DE1207770B - Welding electrode made of bare steel wire for inert gas arc welding under carbon dioxide - Google Patents
Welding electrode made of bare steel wire for inert gas arc welding under carbon dioxideInfo
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Description
BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY
DEUTSCHESGERMAN
PATENTAMTPATENT OFFICE
Int. Cl.:Int. Cl .:
B 23 k B 23 k
Deutsche Kl.: 49 h-36/01 German class: 49 h -36/01
Nummer: 1207 770Number: 1207 770
Aktenzeichen: W 27159 VI a/49 h File number: W 27159 VI a / 49 h
Anmeldetag: 1. Februar 1960 Filing date: February 1, 1960
Auslegetag: 23. Dezember 1965Opening day: December 23, 1965
Bekannt sind Stahldrähte zum Schweißen unter einem Schutz von Kohlendioxyd, von Gemischen aus Kohlendioxyd mit Argon- oder Heliumgas bzw. Gemischen aus Kohlendioxyd, Argon und zweiatomigen Gasen, wie Sauerstoff oder Wasserstoff. Die Stahldrähte haben einen Gehalt von 0,5 bis 2% Silizium und 0,5 bis 3% Mangan. Diese Drähte lassen sich aber nur am Pluspol des Gleichstromes abschweißen, während eine Verschweißung am Minuspol des Gleichstromes oder am Wechselstrom nicht möglich ist. Am Pluspol des Gleichstromes erfolgt der Tropfenübergang kurzschlußförmig. Diese kurzschlußförmige Tropfenübergang hat starke Verluste durch Verspritzen des flüssigen Schweißgutes zur Folge. Dieses Verspritzen verursacht Nachbearbeitungskosten. Erstrebenswert ist ein Tropfenübergang im Lichtbogen, der diese Nachteile nicht hat.Steel wires are known for welding under protection from carbon dioxide, from mixtures Carbon dioxide with argon or helium gas or mixtures of carbon dioxide, argon and diatomic Gases such as oxygen or hydrogen. The steel wires have a silicon content of 0.5 to 2% and 0.5 to 3% manganese. These wires can only be welded at the positive pole of the direct current, while welding at the negative pole of the direct current or the alternating current is not possible. At the With the positive pole of the direct current, the drop transfer takes place in the form of a short circuit. This short-circuit-shaped drop transition results in heavy losses through splashing of the liquid weld metal. This splash causes post-processing costs. A drop transition in the arc, which avoids these disadvantages, is desirable not has.
Auch Zusätze von Mitteln, die die Tropfengröße nach der allgemeinen Erkenntnis vermindern, wie Oxyde an der Oberfläche des Drahtes oder Zusätze von Sauerstoff zum Gas, hatten keinen Erfolg. Es sind auch Schweißzusatzdrähte für die Schutzgas-Lichtbogenschweißung in einem Gemisch von Kohlendioxyd und Sauerstoff bekannt, die neben 0,7 bis 5 % Mn und 0,25 bis 5 % Si auch 0,00 bis 5% Ti enthalten, wobei ein Desoxydationsmittel aus der Gruppe Aluminium, Kalzium, Magnesium und Zirkonium anwesend sein soll. Hiermit sollen in erster Linie Poren im Schweißgut vermieden werden.Also additions of agents that reduce the drop size according to general knowledge, such as Oxides on the surface of the wire or the addition of oxygen to the gas were unsuccessful. There are also filler wires for inert gas arc welding in a mixture of carbon dioxide and oxygen are known, which in addition to 0.7 to 5% Mn and 0.25 to 5% Si also contain 0.00 to 5% Ti, a deoxidizing agent from the group consisting of aluminum, calcium, magnesium and zirconium being present should be. This is primarily intended to avoid pores in the weld metal.
Schweißdrähte, auf deren Oberfläche zur Ionisierung der Bogenstrecke sogenannte Steuermetalle, wie Lanthan, Rubidium, Cer- oder Caesium, in geringen Mengen, z. B. 0,005% Rubidium, aufgetragen waren, konnten unter Argon oder einem anderen Edelgas am Minuspol des Gleichstromes oder am Wechselstrom verschweißt werden. Höchste Abschmelzleistungen wurden am Minuspol bei besonders niedrigen Mengen an Steuermetall, z. B. bei weniger als 0,005% Rubidium und mäßigen Siliziumgehalten von etwa 0,3 bis 0,6 % erzielt. Ein einwandfreies Verschweißen derartiger Drähte in einer Kohlendioxydatmosphäre ist aber nicht möglich, insbesondere auch nicht am Minuspol.Welding wires with so-called control metals, such as lanthanum, on their surface to ionize the arc section Rubidium, cerium or cesium, in small amounts, e.g. B. 0.005% rubidium, were applied, could under argon or another noble gas at the negative pole of the direct current or the alternating current be welded. The highest deposition rates were achieved on the negative pole with particularly low quantities to control metal, e.g. B. at less than 0.005% rubidium and moderate silicon contents of about 0.3 to 0.6% achieved. A proper welding of such wires in a carbon dioxide atmosphere is but not possible, especially not at the negative pole.
