Schweissverfahren, bei dem zwei teilweise ummantelte Elektroden, insbesondere solche grosser Länge, nach der Stromzuführung an der Schweissstelle zu einem allseitig ummantelten Elektrodenpaar zusammengeführt werden Schweissverfahren, bei dem zwei teilweise um mantelte Elektroden, insbesondere solche grosser Länge, nach der Stromzuführung an der Schweiss- stelle zu einem allseitig ummantelten Elektrodenpaar zusammengeführt werden.
Es sind sogenannte kontinuierliche Schweissver fahren bekannt, bei denen zwei teilweise ummantelte Schweissdrähte grosser Länge, in stetem Fluss von Ringen ablaufend, der Schweissstelle zugeführt wer den. Die beiden Elektroden werden hierbei mit ihren mantelfreien Flächen vor Erreichen der Schweiss- stelle an einem Stromkontakt herangeführt und an- schliessend zu einer allseitig ummantelten Elektrode vereinigt.
Von solchen kontinuierlichen Schweissverfahren wird meist eine sehr hohe Schweissgeschwindigkeit und damit ein grosser Schweissfortschritt und mitun ter auch ein Verschweissen tiefer oder grosser Quer schnitte gefordert.
Hierbei ist eine grosse Schweissleistung nur dann zu erzielen, wenn der Schweissdrahtquerschnitt hin reichend gross ist, um rasch das nötige Material in der Schweissfuge absetzen zu können. Schweisselek- troden mit grösserem Querschnitt haben jedoch den Nachteil, nicht hinreichend schmiegsam zu sein, um nach der Eigenheit dieses Verfahrens von Rollen ab gewickelt und wiederholt gekrümmt zu werden. Der Forderung der grossen Abschmelzleistung steht auch die Notwendigkeit entgegen, mit dem Schweissdraht bis zur Wurzel der Kehlnaht vorzudringen, denn nur wenn der Schweissdraht bis nahe der Wurzel des keilförmigen Nahtquerschnittes vordringen kann, lässt sich eine gute Schweissnaht erzielen.
Hierzu, wie auch zur besseren Krümmung, sollte aber der Schweissdraht, im Gegensatz zur vorgenannten For derung, einen geringen Querschnitt besitzen.
Um diese beiden widersprechenden Forderungen zu erfüllen, wurde versucht, Schweissdrähte mit ova lem oder länglichem Querschnitt zu verwenden. Die Herstellung solcher Schweissdrähte, insbesondere deren Ummantelung, sowie die Stromzuführung zu den Schweissdrähten während des Schweissens, be reitete jedoch grosse Schwierigkeiten. Auch lässt sich bei Elektroden solcher Querschnittsformen die Man telmasse sehr schwer haftfest anbringen.
Das angestrebte Ziel wurde auch nicht mit Elek trodenpaaren, deren Einzelelektroden kurz vor der Schweissstelle zusammengeführt werden, erreicht. Das Elektrodenpaar führt grosse Mengen von Schweissgut der Schweissstelle zu, kann aber wegen des grossen Querschnittes des Paares nicht hinrei chend tief in die Schweissnaht reichen, um bis zur Wurzel vorzudringen.
Um dennoch die gestellte Forderung zu erfüllen, werden beim erfindungsgemässen Schweissverfahren, bei dem zwei teilweise ummantelte Elektroden nach der Stromzuführung an der Schweissstelle zu einem allseitig ummantelten Elektrodenpaar zusammenge führt werden, zwei oder mehr solcher Paare gleich zeitig verwendet.
Durch die Verwendung von mehreren Schweiss- elektrodenpaaren zu gleicher Zeit ist es möglich, Schweissdrähte geringeren Querschnittes zu verwen den. Die Keilnaht kann hierbei mit Schweissgut aus den aufeinanderfolgenden Elektrodenpaaren schich tenweise ausgefüllt werden. Eine gleichmässige Ver- teilung des Schweissgutes, insbesondere in den oberen Schichten der Schweissnaht, wird durch ein Schwenken der Elektrodenpaare um die Achse eines der Paare begünstigt. Wenn z.
B. alle aneinanderge reihten Elektrodenpaare bei unveränderter Lage zu einander um die Längsachse des in der Schweissrich- tung vorangeführten und am tiefsten in die Keilnaht reichenden Elektrodenpaares schwenken, wird eine gute und gleichmässig ausgefüllte Schweissnaht er zielt.
Eine besonders gute Schweissleistung bei einem keilförmigen Nahtquerschnitt wird z. B. dann erzielt, wenn von mehreren Elektrodenpaaren die Elektro den des ersten in der Schweissrichtung gelegenen Paares einen kleinen Querschnitt besitzen und daher tief bis zur Wurzel der Naht eindringen können, wäh rend die Elektroden der folgenden Paare entspre chend dem nach oben zunehmenden Nahtquerschnitt grössere Querschnitte besitzen.
