DD139802A1

DD139802A1 - Einseitiges fuegen dicker stahlplatten

Info

Publication number: DD139802A1
Application number: DD20886478A
Authority: DD
Inventors: Egon Reuter; Wolfgang Kupetz
Original assignee: Mueller Burkhard; Egon Reuter; Wolfgang Kupetz
Priority date: 1978-11-03
Filing date: 1978-11-03
Publication date: 1980-01-23

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum einseitigen Fügen dicker Stahlplatten. Insbesondere sollen mit diesem Verfahren durch die Kombination einer MAG- mit einer ÜP-Schweißeinheit die Blechtafeln volumenarm und mit großer Schweißgüte, das heißt hinsichtlich Fertigungszeit, Nahtbearbeitungszeit und

Description

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Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung "betrifft ein Verfahren zum einseitigen Fügen insbesondere dioker Stahlplatten. Ein hervorragendes Problem der Fügeteohnik besteht in dem Bestreben, den Kostenaufwand beim Fügen von Blechtafeln größer 12 mm Dicke zu senken«

Da aus Gründen der Schweißgüte wie zum Beispiel Zähigkeitsverhalten und Verformungsvermögen die Absohmalzleistung nicht extrem gesteigert werden kann kommt es darauf an, die Hilfs~ und Hebenprozesse kostengünstiger zu gestalten. Dabei spielt der Wegfall des Wendeprozesses der zu fügenden Teile und damit die Forderung naoh einer einseitigen Soliweißung hinsieht^-» lieh Verringerung der Anlagenkosten und des Arbeitszeitaufwände s eine dominierende Eolle*

Ein weiterer Faktor, der insbesondere bei dicken Materialquersohnitten die Ökonomie des Fügeprozesses wesentlich beeinflußt ist die Senkung der abzuschmelzenden Zusatzwerkstoffmenge durch eine Verringerung des Sohweißnahtvolumens«,

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Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Es sind Schweißverfahren bekannt, die das einseitige Schweißen mit Hoohleistungssohweißverfahreη wie UP-Paralleldraht oder UP-Band in Verbindung mit einer genuteten und mit feinkörnigem Schweißpulver gefüllten flexiblen Kupferunterlage oder einer genuteten flexiblen Keramikunterlage gewährleisten» Diese Verfahren haben den Nachteil, daß bereits bei einem in der Praxis üblichen geringen Blechversatz und generell bei Blechdicken größer als 20 mm eine optimale Wurzelausbildung nicht mehr möglich ist» Darüber hinaus ist die zu füllende Schweißfuge bei einigen Verfahren sehr groß» Hohe Bsarbeitungs«, Ausbesserung©- und Zusatzwerkstoffkosten sind die Folge«

Es sind weitere Verfahren bekannt, die durch die Kombination einer Sohweißainheit mit einer bandförmigen Elektrode geringen Querschnittes für die Wurzellage und die Füllagen in Viellagenteohnik mit einer Sohweißeinheit mit einer bandförmigen Elektrode großen Querschnitts für die Daoklage, eine einseitige Sohweißung mit gleichmäßiger Wurzelausbildung und relativ geringem Sohweißnahtvolumen ermöglicht«

Diese Verfahren haben den Nachteil, daß die bandförmigen Elektroden mit kleinem Querschnitt sehr teuer sind und sioh außerdem nicht bindefehlerfrei verschweißen lassen. Ein weiterer Nachteil sind die hohen Fertigungszeiten aufgrund der Viellagentechnologie*

Weitere Verfahren sehen eine einseitige Sohweißung derart vor, daß mittels eines manuellen Sohwelßverfahrens die zu fügenden Bleche gewurzelt und so hoch gefüllt werden, daß der restliche Querschnitt mit einem Hoohleistungssohweißverfahreη gefüllt werden kann« Mit diesem Verfahren werden zwar hohe Schweißnaht« guten erreicht, der Fertigungsaufwand speziell bei Blechen größer 20 mm Dicke ist jedoch erheblich« ;

Weiterhin sind sogenannte Engspaltschweißverfahren bekannt, die durch die Anwendung einer !«Nahtvorbereitung in Verbindung mit einem Sohwelßspalt von etwa 8 mm ein volumenarmas und damit Arbeitszeit- und Zusatzsmaterial sparendes Fügen ermöglichen

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Diese Verfahren haben jedoch den Nachteil, daß die erforderliche Güte nur in Verbindung mit einem hohen Aufwand an Spezial— geräteteohnik erreicht wird« Mit einer gebräuchlichen Geräte« teohnik wird die erforderliche Schweißgüte nicht erreicht» J)aru"ber hinaus sind Verfahren bekannt, die das Verbinden dicker Bleche mit einem MSGWSohweißverfahren hoher Stromdichte für die Wurzellage und einem Heißdrahtverfahren für die Füllagen vorsehen*

