CH174717A - Umhüllte Schweiss-Elektrode. - Google Patents

Description

  



  Umhüllte   Schweiss-Elektrode,   
Wenn man elektrische Lichtbogenschwei  ssungen mit Elektroden aus nicht   umhülltem   
Stahldraht   ausfuhrt,    werden aus der Luft
Sauerstoff und Stickstoff von dem geschmol    zenen    Stahl aufgenommen, wodurch er spröde und rotbr chig wird. Man hat versucht, durch Umhüllung der Elektroden die schäd liche Einwirkung der Luft zu verhindern, ohne den angestrebten Zweck in   genügen-    dem   Slasse    zu erreichen.

   Es wurde gefunden, da¯ die üblichen Umhüllungen sehädliche
Bestandteile auf den Stahl übertragen, indem beispielsweise Sauerstoff von leicht reduzier baren Oxyden der Umhüllung, wie Eisenoxyd, aus der flüssigen Schlacke in den geschmol    zenen    Stahl übergeht und darin Kohlenstoff und andere Bestandteile des Stahls, unter Umständen auch Eisen, verbrennt, wodurch die Festigkeit vermindert und die   Rotbrüchig-    keit verursacht wird, sowie eine erhebliche Porenbildung in der Schweissung hervorgerufen wird. Kohlendioxyd  bt   unter Um-    ständen eine ähnliche Wirkung aus.

   Auch die Aufnahme von Stickstoff aus der Luft, welche die Hauptursache der   Sprodigkeit    der
Schwei¯nÏhte bildet, wird durch die   bekann-    ten Umhüllungen nicht oder nur in   ungenü-    gendem Masse verhindert.



   Es wurde gefunden, dass die aus der Um hüllung   einer Schweisselektrode sieh    bildende
Schlacke nicht nur keine Stoffe entbalten darf, welche Sauerstoff oder andere   Verun-    reinigungen auf den Stahl übertragen können, wie es bei leicht reduzierbaren Oxyden der
Fall wäre, sondern sie muss auch die Fähig keit haben, bereits gebundenen Sauerstoff vom Schweissgut zu entfernen, das heisst eine Wirkung ausüben, die man als eine Art Beizung ansehen kann. Die Schlacke soll also imstande sein, Oxyde   aufzulosen,    die entweder infolge unvollkommener Reinigung der Werkstückkanten sich noch an denselben befinden, oder in der Nähe des Lichtbogens wegen der eintretenden Erhitzung sowie durch den Niederschlag verspritzender oder verdampfender Teile sich neu bilden.

   Das     ZusammenflieBen    des geschmolzenen Stabls mit den erhitzten   Werkstückkanten    wird da durch wesentlich   erleiebtert    und beschleunigt, so daB eine vollkommen rein metallische
Verbindung und ein gutes Ausflie¯en zu einem allmählichen Übergang zwischen   Werk-    st ck und Schweissnaht erzielt wird.



   Um diese Bedingungen zu fordern, ist es vorteilhaft, wenn die geschmolzene Schlacke hinreichend dünnflüssig ist und die FÏhigkeit hat, den Stahl gut zu benetzen. Sie breitet sich dann ohne örtliche Zusammenballung aber das Schmelzgut gleichmässig aus und schliesst es gegen die Luft ab, bewirkt eine glatte Oberfläche der Schweissung und be  günstigt    das Zusammenfliessen von   geschmol-      zenem      Schweissgut    und Werkstoff unter der schützenden und beide Teile gut benetzenden   Schlackendecke.    Infolgedessen entstehen sanfte Übergänge zwischen Schweissnaht und Werkstück, wie sie beispielsweise in Fig. 1 und 2 der Zeichnung gezeigt sind, während schlecht benetzende Schlacken ¯bergÏnge mit Kerbwirkungen, beispielsweise nach Fig.

   3 und 4 ergeben, welche insbesondere die Dauerfestigkeit herabsetzen.



   Es ist günstig, wenn sich die Abkühlung des glühenden Stahls langsam vollzieht. Dabei besteht aber wieder die Gefahr, da¯ nach  träglich    die Aufnahme der Stoffe erfolgt, die während des Schweissens ferngehalten wurden. Demnach ist es von Vorteil, wenn auch noch in diesem Stadium des Prozesses für einen ausreichenden Schutz gesorgt wird.



  Durch geeignete Wahl der   Umhüllungsstoffe    kann man erzielen,   dal3    sich beim Erstarren zwischen dem Stahl und der   Schlackendeeke    eine Schicht von Gasen bildet, die durch die an der Luft zuerst   erstarrende    OberEäehe der Schlacke festgehalten werden.

   Diese Gase bilden eine Isolierschicht für den glühenden Stahl und verlangsamen seine Abküblung noch mehr, als es die Schlackendecke allein   t un würde.    Die verlangsamte Abküblung kann in beschränktem Masse das Normalglühen der SchweiBung ersetzen, so daB auch ohne nachheriges Behandeln die   Schweiflung      s ehon eine befriedigende Zähigkeit    hat und eine günstige Verteilung der beim Abkühlen entstehenden Wärmespannungen eintritt
Durch eingehende Versuche ist gefunden worden, dass diese Vorgänge erzielt werden können, wenn eine Umhüllung verwendet wird, die technisch reines Magnesiumsilikat, Wasserglas und Zusätze von einer solchen Art und Menge enthält, da¯ in der aus der Umhüllung sich bildenden Schlacke nur die   Oxydulstufe,

      nicht aber die Oxydstufe des Eisens auftritt und daR die Menge der Zusätze ausreicht, um der entstehenden Schlacke eine Oxyd   auflosende Wirkung    in bezug auf die Unterlage zu verleihen. Wenn die derart zusammengesetzte Umhüllungsmasse schmilzt, können der von au¯en eindringende Sauerstoff bezw. die von der Unterlage   aufgenomme-    nen Oxyde mit der Masse   des Umhüllungs-    materials   Eisensilikat      Mangansilikat    usw. bilden, welche der Schlacke die Eigenschaft verleihen, schon bei ziemlich tiefer Temperatur zu schmelzen.



