CH500038A - Elektrodendraht zum Schweissen und Aufschweissen - Google Patents

Description

  
 



  Elektrodendraht zum Schweissen und Aufschweissen
Die Erfindung bezieht sich auf einen Elektrodendraht zum Schweissen und Aufschweissen mittels offenem Lichtbogen ohne zusätzlichen Schutz auf einen Kohlenstoffstahl mit einem Kohlenstoffgehalt bis zu   0,30%    oder einen Konstruktionsstahl.



   Ein bekannter Elektrodendraht aus einer Legierung, die Kohlenstoff in einem Anteil von 0,17 bis 0,23 %, Mangan in einem Anteil von . 0,9 bis   1,2 %,    Silizium in einem Anteil von . . 0,6 bis   0,9 %,    Aluminium in einem Anteil von . 0,2 bis 0,45 %, Titan in einem Anteil von . . . 0,10 bis   0,20 %,    Schwefel in einem Anteil bis zu . 0,025 %, Phosphor in einem Anteil bis zu . 0,025 %, Zerium in einem Anteil von . . 0,4 bis 0,5 % und als Rest Eisen enthält, gestattet es, niedriggekohlten Stahl mittels offenem Lichtbogen ohne zusätzlichen Schutz in normaler und senkrechter Schweisslage zu schweissen. Die Schweissleistung des bekannten Elektrodendrahts ist jedoch niedrig. Nachstehende Schweissbedingungen werden empfohlen.



   Drahtdurchmesser (mm) Stromstärke (A) Spannung (V)
1 2 3
1,0 80-100 20-22
1,2 110-130 20-22
1,6 140-170 23-25
2,0 180-200 27-30
Die höchstzulässige Schweissgeschwindigkeit beträgt 12 bis 15 m/h. Beim Abweichen von den empfohlenen Bedingungen entstehen Poren im Schweissgut, in der Grenzzone und im Grundwerkstoff. Wesentliche Nachteile für eine weitgehende Verwendung des Schweissens mit Hilfe des bekannten Elektrodendrahts ohne zusätzlichen Schutz sind folgende:
1. Die Uberkopfschweissung ist ausgeschlossen, wodurch die Einsatzmöglichkeit des bekannten Elektrodendrahts bei Montagearbeiten beschränkt wird,
2. eine niedrige Schweissleistung und
3. das Schweissgut besitzt geringe Verformbarkeit (Verlängerung von etwa 16 %).



   Es ist das Ziel der vorliegenden Erfindung, die aufgezählten Nachteile zu beseitigen.



   Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen solchen Elektrodendraht zum Schweissen und Aufschweissen mittels offenem Lichtbogen ohne zusätzlichen Schutz zu entwickeln, der es gestattet, die Schweissleistung gegenüber der des bekannten Elektrodendrahts desselben Typs zu steigern, und der gewährleistet, dass beim Schweissen in allen räumlichen Lagen Schweissgut mit erhöhter Verformbarkeit erhalten wird.



   Diese Aufgabe wird mit Hilfe eines solchen zum Schweissen und Aufschweissen bestimmten Elektrodendrahts aus einer Legierung gelöst, die Kohlenstoff, Mangan, Silicium, Aluminium, Titan, Zerium, Schwefel, Phosphor, Wasserstoff und Eisen sowie erfindungsgemäss noch Zirkonium enthält, wobei der Wasserstoffgehalt   0,00020%    des Gesamtgewichts der Bestandteile nicht überschreitet.



   Am vorteilhaftesten wird die Aufgabe durch Verwendung eines Elektrodendrahts aus einer Legierung gelöst, die nachstehende Bestandteile enthält: Kohlenstoff . . . . . . 0,12 bis 0,18%, Mangan . . . . . 0,60 bis 1,00%, Silicium . . . . . . . 0,45 bis 0,85%, Aluminium . . . . . . . . 0,20 bis 0,50%, Titan   ..    0,05 bis   0,20 %,    Zcrium mindcstens . . . . 0,04%, Schwefel höchstens . . . 0,02%, Phosphor höchstens . . . . . 0,02%, Zirkonium . . . . . . 0,05 bis   0,15 %,    Wasserstof höchstens . . . . . 0,00020%, und als Rest Eisen.



   Die Verwendung des erfindungsgemässen Elektrodendrahts beim Schweissen mittels offenem Lichtbogen  ohne zusätzlichen Schutz gewährleistet eine bedeutende Steigerung der Schweissleistung im Vergleich mit der des bekannten Elektrodendrahts desselben Typs und gestattet es, in allen räumlichen Lagen unter intensiveren Schweissbedingungen zu arbeiten.



