DE1465027A1 - Verfahren zum Lichtbogenschweissen - Google Patents

Description

Geseilschaft für Lindes Eismaschinen Aktfengeseitschaft

(H 228) H 63/071

8.11.1965 Sm/Fi

Verfahren zum Lichtbogenschweissen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Lichtbogenschweissen unter Schutzgas von Werkstücken aus Stahl.

Es ist bekannt, beim Lichtbogenschweissen Sehweissdrähte zu verwenden, die aus einer Stahllegierung mit Zusätzen an desoxydierenden Stoffen bestehen. Häufig verwendete Desoxydationsini ttel sind Mangan, Silizium und Titan. Aluminium, das an sich ebenfalls ein starkes Desoxidationsmittel ist, wird jedoch fijr diesen Zweck kaum verwendet, da es im Vergleich zu den genannten anderen Elementen, die auch teilweise billiger sind, metallurgisch ungünstig auf die Schweißscbmelze einwirkt. Znsbesondere wird der Fluß der Schmelze durch die Bildung von

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Aluminiumoxyd nachteilig beeinflußt. Aus diesem Grunde wird der Aluminiumgehalt bei bekannten Schweißdrahtlegierungen für das Lichtbogenschweißen sehr klein gehalten. Diese geringen Mengen stellen jedoch im allgemeinen weniger einen beabsichtigten Legierungsbestandteil dar, sie ergeben sich vielmehr bei den heutigen Stahlherstellungsverfahren meist zwangsläufig.

Pur das Lichtbogenschweissen unter Schutzgas sind zwar aluminiumhaltige Schweißdrähte bekannt geworden, bei denen das Aluminium im wesentlichen allein^ als Desoxidationsmittel wirken soll, doch haben sich diese Drähte im allgemeinen nicht bewährt. Sie sind sogar weitgehend unbrauchbar,:wenn unter einem Schutzgas mit sehr aktiven Bestandteilen?^fwie ^; Kohlendloxyd, geschweißt wird. ;

Aus der Metallurgie der Stahlherstellung ist eine weitere Verwendungsart des Aluminiums bekannt. Sie beruht auf . der Eigenschaft dieses Elementes, Stickstoff unter Bildung von j Aluminiumnitriden abzubinden. Gasförmiger Stickstoff, der durch Diffusion in die flüssige Stahlschmelze gelangt, wirkt schädlich auf das Gefüge des Stahles. Diese Schädlichkeit ergibt sich aus Alterungs- und Härtungserscheinungen, die vor allem im Verlauf des langsamen Abkühlens beim Glühen zum Zwecke der Entspannung und des Härteausgleiohes, aber auch während des Lageras bei Raumtemperatur auftreten und durch Ausscheidungsvorgänge, im wesentlichen von Eisennitriden, Im Gefüge des Stahles verursacht werden. Diese aus der Metallurgie der Eisen-

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hüttenprozesse bekannten nachteiligen Wirkungen des Stickstoffes treten in kleinem MaBe auch beim Schweissen von Stahl auf. Selbst beim Schutzgassohweissen diffundiert noch eine erhebliche Menge Stickstoff durch die Schutzgashülle in die cchweißschaelze, abgesehen davon, daß sich meist im Schutzgas selbst-noch Verunreinigungen an Stickstoff befinden.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Lichtbogenschweißen von Stahl unter Schutzgas zu entwickeln, das auf Grund einer geeigneten Kombination eines Schutzgases und einer Drahtelektrode die durch Stickstoff verursachten Ausseheidungsvorgange verhindert und gleichzeitig die notwendige Desoxydation der Schweißschmelze unter Vermeidung nachteiliger Begleiterscheinungen gewährleistet.

Diese Aufgabe wird gelöst durch die kombinierte Anwendung eines Schutzgases mit geringer Oxydationswirkung, insbesondere der Zusammensetzung:

Argon oder Argon-Heliumgemisch oder Helium 70 - 99 VoI %

Sauerstoff 0-10 VoI %

Kohlendioxyd 0-85 VoI $

Stickstoff . 0 - 0,5 VoI %

und einer abschmelzenden Drahtelektrode aus einer Stahlieglerung, die durch Zusätze von Mangan und Silizium und/oder iitan und/oder Kalzium überdesoxydiert ist, und einen Gehalt an me-

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tailischem Aluminium von 0,1 bis 0,6 G-ew % besitzt.

Überdesoxydation des Schweißdrahtes heißt in diesem Zusammenhang, daß die in der Stahllegierung des Drahtes enthaltenen Zusätze der desoxydierenden Stoffe Mangan und Silizium und/oder Titan und/oder Kalzium in einer Menge vorhanden sein müssen, die, unter Berüoksiohtigung der Sehutzgaezueammensetzung, zur Desoxydation der Sohweißsehmelze auereicht und darübeijhinaus den Gehalt des Drahtes an metallischem Aluminium vor Oxydation schützt.

