Schweißen von Temperguß PDF
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FORSCH U NGSBE RICHTE DES WI RTSCHAFTS- UND VE RKE H RSMI NISTE RI UMS NORDRH EIN-WESTFALE N Herausgegeben von Staatssekretär Prof. Dr. h. c. leo Brandt Nr. 328 Dr. phil. Hans Maeder Schweißtechnische Lehr- und Versuchsanstalt, Duisburg Schweißen von Temperguß Als Manuskript gedruckt SPRINGER FACHMEDIEN WIESBADEN GMBH ISBN 978-3-663-04123-8 ISBN 978-3-663-05569-3 (eBook) DOI 10.1007/978-3-663-05569-3 Forschungsberichte des Wirtschafts- und Verkehrsministeriums Nordrhein-Westfalen G 1 i e d e run g · .. A. Einleitung · · · · · · · · · S. 5 B. Bericht · · · · · · · · S. 5 I. Versuchs programm · · · · · S. 5 II. Werkstoffe · · · · · · · · · s. 6 III. Vorversuche · · · · · · · · · · · S. 11 IV. Versuchs durchführung S. 15 1 . Schweißen von Werkstoff I · · · · · · · · S. 15 2. Schweißen von Werkstoff 11 S. 17 3. Schweißen von Werkstoff 111 · · · · · · S. 18 4. Schweißen von Werkstoff V und VI · · · · · S. 18 5· Schweißen von Werkstoff VII · · · · · S. 18 6. Widerstandschweißen der untersuchten Tempergußwerk- . . stoffe · · · · · · · · · · · · · · · · · S. 19 7. Schutzgasschweißversuche · · · · · S. 19 V. Versuchsergebnisse · · · · · · · · · S. 20 1 . Röntgenographischer Befund · · · · · · · · S. 23 2. Gefügeuntersuchungen · · · · · · · · · · · · · · s. 23 a) Werkstoff I · · · · · · · · · · · · S. 23 b) Werkstoff 11 · · · · · · · · · · · · · · · · · S. 31 c) Werkstoff 111 · · · · · · · · · · · · · · s. 34 d) Werkstoff V und VI · · · · s. 34 e) Werkstoff VII · · · · · · · · · s. 37 VI. Technologische Untersuchungen · · · · · S. 38 1 . Rollhärte · · · · · · · · · S. 38 2. Zerreißfestigkeit · · · · S. 39 3. Ergebnisse der Zerreißversuche · · · · · · · · · S. 68 4. Faltversuche · · s. 69 5. A.bdrückversuche · · · · s. 69 C. Zusammenfassung · · · · · · · · · s. 70 . . D. Nachtrag , · · · · · · · · · · · · · · S • 71 E. Schlußfolgerung · · · · S. 78 F. Literaturverzeichnis · · · · · · · · · · S. 79 Seite 3 Forschungsberichte des Wirtschafts- und Verkehrsministeriums Nordrhein-Westfalen A. Einleitung Im allgemeinen wird in der Praxis nur weißer Temperguß als schweißbar angesehen, während für den schwarzen Temperguß das Hartlöten empfohlen wird. Diese Festsetzung bezieht sich allerdings nur auf Festigkeitsver bindungen. Schönheitsreparaturen und Ausbesserungen werden auch an schwar~ zem Temperguß durch Schweißen ausgeführt. In der vom Verein Deutscher Gießereifachleute herausgegebenen Monographie über Temperguß sind im Kapitel "Schweißen von Temperguß" (1) bereits all gemeine Regeln über die Ausführung der Schweißung an Temperguß gegeben. ZEYEN und LOHMANN (2) stellen allgemein fest, dass schwarzer Temperguß schlecht und weißer Tempergus umso besser schweißbar sei, je breiter seine entkohlte Randzone ist. Die Gasschweißung wird jedoch von diesen Autoren nicht empfohlen, während nach ihrer Ansicht dünn umhüllte Elek troden aus unlegiertem Stahl oder auch Seelenelektroden oder ummantelte Elektroden aus Monel oder austenitischen Chrom-Nickelstählen