   Der erfindungsgemässe Elektrodendraht gewährleistet beim Schweissen ohne zusätzlichen Schutz die Erzeugung von verformbarem Schweissgut und gestattet es, die absolute Querschrumpfung im Vergleich mit der bei Handschweissung, automatischer UP-Schweissung und Schweissung mit Pulverdraht zu vermindern, wodurch ein geringerer Spannungszustand der Konstruktion erreicht wird und Verformungen vermindert werden.



   Nachstehend wird die Erfindung anhand von konkreten, in der Beschreibung enthaltenen Ausführungsbeispielen, beiliegenden Tafeln, Schaubildern und Schemen beschrieben; es zeigt
Fig. 1 das Bewegungsschema des Elektrodenendes,
Fig. 2 ein Schaubild, das die Änderung der absoluten Querschrumpfung in Abhängigkeit vom Schweissverfahren bei einer Metalldicke von 6 mm zeigt, und
Fig. 3 ein ebensolches Schaubild bei einer Metalldicke von 12 mm.



   Beim Schweissen mittels 1,2 mm dicken Drahts aus einer Legierung, die 0,18 % Kohlenstoff, 0,77 % Mangan,   0,56%    Silicium, 0,27   %    Aluminium, 0,055 % Zirkonium,   0,10%    Titan,   0,058 %    Zerium,   0,009 %    Schwefel,   0,007 %    Phosphor und   0,00016%    Wasserstoff und als Rest Eisen enthält, wurde bei einem Schweissverfahren mit 150 bis 160A Stromstärke und 24 bis 26 V Spannung je nach der Zusammensetzung des Grundwerkstoffs Schweissgut mit nachstehenden Festigkeitseigenschaften erhalten.



   Beim Schweissen von Kohlenstoffstahl, der   0,27%    Kohlenstoff, 0,52% Mangan,   0,22%    Silicium,   0,035%    Schwefel, 0,026   %    Phosphor und als Rest Eisen enthält, wurden folgende Festigkeitseigenschaften beobachtet:
50,8-55,8    Zugfestigkeit 54,3 kp/mm2;   
Verlängerung (21,0-29,0/24,2) %;
Kerbschlagzähigkeit ak + 20  (6,75-10,0/8,2) kpm/cmê ak - 20  (2,75-6,5/4,0) kpm/cmê
Beim Schweissen von Mangan-Konstruktionsstahl, der   0,09 %    Kohlenstoff,   1,63 %    Mangan,   0,29 %    Silicium,   0,036 S    Schwefel,   0,022 %    Phosphor und als Rest Eisen enthält, wurden folgende Festigkeitseigenschaften beobachtet:

  :
Zugfestigkeit 53,6-58,2 kp/mm2;
54,8
Verlängerung (20,4-26,7/24,6) %;
Kerbschlagzähigkeit ak +20  (6,0-7,75/6,9) kpm/cmê    ak -20  200 2,75-3,25 ak -20  (@@@@@@@@/2,9) kpm/cmê.   



   Beim Schweissen von Chrom-Nickel-Kupfer-Konstruktionsstahl, der 0,18% Kohlenstoff,   0,67 %    Mangan, 0,90% Silicium,   0,80%    Chrom,   0,53%    Nickel,   0,50%    Kupfer,   0,033 %    Schwefel,   0,017 %    Phosphor und als Rest Eisen enthält, wurden folgende Festigkeitseigenschaften bcobachtet:
Zugfestifkeit (49,9-51,2/50,5) kp/mmê;
Verlängerung (21,0-23,3/22,1) %;
Kerbschlagzähigkeit ak + 20  (6,4-6,9/6,6) kpm/cmê.



   ak - 20  (3,0-3,75/3,4) kpm/cmê
Der erfindungsgemässe Draht gewährleistet eine hochwertige Schweissverbindung beim Schweissen ohne zusätzlichen Schutz; zu diesem Zwecke wird zweckmässigerweise bei folgenden Schweissdaten gearbeitet:
Elektrodendraht (mm) Stromstärke (A) Spannung   (v)   
1,0 130-160 23-25
1,2 150-180 23-25
1,6 180-220 23-25
2,0 260-300 27-30
Die Schweissgeschwindigkeit beträgt bis zu 40 m/h.

 

  Beim Senkrechtschweissen wird von oben nach unten geschweisst.



   Fig. 1 zeigt das Bewegungsschema des Elektrodenendes. Hier gibt Pfeil A die   Elektrodenbewegungsrich-    tung und Pfeil B die Schweissrichtung an.



