DD252203A1 - Verfahren zur behandlung von stahldraht fuer die mag-schweissung - Google Patents

Abstract

Verfahren zur Behandlung von Stahldraht fuer die MAG-Schweissung, das beim Einsatz von verkupferten oder unverkupferten Stahldraehten mit 0,6 bis 2,0 mm Durchmesser anwendbar ist. Ziel der Erfindung ist es, fuer die zum MAG-Schweissen geeigneten Stahldraehte ein solches Nachbehandlungsverfahren zu finden, das geringste Materialverluste und eine hohe Wirtschaftlichkeit des Schweissprozesses gewaehrleistet. Dabei steht die Aufgabe, beim Schweissen unter guenstigen Schweissparametern mit CO2-, CO2Ar- oder O2Ar-Gasgemischen geringste Spritzerverluste zu erreichen. Erfindungsgemaess wird die Aufgabe dadurch geloest, dass die Draehte einer oxidierenden Nachbehandlung durch kontinuierliche Erwaermung auf Temperaturen zwischen 150 und 500C in oxidierenden Medien, z. B. Luft, unterzogen werden.

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von verkupferten und unverkupferten Stahldrähten, die für die MAG-Schweißung geeignet sind.

Charakteristik dei¹ bekannten technischen Lösungen

Für die mechanisierte Lichtbogenschweißung unter einer Schutzgasatmosphäre aus Kohlendioxid bzw. argonreichen Mischgasen werdeh Stahldrähte mit kleiner 2 mm Durchmesser verwendet, dieausSiundMn zeitweise auch mit Al und/oder Ti, V, Ni, Cr, Mo-legierten Stählen hergestellt werden. Ausgehend vom Walzdraht werden die Schweißdrähte geglüht, entzundert, unter Verwendung Von trockenen Schmiermitteln vorgezogen, gereinigt, im Tauchverfahren verkupfert, im Naßzug auf Endabmessungen zwischen 0,6 bis 2,0mm Durchmesser auf Spulen gezogen und verpackt. Es sind auch Verfahren bekannt, bei denen der Draht zwischengeglüht wird. Anstelle der stromlosen Tauchverkupferung kann der blankgezogene Draht elektrolytisch gereinigt und verkupfert werden, wodurch der Glätzug entfällt.

Weiterhin sich Verfahren bekannt, bei denen die Verkupferung in zwei verschiedenen Prozeßstufen erfolgt. Teilweise wird auch auf eine Verkupferung völlig verzichtet.

Beim Verschweißen der verkupferten oder unverkupferten Drähte unter CO2 oder Co2-Ar bzw. O₂-Ar-Atmosphäre kommt es zur Spritzerbildung, wodurch ein Materialverlust bis zu 15% auftritt und die Wirtschaftlichkeit des Schweißprozesses beeinträchtigt wird. Die Spritzerbildung erweist sich als abhängig von den Schweißparametern, von der Verunreinigung der Drahtoberflächen und von der Zusammensetzung und dem Reinheitsgrad des Stahles.

Relativ spritzerarme Lichtbögen und hohe Abschmelzleistungen sind einerseits nur bei bestimmten Schweißstromstärken und Lichtbogenspannungen zwischen 20 und 40V erzielbar, andererseits kann die Neigung des Stahles zur Spritzerbildung durch Zusatz bestimmter Legierungselemente, vorzugsweise durch Zusatz von Ca, Zr oder seltener Erden, verringert werden. Die völlige Beseitigung der Drahtziehschmiermittel bzw. das Auftragen spezieller Schmiermittel sind weitere technische Maßnahmen zur Verringerung der Spritzerverluste. Auch bei Einhaltung besonders günstiger Schweißparameter (25 V, 270A) können Spritzerverluste unter 2% nicht gewährleistet werden. Sie betragen meist zwischen 2 und 12%. Folgeerscheinungen dieser Spritzerverluste sind eine erhöhte Porosität der Schweißnaht, unabdingbare Nachbearbeitungen und Nachbesserungen der Schweißnähte sowie Verstopfungen der Gasdüsen. Dadurch wird die Arbeitsproduktivität beim MAG-Schweißen verringert.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, für die zum MAG-Schweißen geeigneten Stahldrähte ein solches Nachbehandlungsverfahren zu finden, das geringste Materialverluste, eine niedrige Porosität der Schweißnaht und damit eine hohe Wirtschaftlichkeit des Schweißprozesses gewährleistet.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die technische Aufgabe zugrunde, für die zum MAG-Schweißen geeigneten, mit Silizium, Mangan und anderen Elementen legierten, Stähle ein Verfahren für die auf Abmessungen unter 2 mm Durch messer gezogenen, verkupferten oder unverkupferten Drähte zu entwickeln, das beim Schweißen unter günstigen Schweißparameter mit CO₂- bzw. CO₂-Ar oder O₂-Ar-Gasgemischen geringste Spritzerverluste erreicht.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die kaltgezogenen verkupferten oder unverkupferten Drähte in einer oxidierenden Atmosphäre, ζ. B. Luft, einer kontinuierlichen Erwärmung auf Temperaturen zwischen 150 und 500⁰C unterworfen werden. Bei derWahl von Temperaturen im Bereich der unteren Temperaturgrenze werden entsprechend längere Behandlungszeiten notwendig. Die Erwärmung der Drähte mit 0,6 bis 2mm Durchmesser wird nach dem elektrischen Widerstandserwärmungsprinzip vor dem Spulen oder an den Schweißmaschinen vorgenommen. Die Erwärmung kann aber auch in brennstoffbeheizten Öfen oder in Fluid- oder Schmelzbädern erfolgen. Durch die Erwärmung werden auf den Drähten noch verbliebene Schmiermittel teilweise oder vollständig verbrannt, und es bildet sich eine gleichmäßige Oberflächenoxidschicht. Der Kupfer- oder Eisenoxidschicht beeinflußt den Mechanismus der Spritzerbildung günstig, so daß die spritzerarme Lichtbogenschweißung bei Einhaltung der sich als zweckmäßig erweisenden Schweißbedingungen möglich wird. . ,

Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, daß die für das MAG-Schweißen geeigneten Stahldrähte in konventioneller Weise hergestellt werden können und nur einer oxidierenden Wärmenachbehandlung unterworfen werden müssen. Die mechanisch-technologischen Eigenschaften der verkupferten und unverkupferten Drähte werden durch diese Nachbehandlung nur geringfügig verändert und auch der Kontaktwiderstand bei Stromleitung verschlechtert sich nur unwesentlich. Durch die Verringerung der Spritzerbildung verbessert sich das Materialausbringen beim Schweißen auf über 96%. Die Schweißleistung und die Arbeitsproduktivität beim Schweißen steigen ebenfalls an.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll an nachfolgendem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden.

Kaltgezogene Drähte aus stahl 10 MnSI 6, die bei der Abmessung 1,25 mm Durchmesser entfettet, stromlos durch Tauchen in einem Kupfersulfatbad verkupfert, mit Wasser gespült und auf die Fertigabmessung 1,2 mm Durchmesser gezogen wurden, werden an Luft in einer elektrischen Widerstandserwärmungsanlage innerhalb von 1,5 s auf 420⁰C erwärmt. Es bildet sich durch die Erwärmung eine gleichmäßige CuO-Schicht. Die Verschweißung erfolgt unter Verwendung von Kohlendioxid als Schutzgas. Folgende Schweißparameter werden eingestellt:

— Lichtbogenspannung U_s = 24V

— Schweißstromstärkel₃ = 200A

— Schweißgeschwindigkeit ν = 0,082m/s Schutzgasvolumenstrom 5 = 2,5 · 10~⁴m³/s.

Die Gesamtspritzermenge, bezogen auf die abgeschmolzene Drahtmenge beträgt 90%. Bei nicht erfindungsgemäß nachbehandeltem Draht wurden dagegen Werte zwischen 1,7 und 7,2% ermittelt.

Analoge Ergebnisse werden durch Erwärmung auf andere Temperaturen (150 bis 500⁰C) erhalten, wenn die Bedingung

,0,11..· t₂ = t, · exp ( — ( — -—))

H I₁ \2

annähernd eingehalten wird. Dabei bedeuten:

T₁, T₂ — Temperatur in K

ti,t₂ — Zeit in s

Q — Aktivierungsenergie der Oxydation

R — Gaskonstante. . ·

Bei der Erwärmung des gleichen Drahtes in einem elektrisch beheizten Ofen auf 350⁰C kann die Spritzermenge ebenfalls auf 1,2% abgesenkt werden.

Claims (3)

1. Verfahren zur Behandlung von Stahldraht für die MAG-Schweißung, wobei geeignete verkupferte oder unverkupferte Stahldrähte mit 0,6 bis 2,0 mm Durchmesser zum Einsatz kommen, gekennzeichnet dadurch, daß die Drähte eirier oxidierenden Nachbehandlung durch kontinuierliche Erwärmung auf Temperaturen zwischen 150 und 500°C, wobei bei den entsprechend niedrigeren Temperaturen längere Behandlungszeiten angewendet werden, in oxidierenden Medien, z. B. an Luft, unterzogen werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Erwärmung elektrisch nach dem Widerstandserwärmungsprinzip vor dem Spulen oder an den Schweißmaschinen vorgenommen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß die Erwärmung der Drähte in elektrisch oder brennstoffbeheizten Öfen, Fluid- oder Schmelzbädern im Durchlauf erfolgt.