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Elektrodendraht zum Schweissen und Auftragsschweissen von Grauguss
Die Erfindung bezieht sich auf Elektrodendrähte zum Schweissen und Auftragsschweissen von Grauguss, insbesondere auf Elektrodendrähte zum Schweissen und Auftragsschweissen von Grauguss, die einen mit pulverförmiger Füllung ausgefüllten Stahlmantel aufweisen.
Die Erfindung kann mit bestem Erfolg bei Ausbesserung von Fehlstellen mit grossen Abmessungen (Fläche des Schweissgutes über 50 cm2) an zu bearbeitenden bzw. bearbeiteten Oberflächen von Gussstücken ausgenutzt werden.
Es sind Elektrodendrähte zum Schweissen und Auftragsschweissen von Grauguss bekannt, die einen mit pulverförmiger Füllung ausgefüllten Stahlmantel aufweisen, wobei die Füllung Graphit, Ferrosilicium, Ferromangan, Ferrotitan, Aluminium und Eisenpulver einschliesst (s."Automatitscheskaja swarka, Nr. 2 und 7 [1962]).
Die Füllung dieses Elektrodendrahtes enthält in % von dessen Gesamtgewicht :
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<tb>
<tb> 5,8 <SEP> bis <SEP> 7, <SEP> 5 <SEP> Graphit
<tb> 3, <SEP> 7 <SEP> bis <SEP> 6, <SEP> 0 <SEP> Ferrosilicium <SEP>
<tb> 0,5 <SEP> bis <SEP> 1,3 <SEP> Ferromangan
<tb> 1, <SEP> 45 <SEP> bis <SEP> 3,0 <SEP> Ferrotitan
<tb> 0, <SEP> 4 <SEP> bis <SEP> 2, <SEP> 5 <SEP> Aluminium <SEP> und
<tb> 1,2 <SEP> Eisen <SEP> (Pulver).
<tb>
Mit diesen Elektrodendrähten wird das Schweissen und Auftragsschweissen unter C02 -Schutz und ohne diesen bei einer geringen Erwärmung des Werkstückes bis auf 4000C und auch ohne Erwärmung mit niedriger Drahtvorschubgeschwindigkeit von 80 bis 300 m/s und kleiner Stromstärke von 240 bis 550 A, durchgeführt.
Zur Vermeidung der Weissfleckigkeit in der Schweissnaht und an der Verschmelzungsgrenze enthalten diese bekannten Elektrodendrähte eine grosse Menge graphitisierender Elemente (Kohlenstoff, Silicium u. a.), die in Graphit, Ferrosilicium und andern Bestandteilen der Füllung enthalten sind.
Da die Kristallisation eines Schweissbades geringen Volumens unter hohen Abkühlungsgeschwindig- keiten abläuft, erweist es sich als unmöglich, vollendete Reaktionen der Graugussbildung in den Schichten des Schweissgutes aus pulverförmigen Drahtbestandteilen sowie Stabilität der chemischen Zusammensetzung des Schweissgutes und Gleichartigkeit des Gefüges und der Farbe der Schweissverbindung sicherzustellen. Der Unterschied der Härte des Schweissgutes und des Werkstoffes an der Verschmelzunggrenze von der des Grundwerkstoffes beträgt 40 bis 60 HB-Einheiten.
Ausserdem werden ungünstige Bedingungen für den Wärmeaustausch zwischen Schweissbad und Werkstückmasse geschaffen, was zur Entstehung von gehärteten Zwischenschichten im Schweissgut und
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zur Spannungskonzentration in der Wärmeausbreitungszone führt.
Aus den obigen Darlegungen folgt, dass es zweckmässig ist, mit den vorgenannten Elektrodendrähten das Schweissen und Auftragsschweissen kleiner Oberflächen von Eisengussstücken bis zu 50 cm2 durchzuführen, ohne dass dabei besondere Anforderungen an die Gleichartigkeit des Gefüges, die Stabilität der chemischen Zusammensetzung sowie an eine gleichmässige Härte sowohl in den Schichten des Schweissgutes als auch in denen des Grundwerkstoffes gestellt werden.
Die Praxis zeigt, dass es in vielen Fällen unbedingt notwendig ist, das Schweissen und Auftragsschweissen grosser Oberflächen von Eisengussstücken, die 50 bis 100 cm2 und darüber betragen, mit gleichzeitigen strengen Anforderungen an die Stabilität der chemischen Zusammensetzung des Schweiss-
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dieHärte durchzuführen, damit die Härte des Schweissgutes von der des Grundwerkstoffes sich nicht mehr als um 10 bis 20 HB-Einheiten unterscheidet.
