Verfahren zur Herstellung von Schweisspulver für Lichtbogenschweissung Es ist bekannt, Schweisspulver für die elektrische Unterpulverschweissung durch Agglomerieren oder Erschmelzen einer entsprechend zusammengesetzten Ausgangsmischung herzustellen. Diese Schweisspulver treten beim Schweissen mit der Metallschmelze in Wechselwirkung und beeinflussen die Güte der ent stehenden Schweissung; sie werden daher bezüglich ihrer chemischen und physikalischen Eigenschaften unter den gegebenen Schweissbedingungen auf einen speziellen Verwendungszweck hin abgestimmt. Bei der Herstellung agglomerierter Pulver geschieht dies vorwiegend durch die Wahl der Komponenten der Ausgangsmischung, da die Agglomeration mit Binde mittel und/oder relativ niedriger Temperatureinwir kung erzielt wird und keine wesentliche chemische Änderung der Komponenten mit sich bringt.
Bei der Herstellung erschmolzener Schweisspulver dagegen wird eine Ausgangsmischung, welche die einzelnen Komponenten meist in gemahlener und gemischter Form enthält, im Ofen geschmolzen. Durch diesen Schmelzprozess können die Komponenten chemisch verändert werden, wobei beispielsweise carbonat- haltige Komponenten in die entsprechenden Oxyde umgewandelt werden. Das schmelzflüssige Gut wird dann zum Erstarren gebracht, beispielsweise in Ko killen oder durch Eingiessen in Wasser, und das er starrte Material zur gewünschten Feinheit zerkleinert.
Diese bekannten erschmolzenen Schweisspulver können folgende, meist als komplexe Silicate vor liegende Oxyde enthalten: SiO2, CaO, MnO, MgO, TiO2, Na2O, K20, A1203; ferner sind meist CaF2 und Verunreinigungen (Fe2O3, S, P, C) im Schweiss pulver zu finden. Als Komponenten für die Ausgangs mischung werden dabei entweder die Oxyde oder andere, beim Schmelzen in Oxyde umwandelbare Verbindungen bzw. Mineralien verwendet.
Bezüglich der quantitativen Zusammensetzung dieser Schweisspulver haben Experimente und Er fahrungen erwiesen, dass operativ und metallurgisch brauchbare Pulver zum Schweissen und Auftrags schweissen mit elektrischem Lichtbogen folgende Kom ponenten in den angegebenen Mengen enthalten sol len:
EMI0001.0004
30-65 <SEP> % <SEP> SiO2 <SEP> 0-15 <SEP> % <SEP> A1203
<tb> 0-55 <SEP> % <SEP> MnO <SEP> 3-15 <SEP> % <SEP> CaF2
<tb> 0-40 <SEP> % <SEP> CaO <SEP> 0- <SEP> 4 <SEP> % <SEP> Fe2O3
<tb> 0-20 <SEP> % <SEP> MgO <SEP> 0- <SEP> 0,15% <SEP> S
<tb> 0-20 <SEP> % <SEP> Ti02 <SEP> 0- <SEP> <B><I>0,15%</I></B> <SEP> P
<tb> 0 <SEP> - <SEP> 2,5% <SEP> Na2O <SEP> + <SEP> K20 <SEP> 0 <SEP> - <SEP> 0,10% <SEP> C Derartig zusammengesetzte manganhaltige, aber auch die entsprechenden manganfreien Schweisspulver müssen relativ grosse Flussspat-Anteile enthalten.
Beim Schweissen entwickeln sich dann häufig erheb liche Mengen gasförmiger Fluorverbindungen, die beim Schweissen und Auftragschweissen in schlecht gelüfteten oder geschlossenen Räumen, wie Kesseln, Behältern, aber auch beim halbautomatischen Schwei ssen die Arbeit erschweren und Gesundheitsschädi gungen verursachen können.
Bei Verwendung von Manganerz für die Aus gangsmischung werden durch diesen Rohstoff in der Regel grössere Mengen von Schwefel und Phosphor in das erschmolzene Schweisspulver eingebracht; diese Verunreinigungen verursachen Störungen und Schwie rigkeiten beim Schweissen und Auftragschweissen von niedrig-, mittel- oder hochlegierten Qualitätsstählen. Entsprechend grosse Anteile dieser Verunreinigungen führen zu Rissen in der Schweissnaht. Weiterhin ist ein einwandfreies Schweissen mit den bekannten Schweisspulvern bei Schweissströmen über 900 bis 1000A nicht möglich.
