DE1298849B

DE1298849B - Process for automatic arc welding

Info

Publication number: DE1298849B
Application number: DE1958S0057199
Authority: DE
Inventors: Danhier Francois Georges
Original assignee: SOUDURE AUTOGENE ELECT
Current assignee: SOUDURE AUTOGENE ELECT
Priority date: 1957-03-05
Filing date: 1958-03-04
Publication date: 1969-07-03

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum automatischen Lichtbogenschweißen nach Patent 1158 195, bei welchem Kohlendioxyd als Schutzgas und eine abschmelzende metallische Hohlelektrode verwendet wird, deren Kern in körniger Form im wesentlichen eine Mischung von desoxydierenden Stoffen und schlackenbildenden Stoffen mit einem Gesamtgewicht von 24 bis 42 Gewichtsteilen des metallischen Teils der Elektrode aufweist, wobei dieser Kern gebildet wird von desoxydierenden Ferrolegierungen im-Verhältnis von 4 bis 209/o und von schlackenbildenden Stoffen im Verhältnis von 80 bis 969/o und wobei sich diese letzteren Stoffe aus 60 bis 859/o Titandioxyd, aus 4 bis 20% Manganoxydul sowie aus 8 bis 25% Siliziumdioxyd zusammensetzen und der Rest des Kerngewichtes in der Hauptsache aus Eisenoxydul, Tonerde, Kalk, Mangan und Alkalien besteht.The invention relates to a method for automatic arc welding according to patent 1158 195, in which carbon dioxide is used as protective gas and a melting metallic hollow electrode, the core of which in granular form is essentially a mixture of deoxidizing substances and slag-forming substances with a total weight of 24 to 42 parts by weight of the metallic part of the electrode, this core being formed by deoxidizing ferroalloys in a ratio of 4 to 209 / o and by slag-forming substances in a ratio of 80 to 969 / o, and these latter substances consist of 60 to 859 / o titanium dioxide 4 to 20% manganese oxide and 8 to 25% silicon dioxide and the remainder of the core weight consists mainly of iron oxide, clay, lime, manganese and alkalis.

Bei der Anwendung dieses Verfahrens zum automatischen Lichtbogenschweißen rührt das niedergelegte Schweißmetall vollständig oder zum großen Teil aus dem metallischen Mantel der Hohlelektrode sowie aus etwaigen inneren Fortsätzen desselben her. Das aus der Elektrode stammende Schweißmetall sowie das geschmolzene Metall des Werkstücks werden bei diesem Verfahren einerseits durch das als Schutzgas verwendete Kohlendioxyd und andererseits durch eine von den schlackenbildenden Stoffen der Elektrode gebildete flüssige Schlackenschicht geschützt.When using this procedure for automatic arc welding the deposited weld metal comes completely or largely from the metallic one Sheath of the hollow electrode and any internal extensions of the same. That weld metal from the electrode as well as the molten metal of the workpiece are on the one hand by the carbon dioxide used as protective gas in this process and on the other hand by one of the slag-forming substances of the electrode liquid slag layer protected.

Mit dem Verfahren können in einwandfreier Weise Werkstücke aus Flußstahl und niedriglegierten Stählen verschweißt werden. So findet bei Anwendung des Verfahrens zum Schweißen -von Werkstücken aus Flußstahl und niedriglegierten Stählen, selbst bei Anwendung von Wechselstrom mit hoher Stromstärke, ein ziemlich ruhiges und weitgehend spritzfreies Brennen des Lichtbogens statt. Weiterhin weisen die mit dem Verfahren erzielten Schweißverbindungen gute Festigkeitseigenschaften auf, und ihre Schweißraupen sind sehr glatt und von konvexem. Qucfschnitt. Schließlich läßt sich bei Anwendung des Verfahrens von der Schweißraupe der hergestellten Schweißverbindungen auch die Schlacke leicht lösen. -Wenn man jedoch Werkstücke aus nichtoxydierenden austenitischen Stählen unter Anwendung des in Frage stehenden Verfahrens verschweißen will, wozu die verwendeten Hohlelektroden mit Nickel und Chrom in Form von Pulver oder in anderer Form versehen werden, so stellt man eine leichte Aufkohlung des niedergelegten Schweißmetalls fest, und zwar infolge der Wirkung des als Schutzgas verwendeten Kohlendioxyds auf das metallische, von der Elektrode durch den -Lichtbogen in--das Schweißbad übertragene Chrom.The process can be used to produce workpieces made of mild steel in a perfect manner and low-alloy steels can be welded. So takes place when applying the procedure for welding workpieces made of mild steel and low-alloy steels, even when using alternating current with high amperage, a fairly quiet and largely Splash-free burning of the arc takes place. Furthermore, with the procedure welded joints achieved good strength properties, and their weld beads are very smooth and convex. Square cut. Finally, when applying of the process of the weld bead of the welded joints produced also the Easily loosen slag. -If you have workpieces made of non-oxidizing austenitic Want to weld steels using the method in question, for what purpose the hollow electrodes used with nickel and chromium in the form of powder or in another Form are provided, so one sets a slight carburization of the deposited weld metal solid, due to the effect of the carbon dioxide used as a protective gas the metallic one, transferred from the electrode through the arc into the weld pool Chrome.

