DE296613C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

Vr 296613 KLASSE 49/. GRUPPE L8.

FRIEDRICH WERNER in CÖLN-DELLBRÜCK.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 23. Februar 1913 ab.

Das Schweißen von Körpern aus Schmiedeeisen oder Stahl an Ort und Stelle, z. B. bei der Wiederherstellung gerissener Kesselbleche, läßt sich bekanntlich mit Hilfe des autogenen Schweißverfahrens durchführen, bei dem die Schweißflächen und das Verbindungsmetall durch einen Knallgasbrenner auf eine so hohe Temperatur -gebracht werden, daß sich die Schweißflächen und das Verbindungsmittel in

ίο flüssigem Zustande vereinigen.

Dieses Schweißverfahren leidet infolge der Vereinigung der Schweißflächen mit dem Verbindungsmittel im flüssigen Aggregatzustande an mannigfachen Übelständen, die erfahrungsgemäß inbesondere bei nicht sehr sorgfältiger Ausführung der Schweißung eine so große Rolle spielen, daß eine bestimmte Güte der Schweißnaht nicht gewährleistet werden kann, und es muß daher häufig in Fällen, bei denen ein Bruch der geschweißten Stellen zu Gefahren führen kann, aus Sicherheitsrücksichten von der Anwendung der autogenen Schweißung abgesehen werden.

Ein wesentlicher Übelstand liegt darin, daß die Schweißstelle Hohlräume und Blasen enthalten kann, da stets nur die Oberfläche der Schweißstelle sichtbar ist, während die tiefer liegenden Teile der Schweißflächen durch das flüssige Verbindungsmetall verdeckt werden und sich somit der Nachprüfung des Arbeiters entziehen. Insbesondere beim Schweißen starker Wandungen gibt daher die autogene Schweißung keine Gewähr für die erforderliche Güte der Schweißnaht.

Ferner bleiben Unreinigkeiten, Schlacken und Zunder in dem flüssigen Verbindungsmetall, da deren mechanische Entfernung nicht möglich ist, wodurch die Festigkeit der Schweißnaht sehr beeinträchtigt werden kann.

Schließlich ist es ein Nachteil des autogenen Schweißverfahrens, daß auch der geschickteste Arbeiter nicht in der Lage ist, zu verhindern, daß flüssiges Verbindungsmetall über einen noch nicht flüssig gewordenen Teil der Schweißfläche tritt. An diesem Teil der Schweißfläche ist die gewünschte Vereinigung dieser Fläche mit dem Verbindungsmetall nicht vorhanden, so daß auch aus diesem Grunde eine gleichmäßige Güte der Schweißnaht bei autogener Schweißung niemals gewährleistet werden kann.

Man hat vorgeschlagen, diesem Übelstand dadurch . zu begegnen, daß man die . Schweißstelledurch Abschrägen der gegenüberliegenden Schweißflächen freilegt und einerseits die Verbindung dieser Flächen nur auf kleine Strecken vornimmt und allmählich über die ganze Länge und Breite der Schweißnaht ausdehnt, während man andererseits das Verbindungsmetall schichtweise aufträgt, bis der ganze Hohlraum ausgefüllt ist. Doch auch bei dieser Ausführungsform des autogenen Schweißverfahrens kann selbst der geschickteste Arbeiter die genannten Fehlerquellen nicht völlig ausschalten.

Diese Nachteile werden bei dem Schweißverfahren nach der Erfindung unter Wahrung des Vorteiles, daß die Schweißung an Ort und Stelle vorgenommen werden kann, dadurch vermieden, daß nach und nach in die zugerichtete Schweißstelle eingefügtes Verbindungsmetall durch eine Wärmequelle