Wegen der verfahrensspezifisohen Besonderheiten des Heißdraht« Verfahrens ist es jedoch beim Fügen dicker Platten erforderlich eine großvolumige Schweißnaht vorbereitung vorzusehen, was die Effektivität solcher Verfahren wiederum verringert· Weiterhin sehen solche Verfahren die Anwendung einer Schutz»· gasathmoSphäre vor, die zum größten Teil aus teuren Inert-» gasen besteht»

Auf Grund der aufgeführten Nachteile solcher Verfahren werden zur Zeit noch über 90 % der Bleohdicken größer als 20 mm im Stahlbau, Sohiffbau und Behälterbau zweiseitig und mit einem großen Schweißnahtvolumen gefügt»

Ziel der Erfindung

Es ist Ziel der Erfindung, ein Verfahren zu schaffen, mit dem es möglich ist durch die Anwendung einer speziellen 'jöeohnologie volumenarme Schweißnähte mit einer hohen Nahtgüte einseitig zu schweißen»

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde dieses Ziel dadurch zu erreichen, daß durch die Kombination einer Schweißeinheit für die optimale Ausbildung der Nahtwurzel mit einer Schweiß-, einheit für die optimale Ausbildung einer Füll« und Decklage erreicht wird, daß erstens eine gleichmäßige durohgeschweißte Nahtwurzel und Deoklage gebildet wird, zweitens die Schweiß-* parameter so gewählt werden, daß keine Überhitzung des Schmelzbades erfolgt und somit hohe me ο hani se h—techno logische Gütewerte erreicht werden, drittens durch die Anwendung dieser

speziellen Kombination der Schweißeinheiten eine volumenarme Sohweißfuge zum bindefehlerfreien Fügen ausreicht und vier-« tens alle Lagen von einer Seite, das heißt, ohne Wenden der Stahlplatten geschweißt werden»

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die erste Schweißeinheit durch die Verwendung einer Insbesondere 3 bis 6 mm dicken in einer vorzugsweise mit geringen Inertgasanteilen versetzten Schutzgasatmosphäre abschmelzenden kreisförmigen Elektrode mit einer Stromstärke von vorzugsweise 300 bis 1000 A unter zu Hilfenahme von unter die zu fügenden Stahl platten gepreßten Keramikelementen, eine gleich-» mäßige Uahtwurzel, die gleichzeitig bereits einen erheblichen 3Jeil der Nahtfuge ausfüllt, erzeugt«

Der konzentrierte Lichtbogen an der kreisförmigen Elektrode schmilzt darüber hinaus auoh steile, volumenarme Sohweißspalte mit einem Naht öffnungswinkel vonc^<30 und einem Sohweißspalt k>£ 2 mm binde fehlerfrei auf» Durch die Verwendung zweier aneinander liegender absohmelzender Bandelektroden in der zweiten Schweißeinheit, die auch mit Stromstärken von 1000 bis 2000 A bei einer großen Absohmelzlelstung relativ kalt abtropfen, wird das noch in die Fuge einzubringende Schweiß« gut nicht überhitzt, was seinerseits hohe mechaniseh—technologische GÜtewerte erwarten läßt.

Beben den genannten Vorteilen entstehen aufgrund des geringen Wärmeeintrages geringere Schrumpfungen und Spannungen und er— möglichen somit ein verzugsarmes Fügen der Stahlplatten*

Ausführungsbeispiel

Nachfolgend wird die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel dargestellt und beschrieben»

Die dazugehörenden Zeichnungen zeigen

Fig· 1 Schweißen der Wurzel** und Sützlage im Schnitt

(Vorderansicht) Fig» 2 Schweißen der Wurzel··* und Stützlage im Schnitt (Seitenansicht)

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Pig» 3 Schweißen der Füll« und Deoklage im Schnitt

(Vorderansicht) .

Pig» 4 Schweißen der Füll*-» und Decklage im Sohnitt (Seitenansicht)

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden die zu fügenden beispielsweise 40 mm dicken Stahlplatten 1 vorzugsweise mittels Brennschnitt derartig angeschrägtj daß sie in einem öffnungswinkel c< - 25° und mit einem Stegabstand b » 2 mm gespannt werden können« Nach dem Einrichten der ersten Schweißeinheit erfolgt das Zünden des Liohfbogens 2« Dabei bewirkt der konzentrierte lichtbogen 2, einer beispielsweise 3 mm dioken in einer vorzugsweise COg-Atmosphäre 3 mit einer Stromstärke von ca# 600 A und einer Spannung von oa, 28 V, abschmelzenden kreisförmigen Elektrode 4 einen so intensiven Einbrand in die zu fügenden steilen Nahtflanken, daß diese Gleichmäßig aufgeschmolzen werden und gemeinsam mit der abtropfenden Elektrode 4 auf Grund der hohen Stützwirkung der an die BIeοhunterseite gepreßten in einer Gliederkette 5 gelagerten Keramikplättchen 6 mit einer Schweißgeschwindigkeit von 50 om/min eine gleichmäßige Ausbildung der Wurzellage 7 erfolgt,

