DE19725437C2

DE19725437C2 - Badsicherung beim Lichtbogenschweißen

Info

Publication number: DE19725437C2
Application number: DE1997125437
Authority: DE
Inventors: Thomas Schebesta; Hendrick Butthoff; Bernd Grunewald
Original assignee: Itw E V
Current assignee: SCHWEISSTECHNISCHE LEHR- UND VERSUCHSANSTALT HALLE
Priority date: 1997-06-09
Filing date: 1997-06-09
Publication date: 2001-12-13
Anticipated expiration: 2017-06-10
Also published as: DE19725437A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Badsicherung beim Lichtbogenschweißen zum Abdecken eines Schweißfugenspaltes zwischen miteinander zu verschweißenden Metallstücken, bestehend aus einem keramischen Werkstoff, der durch einen Träger unter der Schweißfuge an den Metallstücken lösbar befestigt ist.

Aus der DE 41 20 177 C1 ist ein mehrfach verwendbares Unterlagenband für Schweißtechnik bekannt, bestehend aus einem flexiblen Fadengebilde aus organischen Fasern mit einer leicht schmelzbaren Formierungsschicht und einer schwerer schmelzbaren Formierungsschicht. Um die Trennung der beiden Schichten beim Schweißen zu verhindern, sind diese zu einer zweilagigen einheitlichen Gewebestruktur in Form eines flachen Bandes verbunden. Dieses Unterband ist technologisch schwer herzustellen, da die Formierungsschichten Fasern sind, die durch Fäden zu einer Gewebestruktur verbunden sind. Weiterhin ist die flexible Gewebestruktur nicht geeignet, um zwei miteinander zu verschweißende Metallstücke an der Schweißfuge zu unterlegen. Um das zu ermöglichen, ist die Gewebestruktur auf eine Unterlage geklebt, wobei die Klebefläche der Unterlage mit der Gewebestruktur verbunden ist und gleichzeitig als Klebefläche an den beiden Metallstücken zum Überbrücken der Schweißfuge dient. Die DE-OS 29 20 650 zeigt ein Badsicherungselement, das unter zwei stumpf miteinander zu verschweißende Metallstücke im Verbindungsstoß unterlegt wird. Das Badsicherungselement ist aus einem festen Formwerkstoff gebildet, das dem Schweißnahtverlauf entsprechend geformt ist. Der Formwerkstoff besteht aus einem Gemisch mit überwiegenden Anteilen an Quarzsand, Anteilen an Schweißpulver, die jedoch geringer als die Quarzsandanteile sind, und Anteilen an Wasserglas als Bindemittel, die wiederum geringer als die Schweißpulveranteile sind, wobei dieses Gemisch durch Begasung mittels Kohlendioxyd zu dem ausgehärteten Formwerkstoff ausgebildet ist. Der Formwerkstoff ist in einem metallischen Trägerteil angeordnet, das den Formwerkstoff an der Unterseite der zu verschweißenden Werkstücke hält und die Schweißfuge mit dem Formwerkstoff überdeckt. Dieses Badsicherungselement hat den Nachteil, dass es nur einmal einsetzbar ist. Das Trägerteil wird nicht wiederverwendet, da sich der Formwerkstoff nur mit hohem Aufwand aus dem Trägerteil entfernen läßt. In der Zeitschrift - der praktiker -, Heft 7/95 Seite 330-332, ist die Verwendung keramischer Badsicherungen beim Lichtbogenschweißen beschrieben. Die keramischen Badsicherungen sind in unterschiedlichen Formen erhältlich. Für das Anbringen am Werkstück haben sich U- oder T-förmige Metallprofile bewährt, die mit Haftmagneten befestigt werden und die die keramische Badsicherung in der gewünschten Lage halten. Die Keramik kann aus Mischungen von Mineralien, wie Al₂O₃, SiO₂, Fe₂O₃, TiO₂ bestehen, die in der Zusammensetzung der von Schweißpulvern nahekommen. Sie ergeben beim Schweißen eine glasartige Schlacke, durch die die Nahtunterseite geformt wird. Die vom Schweißkörper abhängige Form der Badsicherung wird durch Zusammensetzen einzelner