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ELECTRODE DE SOUDURE.
La présente invention est relative à des électrodes de soudure comportant un fil formant noyau en un alliage à base de nickel, et un revêtement formant fondant.
Dans les électrodes de soudure de ce type, il est connu de prévoir que l'enveloppe formant fondant contienne du carbonate de calcium et du fluorure de calcium, avec de préférence la composition suivante :
EMI1.1
<tb> Carbonate <SEP> de <SEP> calcium <SEP> 37 <SEP> à <SEP> 47 <SEP> %
<tb>
<tb>
<tb> fluorure <SEP> de <SEP> calcium <SEP> 20 <SEP> à <SEP> 30%
<tb>
<tb>
<tb> ferro-titane <SEP> (contenant <SEP> 25% <SEP> de <SEP> titane) <SEP> 5 <SEP> à <SEP> 20 <SEP> % <SEP>
<tb>
<tb>
<tb> ferro-niobium <SEP> (contenant <SEP> 50% <SEP> de <SEP> niobium) <SEP> 0 <SEP> à <SEP> 30 <SEP> % <SEP>
<tb>
<tb>
<tb> bentonite <SEP> 2 <SEP> à <SEP> 5 <SEP> %
<tb>
<tb>
<tb> dextrine <SEP> 1 <SEP> à <SEP> 5 <SEP> % <SEP>
<tb>
Les fils formant noyaux contiennent, en général, au moins 75 % de nickel, au moins 10 % de chrome et pas plus de 10 % de fer.
Ces électrodes peuvent être utilisées avec du courant alternatif et du courant con- tinu, mais on a trouvé en pratique que les électrodes tendaient à produire des soudures poreuses à moins d'être cuites à environ 260 0 juste avant leur utilisation.
Suivant la présente invention, cette tendance d'une électrode non cuite est considérablement réduite ou entièrement éliminée en réduisant la quantité de carbonate de calcium contenue dans l'enveloppe formant fondant, en introduisant de la cryolithe dans cette enveloppe et en remplacant une partie ou tout le fluorure de calcium par du fluorure de baryum.
Le fil formant noyau d'une électrode suivant l'invention consis-
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te en un alliage à base de nickel, de préférence un alliage nickel-chrome- fer,contenant de 75 à 85% de nickel, de 10 à 16% de chrome et de 4 à 10 % de fer.
L'enveloppe ou revêtement préféré est formé à partir d'un liant soluble dans l'eau et d'une composition consistant, en poids, en 10 . 30 % de carbonate de calcium, 5 à 25% de fluorure de baryum, 10 à 50 % de cryolithe, 1,5 % ( de préférence, au moins 4) à 16 % de niobium (comme ferro- niobium), 0, 2 % (de préférence, au moins 4,8) à 4,8% de titane (sous for- me de ferro-titane) et 2 à 5 % de bentonite.
On voit que cette enveloppe est caractérisée par la présence de cryolithe et de fluorure de baryum et par la relativement faible quantité de carbonate de calcium. Cette cryolithe non seulement réduit la porosité de la soudure mais encore permet le séchage du revêtement à des températures relativement basses (1200 à 200 C), et il n'est pas nécessaire de cuire en- suite l'électrode à environ 260 C.
Il est désirable que le carbonate de calcium ne constitue pas plus de 6 % en poids de l'électrode recouverte totale ou 20% de l'envelop- pe formant fondant, mais 15% au moins est préférable. Avec des pourcenta- ges plus élevés, il yra une légère tendance à la porosité dans la soudure au départ de chaque passe de soudage.
Le titane,dans le revêtement préféré, est utile pour réduire toute tendance de la soudure de craquer à chaud et pour augmenter le bon état de la soudure, Les ferro-alliages par lesquels le titane et le niobium sont introduits dans le recouvrement seront relativement élevés en titane et en niobium, puisque le fer n'est pas un constituant désirable du recouvrement.
En pratique, le métal de soudure contient toujours du silicium, puisqu'une petite quantité de silicium existe toujours, soit dans le fil de noyau lui-même,soit dans les ingrédients fondants. Il est connu que la tendance de craquement à chaud augmente avec la quantité de silicium. mais elle peut être réduite par la présence de niobium, et a'est pour cette rai- son que le recouvrement en contient. La quantité totale de niobium de- vrait être en tous cas telle que, dans le métal de soudure déposé, le rap- port du niobium au silicium soit au moins de 4,5 pour 1.
Si on le désire, le niobium peut être entièrement ou partielle- ment compris dans le fil de noyau au lieu d'être prévu dans le recouvre- ment.
