DE1232291B - Core electrode for the arc welding of steel - Google Patents
Core electrode for the arc welding of steelInfo
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Description
BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY
DEUTSCHESGERMAN
PATENTAMTPATENT OFFICE
AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL
Int. Cl.:Int. Cl .:
B23kB23k
Deutsche Kl.: 21h-30/16 German class: 21h-30/16
Nummer: 1232291Number: 1232291
Aktenzeichen: U10179 VIII d/21 hFile number: U10179 VIII d / 21 h
Anmeldetag: 3. Oktober 1963Filing date: October 3, 1963
Auslegetag: 12. Januar 1967Opened on: January 12, 1967
Die Erfindung bezieht sich auf eine Seelen-Elektrode für das Lichtbogenschweißen von Stahl mit einem Kern aus Legierungsstoffen und aus kohlenstoffhaltigen, gasentwickelnden Stoffen, vorzugsweise für das Auftragsschweißen von Eisenbahnschienen.The invention relates to a core electrode for arc welding steel with a Core made of alloy materials and carbon-containing, gas-evolving substances, preferably for the build-up welding of railroad tracks.
Der Ersatz und die Instandhaltung von abgenutzten Metallbauteilen ist oft schwierig und kostspielig. Die Eisenbahnbetriebe müssen die Schienen ständig instand halten oder bei zu großer Abnutzung ersetzen. An den Schienenstößen ist die Abnutzung wegen des Aufschiagens der Räder besonders groß. Das bevorzugte Instandsetzungsverfahren besteht in der Auftragsschweißung der abgenutztenBereicheder Schienenenden mit einer gegenüber dem Abtrieb widerstandsfähigen und mit dem Grundwerkstoff verträglichen Legierung.Replacing and maintaining worn metal components is often difficult and costly. the Railway companies must constantly maintain the rails or replace them if they are too worn. The wear and tear on the rail joints is particularly high due to the impact of the wheels. The preferred one Repair procedure consists of overlay welding the worn areas of the rail ends with one that is resistant to downforce and compatible with the base material Alloy.
Im allgemeinen werden die Stab- oder Drahtelektroden im offenen Lichtbogen verschweißt. Beim Schweißen und Verstählen außerhalb der Werkstatt, beispielsweise zur Wartung von Eisenbahnschienenteilen auf der Strecke, ist es erwünscht, ohne Inertgasschutz auszukommen. Zum Ausgleich des fehlenden Gasschutzes enthalten bekannte Röhrenelektrodenfüllmittel ein organisches Pulver (Holz oder andere pflanzliche Produkte) oder ein anorganisches Pulver, wie beispielsweise Siderit (FeCO3) oder Kalkstein (Calciumcarbonate Derartige Pulver werden geschmolzen und/oder durch die Wärme des Lichtbogens sublimiert, wodurch eine gasförmige Hülle (vorzugsweise CO und CO2) zum Schutz des Lichtbogenstroms und der abgelagerten Schmelze gebildet wird.In general, the rod or wire electrodes are welded in an open arc. When welding and steeling outside the workshop, for example for the maintenance of railway track parts on the line, it is desirable to do without inert gas protection. To compensate for the lack of gas protection, known tubular electrode fillers contain an organic powder (wood or other vegetable products) or an inorganic powder, such as siderite (FeCO 3 ) or limestone (calcium carbonates) gaseous envelope (preferably CO and CO 2 ) is formed to protect the arc current and the deposited melt.
Die Verwendung der obenerwähnten organischen und anorganischen Pulver bringt Einschränkungen mit sich, die eine weitere Ausnutzung des Verfahrens mit offenem Lichtbogen verhindern, das wirksamer und wirtschaftlicher als andere vergleichbare Schweißverfahren ist. Diese ergeben sich im allgemeinen aus der Tatsache, daß mit derartigen bekannten Materialien hergestellte Auftragungen in der Zusammensetzung und ihren physikalischen und mechanischen Eigenschäften oft beträchtlich variieren.The use of the above-mentioned organic and inorganic powders has limitations that prevent further exploitation of the open arc process, the more effective and is more economical than other comparable welding processes. These generally result from the The fact that plots made with such known materials in the composition and their physical and mechanical properties often vary considerably.
Das Hauptziel der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung einer verbesserten rohrförmigen Stab- oder Drahtelektrode zum Schweißen oder Oberflächenbearbeiten mit offenem Lichtbogen, besonders wenn befahrene Eisenbahngleise instand gesetzt werden sollen.The main object of the present invention is to provide an improved tubular rod or Wire electrode for welding or surface finishing with an open arc, especially when used railway tracks are to be repaired.
