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Die Erfindung bezieht sich auf eine ummantelte Schweisselektrode, insbesondere zum Schweissen von Gusseisen, mit einem aus einem Metallrohr und einer darin vorgesehenen Füllung bestehenden Kern. Bekannte ummantelte Schweisselektroden der oben angegebenen Art besitzen wie beispielsweise Schweisselektroden gemäss der USA-Patentschrift Nr. 3, 345, 496, gemäss der deutschen Aus1egeschrift 1926933 und gemäss der franz. Patent- schrift Nr. 1. 551. 329 ein im wesentlichen aus Eisen bestehendes Metallrohr, so dass, weil der spezifische elektrische Widerstand von Eisen und insbesondere von Eisenlegierungen sehr hoch ist, das für die Stromzuführung massgebende Metallrohr der Schweisselektrode stark erhitzt und wegen der hohen Wärmeausdehnung des Metallrohres die auf dem Metallrohr vorgesehene Umhüllung abgesprengt wird.
Dies hat zur Folge, dass solche Schweisselektroden auch von sehr geschickten Schweissern höchstens nur zu 2/3 der Länge der Schweisselektrode ausgenutzt werden können.
Es ist nun Ziel der Erfindung, eine Schweisselektrode für das Schweissen von Gusseisen zu schaffen, die während des Schweissens nicht übermässig heiss wird, eine nur wenig poröse Auftragschweissung bzw. Schweiss. naht herzustellen gestattet und auf Gusseisen eine im Gefüge Kugelgraphit aufweisende Auftragschweissung bzw.
Schweissnaht liefert.
Es wurde nun gefunden, dass beim Schweissen nicht überhitzende Schweisselektroden der oben angegebenen Art unter Verwendung von Metallrohren hergestellt werden können, soferne das Metallrohr aus einer Nickellegierung gefertigt wird, was insbesondere im Hinblick darauf überraschend ist, dass nach den bisherigen praktischen Erfahrungen Metallrohre aufweisende Schweisselektroden beim Schweissen heisser werden als ähnliche, jedoch einen kompakten Kern besitzende Schweisselektroden.
Dementsprechend ist eine ummantelte Schweisselektrode der oben angegebenen Art gemäss der Erfindung, dadurch gekennzeichnet, dass das Metallrohr im wesentlichen aus Nickel mit bis zu 7% Legierungselementen und Verunreinigungen besteht und die Füllung vorzugsweise im wesentlichen aus Eisenpulver besteht und auf dem Kern eine Flussmittelschicht angeordnet ist, welche folgende Bestandteile in Gew. -0/0 enthält ;
Nickelpulver bis zu 25, vorzugsweise 2 bis 22, mit Nickel be- schichtetes
Magnesium 4 bis 18, vorzugsweise 6 bis 15,
Erdalkalimetall- carbonate wie
Barium-, Calcium und Strontium- carbonat 18 bis 47, vorzugsweise 22 bis 45,
Desoxydations- mittel wie Alu- minium, Silizium,
Mangan und Titan und deren Ferro- legierungen 5 bis 18, vorzugsweise 7 bis 13,
Eisenpulver bis 11, vorzugsweise 1 bis 7,
Kupferpulver 2 bis 13, vorzugsweise 4 bis 8,
Calciumfluorid bzw.
Flussspat 7 bis 11, vorzugsweise 8 bis 10, 3,
Kohlenstoff, z. B. in Form von Graphit,
Cellulose usw. 4 bis 24, vorzugsweise 8 bis 20,
Ton 1 bis 6, vorzugsweise 2 bis 5,
Die Unempfindlichkeit der Schweisselektrode gegen Überhitzen bleibt auch dan erhalten, wenn das Metallrohr der Schweisselektrode mit Eisenpulver mit einem Gehalt bis zu 10 Gew.-% an Legierungselementen, gefüllt ist. Das Metallrohr kann mit dem Eisenpulver nach irgendeinem der bekannten Verfahren, beispielsweise durch blosses Einfüllen des Pulvers in den Metallmantel, gefüllt werden.