(Schweißflamme) in teigartig bildsamen Zustand gebracht und mit den ebenfalls in diesen Zustand übergeführten Schweißflächen durch Hammerschiäge vereinigt wird. Bei dieser Art der Vereinigung von Schweißflächen und Verbindungsmetall ist das Entstehen von Hohlräumen in der Schweißnaht auch bei Ausführung durch einen weniger geschickten Arbeiter ausgeschlossen, da durch das Bearbeiten der einzelnen nacheinander aufgetragenen Verbindungsmetallteile und der angrenzenden Schweißfläche in teigartig bildsamem Aggregatzustande mittels eines Hammers jede Pore der Schweißnaht wiederholt dem Schweiß-

¹S druck ausgesetzt ist und die dabei eintretende Verdichtung des Verbindungsmetalles nachprüfbar so weit getrieben werden kann, daß alle Hohlräume mit Sicherheit beseitigt sind. \ Unreinigkeiten und Fremdkörper können wäh- :

rend des Schweißvorganges mit Hilfe von AVerkzeugen durch den Arbeiter leicht aus der teigartigen Masse entfernt werden, während der Zunder infolge der Bearbeitung der Schweißstelle durch den Hammer aus dem Metall mechanisch herausgetrieben wird. Die gute Vereinigung der Schweißfläche mit dem Verbindungsmetall ist stets gesichert, da der Arbeiter mit Hilfe der ! Schweißflamme, die z. B. durch den bei der | autogenen Schweißung üblichen Knallgasbren- j ner erzeugt wird, in der Lage ist, die zu vereinigenden Metallteile so lange in dem teigartig bildsamen Zustande zu halten, bis er die j Schweißung dieser Teile vollendet hat.

Die Güte der Schweißnaht ist bei Anwendung dieses Verfahrens in solchem Grade von der Geschicklichkeit des Arbeiters unabhängig, daß diese Schweißung auch in dem Falle zugelassen werden kann, in dem aus Sicherheitsrücksichten von der autogenen Schweißung abgesehen werden muß.

Das Verfahren nach der Erfindung hat noch den besonderen Vorzug, daß im Bedarfsfalle während des Schweißens durch Formschmie-

■*5 den ein profilierter Übergang zwischen den Schweißflächen geschaffen werden kann.

Während ferner die autogene Schweißung praktisch nur für liegende Schweißnähte in Frage kommt, da das Metall bei seiner Ver- j flüssigung sofort abwärts fließt und dadurch die Güte der Schweißnaht beeinträchtigt, ist die Schweißung beim Verfahren nach der Erfindung von der Lage der Schweißnaht völlig unabhängig, so daß auch bei Anwendung des Verfahrens für senkrecht oder schräg" stehende Schweißnähte, z. B. zur Schweißung senkrechter Kesselbleche, die gleichmäßige Güte der Schweißnaht gesichert ist.

Bemerkt sei, daß man bei der autogenen j Schweißung nachträglich, also nach Fertig- I stellung der ganzen Schweißnaht, die Schweißstelle in der Schmiedehitze mit dem Hammer zu bearbeiten pflegt, um das kristallinische Gefüge der flüssig gemachten Metallmassen zu zerstören. Durch diese Nacharbeit werden jedoch naturgemäß nur die äußeren Schichten der Schweißnaht bis zu einer gewissen geringen Tiefe verdichtet, während im Innern der Naht enthaltene Hohlräume, Unreinigkeiten und die gefährlichen Stellen, bei denen flüssiges Metall über nicht flüssige Schweißflächen getreten ist, bestehen bleiben. Der durch das Verfahren nach der Erfindung erzielte Erfolg kann somit durch diese bekannte Nacharbeit nicht erreicht werden.

Bei der Schweißung fest eingespannter Körper, wie z. B. bei der Wiederherstellung gerissener Kesselbleche, werden ferner bekanntlich durch die Längenausdehnung der Körper bei der Erhitzung und durch die folgende Schrumpfung bei der Wiedererkaltung unerwünschte Zugspannungen in der Schweißnaht erzeugt.