Die Erfindung schafft eine Seelen-Elektrode, die dadurch gekennzeichnet ist, daß der kohlenstoffhaltige,
gasentwickelnde Stoff aus amorphem Kohlenstoff mit einer Teilchengröße von annähernd molekularen Abmessungen
besteht, 0,5 bis 3% der Kernmasse aus-Seelen-Elektrode
für das Lichtbogenschweißen
von StahlThe invention provides a core electrode which is characterized in that the carbon-containing, gas-evolving substance consists of amorphous carbon with a particle size of approximately molecular dimensions, 0.5 to 3% of the core mass of core electrode for arc welding
of steel
Anmelder:Applicant:
Union Carbide Corporation, New York, N. Y.Union Carbide Corporation, New York, N.Y.
(V. St. A.)(V. St. A.)
Vertreter:Representative:
Dipl.-Ing. H. Görtz, Patentanwalt,Dipl.-Ing. H. Görtz, patent attorney,
Frankfurt/M., Schneckenhofstr. 27Frankfurt / M., Schneckenhofstr. 27
Als Erfinder benannt:Named as inventor:
Rüssel Phillip Culbertson, Kokomo, Ind.Trunk Phillip Culbertson, Kokomo, Ind.
(V. St. A.)(V. St. A.)
Beanspruchte Priorität:Claimed priority:
V. St. v. Amerika vom 3. Oktober 1962 (228 037)V. St. v. America October 3, 1962 (228 037)
macht und mit den Legierungsstoffen, die in an sich bekannter Weise eine Teilchengröße von weniger als 0,5 mm aufweisen, innig gemischt ist.makes and with the alloy materials, which in a known manner have a particle size of less than 0.5 mm, is intimately mixed.
Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der neuen Erfindung ergeben sich aus den Ausführungsbeispielen sowie aus der folgenden Beschreibung. Es zeigtAdvantages and possible applications of the new invention emerge from the exemplary embodiments as well as from the following description. It shows
F i g. 1 ein Schaltungsdiagramm, das entsprechende Mittel zum Schweißen von Schienen mit der erfindungsgemäßen Elektrode veranschaulicht,F i g. 1 is a circuit diagram showing the corresponding means for welding rails with the inventive Electrode illustrates
F i g. 2 eine vergrößerte Querschnittsansicht der rohrförmigen Elektrode undF i g. 2 is an enlarged cross-sectional view of the tubular electrode and FIG
F i g. 3 eine Draufsicht auf eine Schienenverbindung.F i g. 3 is a plan view of a rail connection.
Wie in F i g. 1 veranschaulicht, wird durch Berühren der Elektrode 10 mit der Oberfläche der zu reparierenden Schiene 12 ein Schweißkreis gebildet, der eine Gleichstromquelle 14, einen Leiter 16, eine Relaisspule 18, Zufuhrrollen 20, eine Elektrode 10, eine Schiene 12 sowie eine Erd- oder Rückleitung 22 aufweist. Dieser erregt den Schweißlichtbogen 24 und schließt zur gleichen Zeit die Relaiskontakte 26, die den Drahtzufuhrmotor 28 vom Generator 30 her speisen. Der Generator seinerseits treibt die Drahtzufuhrrollen 20 an, die den Elektrodendraht 10 von einer Haspel 32 abziehen. Die Bedienungsperson bewegt lediglich das Führungsrohr 34 mit Hilfe des Griffs 36, um, wie in F i g. 3 veranschaulicht, Schweißmetall 38 auf den abgenutzten Bereich des Schienenendes aufzubringen.As in Fig. 1, a weld circuit is formed by contacting the electrode 10 with the surface of the rail 12 to be repaired, including a DC power source 14, conductor 16, relay coil 18, feed rollers 20, electrode 10, rail 12, and a ground or return line 22 has. This excites the welding arc 24 and at the same time closes the relay contacts 26, which feed the wire feed motor 28 from the generator 30. The generator in turn drives the wire feed rollers 20, which pull the electrode wire 10 off a reel 32. The operator merely moves the guide tube 34 with the aid of the handle 36 to, as in FIG. 3 illustrates applying weld metal 38 to the worn area of the rail end.
609 757/328609 757/328
Wie in F i g. 2 veranschaulicht, besteht die einen Kern aufweisende Elektrode 10 aus einer das Füllmaterial 42 gemäß vorliegender Erfindung enthaltenden Stahlhülle 40.As in Fig. As illustrated in FIG. 2, the core electrode 10 is composed of a filler material 42 according to the present invention containing steel shell 40.
