CH269236A - Verfahren zum Zusammenschweissen von Körpern aus Metallen, insbesondere aus Leichtmetallen. - Google Patents

Description

  Verfahren zum Zusammenschweissen von Körpern aus Metallen,  insbesondere aus Leichtmetallen.    Vorliegende Erfindung bezieht sieh auf  ein Schweissverfahren, bei welchem eine ein  reaktionsfähiges Metall enthaltende, ohne  Luftzufuhr exothermisch reagierende Mi  schung als Wärmequelle dient.    Schweissverfahren, die sich einer exother  misch reagierenden Mischung bedienen, sind  in einigen     Ausführungsformen    bereits be  kannt. Sie werden beispielsweise bei der Ver  bindung von Eisenbahnschienen angewandt;  in diesem Falle wird die Stossstelle mit einer       Giessform    umgeben, worauf in diese Form  eine ausserhalb derselben ausreagierte Masse  von     Eisenoxyd    und     Aluminium    gegossen wird.

    Das flüssige Eisen stellt die Schweissver  bindung leer, während die zum grössten Teil  aus Aluminiumoxyd bestehende Sehlacke sieh  im     obern,    Teil der Giessform sammelt.     Dieses     Verfahren ist selbstverständlich nur für das  Verbinden von eisernen Körpern brauchbar,  da die Eisenoxyd und Aluminium enthaltende  Masse flüssiges Eisen liefert. Man kann sie  nicht bei andern Metallen, besonders nicht bei  Leichtmetallen, anwenden.

   Man hat. auch  Eisenrohre durch Übergiessen der Stossstelle  mit derartig erhitzten Massen und nach  trägliches Stauellen stumpf     aneinanderge-          schweisst;    dabei fliesst zunächt die Sehlacke  um die zu     verbindenden    Stellen und bildet  eine Hülle, um welche das Eisen der flüssigen       Mischung        zum        Eisstarren    kommt, so dass letz  teres schliesslich entfernt werden kann.

      Erfindungsgemäss werden nun Körper aus  Metallen, insbesondere aus     Leichtmetallen,     dadurch     zusammengeschweisst,    dass die ein  ander gegenübergebrachten, zu verschwei  ssenden Stellen mit einer ein reaktionsfähiges  Metall enthaltenden, ohne Luftzufuhr exo  thermisch reagierenden Masse umgeben. wer  den, die zur Reaktion gebracht wird und,  ohne selbst auszufliessen, nur die nötige  Wärme zur Schweissung liefert. Im Gegensatz  zur bekannten, oben erwähnten Schweissung  von Eisen wird das bei der Reaktion entste  hende Metall für die Schweissung nietet ver  wendet, sondern lediglich die bei der Reaktion  erzeugte Wärme.  



  Es ist. nicht in allen Fällen notwendig,  dass die einander gegenüber gebrachten Stel  len der zu verbindenden Körper sieh berüh  ren. Eine Berührung ist namentlich dann  nicht notwendig, wenn nach Erweichung oder  Anschmelzen der zu verbindenden Stellen  diese gegeneinander gepresst werden. Diese  Arbeitsweise ist die     zweckmässigste,    da. man  am sichersten Gewähr für eine gute Schweiss  verbindung hat. Selbstverständlich kann man  zwischen die zu verbindenden Stellen ein  kleines Metallstück (oder mehrere) einsetzen,  das dann auch zum Erweichen oder Schmel  zen gebracht wird.

   Wenn ein solches Zwischen  stück erst nach Erweichung oder     Anschmel-          zen    der zu verbindenden Stellen     ein-esehoben     wird, kann man mit seiner Hilfe die zu ver  bindenden Stellen     anstauehen,    was besonders      vorteilhaft ist, wenn die zu     verschweissenden     Körper sich nicht selbst gegeneinanderpres  sen lassen; letzteres kann beispielsweise der  Fall bei Stromschienen sein. Es ist auch mög  lich, das     Zwischenstück    neben der Stossstelle  in enger Berührung mit der exothermischen  Mischung so anzuordnen, dass es zum Schmel  zen kommt und zwischen die zu verschweissen  den Stellen fliesst.  



  Das erfindungsgemässe Verfahren ist ganz  besonders für das     Stumpfaneinanderschwei-          ssen    von Aluminiumstangen, -profilen, -rohren  oder -seilen geeignet, wobei unter Aluminium  selbstverständlich auch Aluminiumlegierun  gen zu verstehen sind. Es können aber auch  Werkstücke aus andern Metallen geschweisst  werden, z. B. aus Magnesium, Messing u. a. m.  Man kann auch ungleiche Metalle miteinander  verbinden, z. B. Kupfer mit Aluminium, wo  bei man dann dafür sorgt, dass dem höher       schmelzenden    Metall mehr Wärme zugeführt  wird.  