Um diesen Anforderungen zu entsprechen, ist es notwendig, das Schweissen und Auftragsschweissen des Gusseisen mit Hilfe eines Schweissbades von grossem Volumen durchzuführen, bei dem günstige Bedingungen für vollendeten Ablauf von Oxydations- und Reduktionsreaktionen der Bestandteile des schmelzenden Drahtes, für Entgasung der Schmelze und Erzielung erforderlichen Gefüges und Härte des Schweissgutes geschaffen werden.
Das Schweissbad mit grossem Volumen kann lediglich bei Warmschweissung erhalten werden, wobei das Schweissstück teilweise oder ganz auf eine Temperatur von 500 bis 6500C erwärmt wird. Dabei wird der Schweissvorgang bei einer grossen Stromstärke von 700 bis 2000 A und bei hoher Zuführungsgeschwindigkeit des Elektrodendrahtes durchgeführt, die zwischen 300 und 900 m/h liegt. Unter diesen Schweissbedingungen ist es praktisch schwer, als schützendes Medium das Kohlendioxyd C02 zu be- nutzen.
Die Verwendung der bekannten Drähte zur Warmschweissung erwies sich als unwirksam, da sie in ihre Füllung, wie dies vorstehend bereits erwähnt wurde, eine grosse Anzahl von graphitisierenden Elementen enthalten. Diese Elemente erzeugen beim Warmschweissen schwerschmelzende und zähflüssige Schlacken, die das Schweissen und Auftragsschweissen erschweren und einen Teil des Graphitkohlenstoffes von der Zusammenwirkung mit dem Schweissbad ablenken. Die sich entwickelnden Graphitisierungsprozesse erzeugen Felder grosslamellaren Graphits, welche die mechanischen Eigenschaften des Schweissgutes beeinträchtigen.
Es ist das Ziel der Erfindung, die aufgezählten Nachteile zu beseitigen.
Der Erfindung ist die Aufgabe zugrundegelegt, einen solchen Elektrodendraht zum Schweissen und Auftragsschweissen von Grauguss zu schaffen, der die Stabilität der chemischen Zusammensetzung des Schweissgutes, die Gleichmässigkeit seines Gefüges sowie seiner Farbe und Härte über den ganzen Querschnitt der Schweissverbindung bei beliebiger Methode des Schweissens und Auftragsschweissens sicherstellt.
Diese Aufgabe wird mit Hilfe eines solchen Elektrodendrahtes zum Schweissen und Auftragsschweissen von Grauguss gelöst, der einen Stahlmantel, gefüllt mit einer Graphit, Ferrosilicium, Ferromangan, Ferrotitan, Aluminium und Eisenpulver enthaltenden Füllung, besitzt, in dem die Füllung gemäss der Erfindung ausser den genannten Bestandteilen noch Eisenzunder enthält und als Graphit kristalliner Graphit benutzt wird.
Unter kristallinem Graphit wird ein Metall verstanden, welches ein Konzentrat darstellt, das durch Flotation von Naturgraphitmineralien und Hochofenschrott aufbereitet wurde. Ein derartiger kristalliner Graphit wird im folgenden als "Silbergraphit" bezeichnet.
Unter "Eisenzunder" (auch Eisenabbrand oder Eisensinter genannt) wird ein unbeständiges Eisenoxyd verstanden, welches sich, wenn es in Elektroden-Ummantelungen enthalten ist, in der Lichtbogenzone unter Bildung von freiem Sauerstoff und FeO zersetzt. Es wirkt daher als Oxydationsmittel im Schweissprozess.
Die günstigste Lösung wird dadurch erzielt, dass die pulverförmige Füllung des erfindungsgemässen Elektrodendrahtes in % (vom Gewicht des Elektrodendrahtes) enthält :
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<tb>
<tb> Silbergraphit <SEP> 4,2 <SEP> bis <SEP> 5,2
<tb> Ferrosilicium <SEP> 4, <SEP> 0 <SEP> bis <SEP> 5,0
<tb> Ferromangan <SEP> 0,6 <SEP> bis <SEP> 1,0
<tb> Ferrotitan <SEP> 0, <SEP> 6 <SEP> bis <SEP> 1,0
<tb> Aluminium <SEP> 0, <SEP> 1 <SEP> bis <SEP> 0, <SEP> 3 <SEP>
<tb> Eisenzunder <SEP> 0,6 <SEP> bis <SEP> 0,9
<tb> Eisen <SEP> (Pulver) <SEP> 0 <SEP> bis <SEP> 16,0.
<tb>
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Der erfindungsgemässe Elektrodendraht gewährleistet bei beliebigen Schweiss- und Auftragsschweiss- verfahren die Stabilität der chemischen Zusammensetzung des Schweissgutes, Gleichmässigkeit seines Gefüges und seiner Härte über den ganzen Querschnitt der Schweissverbindung und gestattet es, das Schweissen und Auftragsschweissen ohne zusätzliches Schutzgas durchzuführen.