Zur Erzielung der gewünschten Mengenverhältnisse der Elemente in dem Füllmaterial werden Bestandteile in Form von Pulver mit Teilchengrößen von weniger als 0,5 mm, wie in Tabelle 1 veranschaulicht, gründlich gemischt und in eine dünne Stahlhülle eingebracht. Ein geeignetes Hüllenmaterial ist einfacher, 0,05 bis 0,15% Kohlenstoff enthaltender Kohlenstoffstahl.Components are used to achieve the desired proportions of the elements in the filler material in the form of powder with particle sizes less than 0.5 mm, as illustrated in Table 1, thoroughly mixed and placed in a thin steel shell. A suitable shell material is simpler, 0.05 to Carbon steel containing 0.15% carbon.
Chrom ist in der Legierungsablagerung auf Eisenbasis als ein Carbidbildner zur Gewährleistung von
Festigkeit und Härte vorhanden. Mangan und Molybdän sind in der Ablagerung vorhanden, um Stoßfestigkeit,
Abriebwiderstand und Härte zu schaffen. Obgleich der Chrom-, Mangan- und Molybdängehalt,
wie in Tabelle 1 veranschaulicht, jeweils variieren kann, sollte der Gesamtgehalt in der Ablagerung nicht
weniger als 6 % ausmachen. Siliziumverunreinigungen sind bis zu 0,5% zulässig. Aluminium und Titan
können als Restelemente bis zu 0,1 bzw. 0,25 %
Ablagerung vorhanden sein; diese Elemente gehen jedoch üblicherweise während der Verstählung verloren.
Die Aluminium-Titan-Verbindung in dem Füllmaterial dient als ein Desoxydations- und Flußmittel.
Das Kaliumtitanat dient als zusätzliches Flußmittel. Der in der abgelagerten Legierung enthaltene Kohlenstoff
ist hauptsächlich als Carbidbildner zur Erzeugung von Härte, Abriebwiderstand und Festigkeit von Bedeutung.
Der Rest der abgelagerten Legierung besteht aus Eisen und den üblichen mit dieser Gruppe von
Legierungen verbundenen Unreinheiten, d. h. Phosphor, Schwefel u. dgl. Diese Unreinheiten sollten sehr
niedrig gehalten werden.Chromium is present in the iron-based alloy deposit as a carbide former to ensure strength and hardness. Manganese and molybdenum are present in the deposit to provide shock resistance, abrasion resistance, and hardness. Although the chromium, manganese, and molybdenum contents can vary as illustrated in Table 1, the total content in the deposit should not be less than 6%. Silicon impurities are allowed up to 0.5%. Aluminum and titanium can be used as residual elements up to 0.1 or 0.25%
Deposit be present; however, these elements are usually lost during the steeling process. The aluminum-titanium compound in the filler material acts as a deoxidizer and flux. The potassium titanate serves as an additional flux. The carbon contained in the deposited alloy is mainly important as a carbide former to produce hardness, abrasion resistance and strength. The remainder of the deposited alloy consists of iron and the common impurities associated with this group of alloys, ie phosphorus, sulfur and the like. These impurities should be kept very low.
Die gefüllten Elektroden können mit einer dünnen Kupferschicht zur Verbesserung des elektrischen Kontakts und zur Verhinderung von Rostbildung überzogen sein, die auch als Schmiermittel für den Zufuhrmechanismus dienen kann. Vorzugsweise ist der dünneThe filled electrodes can be coated with a thin layer of copper to improve the electrical contact and coated to prevent rust, which also acts as a lubricant for the feed mechanism can serve. Preferably the thin one
so Stahlstreifen mit Kupfer überzogen, bevor er zu einer rohrförmigen Hülle verarbeitet wird. so steel strips are coated with copper before it is processed into a tubular casing.
