GILLEMOT, F.

HORVÁTH, M.

English

Periodica Polytechnica (Budapest University of Technology and Economics)

DAS CO2=POSITIONSSCHWEISSEN Von F. GILLE;\IOT und M. HORV_.\TH (Eingegangen um 28. Ft'bruur 196-1) In den letzten Jahren hat das CO2-Seh"weißen auch in Ungarn starke Verbreitung gefunden, doch beschränkt sich seine An"wendung hier auch heute noch vornehmlich auf das Verhindungs- und Auftragssch"weißen horizontal gelagerter Bleche und Platten. In der sowjetischen und in der westlichen Industrie bedient man sich des Verfahrens auch beim Positionsschweißen, so daß ei' in "wachsendem Umfang auch im Schwermai'chinen- und Schiffsbau sowie in der Montage von Rohrleitungen und chemischen Anlagen Eingang gefunden hat. Das CO2-Verfahren kennt zwei Varianten, das Sch"weißen mit Normal-und mit Mikrodrähten. Die Beschreibung und die technologischen Parameter des Normaldrahtschweißens findfn sich bei VIZKELETY [1], bei KOl'\KOLY u. Mitarb. [2] sowie bei NIEGYERI [3]. Das Schwfißen mit Mikrodrähten io;:t demgegenüber wfniger bekannt. Das :M:ikrodrahtschweißen Das Mikrodraht- oder auch Kurzbogensch"weißen (Dip-transfer-Process) haben LESCH::>EWICH [4], ZARUBA [5] und BRJMBLE [6] beschrieben. Die Einrichtung gleicht weitgehend der für das Normal-C02-Schweißen bestimmten, ist jedoch kleiner als diese. Der Brenner hat keine eigene Kühlung, und vielfach enthält er auch die Drahttrommel und das Drahtvorschubgerät. Als Stromquelle dient ein Dynamo VOll 200-250 A mit waagrechter Charak-teristik oder ein Transformator mit Gleichrichtcr. Zum Schweißen wird ein dünner, mit hoher Stromdichte belasteter und mit hoher Geschwindigkeit vorgeschobener Draht von 0,6 mm Durchmesser verwendet. Nach TUTHILD [7] schmilzt der Draht folgendermaßen ab: Der Licht-bogen erhitzt die Spitze des Drahtes so"wie das Werkstück (Abb. 1a), am Ende des Drahtes bildet sich ein kleiner Tropfen (Abh. 1b), der in die Schmelze hineinreicht und einen Kurzschluß auslöst (Abb. 1c). Durch die J oulesche W-ärme erhitzt, schnürt sich der Draht unter der Einwirkung des Pinch-6 Periodica Polytechnica ~I. YlII/3. 354 F. GILLEJIOT "nd .H. HORrATJI Effektes ein (Abh. 1d) und reißt ab, 'I·obei die Oberflächenspannung den Tropfen in die Schmelze zit>hL währt>nd dt>r Lichtbogt>n ,"on neut>m zündet (Ahh.1e). Untersuchungen mit Hilfe von Zeitlupen aufnahmen und Oszillographen hahen nachgewiesen, daß beim Sch'weißen sekundlich etwa 200 Kurz5chliisse zustande kommen. Diese Tropfenübertragung durch die Oberflächenspannung i"t ('i:', die das Verfahren zum Positionsschweißen so vorzüglich geeignet macht. Es ge-stattet die leichte Überbrückung 4-.5 nun großer Stoßfugen und liefert sau-here, schlackenfreie ~ähte. a [) c d e \ \ \ \ \ '" :~v 1- -1 -~-----~1/!.OOmfJ_ Abb. 1. Tropfellübertragullg heim :'ITikrodraht-CO,-Schweißen Seine AIl"wendung hat sich besonders bei Konstruktionen aus dünnt>n (1-5 mm dicken) Blechen sO'wie heim Po:;:itionf'schweißen '-Oll Rohrkitungen H. dgl. bewährt. Normal-C02-Schweißen in Position Die Geräte für das Normal-COz-Schweißen eignen sich ohne jeden Umbau auch zum Positionsschweißen. Lediglich die schweren, wassergekühlten Brt>n-ner müssen gegen leichte ausgewechselt werden, die ihrerseits entweder mit dem expandierenden COz oder durch Spülung mit cn~ bzw. mit Druckluft gekühlt werden. Bei Positions arbeiten spielt die Tropfenühertragung in das Schmelzbad eine ausschlaggebende Rolle. Beim