Nachstehend wird die Erfindung in der Beschreibung an Hand konkreter Ausführungsbeispiele erläutert.
Der erfindungsgemässe Elektrodendraht besitzt einen Stahlmantel, mit einer pulverförmigen Füllung, welche gemäss der Erfindung ausser Ferrosilicium, Ferromangan, Ferrotitan, Aluminium und Eisen (Pulver) noch Eisenzunder enthält und in welcher als Graphit kristalliner Graphit (Silbergraphit) benutzt wird.
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Bildung derKohlenoxydelogische Bedeutung haben (d. h. bei der Schmelztemperatur des Schweissbades) sie den Ablauf der Reaktionen des Kohlenstoffüberganges in die Schmelze besorgen.
Am zweckmässigste ist es, einen Elektrodendraht zu benutzen, der in der pulverförmigen Füllung folgende Bestandteile in % von dessen Gewicht enthält :
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<tb>
<tb> 4, <SEP> 2 <SEP> bis <SEP> 5, <SEP> 2 <SEP> Silbergraphit <SEP>
<tb> 4,0 <SEP> bis <SEP> 5, <SEP> 0 <SEP> Ferrosilicium <SEP>
<tb> 0, <SEP> 6 <SEP> bis <SEP> 1, <SEP> 0 <SEP> Ferromangan <SEP>
<tb> 0, <SEP> 6 <SEP> bis <SEP> 1, <SEP> 0 <SEP> Ferrotitan <SEP>
<tb> 0, <SEP> 1 <SEP> bis <SEP> 0, <SEP> 3 <SEP> Aluminium
<tb> 0, <SEP> 6 <SEP> bis <SEP> 0, <SEP> 9 <SEP> Eisenzunder <SEP>
<tb> bis <SEP> zu <SEP> 16, <SEP> 0 <SEP> Eisen <SEP> (Pulver). <SEP>
<tb>
Das Schweissen und Auftragsschweissen mittels dieser Elektrodendrähte mit 3 mm Durchmesser werden bei in nachstehender Tabelle angegebenen Schweissdaten durchgeführt.
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<tb>
<tb>
Vorschubgeschwindigkeit <SEP> des <SEP> Elektrodendrahtes
<tb> m/h
<tb> MassDatenbenennung <SEP> einheit <SEP> 363 <SEP> 453 <SEP> 590 <SEP> 700 <SEP> 900
<tb> Stromstärke <SEP> A <SEP> 720-800 <SEP> 900-1000 <SEP> 1100-1200 <SEP> 1500-1600 <SEP> 1800-1900
<tb> Maximale
<tb> Schweissbad- <SEP> 120 <SEP> und
<tb> fläche <SEP> cm2 <SEP> 60 <SEP> 80 <SEP> 100 <SEP> 120 <SEP> mehr
<tb> Lichtbogenspannung <SEP> V <SEP> 55 <SEP> - <SEP> 45 <SEP> 55 <SEP> - <SEP> 45 <SEP> 55 <SEP> - <SEP> 45 <SEP> 55 <SEP> - <SEP> 45 <SEP> 55 <SEP> - <SEP> 45
<tb> Auftragsschweissleistung <SEP> kg/h <SEP> 8-10 <SEP> 12-15 <SEP> 16-20 <SEP> bis <SEP> 25 <SEP> bis <SEP> 30
<tb>
Zur Bildung eines flüssigen Schweissbades grossen Volumens während des Auftragsschweissens wird hitzebeständiger Ton nachstehender Zusammensetzung (in Gew. -0/0) verwendet.
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<tb>
<tb>
20 <SEP> Quarzsand
<tb> 20 <SEP> Quarzsand <SEP> mit <SEP> einem <SEP> Gehalt <SEP> von <SEP> 10 <SEP> bis <SEP> 20 <SEP> Gew. <SEP> -'10 <SEP> Lehm
<tb> 5 <SEP> feuerfester <SEP> Ton <SEP>
<tb> 50 <SEP> Graphit
<tb> 5 <SEP> Dextrin.
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Die Zusammensetzung wird mit Wasser angerührt, bis ein dicker Teig erhalten wird.
Beispiel 1 : Mittels eines Schweissbades von grossem Volumen wurde eine Fehlstelle im Graugussstück mit einer Fläche von 110 cm durch einen Elektrodendraht aufgeschmolzen, dessen pulverförmige Füllung folgende Bestandteile in % vom Drahtgewicht enthält :
Silbergraphit 4, 6, Ferrosilicium 4, 6 Ferromangan 0, 8, Ferrotitan 0, 8, Aluminium 0, 2, Eisenzunder 0, 7, Eisen (Pulver) 15, 0.
