DE1193774B

DE1193774B - Verfahren zur Herstellung von Schweisspulvern mit kleinen Schuettgewichten fuer das Unter-pulverschweissen

Info

Publication number: DE1193774B
Application number: DEW29736A
Authority: DE
Inventors: Dr Gustav Miltschitzky; Dr Walter Schindelin
Original assignee: Wacker Chemie AG
Current assignee: Wacker Chemie AG
Priority date: 1961-03-30
Filing date: 1961-03-30
Publication date: 1965-05-26

Description

Verfahren zur Herstellung von Schweißpulvern mit kleinen Schüttgewichten für das Unterpulverschweißen Lose Schweißpulver üblichen Schüttgewichts werden beim Schweißen durch den Lichtbogen teilweise eingeschmolzen. Die Schlacke legt sich dabei auf das flüssige Material und formt so die Schweißnaht. Während des Schweißvorgangs .werden durch das Eigengewicht Schweißpulvermassen in das flüssige Schlackenbad eingebracht und kühlen dieses ab. Dadurch bleibt das Schlackenbad zähe und verhindert das rasche Entweichen der beim Schweißvorgang sich bildenden Gase, wodurch starke Porenbildung eintritt. Dies trifft insbesondere dann zu, wenn bei der Bearbeitung angerosteter Bleche Gase aus dem Eisenoxyd und der vorhandenen Feuchtigkeit entstehen.
Es wurde versucht, diese Mängel durch Verwendung von Schweißpulvern mit kleinen Schüttgewichten zu beseitigen. Diese schwimmen auf der flüssigen Schlacke und können, da das Eigengewicht gering ist, weniger in das Schlackenbad eindringen und weniger stark abkühlen. Infolge der größeren Erhitzung entsteht eine dünnflüssige, leicht gasdurchlässige Schlackenschicht. Dadurch werden die Porenherde verringert.
Weiterhin bewirkt das niedere Schüttgereicht, daß die gebildeten Schweißnähte eine glattere, flacher gewölbte und breitere Oberfläche aufweisen als Schweißnähte, die mit Schweißpulvern üblichen Schüttgewichts hergestellt sind.
Da sich nicht alle Schmelzmassen, insbesondere aber die basischen und solche, die viel Schwermetalloxyde enthalten, gut schäumen lassen, ist es bisher nicht gelungen, Schweißpulver der genannten Art mit geringem Schüttgewicht herzustellen. Dieser Mangel wurde erfindungsgemäß dadurch beseitigt, daß nach bekannten Verfahren geschäumte und gekörnte saure oder neutrale Grundmassen mit basischen und/oder Oxydationsmittel und/oder Desoxydationsmittel enthaltenden Komponenten umhüllt werden.
Als saure oder neutrale Grundmassen werden üblicherweise Schmelzflüsse verwendet, welche 14 bis 55 Gewichtsprozent SiO2, 0,2 bis 25 Gewichtsprozent A1203, 0,2 bis 22 Gewichtsprozent Ti02, 1 bis 30 Gewichtsprozent Ca0, 0,3 bis 13 Gewichtsprozent Mg0, 2 bis 15 Gewichtsprozent CaF2, 0,01 bis 45 Gewichtsprozent MnO enthalten.
Dazu können z. B. Metalle, welche den Stickstoff binden und damit die Kerbschlagzähigkeit erhöhen, wie beispielsweise Vanadium, Niob, Tantal, zusätzlich gegeben werden. Auch Bor, welches Härtungseigenschaften besitzt, kann zugesetzt werden. Durch beigegebenes Wolfram kann das Metall an sich härter gemacht werden, während Beigaben von Chrom und Molybdän die Schweiße zähhart machen. Eine Zugabe von Zirkonium und Titan ergibt- ein feinkörniges Gefüge. Allgemein können alle Zusätze beigegeben werden, welche die Schweißnaht verbessern oder diese in übereinstimmung mit der Zusammensetzung des Grundmaterials bringen.
Die Umhüllungsmassen, welche dem Schweißpulver die basischen Eigenschaften verleihen, sind dieselben, welche üblicherweise den Schweißpulvern den basischen Charakter geben. Diese sind also -z. B. Oxyde, Carbonate, Aluminate, Titanate oder basische Silikate der Metalle der I. und II. Hauptgruppe des Periodischen Systems oder der Seltenen Erden, einzeln oder im Gemisch, gegebenenfalls unter Zusatz von Flußspat oder Kryolith.
Soll das Schweißpulver für Schnellschweißverfahren brauchbar sein, so ist es vorteilhaft, wenn es schwach oxydierend wirkt. Zu diesem Zweck werden umhüllende Komponenten verwendet, welche Oxydationsmittel in feiner Form enthalten, beispielsweise Oxyde des Mangans oder des Eisens.
Zur Verhinderung des Ausbrandes von Legierungskomponenten des Grundwerkstoffs und von Oxydeinschlüssen werden der Umhüllungsmasse desoxydierende Mittel, z. B. Ferrosilicium, Calciumsilicium, Aluminiumcalciumsilcium, Aluminiumsilicium, Magnesiumcalciumsilicium, Mangansilicid, Chromsilicid, zugesetzt.
Es ist aber auch möglich, die Umhüllung so zu kombinieren, daß Schweißpulver entstehen, die beispielsweise basisch und oxydierend oder basisch und desoxydierend wirksam sind.
Zur Herstellung der Schweißpulver wird z. B. die geschäumte und gekörnte Grundmasse mit der feingemahlenen, aufzubringenden Umhüllungsmasse in bekannten Mischvorrichtungen, z. B. Mischtrommeln, gemischt und das Gemenge anschließend bis zur geringen Erweichung erhitzt. Nicht haftengebliebene Umhüllungsmasse wird mittels Siebvorrichtung von dem Schweißpulver getrennt.
Es ist aber auch möglich, auf die geschäumte und gekörnte Grundmasse eine Klebemasse, z. B. Wasserglas- oder Sodalösung von dünner Schicht aufzubringen. Die so vorbehandelte Grundmasse wird mit der feingemahlenen; aufzubringenden Umhüllungsmasse z. B. in Mischtrommeln gemischt, wodurch eine gleichmäßige Umhüllung erreicht wird. Das Gemisch wird anschließend bei 500 bis 600° C getrocknet.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren gelingt es entweder durch Einhaltung bestimmter Sintertemperaturen. bzw. längerer oder kürzerer Sinterzeiten oder durch Variation der Menge der Klebemasse den Anteil der aufzubringenden Komponente zu beeinflussen. Beispiel l Grundmassen mit den in Tabelle l angegebenen Zusammensetzungen werden im Elektroofen eingeschmolzen und durch Eingießen der Schmelze in Wasser geschäumt.

