DE1440282B1

DE1440282B1 - Verfahren zum schweissen von staehlen mit abgeschirmtem lichtbogen und selen elektrode zur ausfuehrung dieses verfahrens

Info

Publication number: DE1440282B1
Application number: DE19571440282
Authority: DE
Inventors: James Montrose Mitchell Eric; Reginald Wilson Laurence
Original assignee: British Oxigen Ltd
Current assignee: BOC Group Ltd
Priority date: 1956-04-17
Filing date: 1957-04-16
Publication date: 1971-08-26
Also published as: BE556741A; CH357817A; GB858854A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schweißen, insbesondere zum automatischen Schweißen von Stählen mit abgeschirmtem Lichtbogen mit einer Seelen-Elektrode, die einen Kern aus pulverigen, dicht gepackten, bindemittelfreien und metallpulverhaltigen Stoffen enthält. Ferner betrifft die Erfindung eine Seelen-Elektrode zur Ausführung dieses Verfahrens.

Der hier verwendete Ausdruck »abgeschirmte Lichtbogenschweißung« umfaßt alle Verfahren der elektrischen Lichtbogenschweißung, bei denen der Lichtbogen und die Schweißzone durch ein Schutzmedium geschützt werden, z. B. ein Gas oder ein körniges oder pulverförmiges schmelzbares Mineral.

In der deutschen Patentschrift 891 535 ist eine Seelen-Elektrode mit einem blanken, aus Schweißmetall bestehenden Mantel beschrieben, welcher einen Elektrodenkern aus pulverigem, dicht gepacktem, bindemittelfreiem und metallpulverhaltigem Material umschließt.

Insbesondere für das Schweißen von Hand bestimmte Seelen-Elektroden sind auch aus der USA.-Patentschrift 2 442 087, den britischen Patentschriften 420447 und 463 131 und der deutschen Patentschrift 546 728 sowie der Zeitschrift »Welding Journal«, September 1955, S. 861 bis 869, bekannt. "

Mittels der bekannten Seelen-Elektroden können bei Verwendung \erhältnismäßig starker Ströme keine ausreichend guten Schweißnähte gebildet werden, wie nachstehend erläutert wird.

Einem Aufsatz von K. L. Z e y e η »Neuere Erkenntnisse über den Einfluß des Wasserstoffs bei Schweißungen« in der Zeitschrift »Schweißen und Schneiden«, 7, 1955, S. 200 bis 207 und 305 bis 313, ist in Verbindung mit umhüllten Elektroden zu entnehmen, daß sich durch das Vorhandensein von Wasserstoff in den Schweißwerkstoffen schlechte Schweißnähte ergeben.

Ferner ist der britischen Patentschrift 709 533 der Hinweis zu entnehmen, ein trockenes Schutzgas zu verwenden, während der USA.-Patentschrift 2 432 773 zu entnehmen ist, daß sich durch Wasserstoff brüchige Schweißnähte ergeben.

Ebenfalls in Verbindung mit umhüllten Elektroden ist dem Buch »Werkstoff und Schweißung«, Bd. I, von F. Erdmann — Jesnitzer, Akademie-Verlag Berlin, 1951, auf S. 314 zu entnehmen, daß Umhüllungszusätze von Stoffen, die Stickstoff und Sauerstoff aus dem Schmelzbad abzubinden und entweder in die Schlacke oder in unschädlicher Form ins Schmelzbad überzuführen vermögen, eine ähnliche Wirkung bezwecken wie bei der Stahlherstellung.

Aus der deutschen Patentschrift 557 676 ist es noch bekannt, nackte Elektroden mit einem biegsamen Überzug zu versehen, welcher beim Schweißen um die Schweißflamme eine gasförmige Schutzhülle bildet.

Nackte Elektroden beherbergen von Haus aus weniger Wasserstoff, jedoch hat man bei ihnen Schwierigkeiten hinsichtlich ihrer Zusammensetzung im Hinblick auf das Erfordernis der Durchführung von Schweißarbeiten bei einer Vielzahl von jeweils verschiedenen Werkstoffen. Diese Schwierigkeiten sind bei legierten Stählen und sonstigen Werkstoffen mit besonderen physikalischen Eigenschaften besonders groß, da diese die Herstellung von Schweißdrähten der gleichen Zusammensetzung wie der zu >chwei!?cnde Werkstoff äußerst schwierig machen. Zur Vermeidung dieser Schwierigkeiten wurde auch schon vorgeschlagen, umhüllte Elektroden zu verwenden und deren Umhüllung erhebliche Mengen eines Metalls oder von Metallen oder Legierungen beizugeben, so daß an der Schweißstelle ein Schweißmetall geeigneter Zusammensetzung aufgetragen wird. Umhüllte Elektroden haben jedoch wiederum den Nachteil, daß es bei ihnen infolge der Umhüllung verhältnismäßig schwierig ist, starke

»ο Ströme durch sie hindurchzuleiten. Diese Schwierigkeit ist selbst bei Verwendung von Netzmantelelektroden gegeben.