Die Temperatur der Vorwärmung des Gussstückes betrug 5500C. Die Vorwärmung erfolgte in einem Gasherd.
Die Kontur der Fehlstelle wurde mit feuerfestem Ton vorstehend genannter Zusammensetzung umrändert.
Die Auftragsschweissung erfolgte bei einer Drahtvorschubgeschwindigkeit von 700 m/h und einer Stromstärke von 1500 A.
Das Schweissgut kennzeichnet sich durch folgende Daten.
Nach der chemischen Zusammensetzung in 0/0 : C = 3, 26 ; Si = 2, 90 ; Mn = 0, 98 ; P = 0, 12 ; S = 0, 05 ; Cr = 0, 10 ; Ti = 0, 09 ; Al = 0, 30.
Nach der Härte : Grundwerkstoff hat 183 HB-Einheiten, Übergangszone 197 HB-Einheiten, Schweissgut 187 HB-Einheiten.
Die Bearbeitung ist gut.
Nach dem Gefüge : Graphit in Form von isolierten und beliebig angeordneten EinschlÜssen mit 25 bis 60 jim Länge.
Metallische Grundlage : feinlamellarer sorbitischer Perlit.
Beispiel 2 : Mittels eines Schweissbades von grossem Volumen wurde eine Fehlstelle im Grau- gussstück mit einer Fläche von 90 cm2 durch einen Elektrodendraht aufgeschmolzen, dessen pulverförmige Füllung folgende Bestandteile in % vom Drahrgewicht enthält : Silbergraphit 4, 3, Ferrosilicium 4, 2, Ferromangan 0, 60, Ferrotitan 0, 60, Aluminium 0, 1, Eisenzunder 0,6, Eisen (Pulver) 10,0.
Die Temperatur der Vorwärmung des Gussstückes betrug 500 C. Die Vorwärmung wurde in einem Gasherd vorgenommen.
Die Kontur der Fehlstelle wurde mit feuerfestem Ton vorstehend genannter Zusammensetzung umrändert.
Die Auftragsschweissung erfolgte bei einer Drahtvorschubgeschwindigkeit von 590 m/h und einer Stromstärke von 1200 A.
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:Cr = 0, 1, Ti = 0, 1, Al = 0, 40.
Nach der Härte : Grundwerkstoff hat 187 HB-Einheiten, Übergangszone 193 HB-Einheiten, Schweissgut 193 HB-Einheiten.
Die Bearbeitbarkeit ist gut.
Nach dem Gefüge : Graphit in Form von isolierten und beliebig angeordneten Einschlüssen mit 25 bis 60 gm Länge.
Metallische Grundlage : feinlamellarer sorbitischer Perlit.
Beispiel 3 : Mittels eines Schweissbades von grossem Volumen wurde eine Fehlstelle im Graugussstück mit einer Fläche von 120 cm2 durch einen Elektrodendraht aufgeschmolzen, dessen pulverförmige Füllung folgende Bestandteile in % vom Drahtgewicht enthält :
Silbergraphit 5, 10, Ferrosilicium4, 90, Ferromangan 0, 90, Ferrotitan 0, 90, Aluminium 0, 30, Eisenzunder 0, 90, Eisen (Pulver) 16,0.
Die Temperatur der Vorwärmung des Gussstückes betrug 6000C. Die Vorwärmung wurde in einem Gasherd vorgenommen.
Die Kontur der Fehlstelle wurde mit feuerfestem Ton vorstehend genannter Zusammensetzung umrändert.
Die Auftragsschweissung erfolgte bei einer Drahtvorschubgeschwindigkeit von 900 m/h und einer Stromstärke von 1800 A.
Das Schweissgut ist durch folgende Daten gekennzeichnet :
Nach der chemischen Zusammensetzung in 0/0 : C = 3, 4, Si = 3,1, Mn = 0, 98, P = 0,14, S = 0,05, Cr = 0, 09, Ti = 0, 1, Al = 0, 2.
Nach der Härte : Grundwerkstoff hat 187 HB-Einheiten, Übergangszone 178 HB-Einheiten, Schweiss-
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gut 173 HB-Einheiten.
Die Bearbeitbarkeit ist gut.
Nach dem Gefüge : Graphit in Form von isolierten und beliebig angeordneten Einschlüssen mit einer Länge von 25 bis 80 j. im.
Metallische Grundlage : feinlamellarer sorbitischer Perlit.
EMI5.1
dassFüllung ausser den genannten Bestandteilen noch Eisenzunder und als Graphit kristallinen Graphit (Silbergraphit) enthält.