AT512331B1 - Beschichtungsmittel für eine abschmelzbare Drahtelektrode zur Verminderung des Spritzerauswurfs beim Metallschutzgasschweissen und Verfahren zum Beschichten derselben - Google Patents

Beschichtungsmittel für eine abschmelzbare Drahtelektrode zur Verminderung des Spritzerauswurfs beim Metallschutzgasschweissen und Verfahren zum Beschichten derselben Download PDF

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Abstract

Zur Verminderung des Spritzerauswurfs beimMetallschutzgasschweißen ist die abschmelzbare Drahtelektrodemit einem Mittel beschichtet, das eine stickstoffhaltigeorganische Verbindung enthält, die den Spritzerauswurfvermindert.

Description

österreichisches Patentamt AT 512 331 B1 2014-05-15
Beschreibung [0001] Die Erfindung bezieht sich auf ein Beschichtungsmittel für eine abschmelzbaren Drahtelektrode zur Verminderung des Spritzerauswurfs beim Metallschutzgasschweißen. Sie hat auch ein Verfahren zum Beschichten der Drahtelektrode zum Gegenstand.
[0002] Durch den Spritzerauswurf beim Metallschutzgasschweißen (MSG) haften auf dem Grundwerkstoff Schweißspritzer in Form von mehr oder weniger großer Tropfen, so dass eine aufwendige Reinigung des Werkstücks nach dem Schweißen erforderlich ist.
[0003] Aus GB 876 729 A ist bereits bekannt, die Drahtelektrode mit Alkalimetall-Hydroxid oder einem Alkalimetall-Salz als Spritzerauswurf vermindernde Substanz zu beschichten.
[0004] Aufgabe der Erfindung ist es, ein Beschichtungsmittel für die Drahtelektrode und ein Verfahren zur Verminderung des Spritzerauswurfs beim Metallschutzgasschweißen bereitzustellen.
[0005] Dies wird erfindungsgemäß mit dem Beschichtungsmittel nach dem Anspruch 1 erreicht. In den Unteransprüchen 2 bis 14 sind vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Beschichtungsmittels wiedergegeben, und in den Ansprüchen 15 bis 17 Verfahren zum Beschichten der Drahtelektrode mit diesem Mittel.
[0006] Erfindungsgemäß ist die Drahtelektrode, die der Schweißstelle zugeführt wird, vorher mit einem Mittel beschichtet worden, das eine Substanz enthält, die den Spritzerauswurf beim Metallschutzgasschweißen vollständig, jedenfalls weitestgehend beseitigt. Damit entfällt die aufwendige Entfernung von Schweißspritzern von dem Werkstück nach dem Schweißen.
[0007] Das erfindungsgemäße Beschichtungsmittel ist insbesondere beim Impuls - Lichtbogenschweißen anwendbar. Als Schutzgas wird insbesondere Argon oder ein Argon-Helium-Gemisch verwendet.
[0008] Die Drahtelektrode wird vorzugsweise durch eine Massiv-Drahtelektrode gebildet. Der Werkstoff der Drahtelektrode kann Stahl sein, unlegiert oder legiert, ferritisch oder austenitisch, Kupfer in allen Legierungsformen (z. B. CuSi3) oder unlegiertes oder legiertes Aluminium.
[0009] Der Grundwerkstoff kann Stahl, legiert oder unlegiert, ferritisch oder austenitisch, oder unlegiertes oder legiertes Aluminium sein.
[0010] Das Beschichtungsmittel, mit dem erfindungsgemäß die Drahtelektrode beschichtet ist, enthält eine stickstoffhaltige organische Verbindung, die mit der Drahtelektrode in den Lichtbogen geführt wird und bei der hohen Temperatur des Plasmas von mehr als 8.000 Grad Celsius, das im Lichtbogen entsteht, ionisiert. Durch die verstärkte lonen-Bildung dürfte sich die elektrische Leitfähigkeit des Plasmas und damit der Plasma-Ionisierungsgrad erhöhen.
[0011] Dies führt zu einer Erhöhung der Lichtbogenstabilität und der Prozesssicherheit beim Metallschutzgasschweißen, mit der Folge, dass ein konstanter feintropfiger Materialübergang auf das Werkstück erfolgt, der die Spritzerbildung unterbindet, welche durch Auswurf von Material aus dem Lichtbogen entsteht.
[0012] Die stickstoffhaltige organische Verbindung in dem Beschichtungsmittel kann ein Salz sein. Bei dem Salz als Spritzerauswurf vermindernde Substanz kann das Kation und/oder das Anion des Salzes die stickstoffhaltige organische Verbindung sein.
[0013] Vorzugsweise ist die organische stickstoffhaltige Verbindung eine heterozyklische Verbindung mit wenigstens einem Stickstoffatom als Ringglied oder ein Amin.
[0014] Wenn die organische stickstoffhaltige Verbindung eine Säure ist, kann die organische stickstoffhaltige Säure das Kation des Salzes bilden. Falls die organische stickstoffhaltige Verbindung eine Base, also z. B. ein Amin ist, kann die organische stickstoffhaltige Base das Anion bilden. Das Amin kann ein Trialkanolamin, insbesondere Triethanolamin sein.
[0015] Die heterozyklische Verbindung mit wenigstens einem Stickstoffatom kann eine benzo- 1 /5 österreichisches Patentamt AT 512 331 B1 2014-05-15 kondensierte heterozyklische Verbindung sein, beispielsweise Benzotriazol.