Durch die Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, beim Schweißen mit sehr hohen Stromdichten, d. h.

mit Stromdichten von mehr als 150 A/mm² hohe Nahtgüten zu erzielen.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung bei einem Verfahren der eingangs angegebenen Art dadurch gelöst, daß der metallische Mantelquerschnitt der Elektrode mit einer Stromdichte von mehr als 150 A je mm² belastet wird und daß eine Elektrode verwendet wird, deren Kern im wesentlichen wasserstofffrei und nichthygroskopisch ist und desoxvdierende Bestandteile enthält.

Durch die Erfindung ergeben sich auch bei Verwendung von Stromdichten von mehr als 150 A/mm² Schweißnähte sehr hoher Güte, v\e!che außerdem mit Bezug auf den zu schweißenden Werkstoff die gewünschte Zusammensetzung aufweisen.

Die vorteilhafte Wirkung des Schweißverfahrens nach der Erfindung läßt sich damit erklären, daß die große metallische Oberfläche der Seelen-Elektrode die Überleitung hoher Ströme erleichtert und dadurch hohe Strom-Querschnittsbelastungen, die für eine hohe Abschmelzleistung Voraussetzung sind, möglich macht. Eine hohe Strombelastung der Elektrode hat ein heißes Schmelzbad zur Folge, das in verstärktem Maße für Wasserstoff aufnahmefähig ist. Durch die hohe Schmelztemperatur wird in stärkerem Maße molekularer oder als Kristallwasser gebundener Wasserstoff freigesetzt, so daß die Kernstoffe mit Rücksicht darauf bestimmte Eigenschaften — wasserstofffrei, nichthygroskopisch — erfüllen müssen. Da jedoch einerseits auch die Wasserstofflöslichkeit der Stahlschmelze mit der Verringerung des Sauerstoffanteils steigt, andererseits diese Wirkung bedeutungsmäßig in den Hintergrund tritt, wenn sich statt Eisenoxyden andere, stabilere Metalloxyde und Fluoride bilden können, ergibt die an sich bekannte Verwendung von Desoxydantien in Kombination mit den anderen Merkmalen des Anmeldungsgegenstandesdiegenannte, nicht vorhersehbare Wirkung.

Eine Seelen-Elektrode zur Ausführung des erfindungsgemäßen Schweißverfahrens ist gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß der Elektrodenkern eine Materialkomponente, beispielsweise CaI-ciumearbonat oder Calziumfluorid, enthält, die unter dem Einfluß der Lichtbogenhitze ein den Lichtbogen in an sich bekannter Weise einhüllendes Schutzgas entwickelt.

Erfmdungsgemäß stetig zugeführte Seelen-Elektroden können jedoch nicht nur für die gasabgeschirmte elektrische Lichtbogenschweißung verwendet werden, sondern ebenso auch für die Unterpulverschweißur.g.

Die hierbei verwendete Flußmittelaufschüttung kann von irgendeinem geeigneten Typ sein; sie kann beispielsweise aus einem feinverteilten Mineral bestehen, das in der Hauptsache aus schmelzbaren Silikaten

zusammengesetzt ist. Bei der Verwendungeines Schutzgases kann dasselbe ein inertes Gas sein, wie z. B. Argon und/oder Helium oder ein Gemisch aus Argon und/oder Helium mit Sauerstoff oder wahlweise Gemische, wie z. B. aus Argon und Kohlenmonoxyd oder Kohlendioxyd; falls es gewünscht wird, kann man auch Kohlenmonoxyd oder auch Kohlendioxyd für sich aHein verwenden. In gewissen Fällen, wie z. B. beim Schweißen von Kupfer, kann man Stickstoff als Schutzgas verwenden, obwohl bei gewissen anderen Metallen, insbesondere Aluminium und Eisen sowie den Legierungen des letzteren, die Verwendung von Stickstoff infolge der Bildung vor Nitriden unerwünscht ist.