   Metall, das mit Zunder, Rost und   Ölspuren    bedeckt ist, kann in allen räumlichen Lagen geschweisst werden.



   Tafel 1 enthält die Festigkeitseigenschaften von Schweissgut beim Schweissen niedriggekohlten Stahls mit Drähten, die einen unterschiedlichen Gehalt an Begleitstoffen besitzen.



   Mit dem erfindungsgemässen Draht kann beim Schweissen mittels offenem Lichtbogen ohne zusätzlichen Schutz die absolute Querschrumpfung im Vergleich mit der, die bei anderen Schweissverfahren entsteht, vermindert werden, wodurch wiederum Verformungen bedeutend geringer werden.  



   Tafel I
Kerbschlagzähigkeit   
Chemische Zusammenselzung des Drahts (%) Zug Dehnung (kpm/cmê) festigkieit (%) bei Temp. in  C
C Mn Si S P Ti Al Zr Ge H  (kp/mm2 20 -20    0,18 0,77 0,56 0,009 0,007 0,075 0,27 0,055 0,058 0,00016 54 24 8 4 0,15 0,73 0,81 0,008 0,012 0,13 0,42 0,14 0,14 0,00020 54 23 12 5 Anmerkung: Die Festigkeitseigenschaften sind mit 3 bis 5 Probestäben bestimmte Durchschnittswerte.



   Fig. 2 und 3 enthalten Schaubilder (Kurven), die die Änderung der absoluten Querschrumpfung beim Schwei   ssen    von Blechplatten mit einer Dicke von 8 = 6 mm bzw. von 8 = 12 mm nach unterschiedlichen Verfahren darstellen.



   Die auf Fig. 2 und 3 verwandten Bezeichnungen bedeuten:
S - Abstand bis Nahtanfang,    A b    - absolute Querschrumpfung
1 - automatische UP-Schweissung,
2 - Handsschweissung mit basisch umhüllten
Elektroden,
3 - Schweissung mittels offenem Lichtbogen und
Pulverdraht,
4 - Schweissung mittels offenem Lichtbogen ohne zusätzlichen Schutz unter Verwendung der erfindungsgemässen Elektrode.



   Als Beispiel können nachstehende Daten angeführt werden:
Beim Schweissen von Maschinengestellen mit den Abmessungen   625 X    910 X 2410 mm mit dem erfindungsgemässen Draht ohne zusätzlichen Schutz waren die Längenänderungen um 35 bis   40 %    geringer als bei Handschweissung und bei automatischer UP-Schwei ssung.



   Das Schweissen mittels offenem Lichtbogen ohne zusätzlichen Schutz mit dem erfindungsgemässen Draht   kann    weitgehend beim Schweissen und Aufschweissen in Industriezweigen verwandt werden, in denen andere mechanisierte Schweissverfahren nicht verwendbar sind, und zwar beispielsweise beim Schweissen von Montagestössen profilierter Bewehrung während der Montage von Stahlbetonkonstruktionen, beim Schweissen von Schiffbaukonstruktionen auf Stapeln unter freiem Himmel und beim Schweissen von Baukonstruktionen während der Montage.

 

   Das Schweissen und Aufschweissen mittels offenem Lichtbogen und dem erfindungsgemässen Draht ermöglicht eine weitgehende Vereinfachung der zum mechanisierten Schweissen verwandten Apparatur und macht den Gebrauch von Schweisspulvern und Schutzgasen überflüssig, wodurch der Fertigungsprozess bei der Herstellung von Schweisskonstruktionen bedeutend vereinfacht und letztere verbilligt werden. 

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH

   Zum Schweissen und Aufschweissen bestimmter Elektrodendraht aus einer Legierung, die Kohlenstoff, Mangan, Silicium, Aluminium, Titan, Zerium, Schwefel, Phosphor, Wasserstoff und Eisen enthält, dadurch gekennzeichnet, dass die Legierung noch Zirkonium enthält und der Wasserstoffgehalt 0,00020% des Gesamtgewichts der Bestandteile nicht überschreitet.

   UNTERANSPRUCH Elektrodendraht nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Legierung 0,12 bis 0,18 % Kohlenstoff, 0,60 bis 1,00% Mangan, Q45 bis 0,85 % Silicium, 0,20 bis 0,50% Aluminium, 0,05 bis 0,20 % Titan, mindestens 0,04 % Zerium, höchstens 0,02 % Schwefel, höchstens 0,02 % Phosphor, 0,05 bis 0,15 % Zirkonium, höchstens 0,00020 % Wasserstoff, und als Rest Eisen enthält.