Bei Schweissströmen über 1000 A verursacht die sich aus dem Schweisspulver bildende Schlacke Unebenheiten der Schweissober fläche und verhindert die Bildung von flachen und weichen Übergängen vom Schweissmaterial zum Grundmaterial.
Beim mehrschichtigen Schweissen von dickerem Material mit den bekannten Schweisspulvern brennt sich die Schlacke an den Übergangsstellen oft in das Schweissmetall ein. Auch lässt sich die Schlacke manchmal schwer von der Schweissstelle entfernen.
Die bekannten erschmolzenen Schweisspulver be sitzen gewöhnlich Glascharakter, was zu Schwierig keiten beim Schweissen mit hohen Geschwindig keiten führt. Auch zum Schweissen oder Auftrag schweissen an senkrechten oder stark schrägen und krummen Aufschweissflächen und Schweisskanten sind diese Schweisspulver kaum geeignet, da sie aus dem Schweissbad herunterfliessen und die Bildung einwandfreier Schweissnähte verhindern.
Nicht zuletzt sind die bisher bekannten Schweiss pulver im Verbrauch unwirtschaftlich.
Die angeführten Mängel der bisher bekannten Schweisspulver können durch das nach dem erfin dungsgemässen Verfahren hergestellte Schweisspulver behoben werden.
Dieses Schweisspulver kann Flussspat oder Kryo lith enthalten; wird aber in der Regel diese Stoffe nicht enthalten, so dass die Nachteile dieser fluor- haltigen Komponenten entfallen.
Das erfindungsgemässe Verfahren zur Herstellung eines Metalloxyd enthaltenden Schweisspulvers für Lichtbogenschweissung ist dadurch gekennzeichnet, dass man zur Herstellung des Schweisspulvers ein Aus gangsgemisch verwendet, das Oxyde und mindestens ein Metall und/oder mindestens eine Metallegierung enthält, und das Metall und/oder die Legierung min destens teilweise in Oxyd umwandelt, wobei der Metall- und/oder Legierungsanteil des Ausgangs gemisches höchstens 65 Gew.% beträgt.
Mindestens ein Teil des in diesem Schweisspulver vorhandenen Oxydes wird daher durch Oxydation des metallischen Anteils der Ausgangsmischung ent stehen. Legierungen von zwei und mehr Metallen sind im allgemeinen als Zusatz zur Ausgangsmischung vorteilhaft. Insbesondere sind Legierungen mit fol genden Metallen zweckmässig: Mn, Si, Al, W, Cr, V, Mo, Ti, Ca, Mg, Co und Ni. Selbstverständlich kön nen diese Metalle auch in nichtlegiertem Zustand ein zeln oder gemischt zur Ausgangsmischung zugesetzt werden. Die Metalle Mn, Si, Al, W, Cr, V, Mo, Ti, Ni und Co können auch vorteilhaft in Form der doppelten oder dreifachen Ferrolegierungen zugesetzt werden.
Es ist zu bemerken, dass Silicium hier als Metall aufzufassen ist, weil dieses als Grenzfall auf zufassende Element sich in dem hier wesentlichen Zusammenhang wie ein Metall verhält. Bei Zusatz von siliciumfreier Legierung wird diese der Aus gangsmischung vorzugsweise in einer Menge von höchstens 50 Gew.% zugegeben. Bei Verwendung von Siliciumlegierung kann diese bis zu 65 Gew.% der Ausgangsmischung ausmachen.
Zur Oxydation der Metalle und Metallegierun gen können dem Ausgangsgemisch Oxydationsmittel, insbesondere Metalloxyde, z. B. Fe2O3 und derglei chen, Salze oder organische Stoffe, die in der Schmelze unter Sauerstoffentwicklung zerfallen, in einer Menge bis zu 40 Gew.%beigegeben werden. Der bei Verwendung entsprechender Zusätze freigesetzte Sauerstoff verbindet sich dann mit den in der Aus gangsmischung elementar oder in der Form von Legierungen vorliegenden Metallen.
Zur Beeinflussung der Eigenschaften des Schweiss pulvers, wie z. B. Schmelzpunkt, Viskosität, Kon sistenz und dergleichen, können der Ausgangs mischung noch basische Komponenten, z. B. barium-, lithium-, strontiumhaltige Stoffe in einer Menge von bis zu 40 Gew. % zugesetzt werden.