In gewissem Umfange hängt die Zusammensetzung des Seelen-ElektTodenkems von dem verwendeten Schutzmedium ab. Enthält beispielsweise das Schutzmedium, z. B. ein Schutzgas, gasförmigen Sauerstoff oder ist es ein solches, daß Sauerstoff im Lichtbogen auftreten könnte, dann ist es im allgemeinen erwünscht, daß der Kern der verwendeten Elektrode einen etwas höheren Anteil an Desoxydationsmitteln erthält als bei Verwendung eines nichtoxydierenden Schutzgases. Wenn es auch nicht möglich ist, erschöpfende Einzelheiten über alle Stoffkombinationen, Schutzgas- und Kernzusammensetzungen anzugeben, so ergeben sich doch die allgemeinen Grundsätze, auf denen diese Wechselbeziehungen basieren, aus den Beispielen in der nachstehenden Beschreibung.

Es ist ohne weiteres klar, daß es für das Schweißen einer sehr großen Anzahl verschiedenster Werkstoffe notwendig sein v. ird, Schweißelektroden verschiedener Zusammensetzungen zu verwenden. Der Kern kann z. B. kristallwasserfreie und unzerfließliche Flußmittel, Desoxydierungbmittel, Legierungsmittel und Zusatzstoffe enthalten. In einigen Fällen können die im Kern enthaltenen Stoffe auch die Funktionen von mehr als einem der obenerwähnten Mittel übernehmen. Das den Mantel bildende Metall kann ein Eisen- oder auch ein Nichteisenmetall sein.

Bei den sogenannten Flußmittelumhüllungen, wie sie bei Schweißelektroden des Stangen- bzw. Stabtyps verwendte werden, gebraucht man die allerverschiedensten Stoffe. Gewisse dieser Stoffe können als Bestandteile der Kernzusammensetzung zur Verwendung gemäß der vorliegenden Erfindung geeignet sein. Beispielsweise können die Flußmittel vom basischen Typ sein odef auch vom Typ des Titandioxyds; in einigen Fällen kann man Kombinationen beider Typen verwenden. Als Beispiel für die sogenannten basischen Flußmittel seien hier die kristallwasserfreien und praktisch unzerfließlichen Metallfluoride, wie z. B. Calciumfluorid, Kryolith, Magnesiumfluorid und Bariumfiuorid, oder kristallwasserfreie und praktisch unzerfließliche Metallcarbonate, wie z. B. Calciumcarbonat, beispielsweise in der Form von Dolomit oder Magnesiumcarbonat (Magnesit) genannt. Zu den typischen Titandioxyd-Stoffen gehört einmal das Titandioxyd [Titan(lV)-oxyd = TiO₂] selbst, welches — wie oben erwähnt wurde — mit vorwiegend basischen Stoffen gemischt werden kann, und zwar in einem weiten Bereich der Zusammensetzungen von vorwiegend basischem Gehalt bis zu vorwiegend TiO₂-Gehalt. Falls es gewünscht wird, kann man der Kernmasse auch Eisenoxyd beifügen.

Wahlweise kann man Flußmittel verwenden, die im wesentlichen Eisen- und Manganoxyde und -silikate enthalten; sie werden allgemein als neutrale Flußmittel bezeichnet. Gegebenenfalls kann man die Silikate vor dem Vermischen mit der Kernmasse einem Vorschmelzen unterziehen, jedoch sollte man die hygroskopischeren Silikate, wie z. B. die Erdalkalicilikate vermeiden.

Typische Desoxydierungsmittel sind Ferromangan, Ferrosilizium und Ferrotitan. Die zu verwendenden Legierungsmittel sind feinverteilte oder gepulverte Metalle oder Legierungen, insbesondere Legierungen

ίο des Eisens.

Beim Schweißen von Flußstahl beispielsweise ist der Zusatz von Legierungsmitteln im allgemeinen nicht notwendig und unerwünscht. Dagegen kann man beim Schweißen von legierten Stählen für die Kernmasse der verwendeten Elektroden Legierungsmittel als einen der Hauptbestandteile gebrauchen, z. B. in Form von Ferrolegierungen, wie z. B. Ferrochrom oder Ferromangan. Die Kernzusammensetzung wird dabei so gewählt, daß das aufgetragene Schweißmetall eine Zusammensetzung hat, welche für das betreffende Werkstück geeignet ist. Das Verhältnis des Metallgewichts der Elektrode zu dem Gewicht des Kerns hangt natürlich von der gewünschten Zusammensetzung des aufzutragenden Schweißmetalls ab. Bei einer zylindrischen Elektrode wird die Wandstärke des Mantels im allgemeinen geringer sein als ein Viertel des Elektrodendurchmessers.

