DE3010274A1

DE3010274A1 - Schweissverfahren fuer die verbindungsschweissung von staehlen und von mit stahlzusatzwerkstoffen schweissbarem gusseisen

Info

Publication number: DE3010274A1
Application number: DE19803010274
Authority: DE
Inventors: Rolf Prof. Dr.-Ing. 5650 Solingen Seybold
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1980-03-18
Filing date: 1980-03-18
Publication date: 1981-09-24
Also published as: DE3010274C2

Description

BESCHREIBUNG:
Die erfindung betrifft ein Schweißverfahren für das Verbindungsschweißen von Stahl und Gußeisen.
Bei derartigen Verblndungsschweissungen sind nach dem Abkiihlen in der Schweißnaht und den anschliessenden Querschnitten erhebliche Spannungen vorhanden, die durch Schrumpfungsvorgänge entstehen. Selbst bei Stählen, die sehr gute Schweißeigenschaften besitzen, müssen bei grovoluilgen Schweirnähten Vorsichtsmaßnahmen getroffen werden, um die Scnrumpfspannungen gering zu halten. Insbesondere b Stählen mit mehr als o,22 % Kohlenstoff können die Schrumpfspannungen so hoch werden, dass die Festigkeit erheblich herabgesetzt ist oder sogar Risse und Schweißnahtausbrüche auftreten.
Es ist bekannt, zur Herabsetzung der Schrumpfspannungen beim Verbindungsschweißen neben der Beachtung von geometischen Bedingungen auch eine Reihe von anderen Maßnahmen je nach Bedarf anzuwenden, wie z.B. Vorwärmen, Glühen nach dem Schweißen, Hämmern der Naht, Einsatz von Spezialelektroden, Begrenzung der pro Zeiteinheit zugeführte Warme usw. Diese Maßnahmen erfordern erhöhten Zeit- und Kostenaufwand und führen nur bedingt zum Erfolg.
Ziel der Erfindung ist es, die in der Schweißnaht und deren Umgebung entstehenden Schrumpfspannungen beim Schweißprozeß so auszugleichen, dass sie sich nur noch geringfügig auswirken.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die Schweißnaht mit Einzelschweißraupen oder Lagen erstellt wird, die jeweils abwechselnd aus unterschiedlichem Zusatzmaterial bestehen. Dabei ist es wesentlich, dass ein Zusatzmaterial beim Abkühlen ein Gefüge bildet, dessen Volumen grösser ist als das des anderen. Es kann also zB. ein Material verwendet werden, das überwiegend Martensit bildet und ein anderes, in dem kein oder nur wenig Martensit bei der Abkühlung entsteht.
Es ist bekannt, dass die Gefüge des Stahls sich u.a. durch ihr spezifisches Volumen unterscheiden. So hat z.B. Austenit ein kleineres spezifisches Volumen als Martensit. Die unterschiedlichen Volumina der Gefüge werden bei der Herstellung der Schweißverbindung ausgenutzt. Wird z.B. eine Schweißraupe niet einem Zusatzmaterial geschweißt, das überwiegend Austenit beim Abkühlen bildet und daneben oder darüber eine Raupe mit einem Zusatzmaterial, das überwiegend Martensit bildet, so entstehen in der ersten eine Zug- und in der letzten eine Druckspannung nach dem Abkühlen Die-se Spannungen können in ihrer Grösse durch Wahl der Art des Zusatzmaterials aber auch durch Wahl der Querschnitte der Einzelschweißraupen beeinflusst werden. Bei richtiger Wahl von Querschnitten und Zusatzmaterialien kann erreicht werden, dass eine aus mehreren Schweißraupen bzw. Lagen bestehende Schweißnaht über die abwechselnd auf Zug und Druck belasteten Raupen oder Lagen in sich so vorgespannt ist, dass die an den Anschlußquerschnitten und in der Naht selbst herrschenden Spannungen reduziert sind. Dies gilt sowohl für die Längs- als auch für die Quer- und Dickenspannungen. Das Verfahren lässt zu, dass auch sehr dicke Querschnitte sowie Stahl mit mehr als o,22 % Kohlenstoff ohne besondere Vorsichtsmaßnahmen geschweisst werden können.
Soll die Reduzierung der Spannungen auch bei dünnen Querschnitten erreicht werden, so muß in mehreren Schweißraupen oder Lagen geschweisst werden auch dann, wenn nach dem üblichen Verfahren die Schweißnaht mit einer Schweißraupe fertiggestellt werden könnte.
Figur 1 zeigt das Prinzip des Schweißverfahrens an einer Verbindungsnaht von zwei Blechen 1 und 2. Nach dar üplichen Nahtvorbereitung wird unter Zusatz eines der beiden Materialien eine Wurzelnaht 3 in üblicher Weise hergestellt. Alle übrigen Schweißraupen 4 und 5 werden abwechselnd mit Martensit bildendem Material und nicht oder nur geringfügig Martensit bildendem Material gezogen. Je nach geometrischen Möglichkeiten kann ein Aufbau der Schweißnaht nach Figur 2 oder im Extremfall nach Figur 3 erfolgen.
Figur 4 zeigt eine aus Lagen bestehende Schweißnaht.
Eine weitere Ausführungsform des Verfahrens zeigt Figur 5.
Sobald es der Querschnitt der vorbereiteten Naht erlaubt, können die einzelnen Raupen in Querrichtung gezogen werden oder abwechselnd in einzelnen Lagen in Quer- und in Längsrichtung.
Die einzelnen Lagen oder Raupen können nacheinander, aber auch gleichzeitig unter Berücksichtigung der geometrischen Gegebenheiten der angewandten Schweißmethode und des Vermischungsverhaltens der unterschiedlichen Materialien in flüssigem Zustand aufgetragen werden.

