AT233351B

AT233351B - Schweißelektrode

Info

Publication number: AT233351B
Application number: AT538762A
Authority: AT
Original assignee: Int Nickel Co
Priority date: 1960-03-17
Filing date: 1961-03-03
Publication date: 1964-05-11

Description


   <Desc/Clms Page number 1> 
 



  Schweisselektrode 
Die Erfindung betrifft eine ummantelte Nickelchromlegierung-Bogenschweiss-Elektrode mit einem speziellen Schmelzüberzug, welche duktile, beim Altern nicht härtende tadellose Auflagerungen ab- scheidet und zur Verbindung von gleichen und verschiedenen Metallen von relativ starkem Querschnitt in jeder beliebigen Stellung geeignet ist, wobei sich austenitische Schweissungen ergeben, welche im wesentlichen keine Tendenz zur Rissbildung in der Hitze und keine Porosität zeigen. 



   Es wurde bereits versucht, eine Nickelchromlegierung-Schweisselektrode herzustellen, die sich zur Erzeugung austenitischer   Nickelchromlegierungs-Schweissnähte   oder-auflagen, die warmrissfest und porenfrei waren, in allen Lagen eignete. Eines der bisher häufig verwendeten Verfahren zur Herstellung riss- freier Schweissungen bestand darin, einer durch Dextrin gebundenen Elektrode Niob einzuverleiben, um den nachteiligen Einflüssen des Siliciums auf die Warmrissfestigkeit entgegenzuwirken. Obwohl diese dextringebundene Elektrode manche günstigen Eigenschaften aufwies, zeigte sie den Nachteil, dass sie Schweissungen oder Auflagen erzeugte, welche porös waren, ausser die Elektrode wurde vor ihrem Gebrauch einer Hochtemperaturbehandlung unterworfen.

   Unglücklicherweise schädigte diese Hochtemperaturbehandlung die Überzugsbindung, woraus sich dann ein übermässig zerbrechlicher Überzug ergab. 



   Um die in der Praxis unzweckmässige neuerliche Hochtemperaturbehandlung zu vermeiden, wurde eine Elektrode mit einem Bindemittel vom Silikattyp hergestellt. Diese Elektrode war wiederum für das Schweissen von Metallen mit relativ grossem Querschnitt unannehmbar, da die Verwendung des SilikatBindemittels die in die Schweissablagerung aufgenommeneMenge Silizium steigerte, wodurch sich in der Hitze ein Reissen der Schweisse oder Auflage ergab. 



   Eine andere bisher für die Herstellung von rissfreien Schweissungen verwendete Elektrode bestand aus einer speziell ummantelten   Nickelchromlegierung-Schweisselektrode,   welche eine Schweissablagerung oder Auflage ergab, die geringe Mengen Molybdän, Mangan und/oder Niob enthielt. Obwohl diese Elektrode die beabsichtigte Aufgabe, nämlich das Verbinden verschiedener Metalle, gut erfüllt, blieb die Rissneigung noch in den Schweissungen erhalten. 



   Weiterhin war es zur Vermeidung der schädlichen Tendenz der   Schweissnaht, bei   starker Beanspruchung zu reissen, notwendig, die Ummantelung übermässig dick zu machen. Dabei ergab sich, dass die Elektrode nur in der Abwärtsstellung brauchbar war. Demzufolge sahen sich die Fachleute einem äusserst komplexen und schwierigen Problem gegenübergestellt. 



   Obwohl viele Versuche unternommen wurden, um die vorher erwähnten Schwierigkeiten und andere Nachteile zu überwinden, war keiner gänzlich erfolgreich, wenn er gewerblich im Industriemassstab in die Praxis übertragen wurde. 



   Es wurde nun gefunden, dass austenitische, duktile, beim Altern nicht härtende Schweissnähte und Auflagen, einschliesslich eisenverdünnter Schweissungen und Auflagen, welche frei von Rissen und Porosität sind, durch Verwendung einer speziell überzogenen Nickelchromlegierungs-Elektrode mit einem Gehalt an bestimmten Mengen Mangan erzeugt werden können. 