Bei der Zubereitung der Kernmasse wird man finden, daß die gewünschten Anteile an Desoxydationsmitteln und/oder Flußmitteln und/oder Legierungsmitteln ein verhältnismäßig kleines Volumen einnehmen im Vergleich zu dem \erfügbaren Raum innerhalb einer zweckmäßigen Größe und Dicke des Mantels der Elektrode, bei welcher diese Mittel verwendet werden sollen. Unter solchen Umständen kann es von Vorteil sein, der Kernmasse Füllstoffe hinzuzusetzen, wie z. B. Eisen- oder Metallpulver, welche dann von dergleichen Zusammensetzung sein können wie das den Mantel der Elektrode bildende Metall oder das zu schweißende Metall, jedoch ist es klar, daß man — falls gewünscht — das Volumen der den Kern bildenden Stoffe in gewissem Umfange diesem Zweck anpassen kann, indem man dazu Desoxydations- und/oder Legierungsmittel auswählt, welche verhältnismäßig große Anteile an Eisen oder sonstiger Metalle, die als Zusatzstoffe gewählt wurden, enthalten.

Eine derartige Elektrode kann entweder unter einer Aufschüttung eines Flußmittels bei der üblichen verdeckten Lichtbogenschweißung, beispielsweise zum Zusammenschweißen von Werkstücken, oder, insbesondere, bei Stücken von geringem Außendurchmesser, bei der üblichen Lichtbogenschweißung unter der Schutzatmosphäre eines inerten Gases und unter Verhältnissen, bei denen sich der Lichtbogen von selbst einstellt, verwendet werden. Im letzteren Falle bekommt dieses Verfahren durch die Elektrode die metallurgische ElastizifÜt der Verfahren mit umhüllten Elektroden. Es ist jedoch nicht notwendig, daß das Schutzgas ein inertes Gas ist; man kann auch Kohlendioxvd verwenden, wo es dafür geeignet sein sollte. Man kann mit einer solchen Elektrode in einem Schutzgas-Lichtbogenschweißverfahren auch eine Auftraesschweißung vornehmen oder eine harte verschleißieste Oberfläche aufbauen.

Zum besseren Verständnis der Erfindung werden nunmehr als Beispiele einige typische Zusammensetzungen zur Verwendung gemäß der vorliegenden Eitiiidung beschrieben.

Beispiel I

Basisches Flußmittel für Elektroden zum Schweißen von Stahl

Calciumfluorid 20 bis 60 Gewichtsteile

Mineralisches Silikat 0 bis 40 Gewichtsteile

Titanoxyd 0 bis 20 Gewichtsteile

Calciumcarbonat ... 0 bis 60 Gewichtsteile

Eisenoxyd 0 bis 20 Gewichtsteile

Ferromangan 0 bis 20 Gewichtsteile

Ferrosilizium 0 bis 20 Gewichtsteile

Ferrotitan 0 bis 20 Gewichtsteile

Eisenpulver 0 bis .70 Gewichtsteile

Bei dieser Zusammensetzung können die jeweiligen Bestandteile geändert werden, beispielsweise können Eisenoxyd und Titanoxyd für sich allein vertreten sein oder auch miteinander kombiniert, z. B. als Ilmenit. Das Calciumfluorid, obwohl es vorzuziehen ist, kann durch andere, praktisch nichthygroskopische Metallfluoride ersetzt werden. Weiterhin kann das Calciumcarbonat durch andere, praktisch nichthygroskopische Metallcarbonate ersetzt werden. Das verwendete mineralische Silikat muß im wesentlichen mchtnygrosEopisch sein.

Das Eisenpulver kann dazu verwendet werden, die Fluß- und/oder Desoxydation s- und/oder Legierungsmittel zu verdünnen, um — wieobenerv. ahnt — irgendein gewünschtes Gesamtverhältnis von Metall zu Flußmittel zu erhalten.

Beispiel IA

Ein engerer Zusammensetzungsbereich für die Kernmasse ist beispielsweise der folgende:

Das Calciumfluorid kann durch andere, praktisch nichthygroskopische Metallfluoride ersetzt werden, und zwar entweder ganz oder teilweise, beispielsweise durch Kryolith, Magnesiumfluorid und Bariumfluorid, 5 ohne dabei von dem Prinzip des völlig kristallwasserfreien Flußmittels abzugehen. In der gleichen Weise kann auch das Calciumcarbonat durch andere, praktisch nichthygroskopische Metallcarbonate entweder ganz oder teilweise ersetzt werden, und natürlich kann ίο man auch irgendeine beliebige Form kristallwasserfreien und praktisch nicht hygroskopischen mineralischen Silikats verwenden.