   Durch Verwendung von   desoxydierend    und   reinigend    wirkenden Zusätzen, wie z. B.



  Ferromangan, Aluminium, Silizium,   insbe-    sondere von kohlenstoffreichen Zusätzen kann erzielt werden, dass einerseits die erwähnte Versehla. ckung, anderseits ein   Desoxydieren    des während des Vorganges entstehenden   Eisenoxyduls, beispieleweise    mit dem vorhandenen Kohlenstoff unter Bildung von   Kohlen-    oxyd, stattfindet. Dieses Gas stellt eine vorzügliche   Isoliersehiebt    für den glühenden Stahl dar.



   Bei einer zur Bildung der notwendigen Scblackenmenge genügenden Dicke der Um  hüllung    breitet sich die Schlacke infolge ihrer vorerwähnten Eigenschaften ohne ortliche Zusammenballungen gleichmässig über das ganze Schmelzgut aus, schliesst es gegen Luft ab und verhindert eine Aufnahme von Sauerstoff und Stickstoff aus der Luft in das Schmelzgut. Der von aussen kommende Sauerstoff wird von der Schlacke aufgenommen.



  Doch entstehen nur solche Verbindungen, welche nicht in der Lage sind, an das   Schweissgut Sauerstoff abzugeben.    Die Menge der Zusätze ist so geregelt, dass die Schlacke die geschilderte Oxyd   auftosende    Wirkung auf die Unterlage aus bt, sie ist imstande, Eisenoxyd unter Bildung der Oxydulstufe zu reduzieren und das entstehende   Eisenoxydul    unter Entstehung von Silikat aufzol¯sen.



   Auf die angegebene Weise gelingt es, die günstigen physikalischen   Eigensehaiten    der Schlacke zu erzeugen, ohne, wie es bei den bekannten Umhüllungsmassen geschieht, Ei  senoxydsilikate    zuzusetzen.



   Man kann der   Umhüllungsmasse    au¯erdem noch Bestandteile einverleiben, welche durch Legierung die Güte des   niedergesehmol-    zenen Stahls erhöhen. Ferner wurde   gefun-    den, daB die Wirkung der Zusätze besonders günstig ist, wenn ihre Konzentration von innen nach aussen abnimmt. Man kann, um dies zu erreichen, mehrere   Umhullungs-    schichten übereinander aufzubringen, von denen die innern vorwiegend die   Zusätze ent-    halten.



   Auf die angegebene Weise gelingt es, nicht nur den Sauerstoff von der Schweissnaht fernzuhalten, sondern auch die Stick  stoffaufnahme    in den geschmolzenen Stahl wesentlich zu vermindern. Aus einer Reihe von Beobachtungen kann man schliessen, dass die Stickstoffaufnahme in den Stahl durch die gleichzeitige Anwesenheit von Sauerstoff in der Lichtbogenatmosphäre begünstigt und durch Verminderung bezw. völliges Entfernen des Sauerstoffes praktisch unterbunden wird.



   Als zweckmässig hat sich weiterhin erwiesen, wenn   der Schweissstab einen Kern    aus Stahl besitzt, der im sauren Siemens  Martin-Ofen    aus   reinstem    Roheisen erschmolzen wird. Der Kern kann zweckmϯig einen rechteckigen oder elliptischen Querschnitt aufweisen, wie dies in den Fig. 5 bis 7 gezeigt ist, in welchen. E den Elektrodenkern und U die Umh llung bezeichnet.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH : Umh llte Schwei¯elektrode aus Stahl, dadurch gekennzeichnet, da¯ die Umhüllung technisch reines Magnesiumsilikat, Wasserglas und Zusätze in einer solchen Art und Menge enthält, daB in der aus der Umhül- lung sich bildenden Schlacke nur die Oxydulstufe, nicht aber die Oxydstufe des Eisens auftritt, und dass die Menge der ZusÏtze ausreicht, um der entstehenden Seh] acke eine Oxyd auflösende Wirkung in bezug auf die Unterlage zu verleihen.

   UNTERANSPR¯CHE: 1. Schweisselektrode nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass die Umhiillung kohlenstoffreiche Zusätze enthÏlt.

   2. Schweisselektrode nach Patentanspruch und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, da¯ die ZusÏtze desoxydierend und reini gend wirken.

   3. Schweisselektrode nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass die Umhüllung noch legierend wirkende Zusatzstoffe ent hält.

   4. Schweisselektrode nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass die Konzentra- tion der Zusätze in der Umhüllung von innen nach au¯en abnimmt.

   5. Schweisselektrode nach Patentanspruch und Unteranspruch 4, dadurch gekennzeichnet, da¯ mehrere Umhüllungsschichten derart übereinander aufgebracht sind, da¯ die in nern Schichten vorwiegend die Zusätze enthalten.

   6. Schweisselektrode nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass der Kern der selben aus Stahl besteht, der im sauren Siemens-MIartin-Ofen aus reinstem Roheisen erschmolzen ist.

   7. Schweisselektrode nach Patentanspruch, da durch gekenuzeichnet, dass der Kern der selben einen rechteckigen Querschnitt auf weist.

   8. Schweisselektrode nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass der Kern der selben einen elliptisehen Querschnitt auf weist.