Diese !Spannung wird nach der Erfindung durch eine besondere Art der Zurichtung der. Schweißstelle vermieden. Um jede Stelle der Schweißnaht für die Schweißflamme zugängig zu machen, hatte man bisher die Schweißstelle lediglich in der Weise vorbereitet, daß man die Kanten der einander gegenüberliegenden Schweißflächen auf einer Seite der Wandung oder auf beiden Seiten abschrägte, wo-• durch man sich nach außen keilförmig verbreiternde Hohlräume für die Aufnahme des Verbindungsmetalles erhält. Die zu schweißenden Enden bleiben hierbei in der Richtung liegen, in welcher der zugehörige Körper sich ausdehnt. Beim Schweißen wird daher durch das Zusammenrücken der Enden der Füllraum für das Verbindungsmetall verkleinert, so daß beim Erkalten der Schweißnaht der Schrumpfung entsprechende Zugspannungen auftreten. Diese Verkleinerung des Füllraumes für das Verbindungsmetall ist nach der Erfindung dadurch beseitigt, daß die zu schweißenden Enden vor der Schweißung schräg zur Richtung der Ausdehnung der zugehörigen Körper gebogen werden. Die Ausdehnung der Enden beim Schweißen bleibt hierbei ohne Einfluß auf die Größe des Füllraumes, da die Richtung der Ausdehnung mit der Richtung der seitlichen Begrenzungsflächen des keilförmigen Hohlraumes zusammenfällt.

Der Schweißdruck muß beim Verfahren nach der Erfindung naturgemäß zu Beginn der Schweißung verhältnismäßig klein sein, während er mit wachsender Stärke des Verbindungsmetalles entsprechend größer werden muß, um die gewünschte Verdichtung der eingefügten Metallmassen zu erhalten.

Die ordnungsgemäße Regelung des jeweilig

erforderlichen Schweißdruckes wird dem Arbeiter dadurch wesentlich erleichtert, daß nach Maßgabe des Wachsens des Verbindungsmetalles entsprechend schwerere Hämmer zur Schweißung verwendet werden.

Der Arbeiter ist durch die jeweilig größere Durchschlagskraft der einzelnen Hämmer gezwungen, stärkere Verdichtungsschläge auszuführen, wodurch die Verdichtung- in gewissem Grade von der Aufmerksamkeit des Arbeiters unabhängig gemacht wird.

Auch beim Schweißen mittels dieses Verfahrens entsteht die sogenannte »Schmelzzone«, in welcher bekanntlich der geschweißte Körper seine ursprüngliche Festigkeit nicht mehr besitzt, jedoch ist die schädliche Wirkung dieser Zone nicht so groß wie beim autogenen Schweißverfahren, weil das Eisen nur in den teigartigen Zustand gebracht zu werden braucht.

Die beim Verfahren zur Bearbeitung der Schweißstelle dienenden Hämmer sind nach ihrer Bahnseite so ausgebildet, daß einerseits ein Strecken des Materials der Schweißstelle und andererseits die Bildung von Hohräumen vermieden wird, die infolge des Eindringens des Hammers in das in teigartig bildsamem Zustande befindliche Metall entstehen könnten.

Dies ist dadurch erreicht, daß nach der Erfindung die Bahn des Hammers als Rundkeil mit abgerundeter Spitze ausgebildet ist. Infolge der keilförmigen Gestaltung der Hammerbahn kann der Hammer gut in das Material eindringen und staucht dabei einerseits das in der Schlagrichtung liegende, sowie andererseits das quer zu dieser Richtung befindliche Material. Ein Strecken der Schweißnaht tritt daher bei diesem Verfahren nicht ein, was in vielen Fällen von wesentlicher Bedeutung ist.

Die Ausbildung der Bahn des Hammers als Rundkeil und die Abrundung der Spitze des Keils hat ferner die Wirkung, daß die durch das Eindringen des Hammers geschaffenen Hohlräume muldenartige Vertiefungen bilden, die sich ohne scharfe Übergänge aneinanderschließen bzw. überschneiden, wodurch die Gefahr ausgeschlossen wird, daß beim Verdichten eine scharfe Ecke als Hohlraum stehen bleibt.