Wenn auch das erfindungsgemäss hergestellte Schweisspulver zur Durchführung guter Schweissungen die Anwesenheit des Fluors gewöhnlich nicht er fordert, ist es doch möglich, wie z. B. im Falle von Schweisspulvern zum Schweissen von besonders ver rostetem Material oder im Falle von Schweisspulvern mit besonders hohem Schmelzpunkt, dem Gemisch zur Bereitung des Schweisspulvers fluorhaltige Stoffe, wie z. B. Flussspat oder Kryolith, zuzugeben. Der An teil dieser Stoffe beträgt vorzugsweise höchstens 35% des Gewichtes der Ausgangsmischung. Der Gehalt an Fluor im Schweisspulver kann ganz oder teilweise durch eine Fluorverbindung eines Alkalimetalls, wie Kalium, bedingt sein. Dazu wird die entsprechende Fluoralkalimetallverbindung in einer Menge bis zu 25 Gew. % zur Ausgangsmischung zugegeben.
Auch Fluorverbindungen von Erdalkalimetallen, wie z. B. Calcium, können dem Ausgangsgemisch in einer Menge bis zu 35 Gew.% zugegeben werden.
Zusammen mit der Fluorverbindung eines Alkali- oder Erdalkalimetalls kann auch eine Fluorverbin- dung eines anderen Metalls, z. B. Aluminium, dem Ausgangsgemisch in einer Menge bis zu 25 Gew.% beigegeben werden.
Fluor kann jedoch auch ganz oder teilweise durch ein anderes Halogen ersetzt werden, wobei man dem Ausgangsgemisch die dieses Halogen enthaltenden Stoffe in einer Menge bis zu 20 Gew. % zugibt.
Gegenstand des Patentes ist ebenfalls das durch das beschriebene Verfahren gewonnene Schweiss pulver, dessen Gehalt an Schwefel und Phosphor selbst bei Verwendung von durch Schwefel und Phosphor stark verunreinigten Rohstoffen unter 0,06 1o P und unter 0,06% S gehalten werden kann. Bei Verwendung von Rohstoffen normaler Reinheit liegen diese Verunreinigungen stets unter 0,03% für jedes dieser beiden Elemente.
Der niedrige Gehalt von Schwefel und Phosphor ermöglicht die Benützung des Schweisspulvers auch zum Schweissen und Auftragschweissen hochlegierter Stähle, wobei die Verunreinigungen (S und P) nicht in die Schweissstelle übergehen. Das erfindungsgemäss erhaltene Schweisspulver ermöglicht folgende Vorteile: 1.
Es beansprucht keinen fluorhaltigen -Zusatz; 2. es ist für schwer schweissbares Material verwend bar; 3. es kann bei normalen Ausgangsstoffen ausser ordentlich rein bezüglich Schwefel und Phosphor sein; 4. es ergibt eine vom Schweissmaterial leicht trenn bare Schlacke, welche auch bei einem Schweiss strom von 1000-2000A dem Schweissmetall eine gute Formbarkeit gibt; 5. es ist leicht auch bimssteinartig > zu erzeugen, das heisst in einer Körnchenform, die eine grosse Anzahl von kleinen Hohlräumen aufweist, was das spezifische Gewicht des Pulvers wesentlich vermindert. Dies ermöglicht es auch, beim Schwei ssen grosse Geschwindigkeiten zu erzielen.
Das Schweisspulver gemäss der Erfindung ergibt eine beim Schweissen und Auftragschweissen das Schweissmetall sehr gut beeinflussende und formende Schlacke, und zwar auch im Bereich von bisher nicht benützten Schweissströmen. Die Raupe weist einen weichen Übergang zum Grundmaterial auf. Das Zu sammenbacken der Schlacke ist auch bei sehr er schwerten Schweissbedingungen ganz minimal. Die operativen Eigenschaften des Schweisspulvers gemäss der Erfindung sind besonders zufriedenstellend. Die metallurgischen Eigenschaften dieses Pulvers gewähr leisten sehr gute mechanische Eigenschaften des Schweissmetalls und der Verbindung, und dies auch beim Schweissen von nichtlegierten, wie auch niedrig-, mittel- und hochlegierten sowie auch Schnellschneide stählen, welche besonders schwere Schweissbarkeit aufweisen.
Das Schweisspulver gemäss der Erfindung kann mit gutem Erfolg auch für bisher nicht ge bräuchliche Stärken des Schweissmaterials verwendet werden und ist zum Schweissen von stark abgerun deten und auch bis zur senkrechten Fläche verkrümm ten Gegenständen, ebenso wie auch für senkrechte Wände geeignet.
Das erfindungsgemässe Verfahren ermöglicht die Verwendung von Manganerzen, welche 5-25% Mn enthalten und sich bei den bisherigen Verfahren zur Herstellung von Schweisspulver, wegen ihres hohen Gehaltes an nichterwünschtem Tauberz nicht verwen den liessen.