Tabelle 1
Bevorzugte Zusammensetzung des FüllmaterialsTable 1
Preferred composition of the filler material
Zugesetzte Menge
GewichtsprozentAmount added
Weight percent
Material Annähernde TeilchengrößeMaterial Approximate particle size
36,0036.00
3,303.30
4,504.50
52,9552.95
1,001.00
2,00
0,252.00
0.25
Hochgekohltes FerrochromHigh carbon ferrochrome
Kohlenstoff 7,00%maxCarbon 7.00% max
Chrom 66,00 bis 69,00%Chromium 66.00 to 69.00%
Silizium 1,00bis 3,00%Silicon 1.00 to 3.00%
Standard-Ferromangan (geringer Phosphorgehalt)Standard ferromanganese (low phosphorus content)
Mangan 78,00 bis 80%Manganese 78.00 to 80%
Kohlenstoff 7,00% maxCarbon 7.00% max
Silizium 2,00% maxSilicon 2.00% max
Phorphor 0,10% maxPhosphorus 0.10% max
FerromolybdänFerromolybdenum
Molybdän 62,00 bis 64,00%Molybdenum 62.00 to 64.00%
Silizium 0,20 bis 0,60%Silicon 0.20 to 0.60%
Kohlenstoff 0,018 bis 0,064%Carbon 0.018 to 0.064%
Kupfer 0,13 bis 0,21%Copper 0.13 to 0.21%
Schwefel 0,02 bis 0,10%Sulfur 0.02 to 0.10%
Phosphor 0,010 bis 0,023%Phosphorus 0.010 to 0.023%
Eisenpulver (Verlust in Wasserstoff 2 % max)Iron powder (loss in hydrogen 2% max)
Metalleisen 97,00% maxMetal iron 97.00% max
Kohlenstoff 0,08% maxCarbon 0.08% max
Mangan 0,20% maxManganese 0.20% max
Schwefel 0,025% maxSulfur 0.025% max
Phosphor 0,025% maxPhosphorus 0.025% max
Kieselerde 0,15% maxSilica 0.15% max
Aluminium-Titanium (hohe Reinheit)Aluminum-titanium (high purity)
Aluminium 45,00 bis 46,00%Aluminum 45.00 to 46.00%
Titanium 53,00 bis 54,00%Titanium 53.00 to 54.00%
Eisen 0,50 bis 1,00%Iron 0.50 to 1.00%
Silizium 0,01 bis 0 ,09%Silicon 0.01 to 0.09%
Kohlenstoff Null bis 0,08%Carbon zero to 0.08%
Lampenruß
KaliumtitanatLamp soot
Potassium titanate
weniger als 0,5 mmless than 0.5mm
weniger als 0,5 mmless than 0.5mm
weniger als 0,5 mmless than 0.5mm
weniger als 0,147 mmless than 0.147mm
kleiner als 0,146 mmsmaller than 0.146 mm
kleiner als 0,043 mm
kleiner als 0,074 mmsmaller than 0.043 mm
smaller than 0.074 mm
Tabelle 2 Bereich der Zusammensetzungen (Gewichtsprozent)Table 2 Range of compositions (percent by weight)
weitfar
Füllmaterial
I bevorzugtfilling material
I preferred
optimal weitoptimally far
Schienenablagerung
bevorzugtRail deposition
preferred
optimaloptimal
Cr Cr
C (gebunden)C (bound)
C (frei) C (free)
Mn Mn
Mo Mon
Al Al
Ti Ti
Si Si
Fe (frei) Fe (free)
Fe(gebunden)Fe (bound)
18 bis 30
Ibis 5
0,5 bis 3
1,5 bis 4
0,5 bis 4
0,2 bis 1,5
0,2 bis 1,5
0,2 bis 1,5
30 bis 60
Rest18 to 30
Ibis 5
0.5 to 3
1.5 to 4
0.5 to 4
0.2 to 1.5
0.2 to 1.5
0.2 to 1.5
30 to 60
rest
20 bis 2520 to 25
2 bis 4
Ibis 32 to 4
Ibis 3
3 bis 3,25
Ibis 33 to 3.25
Ibis 3
0,5 bis 1
0,5 bis 1,2
0,5 bis 1
40 bis 60
Rest0.5 to 1
0.5 to 1.2
0.5 to 1
40 to 60
rest
23 3 223 3 2
2,75 2,0 0,7 1,0 0,82.75 2.0 0.7 1.0 0.8
5050
Rest 5 bis 7,5
0,6 bis 1,2Remainder 5 to 7.5
0.6 to 1.2
Nullzero
0,5 bis 1,5
0,5 bis 1,5
0,2 max
0,2 max
0,5 max0.5 to 1.5
0.5 to 1.5
0.2 max
0.2 max
0.5 max
Nullzero
Restrest
4 bis 9
0,5 bis 1,54 to 9
0.5 to 1.5
Nullzero
0,3 bis 2,5
0,3 bis 2,5
0,2 max
0,25 max
0,5 max0.3 to 2.5
0.3 to 2.5
0.2 max
0.25 max
0.5 max
Nullzero
Restrest
6,5
0,96.5
0.9
Null
1,0
1,0zero
1.0
1.0
0,1 max 0,15 max 0,3 max0.1 max 0.15 max 0.3 max
Nullzero
Restrest
Beste Ergebnisse werden erhalten, wenn 2 Gewichtsprozent amorpher Kohlenstoff in das Füllpulver als freier Kohlenstoff eingemischt wird. Freier Kohlenstoff zo in dem Füllgemisch stabilisiert den Lichtbogen durch einen nicht näher bestimmten Mechanismus. Der stabilisierte Lichtbogen sorgt für eine gleichförmige Abschmelzgeschwindigkeit und Tiefe des Einbrands auch bei einer geringeren Stromstärke. (Bisher mußten hohe Stromstärken zum Ausgleich von Verlusten auf Grund einer unstabilen Lichtbogenleistung verwendet werden.) Das Verfahren ist daher weniger schwierig und kann von angelerntem oder sogar ungelerntem Bedienungspersonal durchgeführt werden. Außerdem macht die gleichmäßig gute Qualität der Ablagerung das Verfahren für die Wartung befahrener