Dans un exemple, une électrode satisfaisante contenait un fil de noyau de la composition suivante :
EMI2.1
<tb> carbone <SEP> 0,06 <SEP> % <SEP>
<tb>
<tb>
<tb> manganèse <SEP> 0,25 <SEP> % <SEP>
<tb>
<tb>
<tb> soufre <SEP> 0,008%
<tb>
<tb>
<tb> silicium <SEP> 0,20 <SEP> % <SEP>
<tb>
<tb>
<tb> cuivre <SEP> 0,20%
<tb>
<tb>
<tb> magnésium <SEP> 0,03 <SEP> % <SEP>
<tb>
<tb>
<tb> fer <SEP> 6,5 <SEP> %
<tb>
<tb>
<tb> chrome <SEP> 14,0 <SEP> %
<tb>
<tb> nickel <SEP> le <SEP> reste
<tb>
Le revêtement formant fondant ayant la composition suivante :
EMI2.2
<tb> carbonate <SEP> de <SEP> calcium <SEP> 16 <SEP> % <SEP>
<tb>
<tb> fluorée <SEP> de <SEP> baryum <SEP> 23 <SEP> % <SEP>
<tb>
<tb> cryolithe <SEP> (Na3AlF6) <SEP> 22 <SEP> % <SEP>
<tb>
<tb> ierro-50 <SEP> niobium <SEP> 30M
<tb>
<tb> ferro-40 <SEP> titane <SEP> 6 <SEP> % <SEP>
<tb>
<tb> bentonite <SEP> 3%
<tb>
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Ces ingrédients secs sont liés par 3 % de dextrine et assez d'eau pour rendre le mélange extrudable autour du fil de noyau.
Les combinaisons suivantes de diamètres de fil formant noyau et de diamètres totaux ont été trouvées intéressantes pour la production de soudures ductiles en bon état, sans possibilité de craquer à chaud et virtuellement libres de porosité
EMI3.1
<tb> Diamètr" <SEP> Diamètre <SEP> total
<tb>
<tb> Diamètre <SEP> Diamètre <SEP> total <SEP>
<tb>
<tb> 3/1611 <SEP> 0,260"
<tb>
<tb> 5/32" <SEP> 0,230"
<tb>
<tb> 1/8" <SEP> 0,190"
<tb>
<tb> 3/32" <SEP> 0,140"
<tb>
<tb> 0,075" <SEP> 0,110"
<tb>
Les électrodes suivant l'invention peuvent être utilisées pour solder des alliages à base de nickel et des métaux ferreux.
Si le métal à souder est un aeier ferritique ou inoxydable ou comporte une quantité élevée de silicium, il est généralement avantageux de s'assurer que la quantité de niobium de l'électrode soit élevée,et de réaliser cela en introduisant jus- qu'à 2 % de niobium dans le noyau. La raison en est que, si la quantité de fer du métal à souder est élevée, du fer sera enlevé par le métal de sou- dure, ce qui exige ainsi un rapport plus élevé niobium-silicium pour empê- cher le craquement à chaud. De même, du silicium peut être enlevé par le métal de soudure lorsque des fontes à haute teneur en silicium sont soudées, ce qui peut exiger ainsi une augmentation de la quantité de niobium.
Bien que 3.'avantage le plus important obtenu grâce à l'invention est la disposition virtuelle de la porosité de soudure (comme montré à l'exa- men radiographique) lorsque l'électrode est fondue par courant alternatif ou continule revêtement de l'électrode est avantageux en ce qu'il est dur ou adhérent et mène à de bons contours de gouttes, spécialement dans les soudures à recouvrement de petites dimensions.
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WELDING ELECTRODE.
The present invention relates to welding electrodes comprising a wire forming a core made of a nickel-based alloy, and a coating forming a flux.
In welding electrodes of this type, it is known to provide that the envelope forming the flux contains calcium carbonate and calcium fluoride, preferably with the following composition:
EMI1.1
<tb> Carbonate <SEP> of <SEP> calcium <SEP> 37 <SEP> to <SEP> 47 <SEP>%
<tb>
<tb>
<tb> fluoride <SEP> of <SEP> calcium <SEP> 20 <SEP> to <SEP> 30%
<tb>
<tb>
<tb> ferro-titanium <SEP> (containing <SEP> 25% <SEP> of <SEP> titanium) <SEP> 5 <SEP> to <SEP> 20 <SEP>% <SEP>
<tb>
<tb>
<tb> ferro-niobium <SEP> (containing <SEP> 50% <SEP> of <SEP> niobium) <SEP> 0 <SEP> to <SEP> 30 <SEP>% <SEP>
<tb>
<tb>
<tb> bentonite <SEP> 2 <SEP> to <SEP> 5 <SEP>%
<tb>
<tb>
<tb> dextrin <SEP> 1 <SEP> to <SEP> 5 <SEP>% <SEP>
<tb>
The core wires generally contain at least 75% nickel, at least 10% chromium and not more than 10% iron.
These electrodes can be used with alternating current and direct current, but it has been found in practice that the electrodes tend to produce porous welds unless fired to about 260 ° just before use.
According to the present invention, this tendency of an unbaked electrode is drastically reduced or entirely eliminated by reducing the amount of calcium carbonate contained in the flux-forming shell, introducing cryolite into this shell and replacing some or all of it. calcium fluoride by barium fluoride.