Ein weiterer Vorteil des Schweissverfahrens mit Elektrodenpaaren ist z. B. darin gelegen, dass infolge der grossen Nähe der Stromzufuhr von der Schweiss- stelle, ohne Gefahr eines hohen Leitungswiderstandes und damit einer zu grossen Erwärmung der Elek trode, hohe Stromstärken der Schweissstelle zuge- führt werden können.
Beim Schweissvorgang mit Elektrodenpaaren brennen, wie festgestellt wurde, die Elektroden nicht gleichmässig, etwa nach einer Ebene senkrecht zur Elektrodenachse ab. Die Elektrode, die in der Schweissrichtung zurückliegt, schmilzt schneller ab. Dadurch wird auch die Umhüllungsmasse entspre chend unterschiedlich abschmelzen, besonders an der Stossstelle, wo die Umhüllungsmassen beider Elek troden zusammentreffen, weil auch die dort vorhan denen Kanten wegen der an dieser Stelle auftretenden hohen Wärmekonzentrationen schneller abschmelzen. Dadurch gelangt mitunter atmosphärische Luft in das Schweissgut und die Schweissnaht wird fehler haft.
Da beim erfindungsgemässen Schweissverfahren mehrere Drähte zugeführt werden, ist es möglich, verschiedene Stahllegierungen oder Legierungsele mente gemeinsam zu verschweissen, die sich dann im Schweissbad mischen, wodurch beliebige Legierungs effekte erzielt werden. So kann z. B. aus einer Nickel und einer Eisenelektrode ein Schweissgut erzielt wer den, das aus 50 % Nickel und 50 0/o Eisen besteht. Ferner ist es möglich, zur Erhöhung der Aufschmelz leistung zwischen den Elektroden blankes Profilma terial zuzuführen.
Durch die anliegenden ummantel ten Elektroden wird das blanke Material gegenüber der Atmosphäre abgeschirmt. Das zusätzliche Mate rial kann hierbei in Form von Drähten oder Bändern der Schweissstelle zugeführt werden. Die Anordnung des Eisenbandes oder des Profilmaterials kann etwa zwischen dem Paar oder zwischen den aneinanderlie genden Elektrodenpaaren erfolgen. Bei der Verwen dung einer grösseren Zahl von Elektrodenpaaren kann das Band zwischen den einzelnen Elektroden der Paare angeordnet sein. Auch andere Schweiss- oder Zuschlagwerkstoffe können etwa in ähnlicher Weise der Schweissstelle zugeführt werden.
Ein ganz besonderer Vorteil des erfindungsge- mässen Verfahrens ist in der Möglichkeit gelegen, Elektroden verschiedener Kerndrahtlegierungen oder verschiedener Mantelmassen in geeigneter Folge an einanderzureihen. Es hat sich nämlich gezeigt, dass sich bei richtiger Wahl der in einer Elektrodenreihe verwendeten Elektroden die Vorteile der verschiede nen Kernlegierungen bzw. Mantelzusammensetzun gen vereinen lassen, ohne die mit den Kernlegierun gen oder Mantelmassen verbundenen bekannten Nachteile mehr oder weniger spürbar hinnehmen zu müssen.
So ist es z. B. vorteilhaft, als erstes Elektroden paar Elektroden mit gutem Einbrand und als folgen des solche mit entsprechend dem Querschnitt hoher Abschmelzleistung und als letztes Elektrodenpaar Elektroden der Type zu verwenden, die eine flache Raupenlage ergeben.
Die Elektrodentypen können aber nicht nur paar weise verschieden sein, es kann auch in jedem Paar die Legierung des Kerndrahtes oder aber auch die der Mantelmasse unterschiedlich sein. Die Eigenschaften, die durch die Kombination der Elektrodentypen er zielt werden, können die Schmelze, die Schlacke, die Schweissbarkeit, die Festigkeit der Schweissnaht und jede andere Eigenschaft betreffen. Durch die Kombi nationsmöglichkeit der gleichzeitigen Verwendung verschiedener handelsüblicher Elektroden können Schweissdrahteigenschaften erzielt werden, die die Zahl jener der handelsüblichen Typen wesentlich überschreiten und eine bessere Anpassung an die Güteforderungen der Schweissnaht ergeben.
Es hat z. B. die Reihenanordnung von Elektro denpaaren einen besonderen Vorteil ergeben, wenn in der Schweissrichtung die basisch umhüllte Elek trode vor der sauer umhüllten Elektrode angeordnet wurde. Diese Elektrodenkombination in der Reihe ergab eine besonders gute Schweissleistung bei einem sehr guten Aussehen der Schweissnaht. Ebenfalls als sehr gut hat sich die Anordnung einer Tiefbrandelek- trode bewährt, an die eine Elektrode, mit der eine sehr schöne Naht erzielt werden kann, angeschlossen wurde.