Diese Aufkohlung kann den Kohlenstoffgehalt des Schweißmetalls um etwa 0,03% gegenüber dem ursprünglichen Kohlenstoffgehalt desselben erhöhen. So ergibt z. B. die Anwendung des in Frage stehenden Verfahrens bei Benutzung einer Elektrode, deren metallischer Mantel aus nichtoxydierendem Stahl mit 20 % Chrom, 8 fl/o Nickel und 0,05 % Kohlenstoff besteht, ein Schweißmetall, welches folgende Zusammensetzung aufweist: Kohlenstoff .................... 0,081% Chrom ......................... 19,20% Nickel ......................... 8,05% Hieraus folgt, daß der Kohlenstoffgehalt etwa um 0,03 % angestiegen ist.This carburization can increase the carbon content of the weld metal by approximately 0.03% over its original carbon content. So z. B. the application of the method in question when using an electrode whose metallic jacket consists of non-oxidizing steel with 20% chromium, 8 fl / o nickel and 0.05% carbon, a weld metal, which has the following composition: Carbon .................... 0.081% Chromium ......................... 19.20% Nickel ......................... 8.05% It follows that the carbon content has increased by about 0.03%.

Eine derartige Erhöhung des Kohlenstoffgehalts des Schweißmetalls bei der Schweißung von- Werkstücken aus nichtoxydierenden austenitischen Stählen ist in vielen Fällen in hohem Maß unerwünscht. Bei nichtoxydierenden austenitischen Stählen bewirkt die Aufkohlung des Schweißmetalls nämlich eine Verminderung des Widerstandes der Schweißverbindungen gegen interkristalline Korrosion sowie dadurch erzeugte Rißbildungen und ruft infolgedessen auch .eine Erhöhung der Bruchgefahr der Schweißverbindungen hervor.Such an increase in the carbon content of the weld metal when welding workpieces made of non-oxidizing austenitic steels is highly undesirable in many cases. With non-oxidizing austenitic In steels, the carburization of the weld metal has the effect of reducing the Resistance of the welded joints to intergranular corrosion and thereby generated cracks and consequently also causes an increase in the risk of breakage of the welded joints.

Auf Grund der österreichischen Patentschrift 174 268 ist es für das Lichtbogenschweißen von austenitischen Stählen, wie Chrom-Nickel-Stählen, bereits bekannt, Stickstoff als Schutzgas zu verwenden. Bei dem entsprechenden Schweißverfahren wird der elektrische Lichtbogen zwischen zwei nicht abschmelzenden Elektroden oder zwischen einer nicht abschmelzenden Elektrode und dem zu schweißenden Werkstück gebildet. Als Zusatzwerkstoff werden bei diesem Schweißverfahren blanke Drähte benutzt, welche dem Lichtbogen zugeführt werden und in diesem abschmelzen. Der Schutz des abschmelzenden Zusatzwerkstoffs sowie des Schweiß-Bades erfolgt bei dem Verfahren lediglich durch den als Schutzgas verwendeten Stickstoff.On the basis of the Austrian patent specification 174 268 it is for the Arc welding of austenitic steels, such as chrome-nickel steels, already known to use nitrogen as a protective gas. With the corresponding welding process the electric arc between two non-consumable electrodes or between a non-consumable electrode and the workpiece to be welded educated. Bare wires are used as filler material in this welding process, which are fed to the arc and melt in it. The protection of the Melting filler material as well as the welding bath takes place in the process only through the nitrogen used as protective gas.