normalen COz-Verfahren schmelzen je Minute 'weit weniger Tropfen ab als beim Mikrodrahtschweißen. Den Abschmelzvorgang beschreiben S~lITH [8] und NEEDH.nr [9] fol-gendermaßen: Der Lichtbogen erhitzt das Grundmaterial und die Spitze des Drahtes (Abb. 2a), an dicsem hildet sich ein Schmelzetropfen (Abb. 2b), der ständig größer wird und den die Lichthogenkräfte seitlich schleudern (Ahh. 2c), his ihn der Pinch-Effekt von der Drahtspitze zum Abreißen hringt DA.S CO,-POSITIONSSCHWEISSEi\- 355 (Abb.2d), worauf er unter der EiIrwirkung der Schwerkraft und unter der Blasv.irkung des Lichthogens an de;:sen Rand in das Schmelzhad tropft (Ahh.2e). In der Yersuchs,n'rkstatt dei' Angyalfölder \Verkes der Ungarischen Schiffswerft und Kranfabrik hahen wir zur Ermittlung der zweckmäßigsten Technologie :Messunge!1 vorgenommen, wohei wir von den hei KOROTKO'V [10], BERGER [11] und WI:\OGRADSKI [12] vorgefundenden Unterlagen ausgingen. Die Versuche führten wir mit einem Oerlikon-Citofil-Gerät und mit ungarischen Drähten YTi- L 0 1,2 mm durch. Dieser titanhaltige Draht hrennt glatt, fast ohne jedes Spritzen ab, eine Tatsache, die ihn zum Positions-:~ m I ~Jl!Q mp Abb. 2. Tropfenübertragung beim normalen CO~-Schweißen schweißen sehr geeignet macht. Wenngleich dünnere Drähte vorteilhafter sind, kann seIhst mit Drähten von 1,5 mm 0 in jeder Position gearheitet werden, "wobei die technologischen Parameter die gleichen sind wie heim Schweis-sen mit 0 1,2 mm Driihten. Beim Positions schweißen verursacht der unruhige Bogen und die Üher-tragung der Schmelze in großen Tropfen gewisse Schwierigkeiten, doch kann diesen chuch Wahl geeigneter Schweißparameter hegegnet werden. }Iit abnehmender Spannung verkürzt sich der Lichtbogen, die Tropfen werden kleiner, so daß die Blaswirkung des Lichtbogens besser zur Geltung kommt und die Schmelze an die gewünschte Stelle hefördert wird. Da ein ühermäßig großes Schmelzbad herabrinnt, mäß mit kleinen Stromstärken und mit geringer Drahtvorschubgesch,dndigkeit geschweißt werden. Dies wieder bedingt eine niedrige Stromdichte und damit eine sehr geringe Einbrandtiefe (etwa 0,5-2 mm), so daß sich eine gute und verläßliche Verbindung nur durch sorgfältige Y orhereitung und durch üherlegte Wahl der Arheitstechnik erzielen läßt. Beim Schweißen gerader Nähte muß der Brenner sehr rasch, beim Bogenschweißen hingegen breit, U-förmig ausladend und schneller als beim Handschweißen geführt werden, weil sonst das voreilende Schmelzhad das Grundmaterial vom Lichthogen trennt und eine kalte Vernarhung zustande kommt oder die Wurzel nicht einschmilzt (Abb. 3). 6* 356 F. GILLEMOT und ]f. HORV.A:TH Der Lichtbogen läßt sich leichter halten und auch das Spritzen kann vermindert werden, wenn man dem Kohlendioxyd 6-10% A.rgon beimischt. Der CO~-Verbrauch beträgt 12-15 l/min. Beim Lotrechtschweißen sch'weißt man dünne Bleche zweckmäßig von oben nach unten, stärkere Bleche von unten nach oben. Beim horizontalen (d. h. beim Waagrechtschweißen an lotrechten Wän-den) sowie heim Überkopf-Kehlnahtschweißen hat sich wegen der besseren Sicht das Nach-Rechts-Schweißen bewährt. Die technologischen Parameter des Üherkopfschweißens stimmen mit jenen des Überkopf-Kehlnahtsch-weißens Abb. 3. Infolge langsamer Brennt'rführung entstandener Stoßfehler in C'iner nlIl ohen nach unten gescln\~eißten o-mm-Y-naht üherein, doch eignen SIe "ich nicht zur Anfertigung von Wurzeln. Die Haltung und