Ferner ist die Pinne des Hammers einerseits ' als Flachmeißel und andererseits als Halbrundmeißel ausgebildet, um in dem zu schweißenden Metall enthaltene Unreiriigkeiten durch Abschneiden schnell entfernen und etwa dabei entstandene scharfkantige Vertiefungen mit Hilfe des Halbrundmeißels abrunden zu können. ■

Auf der Zeichnung ist durch Fig. 1 und 2 eine Ausführungsform des Verfahrens veranschaulicht, und zwar zeigt Fig. 1 einen Querschnitt durch die zu schweißende Stelle, und Fig. 2 einen Querschnitt durch diese Stelle bei noch nicht ganz vollendeter Schweißung.

Fig. 3 zeigt einen ,zur Ausführung des Verfahrens dienenden Hammer.

Fig. 4 ist ein Querschnitt durch die Hammerbahn nach der Linien-B der Fig. 3..

Fig. 5 ist ein Querschnitt durch die Harnmerpinne nach der Linie C-D der Fig. 3.

Fig. 6 veranschaulicht die Benutzung der Hammerpinne.

Fig. 7 ist ein Längsschnitt nach der Linie E-F der Fig. 6.

Wie der in Fig. 1 und 2 dargestellte Querschnitt durch die Schweißstelle bei einem Kesselblech 1 erkennen läßt, das den auszubessernden Riß 2 erhalten hat, werden die dem Riß benachbarten Enden 3 und 4 zunächst in der üblichen Weise nach dem Riß zu etwas verjüngt und dann gemäß der Erfindung aus der Längsrichtung des Kesselblechs 1 herausgebogen, so daß der sich nach außen kegelförmig erweiternde Füllraum 5 für das Verbindungsmetall 6 entsteht.

Zunächst wird zwischen den verjüngten Spitzen der Enden 3 und 4 eine Brücke aus Verbindungsmetall hergestellt, indem mit Hilfe eines Knallgasbrenners 7, der z. B. mit Azetylengas und Sauerstoff gespeist wird, eine Stelle an der Spitze des einen Endes 3 oder 4 und zugleich ein als Verbindungsmetall dienender, auf diese Stelle gehaltener Eisenstab in teigartig bildsamen Zustand gebracht wird. Bleibt das Ende dieses Stabes an dem Kesselblech haften, so wird er zugleich mit der Schweißflamme auf die benachbarte Stelle gebracht, bis eine Verbindungsbrücke von gewisser Stärke geschaffen ist.

Die Verdichtung dieser Brücke wird alsdann durch einen Hammer 8 der in Fig. 3 bis 5. dargestellten Art vorgenommen. Dieser Hammer ist entsprechend der nur schwachen Brücke leicht ausgeführt und hat auch mit Rücksicht auf den kleinen gegenseitigen Abstand der Enden 3 und 4 an der zu verdichtenden Stelle kleine Abmessungen. Die Verdichtung erfolgt durch kurz aufeinanderfolgende Schläge, wobei durch den Brenner 7, wie Fig. 2 zeigt, die zu verdichtende Stelle der Schweißnaht in teigartig bildsamem Zustand gehalten wird.

Der Hammer dringt hierbei allmählich in alle Poren des Eisens ein, indem er infolge der Keilform seiner Bahn 9 die Eisenteilchen nicht nur in der Schlagrichtung, sondern auch seitlich dazu staucht und infolge seiner Ausbildung als Rundkeil mit abgerundeter Spitze sich überschneidende, muldenartige Vertiefungen 10 (Fig. 2) bildet, die dem Arbeiter eine genaue Kontrolle darüber gestatten, ob

- er bei der Verdichtung, auch alle Flächen gleichmäßig behandelt hat.

Ist diese Verdichtungsarbeit vollendet, so wird wiederum auf einer Stelle von gewissem Umfange mit Hilfe eines Eisenstabes und des Brenners 7 neues Verbindungsmetall eingefügt und einerseits mit den Schweißflächen der Enden 3,4 des Kesselblechs 1, andererseits mit dem schon verschweißten Verbindungsmetall zum Anhaften gebracht und dann in der beschriebenen Weise mittels des Porenhammers 8 unter Mitwirkung des Brenners 7 verdichtet.