Beispiel HA

Ein engerer Zusammensetzungsbereich der Kernmasse ist beispielsweise der folgende:

Calciumfluorid

Mineralisches Silikat

Titanoxyd

Calciumcarbonat ...

Ferromangan

Ferrosilizium

Eisenpulver

20 bis 35 Gewichtsteile 0 bis 20 Gewichtsteile 0 bis 20 Gewichtsteile 0 bis 35 Gewichtsteile 0 bis 10 Gewichtsteile 0 bis 10 Gewichtsteile

20 bis 60 Gewichtsteile

Beispiel BI

Ein Flußmittel für die Kernmasse, bei welchem festgestellt wurde, daß es gute Resultate beim Zusammenschweißen von Werkstücken aus Flußstahl ergibt, hat die folgende Zusammensetzung:

Calciumfluorid 27 Gewichtsteile

Titanoxyd 7 Gewichtsteile

Calciuncarbonat 31 Gewichtsteile

Ferromangan 2 Gewichtsteile

Ferrosilizium 8 Gewichtsteile

Eisenpulver 25 Gewichtsteile

Beispiel II

Flußmittel des TiO₂-Typs für Elektroden zum Schweißen von Stahl

Titanoxyd 20 bis 70 Gewichtsteile

Calciumfluorid 0 bis 30 Gewichtsteile

Calciumcarbonat ... 0 bis 20 Gewichtsteile

Mineralisches Silikat 0 bis 20 Gewichtsteile

Ferromangan 0 bis 20 Gewichtsteile

Ferrosilizium 0 bis 20 Gewichtsteile

Ferrotitan 0 bis 20 Gewichtsteile

Eisenpulver 0 bis 70 Gewichtsteile

Titanoxyd 25 bis

Calciumfluorid 10 bis

Calciumcarbonat ... 0 bis

Mineralisches Silikat 0 bis

Ferromangan 5 bis

Ferrosilizium 0 bis

Ferrotitan 5 bis

Eisenpulver 20 bis

50 Gewichtsteile 20 Gewichtsteile 10 Gewichtsteile 10 Gewichtsteile 10 Gewichtsteile 5 Gewichtsteile 10 Gewichtstelle 60 Gewichtsteile

Beispiel II B

Eine Kernmasse, welche gute Resultate ergab, hatte folgende Zusammensetzung:

Titanoxyd 31 Gewichtsteile

Calciumfluorid ν 16 Gewichtsteile

Ferromangan 9 Gewichtsteile

Ferrosilizium 2 Gewichtsteile

Eisenpulver 42 Gewichtsteile

Beispiel III

Elektroden zur Verwendung beim Schweißen von Stählen, lediglich mit Gasschutzatmosphäre

Diese Elektroden sollen im allgemeinen ohne Flußmittel verwendet werden, aber natürlich kann man Flußmittel in geringen Mengen hinzusetzen, um irgendeinen besonderen Vorgang zu erleichtern oder die Stabilität des Lichtbogens zu verbessern, zum Unterschiede von einem größeren Zusatz, wie er bei den obigen Beispielen erforderlich war.

Zusammensetzung der Kernmasse

Bis zu 10 Gewichtsteile eines Desoxydationsmittels, außer einem oder mehreren der folgenden Stoffe, je nach Bedarf:

Eisenpulver 0 bis 95 Gewichtsteile,

vorzugsweise 30 bis 90 Teile

Legierungselemente 0 bis 95 Gewichtsteile,

vorzugsweise nicht über 80 Teile

Flußmittel und/oder
Lichtbogenstabilisatoren 0 bis 20%

Der Lichtbogenstabilisator kann aus Kaliumoxalat bestehen.

Es ist hier noch zu bemerken, daß eine Ferrolegierung sowohl als Desoxydationsmittel wie auch als Legierungsstoff verwendet werden kann.

