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Umhüllte Elektrode zum Schweissen von Stählen
Die mechanischen Gütewerte einer Schweissnaht werden ausser durch die Legierungselemente und das Gefüge im wesentlichen durch geringe Mengen von Begleitelementen bestimmt. Einen besonderen Einfluss hat ausser Stickstoff der Sauerstoff-Gehalt.
- Die Gehalte an Sauerstoff im Schweissgut von starkumhüllten rutilsauren Elektroden liegen bei 0, 065 bis 0, 10%. Hingegen haben die Schweissen von kalkbasischen umhüllten Elektroden Sauerstoffgehalte von 0, 020 bis 0, 040%. Die Schweissen weisen dabei Mn-Gehalte bis 1, 6%und Si-Gehalte bis 0,70% auf.
Die Sauerstoff-Gehalte haben einen grossen Einfluss auf die Höhe der Kerbschlagzähigkeit der Schwei- sse. In den meisten Fällen werden die Verbindungsschweissungen durch Wärme nachbehandelt, so dass der Ausgangszustand zur Beurteilung herangezogen wird. Die Kerbschlagzähigkeitswerte der Schweissen von rutilsauer umhüllten Elektroden bewegen sich im unbehandelten Zustand der Schweisse bei Werten von 6 bis 12 mkg/cm2. Hingegen haben die Schweissen kalkbasisch umhüllter Elektroden Kerbschlagzähigkeits- werte von 15 bis 24 mkg/cm2 (geprüft nach der DVM-Probe bei Raumtemperatur).
Die Hüllen der handelsüblichen rutilsauren Elektroden weisen
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Sio 2 - Gehalte von 15 bis 35%
CaO + MgO " Gehalte von 0, 5 bis 12%
Mn - Gehalte von 2 bis 15%
Tonerde-Gehalte von 2 bis 10% (Al,203) auf. Sie können ausserdem noch Mengen von Eisenpulver bis zu 50% enthalten.
Im Gegensatz dazu haben kalkbasisch umhüllte Elektroden folgende Bestandteile in ihren Umhüllungen :
25-45%CaCO3 15 - 450/0 CaF 2 bis zu 10% Ti02
1 - 10% MnalsFerromangan bis zu 3% A1203 ; dazu kommen noch Gehalte bis zu 60% an Eisenpulver. Als Kerndraht für die Elektroden dienen Stähle mit
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0. 03-0, 20% C
0, 0-0, 30% Si
0, 30-2, 0 % Mn max. 0,030 % P max. 0,030 %S
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Die kalkbasisch umhüllten Elektroden haben infolge ihres grobtröpfigen Metallüberganges im Lichtbogen eine schwierige Verschweissbarkeit. Infolge der ausgesprochenen Polarität sind besondere Vorkehrungen notwendig, um solche Elektroden am Wechselstrom verschweissen zu können. Normalerweise sind diese Elektroden nur am Pluspol des Gleichstroms verschweissbar.
Die Elektroden sind am Wechselstrom verschweissbar, wenn das Verhältnis in der Umhüllung CaCOg zu CaF grösser als 2 gehalten oder der Elektrode eine zweischichtige Umhüllung gegeben wird, wobei in der Aussenschicht der Umhüllung die elektronegativ wirkenden Bestandteil, wie z.B. CaF2, enthalten sind.
Die handelsüblichen rutilsauer umhüllten Elektroden haben eine gute und leichte Verschweissbarkeit an beiden Polen des Gleichstroms und am Wechselstrom. Sie besitzen keine stark ausgebildete Polarität.
Jedoch sind die Zähigkeitswerte ihrer Schweissen niedriger als jene der kalkbasisch umhüllten Elektroden.
Die Erfindung besteht darin, Elektroden mit einer Umhüllung bereitzustellen, deren Schweisseigenschaften ähnlich jener vonrutilsauerumhüllten Elektroden sind, die jedoch in den Gütewerten der Schweissnaht in bezug auf Zähigkeit und Dehnung jenen einer kalkbasischumhüllten Elektrode entsprechen.
So geben Elektroden mit Stahldrähten von
0, 03-0, 20% C
0, 0-0, 30% Si
0, 35-1, 5 % Mn bis 0,030 % P bis 0,030 % S erfindungsgemäss umhüllt, Kerbschlagzähigkeitswerte bei Raumtemperatur von. 14 bis 24 mkg/cm, wobei die Sauerstoff-Gehalte in der Schweisse im Bereich von 0,025 bis 0, 060% liegen.