[0016] Die den Spritzerauswurf vermindernde Substanz in dem Beschichtungsmittel kann auch ein gegebenenfalls substituiertes Pyridin, Pyrrol, Pyrazol, Imidazol, Pyrrolidin und z. B. Chinolin als benzo-kondensiertes stickstoffhaltiges Ringsystem sein.
[0017] Das Salz, das das Beschichtungsmittel als den Spritzerauswurf vermindernde Substanz enthält, kann auch eine ionische Flüssigkeit sein, also ein Salz mit einem Schmelzpunkt von 30 Grad Celsius oder darunter.
[0018] Ionische Flüssigkeiten werden insbesondere aus heterozyklischen Verbindungen mit wenigstens einem Stickstoffatom als Ringglied und einem gegebenenfalls substituierten Ammonium-Ion oder z.B. Hexafluorphosphat oder Bortetrafluorid als Anion gebildet. Der Gehalt der wenigstens einen den Spritzerauswurf verminderten Substanz in dem Beschichtungsmittel beträgt vorzugsweise mindestens 0,01 Gewichtsprozent. Da bereits geringe Mengen der Substanz auf der Drahtelektrode ausreichen, um den Spritzerauswurf zu vermindern, beträgt der Gehalt der den Spritzerauswurf vermindernden Substanz in dem Beschichtungsmittel vorzugsweise höchstens 0,5 Gewichtsprozent.
[0019] Das Beschichtungsmittel kann als Flüssigkeit, Gel oder Wachs auf die Drahtelektrode aufgebracht werden. In der Flüssigkeit kann die den Spritzerauswurf vermindernde Substanz gelöst oder suspendiert sein. Die Flüssigkeit kann ein Kohlenwasserstoff, beispielsweise Kerosin, das Wachs beispielsweise Paraffinwachs und das Gel beispielsweise ein Gemisch aus einem flüssigen Kohlenwasserstoff und Wachs sein.
[0020] Das Beschichtungsmittel kann während der Herstellung der Drahtelektrode auf die Drahtelektrode aufgebracht werden, beispielsweise während des Drahtziehens der Drahtelektrode. So kann die den Schweißauswurf verminderte Substanz in dem Ziehmittel des letzten Zuges (Blank- oder Polierzug), welches meistens durch eine wässrige Emulsion oder ein Öl gebildet wird, enthalten sein. Das heißt, das Ziehmittel bildet damit das Beschichtungsmittel, das auf die Drahtelektrode aufgebracht wird und das die den Spritzerauswurf vermindernde Substanz enthält.
[0021] Insbesondere wenn das Beschichtungsmittel als Flüssigkeit oder Suspension auf die Drahtelektrode aufgebracht wird, kann die Flüssigkeit anschließend beispielsweise durch Verdunstung entfernt werden, so dass die Drahtelektrode gegebenenfalls ausschließlich mit der dem Spritzerauswurf vermindernde Substanz bedeckt sein kann.
[0022] Insbesondere weil die Drahtelektrode in der Schweißvorrichtung über eine Zuführstrecke und eine stromübertragende Kontaktdüse der Schweißstelle zugeführt wird, kann das Beschichtungsmittel zusätzlich einen Kontaktschmierstoff enthalten. Ein solcher Kontaktschmierstoff ist im AT 405799B beschrieben. Das heißt, der Kontaktschmierstoff kann durch einen Fettsäureester, einen ethoxylierten Alkohol und/oder ein mineralisches oder pflanzliches Öl gebildet sein.
[0023] Der Gehalt des Kontaktschmierstoffs in dem Beschichtungsmittel beträgt vorzugsweise mindestens 1 Gewichtsprozent und vorzugweise höchstens 10 Gewichtsprozent.
[0024] Das Beschichtungsmittel, vorzugsweise mit dem darin enthaltenen Kontaktschmiermittel, kann als letzter Arbeitsschritt in der Drahtproduktion oder vor und/oder an der Zuführstrecke der Drahtelektrode in der Schweißvorrichtung auf die Drahtelektrode aufgebracht werden, beispielsweise durch Aufsprühen des flüssigen Beschichtungsmittels oder mittels eines saugfähigen Substrats, welches mit dem flüssigen Beschichtungsmittel getränkt ist.
[0025] Das Beschichtungsmittel kann ferner einen Farbstoff oder eine fluoreszierende Verbindung enthalten, beispielsweise ein Fluorescein-Salz, insbesondere Uranin, also das Natriumsalz des Fluoresceins. Damit kann die Beschichtung der Drahtelektrode mit dem Beschichtungsmittel und der darin enthaltenen den Spritzerauswurf vermindernden Substanz kontrolliert und so die Prozesssicherheit erhöht werden.
[0026] Die nachstehenden Beispiele dienen der weiteren Erläuterung der Erfindung. 2/5 österreichisches Patentamt AT 512 331 B1 2014-05-15
VERGLEICHSBEISPIEL
[0027] Eine Drahtelektrode wurde mit einem Kontaktschmiermittel aus 3,0 Gewichtsprozent ethoxyliertem Alkohol, 0,4 Gewichtsprozent Terpinöl, gelöst in Kerosin, und Fettsäureester als Rest beschichtet.
[0028] Beim Impuls-Lichtbogenschweißen mit der so beschichteten Drahtelektrode trat ein unruhiger Lichtbogen mit hohem Spritzerauswurf auf.
BEISPIEL GEMÄSS ERFINDUNG
[0029] Die gleiche Drahtelektrode wurde mit einem Beschichtungsmittel beschichtet, das außer den angegebenen Mengen an Fettsäureester, ethoxyliertem Alkohol und Terpinöl außerdem 0,1 Gewichtsprozent 1 H-Benzotriazol und 0,1 Gewichtsprozent Triethanolamin enthält. Es wurden ein kurzer und nahezu stabiler Lichtbogenkegel und nahezu kein Spritzerauswurf festgestellt. 3/5