   Die Erfindung betrifft eine verbesserte   Nickelchromlegierung-Schweisselektrode,   welche zur Herstellung von austenitischen, duktilen, beim Altern nicht härtenden, tadellosen NickelchromlegierungsSchweissungen oder-Auflagen brauchbar ist, die, selbst wenn sie merklich mit Eisen verdünnt sind, warmreissfest sind. 

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 EMI2.1 
 

 <Desc/Clms Page number 3> 

 welche 15-40 Gew. -TeileTabelle I 
 EMI3.1 
 
<tb> 
<tb> Element
<tb> Nickel <SEP> 70%
<tb> Chrom <SEP> 17%
<tb> Titan <SEP> 3%
<tb> 
 
Das Titan, das als starkes Desoxydationsmittel bei der Herabsetzung der Porosität eine wesentliche Rolle spielt, ist für die Zusammensetzung der Elektrode in den in Tabelle I angeführten Mengen auch deshalb wichtig, weil es die Aufnahme der Legierungszusätze, z. B. Mangan, welche durch den Überzug eingeführt werden, stark fördert.

   Weiterhin wird es durch die besondere Abstimmung der Bestandteile möglich, dass das Titan im wesentlichen vollständig während der Schweissung verbraucht wird, wodurch die unerwünschte Härtung beim Altern, welche bisher bei Schweissablagerungen beobachtet wurde, wo ein Titanrest vorlag, vermieden wird. 



   Gegebenenfalls kann der Elektrodenkern nach Tabelle I ebenso die folgenden Elemente, wie in der folgenden Tabelle II, in   Gel.-%   des Kernes, enthalten. 



   Tabelle II 
 EMI3.2 
 
<tb> 
<tb> Element <SEP> allgemeiner <SEP> Bereich <SEP> bevorzugter <SEP> Bereich
<tb> Mangan <SEP> bis <SEP> zu <SEP> 7 <SEP> 2-4
<tb> Niob <SEP> bis <SEP> zu <SEP> 3,5 <SEP> bis <SEP> zu <SEP> etwa <SEP> 2
<tb> Eisen <SEP> bis <SEP> zu <SEP> etwa <SEP> 8 <SEP> 5 <SEP> - <SEP> 8 <SEP> 
<tb> Silizium <SEP> bis <SEP> zu <SEP> 0,5 <SEP> 0,1-0,2
<tb> 
 
Das Mangan kann nur in der Ummantelung oder teilweise im Kern und teilweise im Überzug vorliegen, solange das in der Elektrode insgesamt vorhandene Mangan 4-15%, vorzugsweise   8 - 15go,   bezogen auf das Gewicht der Elektrode, beträgt. Weiterhin kann das Niob im Kern oder im Überzug in Mengen bis zu etwa   4, 5 Gew. -0/0 der   Elektrode vorliegen. 



   Bei der praktischen Ausführung der Erfindung ist es vorteilhaft, die speziellen Bestandteile der trokkenen Flussmittelmischung in den in der   folgenden Tabelle III angeführten   Mengen   einzusetzen- (in Gew.-   Teilen der festen Mischung). 



   Tabelle III 
 EMI3.3 
 
<tb> 
<tb> bevorzugte <SEP> Bestandteile <SEP> Bereich <SEP> Beispiel
<tb> Kalziumkarbonat <SEP> 15 <SEP> - <SEP> 25 <SEP> 18
<tb> Kryolith <SEP> 10-25 <SEP> 18
<tb> Mangankarbonat <SEP> 10-25 <SEP> 18
<tb> Titandioxyd <SEP> (Rutil) <SEP> 10-25 <SEP> 18
<tb> Elektrolyt <SEP> Manganpulver <SEP> 10 <SEP> - <SEP> 20 <SEP> 15
<tb> Niob <SEP> * <SEP> 5-15 <SEP> 10
<tb> Bentonit <SEP> 2-5 <SEP> 3
<tb> 
 * Als Ferroniob-Legierung mit einem Gehalt von etwa
30 bis 70   Gew. -0/0 Niob.   