Die Erfindung betrifft einen blanken Schweißdraht, der sich in einer Schutzgasatmosphäre von Kohlendioxyd, von Gemischen aus Kohlendioxyd mit Argonoder Heliumgas oder Gemischen aus Kohlendioxyd, Argon und zweiatomigen Gasen, wie Sauerstoff und Wasserstoff, in hervorragender Weise am Minuspol oder am Wechselstrom verschweißen läßt.The invention relates to a bare welding wire, which is in a protective gas atmosphere of carbon dioxide, of mixtures of carbon dioxide with argon or helium gas or mixtures of carbon dioxide, Argon and diatomic gases such as oxygen and hydrogen are excellent at the negative pole or can be welded to alternating current.
Die Schweißelektrode gemäß der Erfindung besteht aus blankem Stahldraht, der übliche Mengen an Kohlen-Schweißelektrode
aus blankem Stahldraht für die Schutzgas-Lichtbogenschweißung unter
KohlendioxydThe welding electrode according to the invention consists of bare steel wire, the usual amounts of carbon welding electrode made of bare steel wire for gas-shielded arc welding
Carbon dioxide
Anmelder:Applicant:
Westfälische Union Aktiengesellschaft
für Eisen- und Drahtindustrie,
Hamm (Westf.), Wilhelmstr. 2Westfälische Union Aktiengesellschaft
for iron and wire industry,
Hamm (Westphalia), Wilhelmstrasse 2
Als Erfinder benannt:
Dr.-Ing. Werner Hummitzsch,
Franz Mersmann, Hamm (Westf.)Named as inventor:
Dr.-Ing. Werner Hummitzsch,
Franz Mersmann, Hamm (Westphalia)
stoff, höchstens 0,03% Phosphor, höchstens 0,03% Schwefel, 0,03 bis 0,25% Cer, 0,7 bis 2% Silizium, 0,8 bis 4% Mangan und als Rest Eisen enthält. Ein Teil des Eisens kann jedoch durch Titan, Vanadium, Zirkonium, Aluminium oder Antimon jeweils in Mengen von 0,01 bis 0,4 % einzeln oder in Gemischen ersetzt sein. Bei Anwesenheit von mehreren dieser Zusatzelemente soll die Gesamtmenge 0,4% nicht überschreiten. Die Zusätze müssen so gewählt sein, daß durch ihre Gegenwart die Voraussetzung einer Verschweißung am Minuspol des Gleichstromes nicht nachteilig beeinflußt wird. Bevorzugt werden für den Kohlenstoffgehalt 0,08 bis 0,13 %, für den Cergehalt 0,08 bis 0,15% und für den Siliziumgehalt 0,85 bis 1,3%. Die Drähte können auch noch Chrom oder Molybdän oder beides enthalten, und zwar bis 2,5% Chrom und bis 1 % Molybdän. Unter üblichen Kohlenstoffgehalten sind solche gemeint, wie sie im Stahl-Eisen-Werkstoff blatt 880-59 für einfach legierte Stähle, bzw. bei Melier, »Elektrische Lichtbogenschweißung«, 1932, S. 137 bis 141, Zahlentafeln 8 bis 11, und Zeyen — Lohmann, »Schweißen der Eisenwerkstoffe«, 1943, S. 70, Zahlentafel 4, angegeben sind.material, not more than 0.03% phosphorus, not more than 0.03% sulfur, 0.03 to 0.25% cerium, 0.7 to 2% silicon, Contains 0.8 to 4% manganese and the remainder iron. However, some of the iron can be replaced by titanium, vanadium, Zirconium, aluminum or antimony each in amounts of 0.01 to 0.4% individually or in mixtures be replaced. If several of these additional elements are present, the total amount should not be 0.4% exceed. The additions must be chosen in such a way that by their presence the presupposition of a Welding at the negative pole of the direct current is not adversely affected. Are preferred for the Carbon content 0.08 to 0.13%, for the cerium content 0.08 to 0.15% and for the silicon content 0.85 to 1.3%. The wires can also contain chromium or molybdenum or both, up to 2.5% Chromium and up to 1% molybdenum. Conventional carbon contents mean such as those in steel-iron material sheet 880-59 for single-alloy steels, or at Melier, »Electric Arc Welding«, 1932, pp. 137 to 141, number tables 8 to 11, and Zeyen - Lohmann, "Schweiß der Eisenwerkstoffe", 1943, p. 70, number table 4, are given.