Claims (16)

  1. österreichisches Patentamt AT 512 331 B1 2014-05-15 Patentansprüche 1. Beschichtungsmittel für eine abschmelzbare Drahtelektrode zur Verminderung des Spritzerauswurfs beim Metallschutzgasschweißen, das wenigstens eine Substanz enthält, die den Spritzerauswurf vermindert, dadurch gekennzeichnet, dass die den Spritzeraus-wurf vermindernde Substanz eine stickstoffhaltige organische Verbindung ist
  2. 2. Beschichtungsmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die stickstoffhaltige organische Verbindung ein Salz ist.
  3. 3. Beschichtungsmittel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die stickstoffhaltige organische Verbindung das Kation und/oder Anion des Salzes ist.
  4. 4. Beschichtungsmittel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die stickstoffhaltige organische Verbindung eine heterozyklische Verbindung mit wenigstens einem Stickstoffatom als Ringglied oder ein Amin ist.
  5. 5. Beschichtungsmittel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Kation des Salzes aus der heterozyklischen Verbindung mit wenigstens einem Stickstoffatom und das Anion des Salzes aus dem Amin gebildet ist.
  6. 6. Beschichtungsmittel nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die heterozyklische Verbindung mit wenigstens einem Stickstoffatom eine benzokondensierte heterozyklische Verbindung ist.
  7. 7. Beschichtungsmittel nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die benzokondensierte heterozyklische Verbindung Benzotriazol ist.
  8. 8. Beschichtungsmittel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die stickstoffhaltige organische Verbindung eine ionische Flüssigkeit aus einem Salz ist, welches aus einer heterozyklischen Verbindung mit wenigstens einem Stickstoffatom als Ringglied und einem Anion gebildet ist.
  9. 9. Beschichtungsmittel nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehalt der wenigstens einen den Spritzerauswurf vermindernden Substanz in dem Beschichtungsmittel mindestens 0,01 Gewichtsprozent beträgt.
  10. 10. Beschichtungsmittel nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Beschichtungsmittel als Flüssigkeit, Suspension, Gel oder Wachs auf die Drahtelektrode aufgebracht ist.
  11. 11. Beschichtungsmittel nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es einen Kontaktschmierstoff enthält.
  12. 12. Beschichtungsmittel nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktschmierstoff durch einen Fettsäureester, einen ethoxylierten Alkohol und/oder ein mineralisches oder pflanzliches Öl gebildet wird.
  13. 13. Beschichtungsmittel nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es einen Farbstoff oder eine fluoreszierende Verbindung enthält.
  14. 14. Beschichtungsmittel nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die fluoreszierende Verbindung ein Fluorescein-Salz ist.
  15. 15. Verfahren zum Beschichten einer abschmelzbaren Drahtelektorde mit einem Beschichtungsmittel gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Beschichtungsmittel während der Herstellung der Drahtelektrode auf die Drahtelektrode aufgebracht wird.
  16. 16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Beschichtungsmittel während des Drahtziehens der Drahtelektrode aufgebracht wird. 4/5
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