AT286740B

AT286740B - Seelenelektrode zum kontinuierlichen Lichtbogenschweißen

Info

Publication number: AT286740B
Application number: AT981567A
Authority: AT
Original assignee: Murex Welding Processes Ltd
Priority date: 1967-04-05
Filing date: 1967-10-31
Publication date: 1970-12-28

Description


   <Desc/Clms Page number 1> 
 



  Seelenelektrode zum kontinuierlichen Lichtbogenschweissen 
Die Erfindung betrifft Seelenelektroden zum kontinuierlichen Lichtbogenschweissen, welche einen Flussstahlmantel ohne äusseres Flussmittel aufweisen und imstande sind, ohne äussere Abschirmung des Lichtbogens ein Schwergut niederzuschlagen, welches eine Dehnbarkeit von mindestens 18%, eine   Querschnittsverlust   von mindestens 25% und eine Schlagfestigkeit von Charpy von mindestens 3, 01 cm/g bei   200C   und von mindestens 1, 34 cm/g bei -30 C in Übereinstimmung mit dem mechanischen Testverfahren, welches in B.S.S. [1964], S. 639, festgelegt ist, aufweisen, wobei das Schweissgut folgende Zusammensetzung in Gewichtsprozent aufweist :

   
 EMI1.1 
 
<tb> 
<tb> Aluminium <SEP> 0, <SEP> 05 <SEP> bis <SEP> 1., <SEP> Wo <SEP> 
<tb> Mangan <SEP> 0, <SEP> 3 <SEP> bis2 < %o <SEP> 
<tb> Silicium <SEP> u, <SEP> 1 <SEP> bis <SEP> 110 <SEP> 
<tb> Kohlenstoff <SEP> 0, <SEP> 12'%o <SEP> max.
<tb> 



  Titan <SEP> 0, <SEP> 1210 <SEP> max, <SEP> wenn <SEP> der <SEP> Siliciumgehalt
<tb> 0,35% <SEP> überschreitet, <SEP> und
<tb> 0, <SEP> 25'10 <SEP> max., <SEP> wenn <SEP> der <SEP> Siliciumgehalt
<tb> 0, <SEP> 35'po <SEP> oder <SEP> weniger <SEP> beträgt
<tb> Rest <SEP> Eisen <SEP> und <SEP> Verunreinigungen.
<tb> 
 



   Als Verunreinigungen kommen Schwefel und Phosphor in Frage, ausserdem Zirkon in einem Ausmass, das 0,05 Gew.-% nicht überschreitet. 



   Die erfindungsgemässen Elektroden können mit Wechselstrom bei einer Stromdichte von 3, 100 bis 15,350 A/cm2 betrieben werden und sind dadurch charakterisiert, dass sie einen Durchmesser von 0, 7 bis 3,   5 mm   und die folgende Zusammensetzung in Gewichtsteilen aufweisen. 
 EMI1.2 
 
<tb> 
<tb> allgemeiner <SEP> bevorzugter
<tb> Bereich <SEP> %
<tb> Aluminium <SEP> 1, <SEP> 5 <SEP> bis <SEP> 4, <SEP> 5 <SEP> 2 <SEP> bis <SEP> 2, <SEP> 8 <SEP> 
<tb> Mangan <SEP> 0, <SEP> 3 <SEP> bis <SEP> 1,6 <SEP> 0, <SEP> 5 <SEP> bis <SEP> 1
<tb> Silicium <SEP> 0 <SEP> bis <SEP> 0,6 <SEP> 0,25 <SEP> max.
<tb> 



  Calciumfluorid <SEP> 5 <SEP> bis <SEP> 15 <SEP> 10 <SEP> bis <SEP> 13
<tb> Bogenstabilisierer <SEP> 1 <SEP> bis <SEP> 8 <SEP> 2 <SEP> bis <SEP> 3, <SEP> 5 <SEP> 
<tb> Schlackenmodifizierer <SEP> 1 <SEP> bis <SEP> 4 <SEP> 1 <SEP> bis <SEP> 4 <SEP> 
<tb> Eisen <SEP> und <SEP> Verunreinigungen <SEP> Rest <SEP> Rest
<tb> 
 

 <Desc/Clms Page number 2> 

 
Obwohl der Fluorgehalt als Calciumfluorid angegeben ist, kann die Elektrode kleinere Mengen anderer Fluoride, wie Natriumfluorid oder Kryolith, enthalten, wobei jedoch die Menge der andern Flu-   oride   50   Gew.-lo der   Gesamtfluoride nicht überschreitet. 