Führung des Brenner" in den verschiedenen Schweiß-positionen veranschaulicht Ahh. 4. Mit einiger Übung lassen sich heim Positionsschweißen nach dem CO 2 -Verfahren qualitativ einwandfreie Schweißnähte her:-tellen, deren Festigkeits-kennwerte die gleichen sind, wie die heim Schweißen waagrecht liegender Bleche erzielten. Bei sorgfältiger Einstellung der Stöße erhält man auch ohne Bearheitung der Stoßflächen sehr sauhere Nähte. Aus dem Querschnitt einf'!" in lotrechter Lage geschweißten Naht laut Ahh. 5 geht deutlich hervor, daß die entsprechende Verschmelzung üherall gesichert und auch der Schweißwulst nicht größer ist als üblich. _~ußerlich ist die Schweißnaht fast ehensoglatt DAS CO,-POSITI01YSSCHIFEISSES 7 1~~'7 V Abb_ 4. Richtige Haltung des Brenners in verschiedenen Schweißpositionen a) lotrechte Y':'\aht. von unten nach oben geschweißt b) lotrechte V':'\ aht. von oben nach unten geschweißt c) lotreehte Kehlnaht. von unten nach oben geschweißt d) l<?trechte Kehlnaht. yün oben nach unten geschweißt (') Uberkopf-Kehlnaht 357 Abb.5. Querschnitt durch eine von unten nach oben geschweißte lotrechte 3-Il1I1l-V-;'\aht 358 F. GILLEJIOT und Jf. HORVATH Abb. 6. 20 111111 dickes Blech, mit einer v-:'i"aht von unten nach oben geschweißt Abb. ,. Kehlnaht (a 7 mrn), von oben nach unten geschweißt Tabelle I Blechstärke . Stromstärke Spannung [mml Yorhereitung ·8 ahtreihen Brennerführung* [Al [\"1 " ~,~ ~ l. g. n11 160 21--2.J. "2 2. g~ nu 160 21-24· -t- I'> 50-600 l. g. nu 170-180 21-H ~Ö 2, 2. iBo nu 110-120 21-24 ~ 3. g~ nu 130-140 21-2,t 1\ 0.8-(2 8-10 40-60· l. g~ no 100-110 21-24 ~Q ~ 2. iE, no 90-100 21-24 3. g~ nll 170-180 21-24 ~lo.5-2 1-1,-20 ~ ~ 1. g. no 100-110 21-24 Du 2. iBo no 100-110 21-24 (2 1 5 3. iB: no lOO-110 21-2.J. , I 4. iBo no 100-110 21-24 ...... l.!::2,5 5. g. nll 170-180 21-24 g: gerade, nll = nach unten. iB= im Bogen. no = nach oben. DAS CO,-POSITIOSSSCIIWEISSEl, 359 wie die mit der Handelektrode ausgebildete Naht, und au eh die Flanken yerbrennen nieht (Alb_ 6 und 7). Die technologischen Parameter für die am häufigsten yorkoll1menden Bleehstärken sind in den Tabellen I, Ir, III und IV enthalten, denen Stoßfugen, LagenzahL die Art der Brellnerführung so'wie Spannung und Stromstärke zu entnehmen sind. Die gleichen Parameter haben auch beim Schweißen stär-kerer ah der dort angeführten Bleche Geltung. Tabelle n I Blechstärke \ Brennerführllng'"' Stro1l15tärke Spannung (mm] Vorbereitung Xahtreihen (A] - [V] -2- 3 c=::JC::=: t' I. er 110-120 20-22 " ~ -t- 6 ~W /~ l. g 140-150 20-22 I ~t 2. er 120-130 20-22 " TI 3. g 120-130 20-22 ~~ ;t, "," 8-10 I I 1. <cl 2_ 160-170 21-23 --! W 5 ~ g U- 3. 1'" 4-. 2 5. g 120-130 20-22 14-20 M ,go 1. 2_ g 170-180 21-24 TIf 3. I' 4. er 120-130 20-22 ,,<t " * g = gerade, nicht im Bogen. Wirtschaftlichkeit Die Produktivität des CO2-Schweißens in Position erreicht das 1,5- bis 3,Ofache jener des Lichtbogenschweißens von Hand, und auch seine Kosten liegen in der Regel unter den Kosten des letzteren Verfahrens. 360 F. GILLKUOT und Jf. HORV"lTH Tabelle TII Kehlnähte über der halben Kopfhöhe Schweiß-Br('nncrführung* Stromstärke nahtform [Al 3-4- T l. " 160-170 e ~-6 ~ 1. 160-170 \ 2 " '" 'I 2. " 130-1-10 e ~-S ~ 1. " 160-170 e 2. " 130-14,0 " * g = gerade, nicht im Bogen. 3-4-5-0 7-8 Tabelle IV Lotrechte Keblnähte I I, Schweiß-nulltform 1 Brennerführung':\O _J __________ .l ______ _ 1flL-., Ir 1. iBo nu 1. iB, nu 2. 