Der aus einem mit Eisenpulver gefüllten Metallrohr bestehende Kern einer erfindungsgemässen Schweisselektrode kann wie folgt aufgebaut sein.
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<tb>
<tb>
Gew. <SEP> -%
<tb> weiter <SEP> Bereich <SEP> bevorzugter <SEP> AusführungsBereich <SEP> form
<tb> Metallrohr <SEP> 40 <SEP> bis <SEP> 80 <SEP> 50 <SEP> bis <SEP> 70 <SEP> 54
<tb> Eisenpulver <SEP> 20 <SEP> bis <SEP> 60 <SEP> 30 <SEP> bis <SEP> 50 <SEP> 46
<tb>
Die Schweisselektrode besteht vorzugsweise wie folgt aus Kern und Flussmittelschicht.
EMI2.2
<tb>
<tb>
Gew. <SEP> -0/0 <SEP>
<tb> weiter <SEP> Bereich <SEP> bevorzugter <SEP> AusführungBereich <SEP> form
<tb> Flussmittelschicht <SEP> 18 <SEP> bis <SEP> 52 <SEP> 25 <SEP> bis <SEP> 45 <SEP> 32
<tb> Kern <SEP> 40 <SEP> bis <SEP> 82 <SEP> 55 <SEP> bis <SEP> 75 <SEP> 68
<tb>
Die Flussmittelschicht wird in bekannter Weise unter Verwendung eines Bindemittels, beispielsweise Natriumsilikat oder Kaliumsilikat, aufgebaut, womit die Haftfestigkeit der Flussmittelschicht auch am Elek- trodenkern verbessert wird. Das Bindemittel wird, bezogen auf die endgültige Flussmittelschicht, zweckmässig in einer Menge von 40 bis 50 Grew.-% verwendet.
Die Flussmittelschicht kann zweckmässig folgende Zusammensetzung besitzen.
EMI2.3
<tb>
<tb>
Bestandteil <SEP> Gew.-%
<tb> Nickelpulver <SEP> 6, <SEP> 3 <SEP>
<tb> mit <SEP> Nickel <SEP> beschichtetes <SEP> Magnesium <SEP> 7, <SEP> 5 <SEP>
<tb> Erdalkalimetallcarbonate
<tb> wie <SEP> Barium-, <SEP> Calcium- <SEP> und <SEP>
<tb> Strontiumcarbonate <SEP> 38, <SEP> 2 <SEP>
<tb> Desoxydationsmittel <SEP> wie <SEP> Aluminium,
<tb> Silizium, <SEP> Mangan <SEP> und <SEP> Titanium <SEP> und
<tb> deren <SEP> Ferrolegierungen <SEP> 10
<tb> Eisenpulver <SEP> 5
<tb> Kupferpulver <SEP> 7
<tb> Calciumfluorid <SEP> bzw. <SEP> Flussspat <SEP> 9
<tb> Kohlenstoff, <SEP> z. <SEP> B. <SEP> in <SEP> Form <SEP> von
<tb> Graphit, <SEP> Cellulose <SEP> usw. <SEP> 14
<tb> Ton <SEP> 3
<tb>
In unter Verwendung erfindungsgemässer Schweisselektroden hergestellten Auftragschweissungen bzw.
Schweissnähten liegt Graphit als Kugelgraphit vor. Dies ist im Hinblick darauf von besonderem Wert, dass Gusseisen mit Kugelgraphit äusserst duktil ist und die mit einer erfindungsgemässen Schweisselektrode hergestellte Auftragschweissung bzw. Schweissnaht somit gleiche Eigenschaften besitzen muss. Erfindungsgemässe Schweisselektroden besitzen darüber hinaus auch extrem gute Schweisseigenschaften, u. zw. unabhängig davon, in welcher Richtung die Schweisselektrode relativ zum Werkstück steht (es kann auch überkopf geschweisst werden).