Keramikstücke gebildet. Sie werden mit Magneten, mit Keilen und Fixierblechen unter der Fuge an den zu verschweißenden Teilen befestigt. Nachteilig ist, dass die Keramikstücke aufschmelzen und nur für einen Schweißvorgang einsetzbar sind. Weiterhin ist es zeitlich sehr aufwendig, wenn mit den einzelnen Keramikstücken die Fuge ihrem Verlauf nach stückweise abgedeckt werden muß. Dies muß dazu noch sehr sorgfältig geschehen, damit sich die Nahtunterseite ordnungsgemäß ausbilden kann und nicht streifig überhöht ist. Weiterhin ist bekannt, bei den Badsicherungen lose oder gebunden mineralische Granulate einzusetzen, wobei durch die Lichtbogenwärme ein Teil des Pulvers geschmolzen wird. Als Unterlage dient ein Preßluftschlauch oder ein Kupferband mit Nut, die die Pulverschicht unter der Fuge halten. Die Pulverschicht muß so hoch sein, dass sie beim Schweißen nicht durchgeschmolzen wird. Bei der Verwendung des genutzten Kupferbandes tritt der zusätzliche Nachteil auf, dass das Kupferband mit definiertem Druck angelegt werden muß und sich das Volumen der Pulverschüttung beim Schweißen je nach eingebrachter Wärme mehr oder weniger ändert, so dass erhebliche Schwankungen in der Nahtüberhöhung auftreten. Die DE 196 09 759 C1 betrifft ein Badsicherungsband zum Abdecken eines Schweißfugenspaltes zwischen miteinander zu verschweißenden Bauteilen, mit mehreren in Bandlängsrichtung hintereinander angeordneten Keramikkörpern, die mit einem verformbaren Träger zusammengehalten werden. Der Träger ist ein metallisches Federband, an dessen Längsrändern Dichtleisten aus einem hitzebeständigen Silikon- oder Fluorkautschuk angeordnet sind, die sich beidseits des Schweißfugenspaltes auf den Bauteilen abstützen. Die Keramikkörper sind in dem zwischen Federband und den Dichtleisten gebildeten Raum gehalten. Nachteilig hierbei ist, dass das Badsicherungsband nur mit hohem technischen und manuellen Aufwand herstellbar und mit den Keramikkörpern nicht wiederverwendbar ist. Die DE 36 10 338 A1 zeigt einen plattenförmigen Katalysator zur Verminderung der Stickoxide in in Rauchgasen, der aus einem Träger, einer auf dem Träger aufgebrachten Zwischenschicht und einer auf der Zwischenschicht aufgebrachten titanoxidhaltigen Katalysatormasse besteht. Als Zwischenschicht wird eine Keramikmasse verwendet, die durch Flammspritzen oder Plasmaspritzen auf den Träger aufgebracht ist. Die DE 40 40 975 verweist auf ein Verfahren zum Herstellen eines Zylinderblockes aus einer Metalllegierung, bei dem eine jede Zylinderlaufbahn mit einer verschleißfesten Beschichtung versehen ist. Die harte Verschleißschicht besteht aus CrWO Carbiden, die in Pulverform im Flammspritzverfahren thermisch aufgespritzt werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Badsicherung beim Lichtbogenschweißen zum Abdecken eines Schweißfugenspaltes zwischen miteinander zu verschweißenden Metallstücken, bestehend aus einem keramischen Werkstoff, der durch einen Träger unter der Schweißfuge an den Metallstücken lösbar befestigt ist, zu entwickeln, wobei die Badsicherung mehrfach einsetzbar, technisch mit verringertem Aufwand herstellbar und dem Fugenverlauf leicht anpassbar ist.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass der Träger mit einer thermisch gespritzten Schicht aus dem keramischen Werkstoff einen Schichtverbund bildet, und der Träger mit seiner Schicht entsprechend dem Schweißfugenverlauf und der geforderten Schweißwurzelausbildung geformt ist. Zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen 2 bis 4 im einzelnen angegeben.