eine elek trische Verschweißung von weißem Temperguß gestatten. Bei Widerstand schweißung, die bei weißem und beschränkt auch bei schwarzem Temperguß möglich sei, wird eine nachträgliche Glühung der Schweißung empfohlen. Weitere Einzelergebnisse über das Schweißen von Temperguß werden in den Arbeiten von Th. TILEMANN (3), H. CORNELIUS (4) und E. BOEHM-ESTERS (5) berichtet. F. ROLL (6) hat erst kürzlich ein Merkblatt über das Schweis sen von Temperguß veröffentlicht, das vom Fachausschuß Temperguß im Ver ein Deutscher Gießereifachleute zusammengestellt wurde. Es enthält wert volle Hinweise für den Verbraucher und kann jedem Temperguß verarbeiten den Betrieb nur empfohlen werden. B. Bericht I Versuchsprogramm e Die vorliegende Arbeit sollte klären, welche Tempergußqualitäten sich zum Schweißen nach den verschiedenen Verfahren und für verschiede ne Anwendungen eignen. Es wurden daher die genormten Weißgußsorten, Sonderweißguß-Qualitäten (schweißbar), schwarzer Temperguß und Abwand lungen desselben in die Untersuchung einbezogen. Ferner wurde zum Vergleich St 31.11 herangezogen, der in einer weiteren Versuchsreihe mit Seite 5 Forschungsberichte des Wirtschafts- und Verkehrsministeriums Nordrhein-Westfalen TeGperguß ve:--ssr-,'/':e; :':,t '/':urcie. Als Schweißverfahren wurden die Gasschmelz- scr,weiß'Jr,g. riie Lic:-,thogenschweißüng, die Schutzi.?'as- und Widerstand- scrweißnng ~3ngewend e t. Es wlÄnden Platt en ~md R,)!1:'e aus Te:Jperg.li3 un tereinanjer und mit St 37.11- Platten lÄnd R,::;hTen versch\':eißt. Fes7ig-kei 'cs- und Gefüge-Untersuchungen am angelieferten Werkstoff und an den geschweißten Proben rundeten das Bild übpr die Möglichk8it der Verschweißung von Tempergus ab und gestat ten hetit0 ~inc Aussage über das Verhalten dieser hochwertigen Werkstoffe bei und Reparaturschweißungen. Konstru~tions- 11. Werkstcffe In Tabelle 1 sind die bei den vorliegenden Untersuchungen verwendeten Werkstoffe mit ihren Festigkeitswerten, Richtanalysen und Herstellungs bedingungen zusammengestellt. Ferner sind in dieser Tabelle drei Lieferanten A, Bund C vermerkt, die in uneigennütziger Weise die vorliegenden Untersuchungen durch Bereit stellung von Versuchsmaterial und durch Unterstützung bei der Durchfüh rung und Auswertung der Versuche gefördert haben. Es ist dem Verfasser eine angenehme Pflicht, diesen Firmen seinen besonderen Dank auszuspre chen. Ferner schuldet der Verfasser dem Leiter des Fachausschusses Tem perguß im Verein Deutscher Gießereifachleute, Herrn Oberbaurat Dr. phil. ROLL für sein stetes, förderndes Interesse an dieser Arbeit aufrichtigen Dank. In Tabelle 1 ist ferner in Spalte 4 eine kurze Kennzeichnung des Gefüges der angelieferten Werkstoffe das sich im einzelnen aus den aufgeno~men, Abbildungen 1 - 6 ergibt (alle Ätzungen der Gefüge wurden mit 1%iger al koholischer HN0 ausgeführt.) 