Die Schaumstücke werden nach dem Trocknen auf einem Walzenstuhl zerkleinert und durch Sieben eine Körnung von 0,3 bis 1;5. mm ;.;bargestellt. Zu grobes Korn wird nochmals zerkleinert und gesiebt. Die zu feinen Anteile werden wieder in den Ofen zurückgeführt.

Als Umhüllungsmassen werden die in Tabelle 2 aufgeführten Materialien verwendet.

T a b e 11 e 2 Umhüllungsmassen für Beispiel 1

Bestandteile a b c ( d e f g h i k 1

Si02 ............... 0,41 0,41 0,16 0,72 2,56 4,18 0,40 0,38 0,19 3,50 0,65

Fe203 ............... 0,62 0,41 1,49 1,41 0,80 1,42 0,64 0,62 1,78 0,80 0,60

A403 ..........:.... 29,60 30,79 21,69 18,94 23,41 8,63 29,87 29,03 26,02 -15,50 20,35

Ti0 . .............. 0,38 - 12,36 10,65 13;06 4,24 0;37 0,55 14,83 - 5,00

M2 ................ 0,08 4,12 4,15 15,66 14,65 42,09 - - 4,98 9,50 -

MilOE ................ - - - - -- 4,08 - - - - -

Cri0................. .............. - - - - - - 2,89 2,50 - - -

Ni0 .- - - - - - 5,61. 3,12 6,68 - 2,50

M00$ .............. - - - - - - - - - 0,20 -

V2O6................ 0,70 0,38 - - - - 0,81 0,82 - - -

Ca0 .....:......... 27,02 27,03 25,62 22,68 23,11 11,00 27,27 28,35 30,73 15,60 15,25

M90................ 7,84 3,55 0,40 0,35 0,65 0;14 7,90 7,80 0,48 15,00 12,55

Ba0 ................ - - 0,80 0,69 - 1,37 - - 0,96 - 2,50

Nai0 ............. - - - - - - - - - - -

K80 ............... - - - - - - 1,80 1,60 - 2,10 -

CaFE ................ 33,35 33,31 33,33 28,90 21,76 22,85 22,44 21,03 13,35 33,30 32,60

4,20

CaSi ................. - - - - - - - - - 4,50 -

Mnsi ................ - - - - - - - - - - 8,00

In Tabelle 1 genannte Grundmassen werden mit den in Tabelle 2 genannten Umhüllungsmassen in einer Mischtrommel gemischt und das Gemisch anschließend in einem Muffelofen auf etwa 900° C 1 Stunde lang erbt. Nach dem Abkühlen wird die nicht angesinterte Umhüllungsmasse von dem fertigen Schweißpulver diurch Abstehen getrennt.