   Die in der Tabelle erwähnten Bogenstabilisierer sind die Oxyde von Magnesium, Alkali- oderErdalkalimetallen, welche als solche oder als Verbindungen vorliegen können, wie   z. B. als   Carbonate, Titanate oder Silikate, welche sich bei der Bogentemperatur zu diesen Oxyden zersetzen. Die Menge an Fluorid zusammen mit den Bogenstabilisierern   muss mindestens 5, 5ja,   bezogen auf das Gewicht der Elektrode, ausmachen. Die in der Tabelle genannten Schlackenmodifizierer sind Aluminiumoxyd, Siliciumdioxyd, Titandioxyd und/oder Zirkondioxyd, entweder als solche oder als Verbindungen, welche sich 
 EMI2.1 
 pulver in der Seele unterstützt die Bogenstabilisation und soll vorzugsweise in einer Menge von nicht weniger als 6   Gew.   bezogen auf die Elektrode, anwesend sein.

   Es besteht kein Bedenken gegen die Verwendung von Eisenpulversorten, die bis zu   0, 3 Gew.-lo Kohlenstoff   enthalten. 



   Die oben beschriebenen Schlackenmodifizierer können durch ein Manganoxyd, wie   MnO     und/oder   durch ein Eisenoxyd, wie Fie20, ersetzt werden, welche ebenso dazu geeignet sind, den Bogen zu stabilisieren, aber in diesem Fall soll die Elektrode mehr Aluminium enthalten, um die Reduktion des Oxyds zum Metall zu gewährleisten. Der bevorzugte Aluminiumgehalt ist 2, 5 bis   4, ff1/0.   In diesem Fall soll der   Manganoxydgehalt 3%   nicht überschreiten, aber der Eisenoxydgehalt kann bis zu 5% betragen. 



   Die soeben beschriebenen Elektroden ergeben ein duktiles zähes Schweissgut, welches 0, 4 bis   dz   Mangan,   0, 2 bis 10/0   Aluminium, max.   0, 51o   Silicium, max. 0,15% Titan + Zirkon, Rest Eisen, abgesehen von gelegentlichen Verunreinigungen, enthält. Vorzugsweise   weist das Schweissgut folgende Zu-   sammensetzung auf : 
 EMI2.2 
 
<tb> 
<tb> Kohlenstoff <SEP> max. <SEP> 0, <SEP> 11%
<tb> Aluminium <SEP> 0, <SEP> 45 <SEP> bis <SEP> 0, <SEP> 8po <SEP> 
<tb> Mangan <SEP> 0, <SEP> 6 <SEP> bis <SEP> 1, <SEP> 1% <SEP> 
<tb> Silicium <SEP> 0, <SEP> 2 <SEP> bis <SEP> 0,- <SEP> 
<tb> Titan <SEP> 0 <SEP> bis <SEP> 0,1% <SEP> 
<tb> Schwefel <SEP> max. <SEP> 0, <SEP> 03yo
<tb> Phosphor <SEP> max. <SEP> 0, <SEP> 03%
<tb> Rest <SEP> Eisen.
<tb> 
 



   Als Wechselstrom-Kraftquelle kann jede herkömmliche Type verwendet werden, und gute Resultate weiden bei der Verwendung von herkömmlichen Transformatoren erzielt, die besonders für das Schwei-   ssen   mitHand-Elektrodengeeignet sind. So kann der Strom aus der Leitung über einen Transformator abgenommen oder durch einengeeignetenWechselstrom-Generator erzeugtwerden. Er kann einphasig oder dreiphasig sein oder sich von zwei Phasen ableiten oder von einer zwischen Aussenleitung und Mittelleitung stammenden dreiphasigen Versorgung stammen. Die Belastungskennlinie des Transformators kann sinkend, ansteigend oder eben sein. 



   Im folgenden sind Beispiele von typischen Elektroden für die Verwendung unter den oben angegebenen Wechselstrombedingungen angeführt. 