Mit dem bekannten Verfahren lassen sich Schweißverbindungen an Werkstücken aus austenitischen Stählen herstellen, welche gute Zähigkeitseigenschaften aufweisen. Ein Nachteil des bekannten Verfahrens besteht jedoch darin, daß bei diesem ein verhältnismäßig starkes Spritzen des Zusatzwerkstoffs bei dessen Abschmelzen und Übergang in das Schweißbad stattfindet. Ein weiterer Nachteil des bekannten Verfahrens ist der, daß bei ihm einerseits nicht abschmelzende Elektroden und andererseits als Zusatzwerkstoff zuzuführende blanke Drähte benötigt werden.With the known method, welded connections can be made on workpieces Manufactured from austenitic steels, which have good toughness properties. A disadvantage of the known method, however, is that in this a relatively strong splashing of the filler material as it melts and passes into the Weld pool takes place. Another disadvantage of the known method is that that with him on the one hand non-melting electrodes and on the other hand as filler material bare wires to be fed are required.

Weiterhin ist es durch die deutsche Patentschrift 496 337 bekannt, beim Lichtbogenschweißen unter Verwendung von abschmelzenden Elektroden als Schutzgas ein Gemisch von Stickstoff und einem chemisch inerten, leicht ionisierbaren Gas, wie z. B. Argon, zu verwenden. Durch das Argon sollen dabei die ungünstigen Wirkungen des Stickstoffs auf das geschmolzene Metall, bei welchen es sich insbesondere um die Bildung von Nitriden und die durch diese hervorgerufene Brüchigkeit der Schweißnaht handelt, neutralisiert werden. Wenn dies bei dem bekannten Verfahren möglicherweise auch erreicht wird, so ist mit diesem jedoch der Nachteil verbunden, daß das hierzu vorgesehene Argon recht teuer ist.Furthermore, it is known from the German patent specification 496 337, in arc welding using consumable electrodes as shielding gas a mixture of nitrogen and a chemically inert, easily ionizable gas, such as B. argon to use. The argon is said to have the adverse effects of nitrogen on the molten metal, which are in particular the formation of nitrides and the resulting brittleness of the weld seam acts, be neutralized. If this is possible with the known method is also achieved, but this is associated with the disadvantage that this provided argon is quite expensive.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Verfahren gemäß dem Patent 1158 195 dahingehend weiterzuentwickeln, daß dieses auch für die Schweißung von Werkstücken aus nichtoxydierenden austenitischen Stählen anwendbar ist, wobei eine Beeinträchtigung der Festigkeitseigenschaften der Schweißnaht durch Aufkohlung des Schweißmetalls vermieden wird, der Lichtbogen selbst bei Anwendung von Wechselstrom mit hoher Stromstärke ruhig und weitgehend spritzfrei brennt und die hergestellten Schweißnähte ein gutes Aussehen haben.The invention is based on the object of further developing the method according to patent 1158 195 such that it can also be used for welding workpieces made of non-oxidizing austenitic steels, whereby an impairment of the strength properties of the weld seam through carburization of the weld metal is avoided, including the arc itself Application of alternating current with high amperage burns quietly and largely without splashing and the welds produced have a good appearance.

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung bei dem Verfahren gemäß dem Hauptpatent vor, daß als Schutzgas nicht nur Kohlendioxyd, sondern ein Gemisch von Kohlendioxyd und Stickstoff verwendet wird. Erfindungsgemäß ist dabei vorzugsweise weiterhin vorgesehen, daß in dem Schutzgasgemisch der Gehalt an Kohlendioxyd geringer als 40% und der Gehalt an Stickstoff höher als 60% ist.To achieve this object, the invention provides for the method according to the main patent that as a protective gas not only carbon dioxide, but a mixture of carbon dioxide and nitrogen is used. Is according to the invention it is preferably also provided that in the protective gas mixture the content of carbon dioxide is less than 40% and the content of nitrogen is higher than 60%.