 <Desc/Clms Page number 4> 

 



   Die zur Herstellung der Schmelze verwendeten Bestandteile liegen in gepulvertem Zustand vor. Im allgemeinen sollten die gemischten Bestandteile eine Teilchengrösse zwischen 50 und etwa 300 Mikron besitzen. 



   In der Flussmittelmischung wird ein in Wasser dispergierbares Bindemittel verwendet, um einen dauerhaften und harten Überzug auf dem Nickelchromlegierungskern nach dem Trocknen und Aufbrennen zu ergeben. Als Bindemittel wird vorteilhafterweise eines vom Silikattyp verwendet, da dies einen dauerhaften Überzug ergibt, welcher keine Wiedererhitzung vor dem Gebrauch erforderlich macht, wobei das Bindemittel aus einer Lösung von Natriumsilikat und/oder Kaliumsilikat bestehen kann. In der folgenden Tabelle IV sind die Mengen der Bestandteile, in Gewichtsteilen der trockenen Mischung angegeben, welche als Bindemittel verwendet werden können. Es ist jedoch zu erwähnen, dass Bestandteile von einem andern spezifischen Gewicht, als sie hier angegeben werden, ebenso verwendet werden können. 



   Tabelle IV 
 EMI4.1 
 
<tb> 
<tb> Bestandteil <SEP> Bereich <SEP> Beispiel
<tb> Natrium <SEP> -Silikat-Lösung <SEP> 10 <SEP> - <SEP> 20 <SEP> 15
<tb> (470 <SEP> Baumé)
<tb> Wasser <SEP> soviel <SEP> wie <SEP> nötig <SEP> für <SEP> 2
<tb> eine <SEP> verarbeitbare
<tb> Konsistenz
<tb> 
 
Der Schmelzüberzug kann auf den Drahtkern auf irgendeine gebräuchliche Weise,   z. B.   durch ein Auspressverfahren, aufgebracht werden und auf der Drahtoberfläche durch eine übliche Trocknung und/ oder Aufbrennung getrocknet werden. Dabei ergibt sich ein harter, anhaftender Überzug von hoher mechanischer Festigkeit, welcher relativ widerstandsfähig gegenüber mechanischer Schädigung bei normalen Handhabungsbedingungen ist.

   Eine zufriedenstellende Trocknung oder Aufbackbehandlung der Schmelz- und Bindemischung besteht in einer normalen, kontinuierlichen   Ofentrocknungsbehandlung   mit nachfolgender Aufbackbehandlung, wobei die Temperatur allmählich auf etwa   316 C   gesteigert und bei dieser Höhe für etwa 2 h gehalten wird. 



   Beispiele für   typische Elektrodenabmessungen (Kerndurchmesser plusschmelzdicke)   sind in Tabelle V gegeben. 



   Tabelle V 
 EMI4.2 
 
<tb> 
<tb> Kerndurchmesser <SEP> Elektrodendurchmesser-Elektrodendurchmesser,
<tb> Bereich <SEP> Beispiel
<tb> cm <SEP> cm <SEP> cm
<tb> 0, <SEP> 238 <SEP> 0, <SEP> 330-0, <SEP> 381 <SEP> 0, <SEP> 355 <SEP> 
<tb> 0. <SEP> 317 <SEP> 0, <SEP> 457-0, <SEP> 508 <SEP> 0, <SEP> 482 <SEP> 
<tb> 0, <SEP> 396 <SEP> 0, <SEP> 533 <SEP> - <SEP> 0, <SEP> 584 <SEP> 0, <SEP> 584 <SEP> 
<tb> 0, <SEP> 476 <SEP> 0, <SEP> 635 <SEP> - <SEP> 0, <SEP> 685 <SEP> 0, <SEP> 660 <SEP> 
<tb> 
 
Natürlich kann das Verhältnis Kerndurchmesser-Ummantelung beträchtlich von den Verhältnissen, wie sie in der vorhergehenden Tabelle aufgeführt wurden, abweichen. Jedoch beträgt der Schmelzüberzug etwa   25 - 35 Gew. -0/0   der Elektrode. 



