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Elektrode für die elektrische Lichtbogenschweissung Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Lichtbogenschweisselektroden zum Niederlegen eines aus legiertem Stahl bestehenden Schweissguts, insbesondere auf nackte (nicht umhüllte) Elektroden für die automatische oder halbautomatische Schweissung unter Schutzgas oder unter Pulverdecke. Die Erfindung geht von derjenigen bekannten Elektrodenart aus, welche als ein mit'Metallpulver gefüllter Mantel aus unlegiertem weichen Stahl ausgeführt ist. Solche Elektroden werden meistens aus einem Metallband hergestellt, welches zu eimr offenen Rinne gebogen oder gewalzt wird, welche mit einer angemessenen Menge der Pulvermischung gefüllt und dann durch Einbiegen der Kanten geschlossen wird. Das so hergestellte Rohr wird gegebenenfalls durch Walzen oder Ziehen weiter verarbeitet.
Die bekannten Elektroden vom oben angegebenen Typ weisen einen hohen elektrischen Widerstand je Längeneinheit und dadurch eine ungenügende Strombelastungsfähigkeit auf, welche eine der Ursachen der bisher sehr geringfügigen praktischen Anwendung dieser Elektroden sein dürfte. Bekanntlich ist die Schweissgeschwindigkeit, z. B. ausgedrückt als das Gewicht des je Minute niedergelegten Metalls, bei einer gegebenen Elektrode im wesentlichen der Schweissstromstärke proportional. Man hat es versucht, die elektrische Leitfähigkeit dadurch zu verbessern, dass man die Elektrode auf eine so hohe Temperatur erhitzt, dass die Pulverfüllung zu einem zusammenhängenden Körper zusammensintert. Die hiedurch erreichbare Verbesserung der Strombelastungsfähigkeit ist jedoch völlig unzureichend.
Auch bei der Herstellung der Elektroden traten Schwierigkeiten auf durch die Neigung des Pulvers, sich in der Einfüll - vorrichtung in Fraktionen verschiedener Zusammensetzung aufzuteilen, so dass die Zusammensetzung der Füllung unregelmässigen Schwankungen unterworfen war. Diese Segregationsneigung ist um so störender, je kleiner die je Längeneinheit einzufüllende Pulvermenge ist. Zur Beseitigung der Segregation hat man vorgeschlagen, das Pulver mit Bindemittel zu einer Paste zu vermischen, welche in das rinnenförmige Metallband durch Spritzpressen eingeführt wird. Bei dieser Arbeitsweise muss aber die Füllung getrocknet werden, bevor das Zuschliessen der Rinne erfolgen kann. Die Herstellung wird durch diese Trocknung erheblich verteuert und erschwert, insbesondere bei den in grossen Längen herzustellenden Elektroden für die automatische Schweissung.
Die vorliegende Erfindung bezweckt die Verbesserung solcher Elektroden für die elektrische Lichtbogenschweissung, welche aus einem Mantel aus unlegiertem weichem Stahl und einer mindestens zwei Nichteisenmetalle enthaltenden Metallpulverfüllung bestehen, wobei das Gewicht der Metallpulverfül - lung mindestens 10 % der Summe der Gewichte des Mantels und der Füllung darstellt. Die neue Elektrode gemäss der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass das Gewicht des Mantels mindestens 50 % der Summe der Gewichte des Mantels und der Füllung darstellt und dass das Metallpulver aus einer einzigen gepulverten Legierung besteht.
Bei der erfindungsgemässen Elektrode ist die erforderliche Leitfähigkeit dadurch gewährleistet, dass mindestens die Hälfte des Gewichtes der Elektrode (bzw. des Kerns, wenn es sich um eine umhüllte0Elektrode handelt) von dem gut stromleitenden Mantel gebildet wird. Gleichzeitig wird die erwünschte Gleichförmigkeit der Zusammensetzung dadurch gewährleistet, dass sämtliche Pulverkörner die gleiche Zusammensetzung aufweisen. Die oben erwähnte Aufteilung der Pulvermasse in Teile verschiedener Zusammensetzung, welche sich bei der Herstellung der erfindungsgemässen Elektrode infolge der verhältnismässig geringen Einfüllmenge besonders störend auswirken würde, ist somit grundsätzlich restlos beseitigt.