Die thermisch gespritzte keramische Werkstoffschicht verhindert thermische und chemische Auswirkungen des Schweißbades und des Lichtbogens auf den metallischen Träger. Sie verhindert ein Anschmelzen des Trägers und damit eine Wechselwirkung zwischen Schweißbad und Träger. Durch Dicke, Werkstoffzusammensetzung und Struktur der Schichtverbindung mit dem Trägermaterial und - dicke ist die Wärmeleitfähigkeit der Badsicherung regulierbar und damit die Festigkeit der Schweißnaht und die Schlackebildung beeinflußbar. Die thermisch gespritzte Schicht ist thermofest und antiadhäsiv gegenüber der Schweißschmelze, so dass die Badsicherung wiederholt einsetzbar ist. Die Schicht ist kostensparend herstellbar. Nach mehreren Schweißeinsätzen sind die Verschließ aufweisenden Badsicherungen nach Abstrahlen der verbrauchten Schicht durch Neubeschichtung des Trägers wieder einsetzbar.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert. Die dazugehörige Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt durch zwei stumpf miteinander verschweißte Metallstücke mit Badsicherung und

Fig. 2 einen Querschnitt durch eine schematische Darstellung eines Badsicherungselementes.

Wie Fig. 1 zeigt, ist die Badsicherung 1 ist unter einer Schweißfuge 2, die durch zwei zu verschweißende Metallstücke 3, 4 gebildet wird, angeordnet, so dass ein Hindurchfließen der Schweißschmelze 5 durch die Schweißfuge 2 verhindert wird. Durch die Dichtheit der Badsicherung 1 wird eine unebene und Verschlackung aufweisende Schweißwurzelausbildung ausgeschlossen. Fig. 2 verdeutlicht die thermisch aufgespritzte Schicht 6 auf einen metallischen Träger 7 der Badsicherung 1. Die Schicht 6 bildet einen festen Schichtverbund mit dem Träger 7. Durch das thermische Spritzen, beispielsweise Plasmaspritzen kann die Schicht 6 in unterschiedlicher Dicke, in unterschiedlicher keramischer Werkstoffzusammensetzung sowie in unterschiedlichen Strukturen aufgebracht werden. Die Schicht 6 kann aus mehreren qualitativ unterschiedlichen und in der Dicke gleichen oder verschiedenen Einzelschichten gebildet werden. Die Schicht 6 nimmt beim thermischen Spritzen, die Form der Oberfläche des Trägers 7 an. Der keramische Werkstoff besteht vorzugsweise aus Metalloxiden, wie Al₂O₃, ZrO₂, Cr₂O₃ mit und ohne Anteilen von MgO, Y₂O₃, CaO, TiO₂, SiO₂ und Gemischen dieser Werkstoffe. Der Träger 7 besteht vorzugsweise aus Kupfer, Eisen, Aluminium oder deren Legierungen. Die Form und Gestalt des Trägers 7 richtet sich nach der Schweißaufgabe, dem zu verwendeten Haltesystem und verläuft in Längsrichtung entsprechend der Schweißfuge 2, wobei die Badsicherung 1 aus einem oder mehreren aneinandergereihten Badsicherungselementen besteht. Die Radsicherung 1 verändert sich bei mehrmaliger Überschweißung durch Schlackebildung und/oder Abschmelzungen nur um Zehntelmillimeter. Damit sind ein mehrmaliger Einsatz und eine Neubeschichtung der Badsicherung 1 gewährleistet.

Aufstellung der verwendeten Bezugszeichen

1

Badsicherung

2

Schweißfuge

3

,

4

Metallstück

5

Schweißschmelze

6

Schicht

7

Träger

Claims

1. Badsicherung beim Lichtbogenschweißen zum Abdecken eines Schweißfugenspaltes zwischen miteinander zu verschweißenden Metallstücken, bestehend aus einem keramischen Werkstoff, der durch einen Träger unter der Schweißfuge an den Metallstücken lösbar befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (7) mit einer thermisch gespritzten Schicht (6) aus dem keramischen Werkstoff einen Schichtverbund bildet, und der Träger (7) mit seiner Schicht (6) entsprechend dem Schweißfugenverlauf und der geforderten Schweißwurzelausbildung geformt ist.

2. Badsicherung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Badsicherung (1) einstückig entsprechend dem Schweißfugenverlauf ausgebildet ist.

3. Badsicherung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht (6) aus mehreren übereinander angeordneten und miteinander einen Schichtverbund bildende Einzelschichten unterschiedlicher keramischer Werkstoffzusammensetzungen mit unterschiedlicher Dicke und unterschiedlicher Werkstoffstruktur besteht.

4. Badsicherung nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Einzelschichten gleiche Dicke aufweisen.