Beim Schweissen mit erfindungsgemässen Schweisselektroden kann ein langer Lichtbogen erzeugt werden, wobei die Elektrode einwandfrei abbrennt und das auf das Werkstück aufgetragene Metall, im Gegensatz zum Arbeiten mit bekannten Schweisselektroden, nicht tief in das Grundmaterial einbrennt. Mit erfindungsgemässen Schweisselektroden hergestellte Schweissnähte bzw. Auftragschweissungen sind gut mit Schlacke bedeckt und von einwandfreier Beschaffenheit.
Es ist von wesentlichem Vorteil, dass erfindungsgemässe Schweisselektroden sowohl unter Verwendung von Wechselstrom als auch unter Verwendung von Gleichstrom eingesetzt werden können. Erfindungsgemässe Schweisselektroden nehmen beim Schweissen bei weitem nicht eine so hohe Temperatur an wie an sich bekannte Schweisselektroden für Gusseisen. Erfindungsgemässe Schweisselektroden können, ohne jede Gefahr einer Über-
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hitzung, zu 100% ausgenutzt werden.
Gemäss einem häufig durchgeführten Versuch zur Bestimmung der Überhitzungsneigung einer Schweisselektrode wird die Schweisselektrode auf eine Platte aufgesetzt, also ein Lichtbogen vermieden, und die bis zum Erhitzen der Schweisselektrode auf Rotglut erforderliche Zeit bestimmt. Beim Vergleich erfindungsgemässer Schweisselektroden mit an sich bekannten, für das Schweissen von Gusseisen bestimmten Schweisselektroden im Rahmen dieses Versuches wurden unter Verwendung von Schweisselektroden identischer Abmessungen folgende Ergebnisse erhalten.
Bis zum Erhitzen der Schweiss- elektrode auf Rotglut ver- streichende Zeit :
Erfindungsgemässe Schweisselektrode 30 sec an sich bekannte Schweiss- elektrode für Gusseisen 72 sec
Aus diesem Versuch ergibt sich, dass erfindungsgemässeSchweisselektroden beim Schweissen, wo der Arbeitswiderstand im wesentlichen zur Gänze im Lichtbogen liegt, auf wesentlich niedrigere Temperatur erhitzt werden als die einen grösseren Widerstand aufweisenden an sich bekannten Schweisselektroden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Ummantelte Schweisselektrode, insbesondere zum Schweissen von Gusseisen, mit einem aus einem
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Metallrohr im wesentlichen aus Nickel mit bis zu 7% Legierungselementen und Verunreinigungen besteht und die Füllung vorzugsweise im wesentlichen aus Eisenpulver besteht und auf dem Kern eine Flussmittelschicht angeordnet ist, welche folgende Bestandteile in Gew.-% enthält :
Nickelpulver bis zu 25, vorzugsweise 2 bis 22, mit Nickel be- schichtetes Mag- nesium 4 bis 18, vorzugsweise 6 bis 15,
Erdalkalimetallcar- bonate wie Barium-,
Calcium-und Stron- tiumcarbonat 18 bis 47, vorzugsweise 22 bis 45,
Desoxydationsmittel wie Aluminium, Si- lizium, Mangan und
Titan und deren
Ferrolegierungen 5 bis 18, vorzugsweise 7 bis 13,
Eisenpulver bis 11, vorzugsweise 1 bis 7,
Kupferpulver 2 bis 13, vorzugsweise 4 bis 8,
Calciumfluorid bzw.
Flussspat 7 bis 11, vorzugsweise 8 bis 10, 3,
Kohlenstoff, z. B. in Form von Graphit,
Cellulose usw. 4 bis 24, vorzugsweise 8 bis 20,
Ton 1 bis 6, vorzugsweise 2 bis 5.