The wire forming the core of an electrode according to the invention consists of
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te of a nickel-based alloy, preferably a nickel-chromium-iron alloy, containing 75 to 85% nickel, 10 to 16% chromium and 4 to 10% iron.
The preferred shell or coating is formed from a water soluble binder and a composition consisting, by weight, of 10. 30% calcium carbonate, 5 to 25% barium fluoride, 10 to 50% cryolite, 1.5% (preferably at least 4) to 16% niobium (as ferro-niobium), 0, 2 % (preferably at least 4.8) to 4.8% titanium (as ferro-titanium) and 2 to 5% bentonite.
It can be seen that this envelope is characterized by the presence of cryolite and of barium fluoride and by the relatively small amount of calcium carbonate. This cryolite not only reduces the porosity of the weld but also allows the coating to dry at relatively low temperatures (1200 to 200 C), and it is not necessary to subsequently bake the electrode at about 260 C.
It is desirable that the calcium carbonate constitutes not more than 6% by weight of the total covered electrode or 20% of the flux shell, but at least 15% is preferable. With higher percentages, there will be a slight tendency for porosity in the weld at the start of each weld pass.
Titanium, in the preferred coating, is useful in reducing any tendency of the weld to hot crack and in increasing the good condition of the weld. The ferroalloys through which titanium and niobium are introduced into the coating will be relatively high. titanium and niobium, since iron is not a desirable component of the coating.
In practice, the solder metal always contains silicon, since a small amount of silicon always exists, either in the core wire itself or in the flux ingredients. It is known that the hot crackle tendency increases with the amount of silicon. but it can be reduced by the presence of niobium, and this is why the covering contains it. The total amount of niobium should in any case be such that, in the weld metal deposited, the ratio of niobium to silicon is at least 4.5 to 1.
If desired, the niobium can be wholly or partially included in the core wire instead of being provided in the cover.
In one example, a satisfactory electrode contained a core wire of the following composition:
EMI2.1
<tb> carbon <SEP> 0.06 <SEP>% <SEP>
<tb>
<tb>
<tb> manganese <SEP> 0.25 <SEP>% <SEP>
<tb>
<tb>
<tb> sulfur <SEP> 0.008%
<tb>
<tb>
<tb> silicon <SEP> 0.20 <SEP>% <SEP>
<tb>
<tb>
<tb> copper <SEP> 0.20%
<tb>
<tb>
<tb> magnesium <SEP> 0.03 <SEP>% <SEP>
<tb>
<tb>
<tb> iron <SEP> 6.5 <SEP>%
<tb>
<tb>
<tb> chrome <SEP> 14.0 <SEP>%
<tb>
<tb> nickel <SEP> the <SEP> remains
<tb>
The flux-forming coating having the following composition:
EMI2.2
<tb> <SEP> calcium <SEP> 16 <SEP>% <SEP> carbonate <SEP>
<tb>
<tb> fluorinated <SEP> of <SEP> barium <SEP> 23 <SEP>% <SEP>
<tb>
<tb> cryolite <SEP> (Na3AlF6) <SEP> 22 <SEP>% <SEP>
<tb>
<tb> ierro-50 <SEP> niobium <SEP> 30M
<tb>
<tb> ferro-40 <SEP> titanium <SEP> 6 <SEP>% <SEP>
<tb>
<tb> bentonite <SEP> 3%
<tb>
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These dry ingredients are bound by 3% dextrin and enough water to make the mixture extrudable around the core wire.
The following combinations of core wire diameters and total diameters have been found of interest for the production of ductile welds in good condition, without the possibility of hot cracking and virtually free of porosity.
EMI3.1
<tb> Diameter "<SEP> Total <SEP> diameter
<tb>
<tb> Diameter <SEP> Total <SEP> diameter <SEP>
<tb>
<tb> 3/1611 <SEP> 0.260 "
<tb>
<tb> 5/32 "<SEP> 0.230"
<tb>
<tb> 1/8 "<SEP> 0.190"
<tb>
<tb> 3/32 "<SEP> 0.140"
<tb>
<tb> 0.075 "<SEP> 0.110"
<tb>
The electrodes according to the invention can be used to solder nickel-based alloys and ferrous metals.
If the metal to be welded is ferritic or stainless steel or has a high amount of silicon, it is generally advantageous to ensure that the amount of niobium in the electrode is high, and to do this by introducing up to 2% niobium in the nucleus. The reason is that if the amount of iron in the metal to be welded is high, some iron will be removed by the weld metal, thus requiring a higher niobium-to-silicon ratio to prevent hot cracking. Likewise, silicon can be removed by the solder metal when high silicon content irons are soldered, which may thus require an increase in the amount of niobium.
Although the most important advantage obtained by the invention is the virtual arrangement of the weld porosity (as shown in radiographic examination) when the electrode is melted by alternating current or direct current coating of the. The electrode is advantageous in that it is hard or tacky and leads to good droplet contours, especially in small lap welds.