  Bei der Aasführung des Verfahrens muss  man dafür sorgen, dass ein Metall, welches  bei der Reaktion der wärmeliefernden Mi  schung entsteht, die Schweissung nicht stört.  Es ist daher zweckmässig, wenn das sich bil  dende Metall (das praktisch immer Eisen ist)  in der reagierenden Mischung verbleibt und  nicht zum Auslaufen kommt. Zu diesem  Zwecke kann man der Reaktionsmasse     Stoffe     zusetzen, die das gebildete Metall zurückhal  ten. Als Zuschlagsstoff kommt vor allein  Mg  in Frage. Ein Überschuss an Eisenoxy  den ist auch brauchbar. Am besten ist es aber,  die reagierenden Stoffe so zu wählen, dass sie  selbst eine Schlacke liefern, die das entste  hende Metall zurückhält. Dies gelingt bei  spielsweise mit einer Mischung von Magne  sium, Aluminium und Eisenoxyden, wobei be  deutend mehr Magnesium als Aluminium ver  wendet wird.

   Eine gute Mischung besteht  z. B.. aus 20 bis 30 0/o Mg, 2 bis 7 0/o Al und  67 bis 780/o Walzensinter. Sehr bewährt hat  sich eine     Mischung    von     2.1    bis 26 0/o Mg, 3 bis  5 0/o Al und 69 bis 73 0/o Walzensinter. Be  währt hat sich auch eine Mischung von reinem  Magnesium mit einem Überschuss an Eisen-    oxyden. Diese Stoffe müssen selbstverständ  lich in genügend feiner Verteilung vorliegen.  Im allgemeinen gilt die Regel: je feiner das  Pulver, desto heftiger die Reaktion. Man muss  sowohl eine zu heftige     als    auch eine zu lang  same Reaktion vermeiden.  



  Die Reaktionsmischung kann in bekann  ter Weise zur Reaktion gebracht werden,  am     zweckmässigsten    mit Hilfe einer     Zünd-          mischung,    z. B. aus Kaliumchlorat, Alumi  nium- und Magnesiumpulver und Schwefel.  



       Besonders    beim Stumpfschweissen von  langgestreckten Körpern aus Leichtmetallen  ist es angezeigt, die einander gegenüberge  brachten, zu verschweissenden Enden mit  einem Rohr zu umgeben, um welches dann  die Reaktionsmasse, zweckmässigerweise in Ge  stalt eines Presslings, angeordnet wird. Beim  Schweissen von Aluminium kann das Rohr  aus Aluminium bestehen. Es schmilzt mit und  kann einen Teil des Metallei für die     Schweiss-          verbindiuig    liefern. Ein Rohr aus keramischer  Masse ist auch brauchbar, aber etwas weniger  günstig. Meistens ist, es erwünscht, so z. B.  beim Stumpfschweissen von elektrischen Lei  tungsseilen aus Aluminium, dass die Schweiss  stelle einen nicht wesentlich grösseren Durch  messer aufweist als das Seil selber.

   Nötigen  falls muss überschüssiges Metall von der Ver  bindungsstelle entfernt werden, zweckmässi  gerweise durch Feilen. Beim Arbeiten ohne  Rohrstück über den zu verbindenden Enden  ist es praktisch kaum möglich, zu verhindern,  dass der Durchmesser an der Schweissstelle  grösser wird als an den zusammengeschweiss  ten Metallstücken. Zur Verhinderung eines     zu     grossen Durchmessers an der Schweissstelle  oder auch um dieser eine bestimmte Form zu  geben, ist es zweckmässig, ein als Kokille  dienendes Rohr aus einem wesentlich höher  schmelzenden Metall über die Schweissenden  zu schieben, z.

   B. bei Aluminium ein Eisen  rohr, das zweckmässigerweise einen nach  Durchführung der     Schweissung    und Entfer  nung der     ausreagierten,        wärmespendenden     Mischung leicht zu öffnenden Längsfalz auf  weist. Wenn es sich nicht um das Stumpf  schweissen von     langgestreckten    Körpern ein-      fachen Querschnittes wie Stangen, Seilen und  Rohren handelt, sondern um andere Schwei  ssungen, wie T-Stückschweissungen, nimmt  man selbstverständlich an Stelle eines Rohres  eine andere zweckentsprechende kokillenartige  Umhüllung.  