Eisenbahnstrecken brauchbar.Best results are obtained when 2 percent by weight amorphous carbon is mixed into the filler powder as free carbon. Free carbon zo in the Füllgemisch stabilizes the arc by an unspecified mechanism. The stabilized arc ensures a uniform melting speed and depth of penetration even with a lower current intensity. (Previously, high currents had to be used to compensate for losses due to unstable arc performance.) The process is therefore less difficult and can be performed by skilled or even unskilled operators. In addition, the consistently good quality of the deposit makes the method useful for servicing railway lines.
Lampenruß ist als amorpher Kohlenstoffzusatz besonders wirksam, wenn er mit den anderen pulverförmigen Bestandteilen des Füllmaterials vermischt wird, so daß sich seine Form einer molekularen Größe nähert. Der der Bedeutung von Lampenruß in der Zusammensetzung zugrunde liegende präzise Mechanismus ist nicht völlig geklärt. Es wird vorläufig angenommen, daß der amorphe Kohlenstoff sich mit dem Sauerstoff der Luft in der Lichtbogenhitze vereinigt, wodurch sich eine CO2-HuIIe zum Schütze des abgelagerten Bades bildet. Andere Formen des Kohlenstoffs, nämlich kristalline, wie beispielsweise Graphit, Kohlenstoffstaub, Kohlenstoffaschen u. dgl., bilden nicht ohne weiteres die CO2-HuIIe.Lamp soot is particularly effective as an amorphous carbon additive when it is mixed with the other powdery constituents of the filler material so that its shape approaches a molecular size. The precise mechanism underlying the importance of lamp black in the composition is not fully understood. It is provisionally assumed that the amorphous carbon combines with the oxygen in the air in the heat of the arc, as a result of which a CO 2 envelope is formed to protect the deposited bath. Other forms of carbon, namely crystalline forms such as graphite, carbon dust, carbon ashes and the like, do not readily form the CO 2 envelope.
Äquivalente Formen des Lampenrußes können Ablagerungsprodukte der Flamme sein, die sich aus der unvollkommenen Verbrennung kohlenstoffhaltiger Materialien oder Gase ergeben, z. B. Flammenablagerungen von Acetylen, natürlichem oder künstlichem Gas, Petroleumprodukte u. dgl. Es wird angenommen, daß die amorphe Struktur derartiger Rußablagerungen sich schneller mit Sauerstoff zur Bildung der CO2-HuIIe verbindet. Außerdem schmilzt der amorphe Kohlenstoff während der Verstählung und beeinträchtigt den Kohlenstoffgehalt der abgelagerten Legierung nicht. Versuche zeigen, daß bei ausschließlicher Verwendung von kristallinem Kohlenstoff als freier Kohlenstoff im Elektrodenkern bei Schweißverfahren mit offenem Lichtbogen sich der Kohlenstoff unregelmäßig im Bad verhält und eine Legierung mit einem nicht vorherbestimmbaren Kohlenstoffgehalt ergibt. Da der amorphe Kohlenstoff nur eine sauerstoffarme Atmosphäre schafft, wird dem Füllpulver außerdem kristalliner Kohlenstoff zugesetzt, um einen vorherbestimmbaren Kohlenstoffgehalt im Schweißgut zu erhalten.Equivalent forms of lamp soot can be the deposition products of the flame resulting from the imperfect combustion of carbonaceous materials or gases, e.g. B. Flame deposits of acetylene, natural or artificial gas, petroleum products and the like. It is believed that the amorphous structure of such soot deposits combines more quickly with oxygen to form the CO 2 shell. In addition, the amorphous carbon melts during the steeling process and does not affect the carbon content of the deposited alloy. Experiments show that if only crystalline carbon is used as free carbon in the electrode core in welding processes with an open arc, the carbon behaves irregularly in the bath and results in an alloy with a carbon content that cannot be predetermined. Since the amorphous carbon only creates a low-oxygen atmosphere, crystalline carbon is also added to the filler powder in order to obtain a pre-determinable carbon content in the weld metal.