3 Werkstoff I weist bei geringen Wanddicken rein ferritisches Gefüge auf, während mit zunehmender Wandstärke der Perlitgehalt des Kerns ansteigt (Abb. 1 s.S 9). Werkstoff 11 zeigt ein ferritisches Gefüge mit geringer Perlitbildung und Temperkohle-Ausscheidungen, während Werkstoff 111 auf Grund seines hohen Gehaltes an Perlit als eine perlitische Sondergüte des schwarzen Temper gußes anzusprechen ist, die hohe Festigkeits-, Streckgrenzen- und Deh nungswerte besitzt, wie ebenfalls Tabelle 1 ausweist. Seite 6 ., "':l o CJl Q §Otl CJl ., 0' CD 1-'" Q p c+ CD p. CD CJl =a ., 1-'" c+ CJl Q p-li' H, c+ CJl I c I;j p. ., <: CD p; ., CD p CJl S 1-'" I;j 1-'" CJl ., c+ CD 1-'" ~ rn 2: ., o ., p. p CD 1-'" I;j I =a CD CJl c+ H, 11' I-' CD I;j I I i I I I I I ) d te =3 36 28 15 9 20 15 30 10 er(1 % 8-0- 2- 7- 8- 8- 0- 7- wÖ 22 1 1 1 s t i ke 2 m 2 4 0 5 5 5 5 5 gn m 44 4 5 4 4 4 4 ti'ig 3-6- 8- 2- 7- 8- 8- 0- a es k 33 3 5 3 3 3 4 ik F 2 m 8 8 5 3 5 4 7 5 erist G"'.s kg/m 20-220-2 22-2 31-3 21-2 21-2 23-2 23-2 t k a r b a a2 h t9 C es16 hre ProbDIN ~mm 9 12 9 12 9 12 9 12 9 12 9 12 9 12 i d 1 e 1 Werkstoffe un Gefüge rrit.-perlit. rrit.-perlit.hwarzguß rlitisch mperkohle rritisch rrit.-perlit.rn/Temperk. in Ferrit rrit.-perlit.rn: Temperk. rlitisch rn: Temperk. 1 e fe feSc pe Te fe feKe feKe peKe e t e b d - a en era A B B A C C C T ersuchung verw LiefSonder-firmbezchg. * Sondergüte D.B.P. nach Schwarzguß perlitischer Schwarzguß (Sondergüte) schweißbarer weißer Temper-guß schweißbarer weißer Temper-guß normaler wei-ßer Temperguß ndspatente t a n l U s u r g. A e h dei Bezc 40s 38 38 7.21 40s 408 40 und B - 3 2 2 IN TW TS TS t TW TW TW 3569 D G G G S G G G 77 20 88 - ffg. P. P. o h .. stc BB Werkennz I 11 111 IV V VI VII D.D. k * "'J o f1 Ul Q § Oll Ul 0' (]) f1 f-'. Q P' c+ (]) p. (]) Ul ~ f-'. f1 c+ Ol Q P' Ul H, c+ Ol I C i:1 p. .q (]) f1 ~ (]) P' f1 Ol S f-'. i:1 f-'. 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" .~ 160 x ungeätzt 16·0 x geätzt Wanddicke 6 mm Wanddicke 6 mm A b b i 1 dun g 3 Gefügebild des Werkstoffes 111 Werkstoff V und VI zeigen ferritisches Gefüge mit geringen Mengen von Perlit und je nach Wandstärke mehr oder weniger starke Ausscheidungen von Temperkohle im Kern. Die Temperkohle ist hier grob in Ferritinseln ausgeschieden. Es handelt sich bei diesen beiden Werkstoffen um die Schweißqualität des GTW 40 • • .. • . • 160 x ungeätzt 160 x geätzt Wanddicke 9 mm Wanddicke 9 IDID A b b i 1 dun g 4 Gefügebild des Werkstoffes V Sei te 10 Forschungsberichte des Wirtschafts- und Verkehrsministeriums Nordrhein-Westfalen 160 x ungeätzt 160 x geätzt Wanddicke 9 mm Wanddicke 9 mm A b b i 1 dun g 5 Gefügebild des Werkstoffes VI Werkstoff VII dagegen stellt die Normal-Qualität des GTW 40 dar, dessen Gefüge ungeätzt von denen der Werkstoffe V und VI sich dadurch unter scheiden, daß es weniger Temperkohle aufweist. Nach der Ätzung wird festgestellt, daß es fast rein perlitisch ist • •, . . .. .. 160 x ungeätzt 160 x geätzt Wanddicke 9 mm Wanddicke 9 mm Abbildung 6 Gefügebilder d es Werkstoffes VII 111. Vorversuche In Vorversuchen wurde zunächst die günstigste Elektrode und der zweck mäßigster Zusatzwerkstoff für die Lichtbogen-bzw. Autogenschweißung er mittelt. Sei te 11
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