Es ist bei der erfindungsgemässen Elektrode überflüssig, eine Sinterungsglühung zur Verbesserung der
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Leitfähigkeit der Elektrode vorzunehmen, da die Leitfähigkeit bereits so hoch ist, dass die durch eine Sinterung gegebenenfalls erreichbare zusätzliche Verbesserung praktisch keine Bedeutung hat. Es ist auch nicht erforderlich, eine Sinterung etwa zum Zwecke einer Erhöhung des mechanischen Zusammenhalts der Füllung auszuführen, da durch das Zuschliessen der Rinne und die darauffolgenden Zieh-oder Walzoperationen die Pulverfüllung so verdichtet wird, dass sie sich meistens wie ein zusammenhängender Kor- per verhält.
Die pulverförmige Legierung kanh ausser Nichteisenmetallen gegebenenfalls auch Eisen enthalten.
Bei der Wahl des Eisengehaltes der Legierung sind einerseits der Wunsch nach der bestmöglichen Leitfähigkeit der Elektrode, welcher für ein Verlegen der gesamten Eisenmenge der Elektrode nach dem Mantel spricht, und anderseits verrschiedene Preisverhältnisse und andere praktische Gesichtspunkte zu berücksichtigen, welche meistens die Verwendung einer eisenhaltigen Legierung als geeignet erscheinen lassen.
Vorzugsweise sollte der Eisengehalt der pulverförmigen Legierung nicht höher als 50 % sein. In Sonderfällen kann aber ein grösserer Eisengehalt erforderlich oder erwünscht sein, u. zw. insbesondere dann, wenn die mit der Elektrode einzuverleibende Menge von Nichteisenmetallen so klein ist, dass dieselbe zusammen mit der gleichen Menge von Eisen kleiner ist als der oben angegebene, herstellungstechnisch bedingte Grenzwert von 10 % des Gesamtgewichtes der Elektrode bzw. des Kerns. In solchen Fällen muss man den Eisengehalt der Legierung soviel erhöhen, dass das Gewicht der Legierung die genannte Mindesthöhe erreicht. Es kann empfohlen werden, die Menge des Legierungspulvers normalerweise mindestens etwa 20 % des gesamten Gewichtes des Pulvers und des Mantels darstellen zu lassen.
Der weiche Stahl des Mantels kann übliche gehalte an desoxydierenden Metallen und gegebenenfalls kleine Gehalte an sonstigen Legierungsmetallen enthalten. Der Gehalt an Legierungszusätzen darf höchstens so gross sein, dass der spezifische Widerstand des Stahles 0,30 ohm/m, mmS beträgt., Vorzugsweise wird ein Stahl solcher Reinheit verwendet, dass der spezifische Widerstand höchstens 0,16 ohm/m, mm2 beträgt.
Das Metallpulver kann in üblicher Weise durch Mahlen einer die gewünschte Zusammensetzung aufweisenden gegossenen Legierung hergestellt werden, wobei die Legierung gegebenenfalls zuerst aus der schmelzflüssigen Form granuliert wird, um das Brechen oder Mahlen, der Legierung zu erleichtern. Vorzugsweise wird aber das Pulver mit der gewünschten Feinheit unmittelbar aus der schmelzflüssigen Legierung nach dem sogenannten Verdüsungsverfahren hergestellt, bei welchem ein StEahl des geschmolzenen Metalls mittels eines gegen denselben konisch konvergierenden Druckwasserstrahls fein zerkleinert und gekühlt wird.
Der Durchmesser der fertigen Elektrode ist nach dem Verwendungsgebiet zu wählen und kann z. B. bei Elektroden für Bogengasschweissung zwischen 1, 2 und 2,5 mm liegen und bei Elektroden für die Unterpulverschweissung zwischen 4 und 7 mm liegen. Die Erfindung ist jedoch nicht auf diese nur als Beispiel angegebenen Bereiche beschränkt.
In den unten angegebenen Beispielen von Elektroden gemäss der Erfindung wird als Mantelwerkstoff unberuhigte weicher Stahl mit 0, 07"lu Kohlenstoff und 0, 4 lo Mangan verwendet.