Claims

Beispiel IHA um einen offenen länglichen Trog 6 zu bilden. In diesen Trog 6 wird das Kernmaterial 7 in gut gemischtem Zum Schweißen von Flußstahl Zustande mittels eines Aufgabetrichters 8 eingebracht,

τ-- _ , _Oft _ . ,, , ... wobei das überschüssige Kernmaterial durch einen

Eisenpulver JJ Gewichtstei P _{5 Schaber 9 entfe wir(}f _{und def T 6 miuds dnes}

Ferromangan 10 Gew.ch sei P p_reßstempels 10 geschlossen wird. Ein weiterer Preß-

Ferro.hz.um 2 Gewich st« P _s , £ _wjrd *_{envendet um den Kern weiter zu}

FTi T VLkV, ί ?^WICi .TL verdichten und die Elektrode auf den gewünschten

Lichtbogenstabilisator .... 2 Gewichtsteile Durchmesser zu bringen. Aus einer einzigen Breite

Als Lichtbogenstabilisator kann man Kaliumc>*alat to und Dicke des Metallstreifens kann ein ganzer Bereich

verwenden. von Elektrodengrößen hergestellt werden.

Als Elektrodenmantel verwendet man Flußstahl. Vorzugsweise wird das Kernmaterial 7 in den Trog

eingebracht, wenn es kein Kristallwasser enthält, so

Beispiel IIIB ^aQ ein anschließendes Erhitzen, um das Kernmaterial

Für das Auftragen »5 von der Feuchtigkeit zu befreien, überflüssig ist, je-

«msx baxtÄa. \«%cb,k.vK^s^a Otetfftsfes. ·&»& SA3Ü aivOi. kanu, cm-o. <üä. EJßk&M/i/t <v.bJ/A<w-, 'im. van odfiic

Eisenpulver 75 Gewichtsteile Ζπ£α *^Μ'"^ΰ&α ^{dCS Tr}°^{geS 6 Feuchti}S^{kdt aus}*

^Fevnhi^r _n°? ff l^hl^hem ,nr -u, , -ifi F^fr 3'zeigt die Seelen-Elektrode bei ihrer Verwen-

Kohlenstoffgehalt 10 Gew.ch stei e _{ao du} ^ der Unterpulver-Lichtbogenschweißung, um

?^Ζ?Λϊ;· h Gew^htsteiie Schweißmetall 12 auf ein Werkstück 13 aufzutragen.

Ferromangan mit hohem ..,.,. Die Seelen-Elektrode mit dem Metallmantel 2 und dem

Kohlenstoffgehalt 10 Gew.chtste.ie _Kern 3 _{wdcher eine Zusammensetzung nach einem der}

Für die Elektrode wird ein Mantel aus Flußstahl ver- obigen Beispiele I oder II aufweist, wird stetig an dem wendet. ²5 Werkstück 13 vorgeschoben und gegenüber diesem zu

sammen mit einem Aufgabetrichter 14 bewegt, der ein

Beispiel HIC körniges oder pulverförmiges mineralisches Flußmittel

Für kupferhaltige Stähle 0 '5 vor der Elektrode absetzt. Der Metallmantel 2 der

r,. . ... ., ._ Elektrode und das Werkstück 13 sind an eine geeienete

Eisenpulver ........... 80 Gewichtste.le _{3o St udle angeschlosscn}. Zvuschen der Elektrode 1

Ferromangan rmt niedri- und dem Werkstück 13 *ird unterhalb des Flußgen Kohlenstoffgehalt.. 10 Gew.chtste. e _{mittels 1S ein Lichtb}ogen ^bildet. Die durch den

Kupferpulver 10 Gewichtste.le _Lichtbogen geschmolzene Schlacke bildet auf dem ge-

Für die Elektrode wird ein Mantel aus Flußstahl ^ver- schmolzenen Schweißmetall eine Schutzhülle 16.
wendet. 35 F i g. 4 zeigt eine Seelen-Elektrode 1 mit einer

Kernmasse gemäß irgendeinem der Beispiele III zum

Beispiel HID Auftragen von Schweißmetall 17 auf einem Werkstück

Für austenitische Manganstähle 18 unter einem Schutzgas, z. B. Kohlendioxyd oder

„. , ... ., .,„ Argon, welches durch eine Düse 19 zugeführt wird.

Eisenpulver ···;·■·■ 40 Gewichtste.le _+(>
£.£ _{k]ejne Schlackenm auf dem} aufgetraeenen

Ferromangan mit hohem Schweißmetall ist bei 20 angegeben. Wie in dem vor-

Kohlenstoffgehalt 60 Gewichtsteiie hergehenden Beispiel werden die Seelen-Elektrode und

Für die Elektrode wird ein Mantel aus Flußstahl ver- das Werkstück an eine geeignete Stromquelle angewendet- schlossen, so daß zwischen Elektrode und Werkstück