Außerdem kann angenommen werden, daß der amorphe Kohlenstoff sich nicht ohne weiteres von dem geschmolzenen Metall benetzen und sich daher von ihm nicht so gut aufnehmen läßt. Der amorphe Kohlenstoff sucht auf Grund seines geringeren spezifischen Gewichts auf dem Bad zu schwimmen. Ein Vergleich der Eigenschaften der beiden Kohlenstoff-Formen ist der Tabelle 3 zu entnehmen.In addition, it can be assumed that the amorphous carbon is not easily different from the wet molten metal and therefore cannot be absorbed by it as well. The amorphous carbon tries to swim on the bath due to its lower specific weight. A comparison Table 3 shows the properties of the two forms of carbon.
Der größte Unterschied der physikalischen Eigenschaften zwischen amorphem und kristallinem Kohlenstoff scheint die Wärmeleitfähigkeit zu sein. Dies ist wahrscheinlich auf den außerordentlichen porösen Charakter des amorphen Kohlenstoffs zurückzuführen. Theoretisch wird angenommen, daß amorpher Kohlenstoff, da er poröser ist und daher eine größere Oberfläche aufweist, sich leichter mit Sauerstoff als der dichte kristalline Kohlenstoff verbindet. Außerdem sind die Teilchen des amorphen Kohlenstoffs von Natur aus sehr fein im Vergleich zu kristallinem Kohlenstoff, der mechanisch zerkleinert und pulverisiert werden muß.The biggest difference in physical properties between amorphous and crystalline carbon seems to be the thermal conductivity. This is probably due to the extraordinarily porous character of the amorphous carbon. Theoretically, it is believed that amorphous carbon, since it is more porous and therefore a larger Surface, combines more easily with oxygen than the dense crystalline carbon. aside from that the particles of amorphous carbon are naturally very fine compared to crystalline carbon Carbon that has to be mechanically crushed and pulverized.
Tabelle 3 Physikalische und chemische Eigenschaften des KohlenstoffsTable 3 Physical and chemical properties of carbon
oder GraphitCrystalline carbon
or graphite
12,01
1,87
3652 bis 3697
4200
8,08
97,85
0,124
unbekanntamorphous
12.01
1.87
3652 to 3697
4200
8.08
97.85
0.124
unknown
12,01
2,65
3652 bis 3697
4200
7,9
94,81
2,48
jahexagonal crystalline
12.01
2.65
3652 to 3697
4200
7.9
94.81
2.48
Yes
spezifisches Gewicht
Sublimiertemperatur, 0C
Siedepunkt, 0C
Verbrennungswärme, kcal/g
Oxydationswärme, cal/g/Atom
Wärmeleitfähigkeit cal/sec,cm°C
Lösbar in flüssigem Eisen Molecular weight
specific weight
Sublimation temperature , 0 C
Boiling point, 0 C
Heat of combustion, kcal / g
Heat of Oxidation, cal / g / atom
Thermal conductivity cal / sec, cm ° C
Soluble in liquid iron
Man bereitete ein Gemisch aus Füllmaterial für eine rohrförmige Verstählungs-Elektrode gemäß der bevorzugten, in der Tabelle 1 wiedergegebenen Zusammensetzung. Nach einem etwa lstündigem Durchmischen wurde das Material zu einem Stab mit einem Durchmesser von 2,8 mm verarbeitet. Das Gewichtsverhältnis der einfachen Kohlenstoffstahlhülle zum Füllmaterial betrug 70: 30.A mixture of filler material for a tubular steel electrode was prepared according to FIG preferred composition shown in Table 1. After mixing for about 1 hour the material was processed into a rod with a diameter of 2.8 mm. The weight ratio of the simple carbon steel shell to the Fill material was 70:30.