Der Zusatz von Cer zum Stahldraht erfolgt nicht aus Gründen der Desoxydation. Stähle mit mehr als 0,7% Si und mehr als 0,8% Mn sind nämlich so gut desoxydiert, daß sie eines weiteren Zusatzes eines noch stärkeren Desoxydationsmittels nicht bedürfen. Der Cer-Gehalt des Stahldrahtes dient vielmehr als Ionisator der Lichtbogensäule. Durch die Anwesenheit von Cer-Ionen im Lichtbogen ist eine VerschweißungCerium is not added to the steel wire for reasons of deoxidation. Steels with more than 0.7% Si and more than 0.8% Mn are so well deoxidized that they are a further addition of one Do not need any stronger deoxidizer. The cerium content of the steel wire serves rather than Arc column ionizer. The presence of cerium ions in the arc results in a weld
5u des Drahtes am Minuspol des Gleichstromes oder am Wechselstrom möglich. Bei Abwesenheit von Cer kann dieser Draht nicht am Wechselstrom oder am Minus-5u of the wire at the negative pole of the direct current or at the Alternating current possible. In the absence of cerium, this wire cannot be connected to the alternating current or the minus
509 759/313509 759/313
pol des Gleichstromes verschweißt werden. Ein Cerlegierter Draht hat außerdem die Eigenschaft, daß er nicht am Pluspol des Gleichstromes verschweißbar ist. Die charakteristische Eigenschaft dieser Schweißdrähte besteht in der besonders guten Verschweißbarkeit am Minuspol des Gleichstromes. Sie sind den Drähten, die am Pluspol verschweißt werden, weit überlegen. Dies drückt sich in dem sehr feinen Tropfenübergang aus und in den sehr geringen Spritzverlusten.pole of the direct current are welded. A cerium alloy wire also has the property that it cannot be welded to the positive pole of the direct current. The characteristic property of these welding wires consists in the particularly good weldability at the negative pole of the direct current. You are the Wires that are welded at the positive pole are far superior. This is expressed in the very fine drop transition from and in the very low spray losses.
Durch den feinen Tropfenübergang entstehen schönere und gleichmäßigere Nahtformen als bei der Pluspolschweißung der bisher bekannten Drähte. Außerdem kann der Schweißer den Vorgang des Schweißens leichter handhaben, da ein regelmäßiger Fluß des Tropfens im Lichtbogen erfolgt und dadurch der Bogen stabiler brennt.The fine droplet transition results in nicer and more even seam shapes than with positive pole welding of the previously known wires. Also, the welder can start the process of welding easier to handle, as there is a regular flow of the droplet in the arc and thereby the Arc burns more stable.
Unter anderem wurden folgende Drähte auf ihre Verschweißbarkeit geprüft:Among other things, the following wires were tested for their weldability:
Die obige Tabelle enthält in den letzten beiden Spalten die Stromstärken in Ampere, die bei 1,6 mm Drahtdurchmesser eine stündliche Abschmelzleistung von 5,15 kg ergeben. Aus dieser Aufstellung ersieht man, daß sogar am Minuspol mitunter höhere Stromstärken erforderlich sind, um die gleiche Abschmelzleistung zu erhalten. Daraus geht hervor, daß eine Leistungssteigerung des Abschmelzens auf diese Art und Weise nicht immer erzielbar ist.In the last two columns of the table above, the currents in amperes are given at 1.6 mm Wire diameter result in an hourly deposition rate of 5.15 kg. Can be seen from this list one that even at the negative pole sometimes higher currents are required to achieve the same deposition rate to obtain. From this it follows that an increase in the performance of melting in this way and manner is not always achievable.