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The invention relates to a covered welding electrode, in particular for welding cast iron, with a core consisting of a metal tube and a filling provided therein. Known encased welding electrodes of the type indicated above have such as welding electrodes according to the USA patent no. 3, 345, 496, according to the German Aus1egeschrift 1926933 and according to the French. Patent specification No. 1,551,329 a metal tube consisting essentially of iron, so that, because the specific electrical resistance of iron and in particular of iron alloys is very high, the metal tube of the welding electrode, which is decisive for the current supply, heats up strongly and because of the high Thermal expansion of the metal pipe, the envelope provided on the metal pipe is blown off.
As a result, such welding electrodes can only be used up to 2/3 of the length of the welding electrode, even by very skilled welders.
The aim of the invention is to create a welding electrode for welding cast iron which does not become excessively hot during welding, an only slightly porous build-up weld or weld. allows to produce a seam and on cast iron a build-up weld with spheroidal graphite structure or
Weld seam supplies.
It has now been found that welding electrodes of the type specified above that do not overheat during welding can be produced using metal pipes, provided the metal pipe is made of a nickel alloy, which is particularly surprising in view of the fact that, according to previous practical experience, welding electrodes with metal pipes Welding becomes hotter than similar welding electrodes that have a compact core.
Accordingly, a sheathed welding electrode of the type specified above according to the invention is characterized in that the metal tube consists essentially of nickel with up to 7% alloying elements and impurities and the filling preferably consists essentially of iron powder and a flux layer is arranged on the core, which contains the following components in weight -0/0;
Nickel powder up to 25, preferably 2 to 22, coated with nickel
Magnesium 4 to 18, preferably 6 to 15,
Alkaline earth metal carbonates such as
Barium, calcium and strontium carbonate 18 to 47, preferably 22 to 45,
Deoxidizing agents such as aluminum, silicon,
Manganese and titanium and their ferrous alloys 5 to 18, preferably 7 to 13,
Iron powder up to 11, preferably 1 to 7,
Copper powder 2 to 13, preferably 4 to 8,
Calcium fluoride or
Fluorspar 7 to 11, preferably 8 to 10, 3,
Carbon, e.g. B. in the form of graphite,
Cellulose, etc. 4 to 24, preferably 8 to 20,
Tone 1 to 6, preferably 2 to 5,
The insensitivity of the welding electrode to overheating is retained even if the metal tube of the welding electrode is filled with iron powder with a content of up to 10% by weight of alloying elements. The metal tube can be filled with the iron powder by any of the known methods, for example by simply pouring the powder into the metal jacket.
The core of a welding electrode according to the invention, consisting of a metal tube filled with iron powder, can be constructed as follows.
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<tb>
<tb>
Weight <SEP> -%
<tb> continue <SEP> area <SEP> preferred <SEP> execution area <SEP> form
<tb> metal pipe <SEP> 40 <SEP> to <SEP> 80 <SEP> 50 <SEP> to <SEP> 70 <SEP> 54
<tb> Iron powder <SEP> 20 <SEP> to <SEP> 60 <SEP> 30 <SEP> to <SEP> 50 <SEP> 46
<tb>
The welding electrode preferably consists of a core and a flux layer as follows.
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<tb>
<tb>
Weight <SEP> -0/0 <SEP>
<tb> continue <SEP> area <SEP> preferred <SEP> execution area <SEP> form
<tb> Flux layer <SEP> 18 <SEP> to <SEP> 52 <SEP> 25 <SEP> to <SEP> 45 <SEP> 32
<tb> Kern <SEP> 40 <SEP> to <SEP> 82 <SEP> 55 <SEP> to <SEP> 75 <SEP> 68
<tb>
The flux layer is built up in a known manner using a binder, for example sodium silicate or potassium silicate, which improves the adhesive strength of the flux layer on the electrode core as well. The binder is expediently used in an amount of 40 to 50% by weight, based on the final flux layer.
The flux layer can expediently have the following composition.