Naoh dem Schweißen einer weiteren Stützlage 8 mit den Para~ me tern der Wurzellage 7 ist auf Grund der relativ hohen Ab-» Schmelzleistung der 3 mm dicken Elektrode 4 in Verbindung mit der volumenarmen Schweißfuge bereits eine ausreichende Schweiße badsicherung für die darauf folgende Decklagenschweißung ge« geben*

Die Anwendung von zwei aneinanderliegenden in Sohweißrichtung gestellten unter Schweißpulver 9 abschmelzenden Bandelektroden 10 mit einer Abmessung von beispielsweise 15 x 1 nun ermög« liehen es, dann mit der zweiten Sohweißeinheit eine maximale Abschmelzleistung mit einem relativ geringen Wärmeeintrag zu erzielen» Das Abschmelzen der Doppelelektrode erfolgt hierbei mit einer Stromstärke von τ m 1500 A für die Püllage und I_e « 1000 A für die Deoklage« Durch die Kombination dieser beiden Verfahren wird es möglich, zwei 40 mm dicke Stahlplat« ten 1 mit einar Wurzellage 7₉ einer Stützlage 8, einer Püll«

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lage 11 und einer Deoklage 12 mit einer hohen inneren und äußeren SohweißgUte einseitig und volumenarm zu fügen« Alle Sohweißlagen einsohließlioh der Wurzellage werden automati« ßiert ausgeführt^

Claims

«7« 2 08 8 64 Erfindungsansprüche

1/ Einseitiges Fügen dicker Stahlplatten durch die Kombination einer"MAG«Schweißeinheit für die Wurzelsohweißung mit einer UP«Schweißeinheit für die Deoklagensohweißung gekennzeichnet dadurch, daß durch die Verwendung einer hochstrombe« lastbaren insbesondere 3 mm oder dickeren in einer Schutz« gasatmoSphäre (3) mit einer Stromstärke von ca» 500 ·,, 900 A, einer Spannung von ca« 25 #·« 35 V abschmelzenden kreisförmigen Elektrode (4) in Verbindung mit einer vor« zugsweise keramischen Schweißbadsieherung (6) die Würze1-lage (7) mit einem derart intensiven Einbrand geschweißt wird, daß selbst unter den Bedingungen einer Schweißnaht« vorbereitung mit einem öffnungswinkel von <* < 30° und einem Stegabstand b ί 2 mm mit einer Sohweißgeschwindig« keit von etwa 0,4 bis 0,6 m/min eine gleichmäßig durchge« schweißte, bindefehlerfreie Wurzellage (7) und durch eine zweite Schweißlage mit den gleichen Parametern aufgrund des geringen Schweißfugenvolumens eine solche ausreichende Sttitzsohicht in die verbindende Schweißfuge eingebracht wird, daß anschließend mit einer zweiten Schweißeinheit unter Verwendung zweier aneinanderliegender unter Pulver (11) abschmelzender Bandelektroden (12) mit einer Stromstärke von oa, 1000 bis 2000 A und einer Spannung von oa# 30 bis 40 V insbesondere durch eine maximale Absohmelzleistung das noch einzubringende Restvolumen in einer minimalen . Lagenzahl erfolgt»

2_# Einseitiges Fügen dicker Stahlplatten nach Punkt 1 gekenn-* zeichnet dadurch, daß durch die Verwendung der volumenarmen Sohweißfuge in Verbindung mit den relativ kalt abtropfenden Bandelektroden (12) und der normalisierenden Mehrlagentech~ nik ein minimaler Wärmeeintrag erfolgt und hohe mechanischtechnologische Gütewerte und eine verzugsarme Schweißveiw bindung erreicht werden*

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3* Einseitiges Fügen dicker Stahlplatten nach Punkt A und 2 gekennzeichnet dadurch, daß ^e nach zu fügender Biechdicke auf die zweite MAG Lage verzichtet wird oder noch weitere MAG Lagen geschweißt werden, wobei insbesondere bei der Verwendung geringer Inertgasanteile im Schutzgas auf die UB-^Sohweißeinheit verzichtet werden kann.

Hierzu JL Selten Zeichnungen