DE496337C - Verfahren zum Schmelzen von Metallen im elektrischen Lichtbogen mit Schutzatmosphaere - Google Patents

Description

Es ist bereits vorgeschlagen worden, das Schmelzen, insbesondere Schweißen von Metallen mittels des elektrischen Lichtbogens, in einer Wasserstoffatmosphäre vorzunehmen, um die -Wärmeübertragung vom Lichtbogen auf das Metall zu verbessern und zähe Schweißverbindungen zu erhalten.

In einer Wasserstoffatmosphäre beträgt jedoch die kritische Lichtbogenspannung 38 Volt und die Zündspannung 120 Volt, wenn Gleichstrom angewendet wird. Diese hohen Spannungen sind erwünscht, wenn es sich um das Schweißen von Werkstücken großer Wandstärke handelt, denen eine große Energiemenge in kurzer Zeit zugeführt werden soll; doch überschreitet die notwendige Zündspannung von 120 Volt in der Regel die Spannung, welche übliche Schweißmaschinen, die für das Schweißen in Luft gebaut sind,

ao liefern können.

EingeliendeUntersuchungen haben ergeben, daß die Schweiß- und Zündspannung erheblich herabgesetzt wird, wenn dem Wasserstoff ein verhältnismäßig kleiner Zusatz von Argon zugemischt wird, das ein leicht ionisierbares, chemisch inertes Gas ist. Durch diesen Zusatz wird die Zündspannung so weit herabgesetzt, daß die bei normalen Schweißaggregaten übliche Leerlaufspannung von 60 Volt ausreicht. Zu diesem Zweck genügt ein Zusatz von 3 bis 5°/₀ Argon. Trotz Herabsetzung der Zündspannung bleibt die anwendbare Lichtbogenspannung dieselbe wie im reinen Wässerstoff, so daß der Vorteil, in der gleichen Zeit größere Energiemengen zuführen zu können als bei einem in Luft unterhaltenem Lichtbogen, bestehen bleibt.

Das chemisch inerte Argon verhindert auch den Zutritt der Luft zum geschmolzenen Metall und die Bildung von Oxyden oder Nitriden, die die Schweißnaht brüchig machen.

In Argon ist die Zündspannung des Lichtbogens außerordentlich niedrig. Eine Spannung von 20 Volt ist ausreichend, um den Lichtbogen zu zünden und zu unterhalten.

Die Lichtbogenspannung ist etwas geringer als in Luft und beträgt im Mittel 15 Volt. Es ist möglich, diesen Lichtbogen mit sehr kleinen Stromstärken arbeiten zu lassen, beispielsweise bis zu 5 Amp. herab; ein Lichtbogen mit 15 bis 16Amp. kann ohne jede Schwierigkeit dauernd unterhalten werden. Dabei ist die an der Kathode erzeugte Wärme außerordentlich gering. Auch die an der

Anode erzeugte Wärme ist gering/ jedoch nicht so gering wie die an der Kathode. Die in einem solchen Lichtbogen umgesetzten geringen Energiemengen~ Bringen es mit sich, daß auch das Schmelzen des Metalls nur langsam fortschreitet, so daß besonders das Schweißen von Werkstücken mit kleiner Wandstärke leicht durchführbar ist. Das Argon ist nicht explosibel, unschädlich und ίο unsichtbar, so daß es ohne jede Gefahr verwendet werden kann und auch den Schweißarbeiter nicht behindert.

Unter Umständen ist es zweckmäßig, dem

Argon einen kleinen Zusatz von Wasserstoff oder anderen reduzierenden Substanzen zu geben, um etwa zum geschmolzenen Metall vordringenden Sauerstoff unschädlich zu machen, doch ist es durchaus möglich, auch mit einer reinen Argonatmosphäre zähe Schweißnähte zu erzielen.

Es wurden ferner Versuche angestellt, zähe

Schweißungen in einer Stickstoffatmosphäre auszuführen, doch hat sich gezeigt, daß dies insbesondere bei Eisenschweißungen nicht durchführbar ist. Die Schweißnaht wird brüchig, häufig noch brüchiger als bei reinen Luftschweißungen. Die Ursache liegt darin, daß das Metall sich mit dem Stickstoff bei der unvermeidlichen Gegenwart geringer Sauer stoff mengen zu Nitriden verbindet.

Untersuchungen haben ergeben, daß die gleichzeitige Anwesenheit eines leicht ionisierbaren, chemisch inerten Gases, ζ. Β. Argon, die schädliche 'Einwirkung des Stickstoffs __auf das geschmolzene Metall neutralisieren kann. Tatsächlich sind auf diese Weise zähe Sehweißungen zu erreichen, wenn der Anteil des Argons am Gemisch etwa 25°/,, oder mehr beträgt. Gemische von Argon und Stickstoff bis etwa 80% Argon sind verhältnismäßig leicht und billig zu erhalten, so daß das beschriebene Verfahren auch praktisch wirtschaftlich erscheint.

Selbstverständlich kann auch in einem Gemisch von Stickstoff, Wasserstoff und Argon gearbeitet werden.

Das Verfahren gemäß der Erfindung· kann sowohl bei der Handschweißung als auch bei halb- oder vollautomatischer Schweißung Anwendung finden, wobei die Schweißung mit Kohleelektroden oder abschmelzenden Metallelektroden vorgenommen werden kann. Das neue Verfahren ist auch für solche Schweißungen geeignet, bei welchen der Lichtbogen "zwisehen zwei oder mehreren Elektroden aufrechterhalten wird und das Werkstück selbst nicht an Spannung liegt. Bei Handschweißung wird der gewöhnliche Elektrodenhalter verwendet und das argonhaltige Schutzgasgemisch beispielsweise einer Haube zugeleitet, die die Arbeitsstelle umgibt und oben eine kleine Öffnung besitzt, um die Handhabung der Elektrode zu ermöglichen. Elektrode und Werkstück werden in der üblichen Weise über eine Reaktanz und Resistanz an eine geeignete Stromquelle angeschlossen. Bei Verwendung von Argongemischen können auch die einzelnen Bestandteile gesondert der Arbeitsstelle zugeleitet werden.

Bei halb- oder vollautomatischer Schweißung wird der Schweißdraht selbsttätig der Schweißstelle zugeführt, das Argon oder Argongemisch gelangt durch eine Düse neben dem Schweißdraht oder konzentrisch mit ihm zur Arbeitsstelle. Die Düsenanordnung kann selbstverständlich auch für Handschweißung Anwendung finden.

Beim Verfahren gemäß der Erfindung können übliche Elektroden Anwendung finden, die beispielsweise auch ein Flußmittel zur Erzeugung einer leichtflüssigen Schlacke enthalten.

Claims (6)

Patentansprüche :-

1. Verfahren zum Schmelzen von Metallen im elektrischen Lichtbogen, insbesondere zum Lichtbogenschweißen mit

-Schutzatmosphäre, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzatmosphäre aus Argon go besteht oder Argon enthält.

2. VerfaljrerL nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, "däß'die^Schutzatmosphäre aus einem Gemisch yon. Wässerstoff und Argon besteht.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzatmosphäre aus einem Gemisch von Stickstoff und Argon besteht.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzatmosphäre aus einem Gemisch von Wasserstoff, Stickstoff und Argon besteht.

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,' daß der Gehalt der Schutzatmosphäre an Argon 3 bis 5% beträgt.

6. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Anteile von Argon und Stickstoff sich ungefähr wie ι : 3 verhalten.