Claims

Schweißverfahren für die Verbindungsschweissung von Stählen und von mit Stahlzusatzwerkstoffen schwelßbarei Gußeisen PATENTANSPRUCH¢: 1. Schweißverfahren für die Verbindungsschweissung von Stählen und von mit Stahlzusatzwerkstoffen schweißbarem Gußeisen dadurch gekennzeichnet, dass die Schweißnaht aus miudestens zwei Lagen oder Raupen mit unterschiedlichem Zusatzmaterial erstellt wird, wobei das Zusatzmaterial einer Lage oder Raupe nach dem Erkalten ein Gefüge mit grösserem Volumen bildet als das des anderen.
2. Schweißverfahren für die Verbindungsschweissung von Stählen und von mit Stahlzusatzwerkstoffen schweißbarem Gußeisen nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Lagen oder Raupen abwechselnd aus überwiegend Martensit bildendem Stahl und solchem, der kein oder nur geringfügig Martensit bildet erstellt werden.
3. Schweißverfahren für die Verblndungsschweissung von Stählen und von mit Stahlzusatzwerkstoffen schwelßbarem Gußeisen nach Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, dass die unterschiedlichen Lagen oder Raupen in üblicher Weise in Längsrichtung der Schweißnaht angeordnet sind.
4. Schweißverfahren für die Verbindungsschweißung von Stählen und von mit Stahlzusatzwerkstoffen schwelßbarem Gußeisen nach Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, dass die Lagen bzw. Raupen unter einem Winkel von 9o0 oder einem anderen beliebigen Winkel zur Schweißnaht angeordnet sind.
5. Schweißverfahren für die Verbindungsschweißung von Stählen und von mit Stahlzusatzwerkstoffen schweißbarem Gußeisen nach Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, dass die Raupen bzw. Lagen zum Teil in Längsrichtung zur Schweißnaht und zum Teil unter 90° oder einem anderen Winkel zur Schweißnaht erstellt werden.
6. Schweißverfahren für die Verbindungsschweißung von Stählen und von mit Stahlzusatzwerkstoffen schweißbarem Gußeisen nach Anspruch 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, dass parallele Lagen oder Raupen unterschiedlichen Materials in einem Schweißgang erzeugt werden.