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der basische Charakter der Tonerde noch deutlicher bemerkbar. Die Umhüllungen enthalten ausserdem noch 5- 20% FeMn, gegebenenfalls bis zu 20% Kieselsäure oder Silikate und gegebenenfalls bis 30% Karbonate der Erdalkalimetalle. Es können auch Lithium-Verbindungen in Mengen bis zu 25% enthalten sein.
Als Lithium-Verbindungen sind Mineralien mit weniger als 10% lino oder auch das Salz Lithiumkarbonat gemeint.
So ergab sich bei einer Elektrode mit einem Stahlkerndraht mit
0,12%C 0, 05 % Si
0, 65 % Mn
0, 020% S
0, 017% P
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mit folgender Hüllenzusammensetzung :
25 Gew.-Teile Al2O3
35 Gew.-Teile TiO,
20 Gew.-Teile Dolomit
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10 Gew.-Teile FeMn ein Schweissgut, welches
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Eine andere Elektrode mit einem Stahlkerndraht mit
0,15%C 0, 25 % Si
1, 35 % Mn
1, 20 % Cr
0, 35 % Mo
0,017% P
0,013%S ergab mit einer Umhüllung, bestehend aus
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30% Rutil
20% Kalkspat 50/0 Feldspat mit 30% Al2O 3
15% FeMn
10% Lepidolith mit 4,3% Li2O, 28% Al2O3 und 50% SiO2 ein Schweissgut, welches
0, 08% C
0, 27% Si
0, 91% Cr l, 10% Mn
0,
38%Mo und einen Sauerstoff-Gehalt von 0, 036% mit einer Kerbschlagzähigkeit bei +200C nach einem Anlassglühen von 6900C von 12, 5 bis 15 mkg/cn ? aufwies.
In den Bereich der Erfindung fallen somit umhüllte Elektroden zur Schweissung an Gleich- und Wechselstrom mit unlegierten und niedriglegierten Stahl-Kerndrähten im Konzentrationsbereich von max. 0, 30 % C max. 1, 00 % Si max. 2, 50 % Mn max. 0, 030% P max. 0, 030% S sowie gegebenenfalls noch max. 2,50 % Cr, gegebenenfalls noch max. 1,50 % Mo, gegebenenfalls noch max. 1,50 % Cu, gegebenenfalls noch max. 1, 50 % Ni
Rest technisches Eisen, mit Umhüllungen, bestehend aus 15-50% zog (Tonerde)
20-5%FeMn
0 - 30% Karbonate der Erdalkalimetalle 0 - 200/0 Silikate oder Kieselsäure 0 - 250/0 Lithiumverbindungen als Mineralien mit einem
Gehalt von weniger als 10% Li2O oder als Li- thiumkarbonat
Rest 55 - 15% TiO2 (Rutil).
Sie dienen zur Herstellung von Schweissverbindungen mit Kerbschlagzähigkeitswerten von mehr als 12 mkg/cm'DVM-Probe bei Raumtemperatur, die jenen der Schweissen von kalkbasisch umhüllten Elek- troden nicht nachstehen und in ihren Sauerstoff-Gehalten bei 0, 025-0, 060% liegen. Die Gehalte an Legierungsbestandteilen, wie Chrom, Molybdän, Kupfer und Nickel können auch in an sich bekannter Weise
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durch die Umhüllung in die Schweisse eingebracht werden, indem dieser entsprechende Metalle oder Ferrolegierungen od. dgl. zugegeben werden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Umhüllte Elektrode zum Schweissen von Stählen sowohl mit Gleichstrom als auch mit Wechselstrom in allen Positionen unter Erzielung von Schweissnähten, die sauerstoffarm (unter etwa 0,060% O2) und wie mit kalkbsisch umhüllten Elektroden gelegte Schweissnähte kerbschlagzäh sind, dadurch gekennzeichnet, dass sie aus einem Kemdraht aus einem Stahl mit höchstens 0,30 %, vorzugsweise 0, 03-0, 20% Kohlenstoff
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höchstens 0, 030% Phosphor höchstens 0, 030% Schwefel
Rest Eisen, und einer Umhüllung mit einem Durchmesser vom 1,3- bis 2, Ofachen des Kerndrahtdurchmessers folgende Zusammensetzung besteht :
15-50% AI203 (Tonerde) 20 - 50/0 Ferromangan bis zu 30% Karbonate der Erdalkalimetalle bis zu 20% Silikate oder Kieselsäure bis zu 251o Lithium-Verbindungen als Mineralien mit einem
Gehalt von weniger als 10% Li 0 oder als Lithium- karbonat
Rest 55-20% TiO2 (Rutil).