Die Elektroden der Beispiele HIA, B, C und D sind 45 ein Lichtbogen gezogen wird, und die Elektrode wird

bestimmt zur Verwendung in einer Schutzatmosphäre stetig auf das Werkstück zu vorgeschoben,

von Argon oder Kohlendioxyd. P t t " h ·

Mehrere Ausführungsformen der Erfindung werden ^{a s}P^r

im folgenden mit Bezug auf die Zeichnungen al? Bei- 1. Verfahren zum Schweißen von Stählen mit

spiele beschrieben. Es stellt dar 50 abgeschirmtem Lichtbogen mit einer Seelen-Elek-

F i g. 1 eine abgebrochene perspektivische Distel- trode, die einen Kern aus pulverigen, dicht ge-

lung einer Seelen-Elektrode nach der Erfindung, packten, bindemittelfreien und metallpulverhalti-

F i g. 2 in schematischer Weise die Herstellung der gen Stoffen enthält, dadurch gekenn·

in F i g. 1 dargestellten Seelen-Elektrode, zeichnet, daß der metallische Mantelquerschnitt

F i g. 3 die Seelen-Elektrode bei der Unterpulver- 55 der Elektrode mit einer Stromdichte von mehr als

Lichtbogenschweißung und 150 A/mm* belastet wird und daß eine Elektrode

Fig. 4 die Seelen-Elektrode bei der Lichtbogen- verwendet wird, deren Kern"im wesentlichen was-

schweißung in einer Schutzgasatmosphäre. serstofffrei und nicht hygroskopisch ist und des-

Nach F i g. 1 besteht die Seelen-Elektrode i aus oxydierende Bestandteile enthält

einem rohrförmigen Metallmantel 2, welcher einen fio 2. Elektrode zur Ausführung des Schweißver-

zungen umschließt. Die Elektrode kann, wie darge- daß der Elektroden kern eine Materialkomponente, stellt, einen kreisförmigen Querschnitt haben oder beispielsweise Calziumcarbonat oder Calziumauch eine andere Querschnittsform, beispielsweise die fluorid, enthält, die unter dem Einfluß der Lichteines Vielecks. 65 bogenhitze ein den Lichtbogen in an sich bekannter

Die Herstellung der Seelen-Elektrode geht aus Weise einhüllendes Schutzgas entwickelt.

F i g. 2 hervor, wo man einen flachen Metallstreifen 4 3. Elektrode nach Anspruch 1, dadurch gekenn-

sieht, der durch Formwalzen 5 hindurchgezogen wird, zeichnet, daß der Elektrodenkern ein unverschmol-

zenes Gemenge aus einem schlackebildenden Flußmittel, einer desoxydierenden Komponente und einem Metallpulver enthält.

4. Elektrode nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektrodenkern 20 bis Gewichtsteile wasserfreies, im wesentlichen nicht hygroskopisches Metallfluorid, bis zu 40 Gewichtsteile wasserfreies, im. wesentlichen nicht hygroskopisches Metallcarbonat, bis zu je 20 Gewichtsteile Eisenoxyd, Ferromangan, Ferrosilizium und Ferrotitan und bis zu 70 Gewichtsteile Eisenpulver enthält.

5. Elektrode nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine Verteilung der einzelnen Bestandteile in folgenden Anteilen:

Calciumfluorid

Mineralisches Silikat

Titanoxyd

Calciumcarbonat

Ferromangan

Ferrosilizium

Eisenpulver

20 bis 35 Gewichtsteile bis zu 20 Gewichtsteile bis zu 20 Gewichtsteile bis zu 35 Gewichtsteile bis zu 10 Gewichtsteile bis zu 10 Gewichtsteile 20 bis 60 Gewichtsteile

30

6. Elektrode nach Anspruch 4, insbesondere zum Schweißen von Werkstücken aus Flußstahl, gekennzeichnet durch folgende Verteilung der einzelnen Kernkomponenten:

Calciumfluorid 27 Gewichtsteile

Titanoxyd 7 Gewichtsteile

Calciumcarbonat 31 Gewichtsteile

Ferromangan 2 Gewichtsteile

Ferrosilizium 8 Gewichtsteile

Eisenpulver 25 Gewichtsteile

7. Elektrode nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern 20 bis 70 Gewichtsteile wasserfreies, im wesentlichen nichthygroskopisches Metallfluorid, bis zu je 20 Gewichtsteile wasserfreies, im wesentlichen nichthygroskopisches Metallcarbonat, ferner wasserfreies, im wesentlichen nichthygroskopisches, mineralisches Silikat, Ferromangan, Ferrosilizium sowie Ferrotitan, und bis zu 70 Gewichtsteile Eisenpulver enthäll.