Ein weiterer Vorteil lässt sich z. B. auch dadurch erzielen, dass eine Elektrode eines Paares oder ein Paar der Reihe rascher oder langsamer der Schweiss- stelle zugeführt wird.
Der Gegenstand der Erfindung wird anhand von Zeichnungen beispielsweise erläutert.
Die Fig. 1 zeigt die Reihenanordnung von Elek- trodenpaaren, wobei die Einzelelektroden 1, 2, 3 un tereinander in allen Teilen - also bezüglich der Ab messungen des Kerndrahtes 1, 2, 3, wie auch der Mantelmassen 4, 5, 6, wie auch legierungsmässig bzw. gemischmässig - völlig gleich sind. In dieser Anordnung zueinander werden sie vom Schweisskopf der Schweissstelle zugeführt werden. Die Fig. 2 zeigt die Lage der Elektroden beim Schweissen einer V-Naht, wobei jede folgende Elektrode praktisch die nächst höhere Schichte des Schweissgutes in der Schweissnaht absetzt. Als Decklage einer breiten V-Naht kann die Reihe der Elektrodenpaare quer zur Querschnittsrichtung fortschreiten.
Fig. 3 zeigt die Anordnung von Elektrodenpaaren verschiedenen Querschnittes, die nach Fig. 4 in der Schweissnaht theoretisch wesentlich verschiedene Lagen aufbauen, die jedoch, da sie aus aufgeschmol zenem Gut bestehen, sich miteinander vermischen. Hierbei greift das Elektrodenpaar 7 mit dem klein sten Querschnitt tiefer in die Naht ein und trägt da her die unterste Schichte auf, während das folgende Elektrodenpaar 8 einen grösseren Querschnitt und das nächstfolgende 9 einen noch grösseren Quer schnitt besitzt, wobei diese Paare entsprechend das Schweissgut im Querschnitt auffüllen. Sie greifen, entsprechend ihrem Querschnitt, tief in die Schweiss- naht ein und bauen im wesentlichen die einander fol genden Schichten auf.
Die Fig. 5 zeigt den Schweissvorgang mit zwei Elektrodenpaaren, wobei die Einzelpaare in der Schweissrichtung hintereinander liegen. Das entspre chend dem Schweissfortschritt voranliegende Elek trodenpaar 10 hat eine stärkere Abschmelzleistung als das folgende Paar 11. An der Stossstelle der bei den Paare brennt die Mantelmasse noch höher hin auf, wodurch mitunter Luft Zutritt zur Schweissstelle hat und eine Porenbildung in der Schweissnaht be- günstigt wird. Um der Porenbildung entgegenzuwir ken, ist es zweckmässig, die Hülle an den Seiten zu verstärken. Wenn die Mantelmasse an der Kante ver stärkt ist, wie dies Fig. 7 zeigt, dann brennt die Elek trode an den Stossstellen mit dem übrigen Hüllen querschnitt ungefähr gleichmässig ab.
Bei Anordnung mehrerer Elektrodenpaare nebeneinander ist es zweckmässig, diese Verstärkung so auszuführen, dass die Seitenflächen der Elektrodenpaare parallel sind und die Paare daher ebene Berührungsflächen besit zen, wie dies Fig. 8 darstellt.
Durch den Trockenvorgang schrumpft die Man telmasse, wie die Fig. 9 übertrieben darstellt, so dass nach der Trocknung die Stossstellen nicht mehr eine Ebene bilden, sondern zu beiden Seiten des Kern drahtes zurücktreten und miteinander einen stumpfen Winkel 12 einschliessen.
Um jedoch trotz des Auftretens der Schrumpfung ein sattes Anliegen der Einzelelektroden des Paares zu erreichen, ist es zweckmässig, die Fläche, mit der die Einzelelektroden aneinanderstossen, nach Fig. 10, nach dem Trocknungsvorgang planzuschleifen. Ein zusätzlicher Vorteil dieser Ausführung ergibt sich dadurch, dass die Kontaktstelle des Kerndrahtes ge reinigt und verbreitert wird.
In jenen Fällen, in denen dem Schweissvorgang weitere Werkstoffe zuzüglich zugeführt werden sol len, können diese Stoffe, wie beispielsweise in Fig. 11 bzw. 12 dargestellt ist, beigegeben werden.
Insbesondere beim Senkrechtschweissen ist es zweckmässig, den Schweisskopf der Schweissvorrich tung mit einer Vorrichtung auszustatten, durch die der Schweisskopf mit den Elektroden eine vom Hand- elektrodenschweisser während des Schweissvorganges beim Handschweissen übliche Elektrodenbewegung, z. B. eine Zickzack-Bewegung, nachahmt.
Um die Schweissgeschwindigkeit weiter zu erhö hen, besteht die Möglichkeit, durch die Zuführung von C02 den Abschmelzvorgang zu beschleunigen.