Das Verfahren zur Herstellung verschiedener Größen der mit einem Kern versehenen Elektrode, beispielsweise 1,5 bis 8 mm, unter Aufrechterhaltung eines bestimmten Verhältnisses von Hülle zu Füllmaterial ist in der Technik bekannt.The method of making various sizes of cored electrode, for example 1.5 to 8 mm, while maintaining a certain ratio of casing to filler material known in the art.
Der rohrförmige Stab wurde aus den obenerwähnten Gründen in Form einer Spule mit einer dünnen Kupferschicht hergestellt. Verfahren zur dünnen Beschichtung des Stahlhüllenmaterials sind in der Technik bekannt. Die Kupferplattierung ist sehr dünn, d. h. weniger als 0,025 mm, und wird wahrscheinlich verdampft und/oder in der Lichtbogenhitze oxydiert. Der eventuelle restliche Kupfergehalt ist nur in Spuren vorhanden und beeinträchtigt die Qualität der Ablagerung nicht.The tubular rod was made from those mentioned above Grounds made in the form of a coil with a thin layer of copper. Thin coating process of steel shell material are known in the art. The copper plating is very thin; H. fewer than 0.025 mm, and is likely to be vaporized and / or oxidized in the heat of the arc. The eventual the remaining copper content is only present in traces and does not affect the quality of the deposit.
Die mit einem Kern versehene Elektrode wurde im offenen Lichtbogen auf eine Scheibe aus gewöhnlichem Kohlenstoffstahl mit einem Schweißstrom von 275 und 30 V (Gleichstrom, Elektrode positiv) aufgetragen. Um eine glatte Auftragung zu erhalten, müssen die Schweißraupen einander etwa um 25% überlappen. Es wurden drei Schichten aufgetragen; die gesaiate Auftragung wurde dann durch Kaltwalzen gehärtet. Härtewerte gemäß Rockwell »C« für jede Schicht der gehärteten Auftragung sind in der Tabelle 4 wiedergegeben. The cored electrode was open arc onto a disk of ordinary Carbon steel is applied with a welding current of 275 and 30 V (direct current, electrode positive). To get a smooth build-up, the weld beads must overlap each other by about 25%. Three coats were applied; the seeded application was then hardened by cold rolling. Rockwell "C" hardness values for each layer of the hardened plot are shown in Table 4.
Gleiche Zusammensetzungen wurden hergestellt, um zu prüfen, ob sich die mit einem Kern versehene Elektrode reproduzieren läßt. Diese Zusammensetzungen sind mit »Charge Nr. 7« und »Charge Nr. 26« bezeichnet. Jede Charge wurde zu einer Reihe von Spulen verarbeitet. Härtewerte von Ablagerungen aas beliebigen Spulen sind in der Tabelle 4 wiedergegeben.Similar compositions were made to test if the cored Can reproduce electrode. These compositions are identified with "Batch No. 7" and "Batch No. 26" designated. Each batch was made into a series of bobbins. Hardness values of deposits aas any coils are shown in Table 4.
Tabelle 4
Zusammensetzung und Härte der vorgewählten ChargeTable 4
Composition and hardness of the preselected batch
Charge Nr. 7Batch No. 7
Zusammensetzung, Gewichtsprozent
! Füllpulver jComposition, percent by weight
! Filling powder j
Ablagerung Charge Nr. 36Deposit Batch No. 36
Zusammensetzung, Gewichtsprozent
Füllpulver | AblagerungComposition, percent by weight
Filling powder | deposit
Si..
Mn
Mo
Al .
Ti .Si ..
Mn
Mon
Al.
Ti.