Beispiel 2 Es werden die im Beispiel 1 genannten Grundmassen und die in Tabelle 4 angeführten Umhüllungsmassen verwendet.

T ab elf e 4 Umhüllungsmassen für Beispiel 2

Bestandteile a b c I d ! e* f I g 1 h , i k 1

Si02 ............... 2,25 1,16 3,75 2,07 0,18 1,20 3,15 5,35 8,10 22,00 4,10

Fe203 .............. 1,28 1,37 1,58 1,20 1,56 0,43 0,50 0,37 0,25 0,73 3,25

A1203 ............... 11,96 17,16 12,38 15,11 26,24 10,15 30,46 28,53 22,86 27,68 29,50

Ti02 ............... 6,60 9,61 6,45 8,43 14,53 - 5,14 15,21 20,86 - -

Cr2O3 .............. - - - - 6,98 - 7,25 9,63 0;90 - 0,70

M003 .............. - - ' - - - 3,50 - - - - 0,35

V205 ............... - - - 1,93 - - - - - - -

Mn02............... - - - - - 5,50 - - - - -

MnO ................ 25,72 14,52 41,94 2,83 4,65 - - - - - -

Ni0 ................ - - - - - - - - - - -

Ca0 ................ 14,98 20,47 15,33 25,23 31,02 29,30 30,10 20,15 10,32 18,07 25,65

Mg0................ 0,22 0,31. 0,21 0,27 0,51 4,50 0,40 15,08 0,48 10,45 10,55

Ba0 ............... 1,06 0,86 0,97 0,55 0;98 - - - - - -

K20 ............... - - - - - - = - - - -

Na20 .............. - - - - - - - - - - -

CaF2................ 35,93 34,54 17,39 36,06 13,35 33,68 10,13 5,60 35,75 .20,80 20,50

FeSi ............... - - - 0,78 - - - - - - -

CaSi ............... - - - - - - - - - -

5,40

C02................ = - - 5,54 - - - - - - -

Fe ................. - - - - - - - - - - -

Zr02 11,74 7,27 - - - -

W03 ............... - - - - - - 5,60 - - - -

Nb205............... - - - - - - - 0,08 - - -

Ta205.............. - - - - - - - - - 0,07 -

11308 - 0,48 - -

Co0 ................ - - - - - - - - - 0,20 -

Die Grundmasse wird jeweils mit Wasserglas- oder Sodalösung besprüht, so daß deren Anteil 2 bis 6 % Trockenmasse, bezogen auf die gesamte Schweißpulvermenge, beträgt. Die angefeuchtete Grundmasse wird mit der feingepulverten Umhüllungsmasse in einer Mischtrommel umgewälzt, bis die Umhüllungsmasse auf den Körnern der Grundmasse gleichmäßig aufgetragen ist; dies ist dann erreicht, wenn kein Feinanteil mehr lose in der Masse vorhanden ist. Das so erhaltene körnige Gut wird bei 500 bis 600° C in einem Muffel- oder Trommelofen getrocknet.

Claims

Patentansprüche: 1. Verfahren zur Herstellung von Schweißpulvern mit kleinen Schüttgewichten zum Unterpulverschweißen, dadurch gekennzeichn e t , daß nach bekannten Verfahren geschäumte und gekörnte saure oder neutrale Grundmassen üblicher Zusammensetzung mit basischen und/ oder Oxydationsmittel und/oder Desoxydationsmittel enthaltenden Komponenten üblicher Zusammensetzung umhüllt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die geschäumte und gekörnte Grundmasse mit der feingemahlenen, aufzubringenden Komponente gemischt und anschließend bis zur geringen Erweichung erhitzt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf die geschäumte und gekörnte Grundmasse eine Klebemasse aufgebracht und die so vorbehandelte Grundmasse mit der feingemahlenen, aufzubringenden Umhüllungsmasse gemischt und das Gemisch anschließend bei 500 bis 600° C getrocknet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Klebemasse Wasserglas-oder Sodalösung verwendet wird. In Betracht gezogene Druckschriften: »Schweißtechnik«, 6 (1956), S. 368; 8 (1958), S. 380 und 381; »Schweißen und Schneiden«, 12 (1960), S. 36, 37.