Die teilweise etwas verminderte Abschmelzleistung wird aber durch die verminderten Nacharbeiten,
welche durch Spritzverluste entstehen, aufgehoben. Außerdem ist ein Reinigen der Gasdüse kaum noch
erforderlich. Einen wesentlichen Vorteil in der Gesamtleistung bewirkt die leichtere Handhabung des Schweißbrenners,
wodurch der Schweißer weniger ermüdet und somit insgesamt eine höhere Leistung erzielt wird.
Als letzte Zusammensetzung unter der Bezeichnung 1816 ist ein bisher üblicher Draht aufgeführt, der am
Minuspol eine bedeutend niedrigere Strommenge erfordert als am Pluspol. Jedoch ist die Verschweißbarkeit
so schlecht, daß er praktisch nicht für diesen Verwendungszweck gebraucht werden kann.
Mit einem Draht folgender Zusammensetzung:The sometimes somewhat reduced deposition rate is offset by the reduced reworking caused by spattering losses. In addition, it is hardly necessary to clean the gas nozzle. The easier handling of the welding torch results in a significant advantage in the overall performance, as a result of which the welder is less fatigued and thus a higher performance is achieved overall. The last composition listed under the designation 1816 is a wire that has been customary up to now, which requires a significantly lower amount of current at the negative pole than at the positive pole. However, the weldability is so poor that it cannot practically be used for this purpose.
With a wire of the following composition:
0,11 % C, 0,93 % Si, 1,26 % Mn, 0,010 % P, 0,019 % S, 0,13 % Ce und 0,02% Al, wurden folgende Gütewerte im reinen Schweißgut bei der Schweißung am Minuspol erreicht:0.11% C, 0.93% Si, 1.26% Mn, 0.010% P, 0.019% S, 0.13% Ce and 0.02% Al, were the following quality values in the pure weld metal when welding at the negative pole achieved:
kg/mm2 Stretch limit
kg / mm 2
kg/mm2 strength
kg / mm 2
(/ = 5 · d)
°/ostrain
(/ = 5 d )
° / o
%Constriction
%
36,6
32,844.0
36.6
32.8
47,6
47,453.5
47.6
47.4
30,6
33,827.8
30.6
33.8
68,6
65,352.4
68.6
65.3
1 Stunde/9200 C/Ofenabkühlung 4 hours / 650 0 C / furnace cooling
1 hour / 920 0 C / furnace cooling
Die Kerbschlagzähigkeit des reinen Schweißgutes, bei +200C geprüft, ergab folgende Werte: 9,8; 10,2; 12,1; 13,5; 13,1; 11,8; 11,1; 9,2; 12,5; 11,8 mkg/cm2.The notched impact strength of the pure weld, tested at +20 0 C, gave the following values: 9.8; 10.2; 12.1; 13.5; 13.1; 11.8; 11.1; 9.2; 12.5; 11.8 mkg / cm 2 .
Vom niedergeschmolzenen Schweißgut wurde folgende Zusammensetzung analytisch ermittelt:The following composition was determined analytically for the melted weld metal:
C ..
Si ..
Mn
P ..
S ..
Ce .C ..
Si ..
Mn
P ..
P.
Ce.
0,07%0.07%
0,54%0.54%
0,87%0.87%
0,009%0.009%
0,19%0.19%
0,04%.0.04%.
5555
Die Tabelle enthält unter der Bezeichnung 43 212 einen Draht, der nur 0,23 % Si bei 0,08 % Ce aufweist. Dieser Draht benötigt wohl am Minuspol eine geringere Stromstärke als am Pluspol. Er hat aber dafür einen unruhig und unstabil brennenden Lichtbogen. Außerdem entstehen beim Schweißen Spritzer. Die Schweiße selbst ist porös. Für einen einwandfreien Tropfenübergang und eine Verschweißung bei geringen Spritzverlusten sind Drähte notwendig, die Si-Gehalte von 0,7% und darüber aufweisen. Erst dann kann man metallurgisch einwandfreie Nähte erhalten.The table contains under the designation 43 212 a wire which has only 0.23% Si at 0.08% Ce. This wire probably needs a lower amperage at the negative pole than at the positive pole. But he has for it a restless and unstable burning arc. In addition, spatter occurs during welding. the Sweat itself is porous. For a perfect drop transfer and a welding with low Wires with Si contents of 0.7% and above are necessary for spray losses. Only metallurgically perfect seams can be obtained.
Claims (3)
2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Stahl Britische Patentschrift Nr. 824 038;4. Welding electrode according to one of claims 1, documents considered:
2 or 3, characterized in that the steel is British Patent No. 824 038;
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