   In jedem Fall beträgt der Durchmesser der Elektrode 2, 5 mm, die Umhüllung besteht aus unberuhigtem Flussstahl mit einem Gehalt von 
 EMI2.3 
 
<tb> 
<tb> 0, <SEP> 06% <SEP> Kohlenstoff <SEP> 
<tb> 0, <SEP> 5% <SEP> Mangan
<tb> 0, <SEP> 031o <SEP> Schwefel
<tb> 0, <SEP> 031o <SEP> Phosphor
<tb> Rest <SEP> Eisen,
<tb> 
 
 EMI2.4 
 

 <Desc/Clms Page number 3> 

 
 EMI3.1 
 
<tb> 
<tb> lo,1 <SEP> 2 <SEP> 3 <SEP> 4 <SEP> 5 <SEP> 
<tb> Aluminiumpulver <SEP> 2,25 <SEP> 2,4% <SEP> 4,4% <SEP> 3,8% <SEP> 3,3%
<tb> Mangan <SEP> 0.

   <SEP> 7% <SEP> 0,8%
<tb> Mn2O3 <SEP> - <SEP> - <SEP> 2,2% <SEP> 1,8% <SEP> 2%
<tb> Ferrosilicium <SEP> 0, <SEP> 3% <SEP> 0, <SEP> 2%
<tb> Calciumfluorid <SEP> 11% <SEP> 13, <SEP> 510 <SEP> 810 <SEP> 12cho <SEP> 8%
<tb> Aluminiumoxyd <SEP> 0,6% <SEP> 0,2% <SEP> - <SEP> - <SEP> Siliciumoxyd <SEP> - <SEP> 0,5% <SEP> - <SEP> - <SEP> Eisenpulver <SEP> 1% <SEP> 7% <SEP> 8% <SEP> 9% <SEP> 7%
<tb> FeO----5%
<tb> Ca <SEP> CO3 <SEP> 2% <SEP> 4% <SEP> 4% <SEP> 3% <SEP> Mg <SEP> CO3 <SEP> 1% <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> 2%
<tb> K2 <SEP> CO3 <SEP> 1% <SEP> 1% <SEP> - <SEP> - <SEP> Eisen <SEP> als <SEP> Umhüllung <SEP> Rest <SEP> Rest <SEP> Rest <SEP> Rest <SEP> Rest
<tb> 
 
Wie aus dem Vorhergesagten hervorgeht, bestehen die erfindungsgemässen Elektroden aus einer Flussstahlumhüllung, die eine Seele umschliesst, welche stickstoffbindende und ausserdem desoxydierende Elemente enthält.

   Diese Elektroden können ohne Abschirmung mit Erfolg verwendet werden, weil diese Elemente den schädlichen Einfluss des atmosphärischen Stickstoffes und Sauerstoffes ausschalten oder fast ausschalten. Ihr Einfluss besteht darin, dass sie in das Schweissbad eindringen und einen sehr starken Abfall der Schlagfestigkeit und der Duktilität herbeiführen. 



   Um die Herstellung eines wie oben angegebenen Schweissgutes zu sichern, ist es wesentlich, dass ein gewisser Anteil an Aluminium, Mangan und Silicium, in das Schweissgut übergeht. Dieser Anteil variiert mit den folgenden Faktoren :
1. Die Länge des Lichtbogens hat einen grösseren Einfluss auf das Einlegieren, ein langer Lichtbo- gen neigt dazu, bei Reaktion unter atmosphärischem Einfluss viele in der Elektrode anwesende
Legierungselemente nicht einzulegieren, während ein kurzer Lichtbogen das Einlegieren unter- stützt. 



   2. Der Schweissstrom hat ebenso einen grösseren Einfluss auf das Einlegieren, ein hoher Strom ver- grössert das Einlegieren und ein niedriger Strom setzt es herab. 



   1m folgenden sind Prüfungsergebnisse wiedergegeben, die den Einfluss verschiedener Arbeitsbedingungen unter Verwendung einer Gleichstromquelle an einer Elektrode zeigen, die in der oben aufgezeigten Einteilung als Nr. 1 der Kategorie 5 bezeichnet ist. 
 EMI3.2 
 