Der erfindungsgemäße Zusatz von metallischem Aluminium zur SohweiÄdrahtlegierung, der im Gegensatz zur derzeitigen ablehnenden Meinung der Fachwelt über die Brauchbarkeit von aluminiumlegierten Schweißdrähten steht, beruht auf der Erkenntnis, daß eich Aluminium dann und nur dann metallurgisch vorteilhaft auf die Schweißschmelze auswirkt, wenn durch geeignete Maßnahmen dafür gesorgt wird, daß das Aluminium in metallischer Form in die Schmelze gelangt.

Erfindungsgemäß bestehen diese Maßnahmen zum einen aus der Zulegierung von anderen Desoxydationsmitteln wie Mangan, Silizium und Titan zum Schweißdrahtwerkstoff, wobei die Menge dieser Zusätze, wie beschrieben, so gewählt wird, daß durch ihre Anwesenheit in der Schweißschmelze eine Oxydation des Aluminiums weitgehend verhindert wird uhd damit für die Sohraelze keine Nachteile, wie Beeinträchtigung des Flußes durch Aluminiumoxyd, entstehen. Zum anderen wird er-

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findungsgeraäß ein Schutzgas verwendet, dessen Oxydationswirkung auf Grund seiner Zusammensetzung so gering ist, daß auoh eine Oxydation des Aluminiums durch das Gas vermieden wird. PUr diesen Zweck eignen sich die bekannten Mischgase auf Edelgasbasis der Zusammensetzung:

Argon oder Ärgon-Helium-Gemisch oder Helium 70 bis'99 Sauerstoff 0 bis 10
Kohlendioxyd 0 bis 25
Stickstoff 0 bis 0,5

Wenn insbesondere Argon verwendet wird, ergibt sich der wirtschaftlich bedeutsame Vorteil, daß ohne Gefährdung der Schweißnaht-Qualität sogenanntes Rohargon verwendet werden kann, da dessen Stickstoffgehalt durch das im Schweißdraht enthaltene Aluminium abgebunden wird.

Durch die Verwendung eines Schutzgases der genannten Zusammensetzung in Kombination mit der erfindungsgemäßen Drahtelektrode wird demnach erreicht, daß in der Schweißschmelze metallisches Aluminium zur Abbindung, des Stickstoffes zur Verfügung steht. Die Bedeutung der Erfindung beruht infolgedessen auf der Tatsache, daß Bedenken gegen den Einsatz des Schutzgasschweissens bei hohen Qualitätsanforderungen, die auf Grund der durch den Stickstoff hervorgerufenen Härtungs- und Alterungserscheinungen bestehen, beseitigt werden. Insbesondere wird vermieden, daß durch Glühungen zum Zwecke der Ent-

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spannung und des Ausgleichs örtlicher Härtespitzen statt der erwarteten Erhöhung der Zähigkeit eine Versprödung verursacht wird. Auch wird verhindert, daß das Streckgrenzen-Verhältnis auf Werte über 80 % Ansteigt, was im Streben nach Sicherheit gegen Sprödbruch als sehr ungünstig angesehen wird.

2 Patentansprüche

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Claims (2)

1. wendung ^·> " ■■" ,

   a) eines Sohutzg&ses mit gerin^e^ oxydationawirkung* insbesondere der Zusammensetzung ' **.

   Argon oder Argon- . ₍₎ ^!

   HeliUBigemiech oder HelJLum 70 bis 99'Voli5-_> ■ S&ueretoff ^f> ο bis 10 VoI^

   Kohlendioxyd 0 bia 25 VoI^

   Stickstoff 0 bis 0,5 VoI $

   und

   b) einer abschmelzender» Drahtelektrode aus einer Sfcahllegiörungj die duroh ^uaätse von Mangan und Cilisium und/oder Titan und/oder ,Kalzium■überdesoxydiert ist und einen Gehalt an metallischem* Aluminium von 0,1 bis 0,6 Gew;i besitzt· ■. .-

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2. 2. ^bsohmelzende Drahteitiktrodie sur Dufchführung de« Verfahrens naoh Anagäruöh :lL dadurch Gekennzeichnet, dass eip aus einer $tahllegierung besteht,, die. ,Buroh' Zusätze von liahsan und ., ,

   t··- Τ±Λ,&& und/oder Kalzium überdeso;:ydiert i

   und einen Gehalt an metfalliscttem Aluminium von ' 0,1 bis 0,6

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   besitzt.

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