8. Elektrode nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektrodenkern außer 20 bis Gewichtsteilen Titanoxyd wahlweise noch folgende Bestandteile enthält:

Calciumfluorid

Calciumcarbonat
Mineralisches Silikat

Ferromangan ,

Ferrosilizium

Ferrotitan

Eisenpulver

bis zu 30 Gewichtsteile bis zu 20 Gewichtsteile bis zu 20 Gewichtsteile bis zu 20 Gewichtsteile bis zu 20 Gewichtsteile bis zu 20 Gewichtsteile bis zu 70 Gewichtsteile

55

9. Elektrode nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch folgende anteilmäßige Verteilung der einzelnen Bestandteile:

Titanoxyd 25 bis 50 Gewichtsteile

Calciumfluorid 10 bis 20 Gewichtsteile

Calciumcarbonat ... bis zu 10 Gewichtsteile

Mineralisches Silikat bis zu 10 Gewichtsteile

Ferromangan 5 bis 10 Gewichtsteile

Ferrosilizium bis zu 5 Gewichtsteile

Ferrotitan 5 bis 10 Gewichtsteile

Eisenpulver 20 bis 60 Gewichtsteile

60

10. Elektrode nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch folgende Verteilung der einzelnen Bestandteile:

Titanoxyd 30 Gewichtsteile

Calciumfluorid 16 Gewichtsteile

Ferromangan 9 Gewichtsteile

Ferrosilizium 2 Gewichtsteile

Eisenpulver 42 Gewichtsteile

11. Elektrode nach Anspruch 2 oder 3 zum Schweißen von Stahl, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektrodenkern ein Desoxydationsmittel in einer Menge bis zu 10 Gewichtsteilen und wahlweise Eisenpulver bis zu 95 Gewichtsteilen, Legierungselemente bis zu 95 Gewichtsteilen sowie bis zu 20 Gewichtsteile schlackebildende Flußmittel und einen Lichtbogenstabilisator enthält.

12. Elektrode nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektrodenkern 30 bis 90 Gewichtsteile Eisenpulver und weniger als 80 Gewichtsteile Legierungselemente enthält.

13. Elektrode nach Anspruch 11 zum Schweißen von Flußstahl, gekennzeichnet durch einen Elektrodenkörper aus Flußstahl, der einen Elektrodenkern mit folgender Zusammensetzung umschließt:

Eisenpulver 80 Gewichtsteile

Ferromangan 10 Gewichtsteile

Ferrosilizium 2 Gewichtsteile

Ferrotitan 1 Gewichtsteil

Lichtbogenstabilisator 2 Gewichtsteile

14. Elektrode nach Anspruch 11 zum Auftragen einer harten, verschließfesten Stahlschicht auf Stahl, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektrodenkern die folgende Zusammensetzung hat:

Eisenpulver 75 Gewichtsteile

Ferrochrom mit hohem Kohlenstoffgehalt 10 Gewichtsteile

Ferromolybdän 5 Gewichtsteile

Ferromangan mit hohem
Kohlenstoffgehalt ........ 10 Gewichtsteile

15. Elektrode nach Anspruch 11 zum Schweißen kupferhaltiger Stähle, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektrodenkern die folgende Zusammeasetzung hat:

Eisenpulver 80 Gewichtsteile

Ferromangan mit niedrigem

Kohlenstoffgehalt 10 Gewichtsteile

Kupferpulver 10 Gewichtsteile

16. Elektrode nach Anspruch 11 zum Schweißen von austenitischen Manganstählen, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektrodenkern folgende Zusammensetzung hat:

Eisenpulver 40 Gewichtsteile

Ferromangan mit hohem
Kohlenstoffgehalt 60 Gewichtsteile

17. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Seelen-Elektrode in endloser Form fortgesetzt vorgeschoben wird und daß die Zuführung des Schweißstroms über einen den Elektrodenkern umschließenden Elektrodenkörper erfolgt, wobei das Abschirmungsmittel den Lichtbogen und die Schweißstelle umhüllt.

18. Verfahren nach Anspruch 17, gekennzeichnet

durch die Zuführung von Argon oder Kohlendioxyd als Abschirmmittel.

19. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschirmung des Lichtbogens und der Schweißzone durch Eintauchen in ein S schmelzbares Flußmittel erfolgt.

20. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß mittels der Lichtbogenhitze ein den Lichtbogen und die Schweißzone einhüllendes Schutzgas aus dem beispielsweise Calziumcarbonat oder Calciumfluorid enthaltenden EiektrodenJcern ausgetrieben wird

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen