenden Werkstüekfläche (6) ; b) der Begrenzungsrahmen (7) ist während der Schweißung kontinuierlich waagerecht in Schweißrichtung bewegbar; c) zwischen der in Schweißrichtung hinten liegenden Breitseite des Begrenzungsrahmens (7) und der Werkstückoberfläche (6) ist ein Spalt in Höhe der Dicke der Auftragschieht (5) angeordnet; d) es wird eine abschmelzende bandförmige Elektrode (4) verwendet, die während des Schweißens von einer Bandspule abgewickelt wird; e) die Breite der einzigen Bandelektrode (4) entspricht der Gesamtbreite der aufzutragenden Werkstückfläche (6), bzw. des Begrenzungsrahmens (7).
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bandelektrode (4) in an sich bekannter Weise zusätzlich oder ausschließlich einen Stromanschluß am oberen Ende der Spule, also am Spulendorn, aufweist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, zur Auftragsehweißung auf der Innenfläche von Hohlzylindern, dadurch gekennzeichnet, daß seitliche Begrenzungswände (3') am rotierenden Werkstück (3) fest angeordnet sind.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise die Drehbewegung des rotierenden Werkstückes (3) mit der Vorschubbewegung der Elektrode (4) gekoppelt ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 948 346, 954 817, 1056 303; USA.-Patentschrift Nr. 1965 331; Buch »Die Elektro-Schlacke-Schweißung« von Paton, 1958, S.65 bis 71; Buch »Werkstoff und Schweißung« von Erdmann-Jesnitzer, 1951, Bd.I, S.4587459; Buch »Automatische Lichtbogenschweißung« von Paton, 1958, S. 234 bis 236; Zeitschrift »Schweißen und Schneiden« 1957, Heft 1, S. 12 bis 24; Zeitschrift »Automat. Svarta« 1957, Heft 9/10 S.72.