Beispiel l : Der Mantel stellt'2/3 des Gesamtgewichtes der Elektrode dar. Die Pulverfüllung, welche somit ein Drittel des Gesamtgewichtes der Elektrode darstellt, besteht aus einer Chrom-Nickellegierung folgender Zusammensetzung :
EMI2.1
<tb>
<tb> C <SEP> höchstens <SEP> 0, <SEP> 1 <SEP> %
<tb> Mn <SEP> 1, <SEP> 6 <SEP> 0/0 <SEP>
<tb> Si <SEP> 3, <SEP> 6 <SEP> 0/0 <SEP>
<tb> Cr <SEP> 60, <SEP> 0 <SEP> 0/0 <SEP>
<tb> Ni <SEP> 27, <SEP> 0 <SEP> 0/0 <SEP>
<tb> Rest <SEP> Eisen.
<tb>
Das von der Elektrode niedergelegt Eigenschweissgut besteht aus austenitischem Guomnickelstahl mit etwa 19 % Chrom und 9 % Nickel.
Beispiel 2 : Dei Mantel stellt'3/4 des Gesamtgewichtes der Elektrode dar. Die Pulverfüllung. welche ein Viertel des Gesamtgewichtes der Elektrode darstellt, besteht aus einem Ferromangan mit hohem Siliziumgehalt :
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EMI3.1
<tb>
<tb> c <SEP> 5%
<tb> Si <SEP> 7%
<tb> Mn <SEP> 63 <SEP> @
<tb> Rest <SEP> Eisen.
<tb>
Die Elektrode ergibt ein aus austenitischem Manganstah1 bestehendes Eigenschweissgut.
Beispiel 3 : Der Mantel stellt 3/4 des Gesamtgewichtes der Elektrode dar. Die Pulverfüllung,
EMI3.2
EMI3.3
<tb>
<tb> :C <SEP> 1, <SEP> 3 <SEP> tub <SEP>
<tb> Si <SEP> 7, <SEP> 2 <SEP> lo <SEP>
<tb> Mm <SEP> 5, <SEP> 2 <SEP> lo <SEP>
<tb> er <SEP> 3, <SEP> 8 <SEP> % <SEP>
<tb> W <SEP> 33, <SEP> 6 <SEP> 0/0 <SEP>
<tb> Nb <SEP> 6, <SEP> 4 <SEP> %
<tb> Co <SEP> 8, <SEP> 0 <SEP> %
<tb> Rest <SEP> Eisen.
<tb>
EMI3.4
EMI3.5
<tb>
<tb> Auftragschweissung <SEP> auf <SEP> Warmarbeitswerkzeuge,C <SEP> 3, <SEP> 2 <SEP> %
<tb> Si <SEP> 30, <SEP> 0 <SEP> % <SEP>
<tb> Mn <SEP> 1, <SEP> 4 <SEP> % <SEP>
<tb> Ci <SEP> 12, <SEP> 0 <SEP> % <SEP>
<tb> Rest <SEP> Eisen.
<tb>
Das Eigenschweissgut der Elektrode ist ein Silizium-Chrom-legierter Stahl mit hoher Härte und Ver- sch1eissfestigkeit und guter Wärmebeständigkeit.
Die erfindungsgemässen Bogenschweisselektroden können gegebenenfalls mit einer Flussmittelumhül- lung versehen sein, welche in bekannter Weise ausser schlacke-und flussbildenden Stoffen gasbildende und desoxydierende Stoffe enthalten kann. Die Erfindung umfasst auch solche Ausführungen, bei welchen die.
Elektrode zuerst mit einer aus einer einfachen Lage oder aus mehreren übereinanderliegenden Lagen bestehende Drahtumspinnung oder-umkleidung und danach mit einer aufgepressten Flussmittelumhüllung versehen wird, welche die Zwischenräume zwischen den Drahtwindungen ausfüllt, aber die Aussenfläche
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Schweissstromes von den Kontaktbacken oder sonstigen Kontaktgliedem, zwischen welchen die Elektrode vorgeschoben wird, zu dem gemäss der Erfindung ausgeführten, gut leitenden Kern dienen kann.
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