   Die Zusammensetzungen der Schweissablagerungen schwanken natürlich etwas in Abhängigkeit von der genauen Zusammensetzung der Schmelze, der Art des verwendeten Drahtkernes und der Zusammensetzung des zu schweissenden Grundmetalles. Jedoch sind sämtliche Schweissablagerungen, welche unter Verwendung der erfindungsgemässen Elektrode erzeugt werden, austenitisch und weisen Zusammensetzungen in den Bereichen auf, wie sie in der Tabelle VI in Gew.-% angegeben sind. 

 <Desc/Clms Page number 5> 

 



  Tabelle VI 
 EMI5.1 
 
<tb> 
<tb> Element <SEP> Bereich <SEP> Beispiel
<tb> Nickel <SEP> Rest <SEP> auf <SEP> 100 <SEP> 70
<tb> Eisen <SEP> bis <SEP> zu <SEP> 40 <SEP> 7
<tb> Chrom <SEP> 10 <SEP> - <SEP> 20 <SEP> 15
<tb> Mangan <SEP> mindestens <SEP> 3-9, <SEP> 5 <SEP> 8
<tb> Titan <SEP> weniger <SEP> als <SEP> 1 <SEP> 0, <SEP> 3 <SEP> 
<tb> Niob <SEP> 0-3, <SEP> 5 <SEP> 2
<tb> Kobalt <SEP> bis <SEP> zu <SEP> 2 <SEP> 0, <SEP> 1 <SEP> 
<tb> 
 
 EMI5.2 
 

 <Desc/Clms Page number 6> 

 
Tabelle VII Zusammensetzung der trockenen Schmelze in Gew.-Teilen 
 EMI6.1 
 
<tb> 
<tb> Elektrode <SEP> CaC03 <SEP> Kryolith <SEP> MnCOs. <SEP> Ti02 <SEP> Mn-Pulver <SEP> Bentonit
<tb> Nr.
<tb> 



  1 <SEP> 33 <SEP> 32 <SEP> - <SEP> 32 <SEP> - <SEP> 3 <SEP> 
<tb> 2 <SEP> 31 <SEP> 30 <SEP> 5 <SEP> 31-3
<tb> 3 <SEP> 30 <SEP> 30 <SEP> 7 <SEP> 30 <SEP> - <SEP> 3 <SEP> 
<tb> 4 <SEP> 27 <SEP> 26 <SEP> 18 <SEP> 26-3
<tb> 5 <SEP> 25 <SEP> 24 <SEP> 18 <SEP> 25 <SEP> 5 <SEP> 3
<tb> 6 <SEP> 23 <SEP> 23 <SEP> 18 <SEP> 23 <SEP> 10 <SEP> 3
<tb> 7 <SEP> 22 <SEP> 21 <SEP> 18 <SEP> 21 <SEP> 15 <SEP> 3
<tb> 
 
Unter Verwendung dieser Elektroden wurde eine Reihe von X-Schweissungs-Rissversuchen durchgeführt. 



  Der   X-Schweissungs-Rissversuch   wird so durchgeführt, dass eine Schweissnaht gebildet wird, wobei zwei   7. 62 cm   lange Stücke eines Stabmaterials von   6, 45 cm   mit einer doppelten V-Nutenschweissung verbunden wurden. Die Schweissdurchgänge wurden an den wechselseitigen Seiten des doppelten V, zwei zur selben Zeit eingelegt, wobei. eine ausreichende Zeit zwischen jedem Paar von Durchgängen verstrich, um das Probestück auf unterhalb   380C   abkühlen zu lassen. Während der Schweissung wurde nach der Durchführung jedes Durchganges eine visuelle Untersuchung angestellt, um zu bestimmen, ob irgendeine grobe Rissbildung erfolgt war.