21,33
4,55
0,77
2,48
1,4421.33
4.55
0.77
2.48
1.44
Härte RcHardness Rc
Härte RcHardness Rc
6,46
1,03
0,24
0,92
0,96
0,03
0,146.46
1.03
0.24
0.92
0.96
0.03
0.14
Obgleich die Härte einer Ablagerung einen guten Anhalt für Abriebeigenschaften darstellt, ist die ideale Auswertung von Schieneneigenschaften nur be-i der tatsächlichen Überwachung der Strecke über eine längere Zeit möglich. Da ein derartiges Erproben unpraktisch (und selbst gefährlich) wäre, hat die American Association of Railroads (AAR) eine Vorrichtung zum Testen der Rollbelastung entwickelt. Bei einem von dem Personal der AAR durchgeführten Versuchsprogramm wurde das Schweißgut der mit einem Kern versehenen Elektrode gemäß vorliegender Erfindung (wie in Tabelle 1 beschrieben) sowie von drei typischen handelsüblichen Schweißelektroden dem obenerwähnten Rollbelastungstest unterzogen. Alle Auftragungen wurden von dem AAR-Personal gemäß den Standardeisenbahnpraktiken an wahllos abgenutzten Schienen vorgenommen. Die aus diesen Tests erhaltenen Daten sind der Tabelle 5 zu entnehmen. Diese Daten zeigen, daß das Schweißgut der mit einem Kern versehenen Elektrode gemäß der Erfindung, nämlich die Legierung A, dem Schweißgut der be-Although the hardness of a deposit is a good guide to abrasion properties, it is ideal Evaluation of rail properties only with the actual monitoring of the route via a possible for a longer period of time. Since such testing would be impractical (and dangerous in itself), the American Association of Railroads (AAR) developed a device to test the rolling load. At a The test program carried out by the AAR staff was the one-core weld metal provided electrode according to the present invention (as described in Table 1) as well as three typical commercially available welding electrodes were subjected to the above-mentioned rolling load test. All surfacing were indiscriminately worn on by AAR staff in accordance with standard railroad practices Rails made. The data obtained from these tests are shown in Table 5. These data show that the weld metal of the cored electrode according to the invention, namely alloy A, the weld metal of the
1010
kannten Elektroden überlegen war. Die Tests werden normalerweise bei 5 000 000 Durchläufen beendet, was als maximale Standzeit betrachtet wird, oder wenn eine übermäßige oder anormale Abnutzung vermerkt wird. Es ist von besonderer Bedeutung, daß das Maß der Abnutzung der Legierung A beträchtlich niedriger als dasjenige der anderen Legierungen war.knew electrodes was superior. The tests are usually finished after 5,000,000 runs, what is considered the maximum service life, or if excessive or abnormal wear is noted will. It is of particular importance that the degree of wear of Alloy A is considerably lower than that of the other alloys.
Die günstigen Ergebnisse der Rollbelastungstests an der Legierung A lassen ein beschleunigtes Testen zu. Verschiedene Kilometer einer Schiene einer östlichen Eisenbahnstrecke wurden als Testgebiete benutzt, wo die Legierung A auf abgenutzte Schienenenden im offenen Lichtbogen aufgetragen wurde. Die Aufschweißungen werden dauernd beobachtet und zur Bestimmung der Abrieb- und Haltbarkeitseigenschaften unter den tatsächlichen Betriebsbedingungen ausgewertet. The favorable results of the rolling load tests on alloy A allow accelerated testing. Various kilometers of track on an eastern railway line were used as test areas where Alloy A was applied to worn rail ends in an open arc. The welds are continuously monitored and used to determine the abrasion and durability properties evaluated under the actual operating conditions.
Die Testergebnisse der mit einem Kern versehenen Elektrode in diesem Beispiel besagen, daß der rohrförmige Stab gemäß vorliegender Erfindung zum Verstählen der Schienenstöße mit einem hohen Ausmaß an Zuverlässigkeit und Reproduzierbarkeit geeignet ist.The test results for the cored electrode in this example indicate that the tubular Rod according to the present invention for steeling the rail joints to a high degree is suitable in terms of reliability and reproducibility.
Tabelle 5 AAR RollbelastungstestergebnisseTable 5 AAR rolling load test results
Test ο t_.Brinell hardness (BI
Test ο t_.
vor dem nach demIN) of the deposit
before after
geführteBy
guided
pro IO6 DurchläufeApproximate wear
6 runs per IO
Die Beispiele und Verwendung der mit einem Kern versehenen Elektrode gemäß der vorliegenden Erfindung bilden ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung, um sie klar verständlich zu machen. Die erfindungsgemäßen Elektroden lassen sich zur Durchführung von Verschweißungen zum Verstählen oder Verbinden auch anderer Metallteile als Eisenbahnteile verwenden. Außerdem kann die Ablagerung auch durch andere bekannte Verfahren mit elektrischem Lichtbogen, bei denen das Werkstück im Stromkreis liegt, verwendet werden, obgleich das Verfahren mit offenem Lichtbogen bevorzugt wird.The examples and uses of the cored electrode according to the present invention constitute a preferred embodiment of the invention for the sake of clarity. The electrodes according to the invention can be used to carry out welds for steeling or to connect other metal parts than railroad parts. Also, the deposit can also by other known methods with electric arc, in which the workpiece in the electric circuit may be used, although the open arc method is preferred.
Claims (7)
Schweizerische Patentschrift Nr. 171 637;
W. M. C ο η n, Die Technische Physik der LichtConsidered publications:
Swiss Patent No. 171 637;
WM C ο η n, The Technical Physics of Light
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