  Handelt es sich um das     Stumpfaneinander-          schweissen    von Rohren oder Hohlseilen, z. B.  aus Aluminium, bei denen der Hohlraum       durchgehend    bleiben muss, so kann man in  die zu verbindenden Enden ein Rohrstück  aus höher schmelzendem Stoff einschieben.  



  Die Zeichnung veranschaulicht ein Aus  führungsbeispiel, und zwar zeigt Abb. 1 im  Längsschnitt zwei zusammenzuschweissende  Enden eines Aluminiumseiles mit aufgescho  benem Pressling aus exothermisch reagieren  der Masse, während Abb. 2 einen Querschnitt  längs der Linie Il A der Abb. 1 darstellt.  Die Seilenden 1 und 2 sind in den     zylinder-          förmigen    Pressling 3 eingeführt.

   Dieser ent  hält das Eisenrohr 4, welches das in der  Reaktionsmasse entstehende Metall von der  Verbindungsstelle fernhält und eine wesent  liche Vergrösserung des Durchmessers an der  Schweissstelle verhindert. 5 ist ein Längsfalz,  der das Entfernen des Eisenrohres nach er  folgter Schweissung erleichtert. 6 ist ein An  schlag (eingesetzter Ring aus     Aluminium),     der zur genauen Zentrierung der Schweiss  stelle dient. 7 ist. eine aus Magnesium, Alu  minium und Walzensinter bestehende Reak  tionsmasse, die unter hohem Druck zusam  mengepresst ist. Mit 8 ist eine Zündmischung  bezeichnet, die mit Hilfe des Abreissstreifens 9  zur Entzündung gebracht werden kann und  dann die Reaktion der Masse 7 auslöst. 10  ist ein Rohr aus Pappe mit zwei Deckeln 11.  Die Pfeile zeigen die Richtung des Stauch  druckes.  



  Zu sicherer Lagerung und sicherem Trans  port ist es empfehlenswert, die Abreissbänder  und den Pressling durch eine Hülle zu schüt  zen, die sie gleichzeitig gegen Feuchtigkeits  zutritt schützt. Die Fügen, durch welche  Feuchtigkeit eindringen könnte, kann man  mit Paraffin dichten.    Es ist schon darauf hingewiesen worden,  dass man die sicherste Verbindung erhält  wenn die angeschmolzenen Verbindungsenden  gegeneinander gestaucht werden. Zu diesem  Zwecke benützt man vorteilhafterweise ein  Stauchgerät, das zwei Backenpaare aufweist,  in welche die zu verbindenden Enden ge  klemmt werden und die vor Zündung der  Reaktionsmasse schon unter Federspannung  stehen und so das Bestreben haben, sich ein  ander zu nähern. Sobald die Verbindungs  stellen genügend erweicht sind, erfolgt dann  eine selbsttätige Stauchung durch die Backen  paare.

   Das Stauchgerät kann so leicht gebaut  sein, dass es z. B. für die Ausführung der  Schweissung an Freileitungsseilen aus Alumi  nium an diesen     aufgehängt    werden kann.  



  Das Verfahren nach der Erfindung kann  auch sinngemäss für das gleichzeitige Ver  schweissen von mehr als zwei Körpern dienen.  Man kann auch T-stückartige Verbindungen       herstellen,    z. B.     Abzweigungen    an elektri  schen Leitern.    Gegenüber den bekannten Schweissverfah  ren bietet das erfindungsgemässe     Verfahren     zum Teil sehr erhebliche Vorteile. Es ist nicht  notwendig, wie bei den bekannten Schweissun  gen, über eine kleine Giessereieinrichtung zu  verfügen. Ein ausserordentlich wichtiges An  wendungsgebiet ist das Verschweissen von  elektrischen Leitern im Freien, inbesondere  von Hochspannungsfreileitungen, da es ge  nügt, ein handliches Stauchgerät und die  nötige Anzahl Presslinge mitzunehmen.  



  Wenn die Schweissungen an der schon am       \Mast    befestigten Leitung vorzunehmen sind,  ist ein anderes Verfahren kaum ausführbar.    Das erfindungsgemässe Verfahren erlaubt  ferner die Verbindung von Teilen verhält  nismässig grossen Querschnittes,     biei    welchen  eine elektrische     Stumpfschweissung    nur mit  Hilfe von äusserst starken Maschinen     mög-          lieh    wäre und die     Gasschmelzschweissung     praktisch nicht mehr in Frage kommt.  