An sich sollte man meinen, daß durch die erfindungsgemäß vorgesehene Verwendung von Stickstoff zusätzlich zu Kohlendioxyd als Schutzgas das erwünschte Ergebnis nicht zu erzielen ist, da in anderen Fällen die Verwendung von Stickstoff allein als Schutzgas beim Lichtbogenschweißen mit abschmelzenden Elektroden ein recht starkes Spritzen verursacht und außerdem die Bildung von Stickstoffverbindungen in dem Schweißmetall bewirkt, welche sich nachteilig auf die Festigkeitseigenschaften der Schweißnaht auswirken. Es hat sich jedoch gezeigt, daß überraschenderweise bei Anwendung von Stickstoff neben Kohlendioxyd als Schutzgas bei dem Verfahren gemäß dem Hauptpatent von dem Stickstoff derartige nachteilige Wirkungen nicht ausgeübt werden, sondern dieser zusammen mit dem Kohlendioxyd die Möglichkeit ergibt, das Verfahren gemäß dem Hauptpatent zur Herstellung von einwandfreien Schweißverbindungen von Werkstücken aus nichtoxydierenden austenitischen Werkstoffen zu verwenden.Per se one should think that by the inventively provided Use of nitrogen in addition to carbon dioxide as a protective gas is desirable Result cannot be achieved because in other cases the use of nitrogen used solely as a shielding gas in arc welding with consumable electrodes causes quite strong splashing and also the formation of nitrogen compounds causes in the weld metal, which adversely affects the strength properties affect the weld. However, it has been found that, surprisingly, in Use of nitrogen in addition to carbon dioxide as a protective gas in the process according to the main patent of the nitrogen did not exert such adverse effects but this, together with the carbon dioxide, gives the possibility of that Process according to the main patent for the production of perfect welded joints of workpieces made of non-oxidizing austenitic materials.

So findet bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens, selbst wenn bei diesem Wechselstrom hoher Stromstärke verwendet wird, ein sehr ruhiges Brennen des Lichtbogens und nur ein geringes Spritzen des Schweißmetalls statt. Ferner ist die bei diesem Verfahren eintretende Aufkohlung des Schweißmetalls sehr gering. Weiterhin wird bei ihm das Schweißbad durch die Schlacke gut abgedeckt. Darüber hinaus ergeben sich mit ihm rißfreie Schweißnähte, welche einerseits gute Festigkeitseigenschaften, insbesondere hinsichtlich ihrer Zähigkeit, und andererseits ein gutes Aussehen besitzen. Bei der Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Schweißen von nichtoxydierenden austenitischen Stählen gelangen Elektroden gemäß dem Hauptpatent zur Anwendung, welche geeignete Mengen an Chrom und Nickel enthalten. Diese Metalle können in den Elektroden in irgendeiner Form untergebracht sein. Vorzugsweise verwendet man jedoch Elektroden, deren metallischer Mantel die erforderlichen Mengen an Chrom und Nickel, beispielsweise 18% Chrom und 8% Nickel, enthält.So when using the method according to the invention, even if with this alternating current of high amperage used, a very quiet burning of the arc and only a slight splash of the weld metal. Furthermore is the carburization of the weld metal occurring in this process is very low. Furthermore, the weld pool is well covered by the slag. About that In addition, it results in crack-free welds, which on the one hand have good strength properties, especially with regard to their toughness and, on the other hand, have a good appearance. When using the method according to the invention for welding non-oxidizing austenitic steels are used according to the main patent, which contain appropriate amounts of chromium and nickel. These metals can be found in the Electrodes can be accommodated in some form. However, it is preferred to use Electrodes with a metallic sheath containing the required amounts of chromium and nickel, for example 18% chromium and 8% nickel.

Claims

Claims: 1. Method for automatic arc welding according to patent 1158 195, in which carbon dioxide is used as protective gas and a melting metallic hollow electrode, the core of which in granular form is essentially a mixture of deoxidizing substances and slag-forming substances with a total weight of 24 to 42 parts by weight of the metallic part of the electrode, this core being formed by deoxidizing ferroalloys in the ratio of 4 to 20% and by slag-forming substances in the ratio of 80 to 96%, and these latter substances consist of 60 to 85% titanium dioxide and 4 to 20% Manganese oxide and 8 to 251 / o silicon dioxide and the remainder of the core weight consists mainly of iron oxide, clay, lime, manganese and alkalis, characterized in that a mixture of carbon dioxide and nitrogen is used as protective gas.

2. The method according to claim 1, characterized in that that in the protective gas mixture, the carbon dioxide content is less than 40% and the Nitrogen content is higher than 60%.