Hat das Verbindungsmetall eine gewisse Stärke erreicht, so daß für den Porenhammer ein Aviderstandsfähigeres Widerlager entstanden ist, so wird die Verdichtung mittels eines entsprechend schwereren Hammers durchgeführt, dessen Bahn auch größere Abmessungen besitzt, damit einerseits zur Erzielung des erforderlichen Schweißdruckes und einer guten Durchknetung der übereinander aufgetragenen Verbindungsmetallteile der Porenhammer tief genug in das backende Material eindringt, und andererseits zur Beschleunigung der Schweißung eine entsprechend größere Fläche vom Hammer getroffen wird.

Das abwechselnde Einfügen neuen Verbindungseisens und Verdichten der zu verschweißenden Eisenteile wird so lange fortgesetzt, bis die ganze. Schweißgrube 5 ausgefüllt ist. Das Verbindungseisen 6 hat beispielsweise beim Auftragen in backendem Zustande eine Stärke von 3 mm, die durch die folgende Verdichtung auf 1 mm gebracht wird, ΛνΜηι-εηα für die ganze Schweißung neun verschieden schwere und große Porenhämmer verwendet werden.

Durch die beim Schweißen entstehende Längenausdehnung der Enden 3, 4 des Kesselblechs ι wird, wie Fig. 2 erkennen läßt, die Größe des Füllraumes 5 für das Verbindungsmetall 6 nicht geändert, so daß auch die Schrumpfung der Enden beim Erkalten ohne schädliche Wirkung auf die Spannungen im Kesselblech 1 bleibt.

Müssen während des Schweißens Fremdkörper aus dem Eisen entfernt werden, so bedient sich der Arbeiter der eigenartig gestalteten Pinne 11 des Porenhammers 8, indem er bei ebener Fläche der Schweißgrube 5, wie Fig. 6 zeigt, durch einen kräftigen Schlag den Fremdkörper 12 mit der als Flachmeißel 13 (Fig. 5) ausgebildeten Seite der Pinne abschneidet oder aus der teigartigen Masse ausgräbt, während er bei ausgehöhlter Schweißfläche die als Halbrundmeißel 14 ausgestaltete Pinnenseite dazu benutzt. Diese Seite der Pinnen hat noch den Sonderzweck, scharfe Ecken, die bei Benutzung des Flachmeißels 13 leicht in der teigartigen Masse entstehen können, wie dies in Fig. 7 ■ mit gestrichelten Linien angedeutet ist, zu entfernen, indem mit dem Halbrundmeißel 14 allmähliche Über- · gänge geschaffen werden, wodurch sicher vermieden wird, daß stehengebliebene Ecken bei der Verdichtung durch neu eingefügtes Verbindungseisen überdeckt werden.

Das Verfahren nach der Erfindung und das zugehörige AVerkzeug eignet sich zum Schweißen jeder Art von Stahl und schmiedbarem Eisen, das sich durch eine Wärmequelle in den teigartig bildsamen Zustand bringen läßt.

Claims (2)

Patent-Ansprüche:

1. Verfahren zum Schweißen von Stahl oder Schmiedeeisen, insbesondere zur Wiederherstellung schadhafter Dampfkesselbleche, bei dem das Verbindungsmetall ^⁰ nach und nach in die zugerichtete Schweißstelle eingefügt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungsmetall und die Schweißflächen durch eine Wärmequelle (Schweißflamme) in teigartig bildsamen Zustand gebracht und in diesem Zustande mittels Schlagwerkzeuge vereinigt werden, deren Schlagfläche durch eine abgerundete Spitze gebildet wird.

2. Schlagwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Pinne (11) des Schlagwerkzeuges (8) einerseits als Flachmeißel (13) und andererseits als Halbrundmeißel (14) ausgebildet ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.