1. iB, no 2. Stromstärke [A] 180-190 180-190 llO-l20 * iB im Bogen, nn = nach unten, no = nach oben. Spannung [V] 22-24-22-24 20-22 22-24 20-22 Spannung [V] 22-24 22-24 22-24 DAS CO,·POSITIOSSSCHWEISSEN 361 Tabelle V Wirtschaftlichkeitsvergleich des CO2- und des Lichtbogenschweißens von Hand Lichtbog-enschweißen Zeit CO .. -Schwcißen Schweißnahtform [min/m] Ge;amtkostcn Zeit Ge5amt~ [Ftjm] Imin/mI kosten [Ft/m] Lotrechte V-Naht, Blechdicke 8mm ....... 21,4.2 37,1 33,86 \Vaagrechte V·Naht, Blechdicke = 8 mm ..... 14,70 21,39 37,1 33,86 Lotrechte Kehlnaht, a = 7 mm .............. 13,48 22,69 23,2 30,36 Kehlnaht über halber Kopfhöhe, a = 7 uun ... 11.89 21.40 21,8 29,82 Ein Vergleich der beim CO:!- und beim Liehthogenschweißen benötigten Schweißzeiten sowie der auflaufenden Gesamtkosten für V -Nähte zur Ver-bindung von 8-mm-Blechen und für Kehlnähte bei a = 7 mm hat die in Tabelle V zusammengefaßten Ergebnisse geliefert. Für das Schweißen von Hand beruhen diese Berechnungen auf dpn in der Ungarischen Schiffswerft und Kranfabrik in Geltung stehenden MaterialYerbrauchs- und Zeitnormen, für das CO2-Schweißen hingegen auf unseren eig('nen Versuchen unter Berück-sichtigung der geltenden Kosten- und Materialkostensätze. In beiden Fällen liegen den Berechnungen dieselben Stundenlöhne zugrunde. Znsanlmenfassung Das COo·Verfahren eignet sieh auch zum Positionsschweißen. Bei Einhaltllng der techno-logischen Parameter liefert ;;s bei hoher Produkthität auf wirtschaftliche Weise S'chweißnähte ei;:;wandfreier Güte. Vorhandene Einrichtungen lassen sich ohne weiteres auch zum Positions-schweißen verwenden. Voraussetzung ist ein';; gewisse Geübtheit des Schweißers und eine gute Vorbereitung. Da sich das Verfahren auch für Arbeiten in Position sehr gut automatisieren läßt, steht s~einer weiteren Verbreitung nichts im \'/ ege. ~ Literatur 1. VIZKELETY. K.: co" vedogazas hegesztes (DAS D02-Schweißen), C',lernöktovabbkepzo jegyzet, 1960. - ~ 2. KO"KOLY. T.-BAt:ER. F.-:1'lEGYERI, B.: Nehanv adat a CO" vedogazas ivhegesztes technol6giajahoz (Einige Daten zur Technologie des CO2-Schweiß;;ns). Gepgyartas-techno16gia, 5 (1963). 3. :MEGYERI. B.: A CO 2 hegesztes techno16giai alapjai es az azokb6l kepzett technol6giai adat-tiblazatok (Die technologisch~n Grundlagen der CO~-Schweißung mit den ans diesen abgeleiteten technologischen Kennwerttafeln). Gep. XIV. 2, 69-73 (1962). 4·. LESCH"E\'ICH, A.: All Position Arc Welding. Metal Progress. March 1960, S. 122. und 158. 5. ZARUBA: Swarka w uglekislom gace. Kiew, 1960. 6. BRDlBEL, R. V.: Semi-antomatic Welding with Fire 'Vires. British Welding Journal, Mai 1960, S. 342. 362 F. GILLEJIOT und M. HORVATH 7. TuTHILL, ROGER, W.: Dip-transfer Carbon-dioxyde Welding. \Velding Journal, 1960 }Iai, S. 976. 8. SmTH, A. A.: CO~ Shielded Are Welding. The Overseas Engineer, 1961 }Iai, S. 306. 9. l\EEDHA~I. 1. C.-COOKSEY. C. J.-:1!rLXER. D. J.: }Ietal transfer in Inert-gas Shielded Weldin~. British Weldin~ JournaL 1960 Febr .. S. 101. ~ 10. KOROTKO-\\', A. T.: Awtom;titschenskaja Swark~. 12, 63 (1961). 11. BERGER, H.-RoSEKKRAi'iZ, H. (HaIIajSaale)-SCHWEIBBEKD17i'iGER: Arb~itstechnik, Gütewerte und Wirtschaftlichkeitskennziffern für die halbautomatische COz·Sehutzgas-schweißung. Schweißtechnik, 8, 275 (1959). Ferene GILLEMOT Budapest XI Tarcali u. 2 :M:ik16s HORV.4.TH Budapest, 1. FarkaEbir6 ut 10 

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