EMI2.3
<tb>
<tb>
Component <SEP>% by weight
<tb> Nickel powder <SEP> 6, <SEP> 3 <SEP>
<tb> <SEP> nickel <SEP> coated <SEP> magnesium <SEP> 7, <SEP> 5 <SEP>
<tb> alkaline earth metal carbonates
<tb> like <SEP> barium-, <SEP> calcium- <SEP> and <SEP>
<tb> Strontium carbonate <SEP> 38, <SEP> 2 <SEP>
<tb> deoxidizer <SEP> such as <SEP> aluminum,
<tb> silicon, <SEP> manganese <SEP> and <SEP> titanium <SEP> and
<tb> their <SEP> ferro alloys <SEP> 10
<tb> iron powder <SEP> 5
<tb> copper powder <SEP> 7
<tb> calcium fluoride <SEP> or <SEP> fluorspar <SEP> 9
<tb> carbon, <SEP> e.g. <SEP> B. <SEP> in <SEP> form <SEP> of
<tb> graphite, <SEP> cellulose <SEP> etc. <SEP> 14
<tb> sound <SEP> 3
<tb>
In build-up welds produced using welding electrodes according to the invention or
Weld seams are graphite as spheroidal graphite. This is of particular value in view of the fact that cast iron with spheroidal graphite is extremely ductile and the build-up weld or weld seam produced with a welding electrode according to the invention must therefore have the same properties. Welding electrodes according to the invention also have extremely good welding properties, u. or regardless of the direction in which the welding electrode is positioned relative to the workpiece (it is also possible to weld overhead).
When welding with welding electrodes according to the invention, a long arc can be generated, the electrode burning off perfectly and the metal applied to the workpiece, in contrast to working with known welding electrodes, does not burn deep into the base material. Weld seams or build-up welds produced with welding electrodes according to the invention are well covered with slag and are of perfect quality.
It is of considerable advantage that welding electrodes according to the invention can be used both with the use of alternating current and with the use of direct current. Welding electrodes according to the invention do not by far take on as high a temperature during welding as welding electrodes known per se for cast iron. Welding electrodes according to the invention can, without any risk of over-
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heating, can be used to 100%.
According to a frequently performed experiment to determine the tendency of a welding electrode to overheat, the welding electrode is placed on a plate, i.e. an arc is avoided, and the time required for the welding electrode to heat up to red heat is determined. When comparing welding electrodes according to the invention with welding electrodes known per se and intended for welding cast iron within the scope of this experiment, the following results were obtained using welding electrodes of identical dimensions.
Time elapsing until the welding electrode is heated to red heat:
Welding electrode according to the invention 30 sec per se known welding electrode for cast iron 72 sec
This experiment shows that welding electrodes according to the invention during welding, where the working resistance is essentially entirely in the arc, are heated to a significantly lower temperature than the welding electrodes known per se, which have a greater resistance.
PATENT CLAIMS:
1. Sheathed welding electrode, especially for welding cast iron, with one of one
EMI3.1
Metal tube consists essentially of nickel with up to 7% alloy elements and impurities and the filling preferably consists essentially of iron powder and a flux layer is arranged on the core, which contains the following components in% by weight:
Nickel powder up to 25, preferably 2 to 22, nickel-coated magnesium 4 to 18, preferably 6 to 15,
Alkaline earth metal carbonates such as barium,
Calcium and strontium carbonate 18 to 47, preferably 22 to 45,
Deoxidizers such as aluminum, silicon, manganese and
Titan and theirs
Ferro alloys 5 to 18, preferably 7 to 13,
Iron powder up to 11, preferably 1 to 7,
Copper powder 2 to 13, preferably 4 to 8,
Calcium fluoride or
Fluorspar 7 to 11, preferably 8 to 10, 3,
Carbon, e.g. B. in the form of graphite,
Cellulose, etc. 4 to 24, preferably 8 to 20,
Tone 1 to 6, preferably 2 to 5.