  Das Verfahren kann von einem ungelern  ten Arbeiter ausgeführt werden.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCII: Verfahren zum Zusammenschweissen von Körpern aus Metallen, insbesondere aus Leichtmetallen, dadurch gekennzeichnet, dass die einander gegenübergebrachten, zu ver schweissenden Stellen mit einer ein reaktions fähiges Metall enthaltenden, ohne Luftzufuhr exothermisch reagierenden Masse umgeben werden, die zur Reaktion gebracht wird und, ohne selbst auszufliessen, nur die nötige Wärme mir Schweissung liefert. UNTERANSPRÜCHE: 1. Verfahren nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass die durch die Wärme erweichten, zu verschweissenden Stel len gegeneinandergestaucht werden. 2. Verfahren nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass zwischen die zu verbindenden Stellen mindestens ein kleines Metallstück eingesetzt wird. 3.

   Verfahren nach Patentanspruch und Unteranspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenstücke erst nach dein An schmelzen der zu verbindenden Stellen ein gesetzt werden und dass mit deren Hilfe diese Stellen angestaucht werden. 4. Verfahren nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass mindestens ein Metallstück neben der Stossstelle in enger Berührung mit der exothermischen Mischung so angeordnet wird, dass es zum Schmelzen kommt lind zwischen die zu verschweissenden Stellen fliesst. 5.

   Verfahren nach Patentanspruch und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass über die zu verbindenden Stellen eine' kokillenartige Umhüllung geschoben wird, die ein in der Reaktionsmischung entstehen des Metall von der Verbindungsstelle fern hält und der Schweissstelle die gewünschte Form gibt. 6. Verfahren nach Patentanspruch und Unteransprüchen 1 und 5, dadurch gekenn zeichnet, dass bei der Stumpfverbindung von langgestreckten Aluminiumkörpern ein Eisen rohr über die zu verbindenden Stellen ge schoben wird. 7. Verfahren nach Patentanspruch, da d.ureh gekennzeichnet, dass zur Verbindung von rohrförmigen Körpern, deren Hohlraum durchgehend bleiben muss, ein Rohrstück aus höher schmelzendem Stoff in die zu verbin denden Enden geschoben wird.

   B. Verfahren nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass die exothermisch reagierende Masse einen Stoff enthält, der ein bei der Reaktion sieh bildendes Metall zu rüekhält. 9. Verfahren nach Patentanspruch und Unteranspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Masse Magnesiumoxyd enthält. 10. Verfahren nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass eine exothermisch reagierende Mischung von Magnesium, Alu minium und Eisenoxyden in fein verteilter Form verwendet wird. 11. Verfahren nach Patentanspruch und Unteranspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mischung von 20 bis 30 0/0 142g, 2 bis 7 0/o A1 und 67 bis 78 0/a Walzensinter be nützt wird, 12.

   Verfahren nach Patentanspruch und Unteransprüchen 10 und 11, dadurch ge kennzeichnet, dass die Mischung aus 24 bis 26 0/o Mg, 3 bis 5 0/o Al und 69 bis 73 0/o Walzensinter besteht. 13. Verfahren nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass eine exothermisch reagierende Mischung von Magnesium mit einem Überschuss an Eisenoxyden verwendet wird. 14. Verfahren nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass die exothermisch reagierende Masse in Form eines Presslings verwendet wird.

   15. Verfahren nach Patentanspruch und Unteranspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass für das Stumpfschweissen von langge streckten Körpern der Pressling zylindriseh ist und einen Hohlraum aufweist, in den von beiden Seiten her die zu verbindenden Enden eingeschoben werden. 16. Verfahren nach Patentanspruch und Unteransprüchen 14 und 15, dadurch gekenn- michnet, dass der Hohlraum des Presslings von einem Rohr umgeben ist, in das die zu verbindenden Enden eingeschoben werden. 17.

   Verfahren nach Patentanspruch. und Unteransprüchen 14 und 15, dadurch gekenn zeichnet, dass der Pressling im Hohlraum mindestens einen Anschlag aufweist, der eine richtige Zentrierung der Verbindungs stelle ermöglicht. 18. Verfahren nach Patentanspruch und Unteranspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Pressling mit mindestens einer Ab- re,isszündung versehen ist. 19. Verfahren nach Patentanspruch und Unteransprüchen 14 und 18, dadurch gekenn zeichnet, dass die Abreisszündung durch eine Hülle gegen unbeabsichtigtes Zünden gesi chert ist. 20. Verfahren nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass die exothermisch reagierende Masse gegen Feuchtigkeitsauf nahme geschützt ist. 21.

   Verfahren nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass elektrische Frei leitungsleiter zusammengeschweisst werden.