<tb> 
<tb> 



  Versuch <SEP> 1 <SEP> Versuch <SEP> 2 <SEP> Versuch <SEP> 3
<tb> Lichtbogenspannung <SEP> in <SEP> V <SEP> 21 <SEP> 26 <SEP> 35
<tb> Schweissstrom
<tb> in <SEP> A <SEP> 400 <SEP> 400 <SEP> 400
<tb> Stromdichte <SEP> wie
<tb> oben <SEP> definiert <SEP> 4, <SEP> 3 <SEP> 4,3 <SEP> 4,3
<tb> Al <SEP> in <SEP> der <SEP> Schweisse <SEP> 1,3 <SEP> 0,7 <SEP> 0,3
<tb> Si <SEP> in <SEP> der <SEP> Schweisse <SEP> 0, <SEP> 5 <SEP> 0, <SEP> 25 <SEP> 0, <SEP> 12 <SEP> 
<tb> Mn <SEP> in <SEP> der <SEP> Schweisse <SEP> 1, <SEP> 4 <SEP> 0, <SEP> 95 <SEP> 0, <SEP> 7 <SEP> 
<tb> Zugfestigkeit <SEP> des
<tb> Schweissgutes <SEP> t/crn2 <SEP> 39 <SEP> 33 <SEP> 24
<tb> Dehnbarkeit <SEP> 10 <SEP> 16 <SEP> 24 <SEP> 10
<tb> Querschnittsab <SEP> - <SEP> 
<tb> nahme <SEP> % <SEP> 31 <SEP> 47 <SEP> 15
<tb> 
 

 <Desc/Clms Page number 4> 

 (Fortsetzung)

   
 EMI4.1 
 
<tb> 
<tb> Versuch <SEP> 1 <SEP> Versuch <SEP> 2 <SEP> Versuch <SEP> 3
<tb> Schlagfestigkeit <SEP> bei
<tb> 00C <SEP> m/kg <SEP> Charpy <SEP> 1219 <SEP> 3115 <SEP> 2302
<tb> Beschaffenheit <SEP> des
<tb> Schweissgutes <SEP> gut <SEP> gut <SEP> porös
<tb> 
 
PATENTANSPRÜCHE : 
1. Seelenelektrode zum kontinuierlichen Lichtbogenschweissen, insbesondere zur Venvendung bei einer Stromdichte von 3, 100 bis 15, 350 A/cm2, d ad urc h ge ke nnzeic hnet, dass die Elektrode eine Flussstahlumhüllung mit einem Durchmesser von 0,7 bis 3, 5 mm aufweist und die Gesamtzusammensetzung, angegeben in Gewichtsprozent 
 EMI4.2 
 
<tb> 
<tb> Aluminium <SEP> 1, <SEP> 5 <SEP> bis <SEP> 4, <SEP> fP/o <SEP> 
<tb> Mangan <SEP> 0, <SEP> 3 <SEP> bis <SEP> 1.

   <SEP> 61o <SEP> 
<tb> Silicium <SEP> bis <SEP> zu <SEP> 0,6%
<tb> Calciumfluorid, <SEP> gegebenenfalls <SEP> mit
<tb> Zusätzen <SEP> an <SEP> andern <SEP> Fluoriden, <SEP> die <SEP> Jedoch <SEP> 50 <SEP> Gew. <SEP> lo <SEP> nicht <SEP> überschreiten <SEP> 5 <SEP> bis <SEP> 15%
<tb> Lichtbogenstabilisierer <SEP> (Oxyde <SEP> von
<tb> Magnesium <SEP> und <SEP> Alkali <SEP> oder <SEP> Erdalkalimetallen) <SEP> 1 <SEP> bis <SEP> fJ1/0
<tb> Schlackenmodifizierer, <SEP> ausgewählt
<tb> aus <SEP> Aluminiumdioxyd, <SEP> Siliciumdioxyd, <SEP> Titandioxyd <SEP> und <SEP> Zirkonoxyd <SEP> 1 <SEP> bis <SEP> 4%
<tb> Eisen <SEP> und <SEP> Verunreinigungen <SEP> Rest
<tb> 
 beträgt, wobei die Menge an Fluoriden plus Lichtbogenstabilisierer zumindes 5,5%, bezogen auf das Gewicht der Elektrode, beträgt und die Menge an Titandioxyd und/oder Zirkondioxyd, falls diese vorhanden sind,

     0, 5 Gew.-%,   bezogen auf die Elektrode, nicht überschreiten.

Claims

2. Elektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie2 bis2, 8% Aluminium, 0, 5 bis 1% Mangan, bis zu 0,25% Silicium, 10 bis 13% Fluoride, 2 bis 3,5% Lichtbogenstabilisierer und 1 bis 4% Schlackenmodifizierer enthält. EMI4.3