   Nach der Schweissung wurde das Probestück zweimal in Flächen senkrecht zur Richtung der Schweissung zerteilt, und die Schnittoberflächen der Schweissung wurden auf einer gummigebundenen feinen Schleifscheibe poliert, geätzt und unter einem Binocular-Mikroskop auf Risse untersucht. Die Ergebnisse dieser Versuche, die die günstige Wirkung des Mangans zeigen, sind in Tabelle VIII unten aufgeführt. 



   Tabelle VIII 
 EMI6.2 
 
<tb> 
<tb> Elektrode <SEP> Mangangehalte <SEP> des <SEP> Anzahl <SEP> der <SEP> Risse <SEP> * <SEP> 
<tb> Nr. <SEP> Schweissmetalles <SEP> in
<tb> der <SEP> unverdünnten
<tb> Ablagerung, <SEP> %
<tb> 1 <SEP> 1,75 <SEP> 13
<tb> 2 <SEP> 2, <SEP> 2 <SEP> 16, <SEP> 5 <SEP> 
<tb> 3 <SEP> 2, <SEP> 35 <SEP> 16
<tb> 4 <SEP> 3, <SEP> 25 <SEP> 10
<tb> 5 <SEP> 4, <SEP> 45 <SEP> 4
<tb> 6 <SEP> 6, <SEP> 00 <SEP> 2
<tb> 7 <SEP> 7,75 <SEP> 0
<tb> 
 * Gesamtzahl der Risse je X-Schweissnaht-Querschnitt, be- stimmt aus der Untersuchung von vier polierten und ge- ätzten Querschnitten aus jeder X-Schweissung bei 30-fa- cher Vergrösserung. 

**WARNUNG** Ende DESC Feld kannt Anfang CLMS uberlappen**.

Claims

PATENTANSPRÜCHE : 1. Schweisselektrode, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Ummantelung aus einer Flussmittelmischung aufweist, welche 15 Gew.-Teile eines Erdalkalikarbonats wie Kalziumkarbonat, Bariumkar- <Desc/Clms Page number 7> EMI7.1 ver, 2-5 Gew.-Teile Bentonit, bis zu 20 Gew.-Teile Niob und ein Bindemittel vom Silikattyp enthält und welche auf einen Kern aufgebracht ist, der aus 10-30 Gew.-% Chrom, bis zu 8 Gew.-% Eisen, 2 bis 3, 5 Gew.-% Titan, bis zu 7 Gew. -0/0 Mangan, bis zu 3, 5 Gew.-% Niob, Rest im wesentlichen Nikkel, besteht, wobei die ummantelte Elektrode insgesamt bis zu 4, 5 Gew.- Niob und 4 - 15 Gew. -% Mangan enthält.

2. Elektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kern 15-20 Gew.-% Chrom, bis EMI7.2 destens 65 Gew.-% Nickel enthält.

3. Elektrode nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kern 17 Gew.-% Chrom, 6, 5 Gew.-% Eisen, 3 Gew.-% Titan, 2,3 Gew.-% Mangan, Rest im wesentlichen Nickel, enthält.

4. Elektrode nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Flussmittelmischung der Ummantelung 15-25 Gew.-Teile Kalziumkarbonat, 10-25 Gew.-Teile Kryolith, 10 bis 25 Gew. -Teile Mangankarbonat, 10 - 25 Gew. -Teile Titandioxyd, 10 Gew.-Teile Manganpulver, 2-5 Gew.-Tile Bentonit und 5 Gew.-Tiele Niob enthält.

5. Elektrode nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Flussmittelmi- schung der Ummantelung 18 Gew.-Teile Kalziumkarbonat, 18 Gew.-Teile Kryolith, 18 Gew.-Teile Mangankarbonat, 18 Gew.-Teile Titandioxyd, 15 Gew.-Teile Manganpulver, 3 Gew.-Teile Bentonit und 10 Gew.-Teile Niob enthält.