DE1483417C

DE1483417C - Welding wire made of steel, in particular for automatic or semi-automatic arc welding

Info

Publication number: DE1483417C
Authority: DE
Inventors: Pierre Croissy sur Seine; Sicot Roger Maison-Alfort Seine; Soulary (Frankreich)
Original assignee: LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Current assignee: LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Publication date: 1972-07-06

Description

Bekanntlich müssen Schweißdrähte aus Stahl für die Lichtbogenschweißung eine besondere Oberflächenbehandlung erfahren, damit sie von den beim Drahtziehvorgang aufgebrachten Fettstoffen befreit und gegen Oxydation geschützt werden. Besondere Anforderungen in dieser Hinsicht stellt die Lichtbogenschweißung unter Schutzgas, wie Argon, Helium oder Kohlendioxid, und die hierfür zu verwendenden Drähte sind üblicherweise verkupfert.It is well known that steel welding wires for arc welding require a special surface treatment experienced so that they are freed from the fatty substances applied during the wire drawing process and protected against oxidation. Arc welding makes special demands in this regard under protective gas, such as argon, helium or carbon dioxide, and those to be used for this Wires are usually copper-plated.

Auf Grund der belgischen Patentschrift 519 788 und der deutschen Auslegeschrift 1 084 112.ist es bekannt, Schweißdraht aus Stahl für die Lichtbogenschweißung mit einem Zinküberzug zu versehen. Nach der belgischen Patentschrift erfolgt die Beschichtung durch Tauchen, galvanoelektrische Methoden, chemische Behandlung oder mechanisch, z. B. durch Versprühen mit der Spritzpistole. Die überzüge haben dann eine Schichtstärke von 0,125 bis 1,25 mm. Die Auslegeschrift 1 084 112 enthält keine Mengenangaben bezüglich des vorgesehenen Metallüberzuges aus Aluminium und/oder Zink, die Dicke dieses Überzuges muß jedoch wie gemäß der belgischen Patentschrift beträchtlich sein, weil der überzug beim Schweißen abspritzen und wie ein Schirm über dem Schweißgut den Zutritt von Sauerstoff verhindern soll und weil er außerdem die vorzeitige Schmelzung des dort für die Sinterhartmetallkörner verwendeten Bindemittels durch die Hitze verhindern soll, die in dem Stab infolge seiner schlechten elektrischen Leitfähigkeit erzeugt wird. Zinküberzüge in einer Dicke von mehr als 0,1 mm erzeugen aber schädliche Dämpfe in solcher Menge, daß die Verwendung des verzinkten Drahtes beim Schweißen sehr unangenehm ist, denn sowohl beim Schutzgasschweißen wie beim Unterpulverschweißen wird mit starkem elektrischem Strom gearbeitet, so daß stündlich eine große Schweißdrahtmenge verbraucht wird.Based on the Belgian patent specification 519 788 and the German Auslegeschrift 1 084 112. It is known To provide steel welding wire for arc welding with a zinc coating. According to the Belgian Patent specification is the coating by dipping, galvanoelectric methods, chemical Treatment or mechanical, e.g. B. by spraying with a spray gun. The coatings then have a Layer thickness from 0.125 to 1.25 mm. The Auslegeschrift 1 084 112 does not contain any quantitative information regarding of the intended metal coating made of aluminum and / or zinc, the thickness of this coating must however, as in the Belgian patent specification, it can be considerable because the coating hoses off during welding and how a screen over the weld metal should prevent the entry of oxygen and because it also the premature melting of the binder used there for the cemented carbide grains by the heat generated in the rod as a result of its poor electrical conductivity will. However, zinc coatings thicker than 0.1 mm produce harmful fumes in them Amount that the use of the galvanized wire in welding is very uncomfortable, because both gas shielded welding and submerged arc welding work with a strong electric current, so that a large amount of welding wire is used every hour.

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, unter Verwendung eines wesentlich dünneren Zinküberzuges einen sehr guten Korrosionswiderstand gegen die Atmosphäre in der Werkstatt oder auch im Freien zu erreichen und die Unannehmlichkeiten der bekannten Schweißdrähte aus Stahl mit heterogener Oberfläche, nämlich die Bildung von Blasen oder Lunkern in den Schweißnähten und einen unstabilen Lichtbogen zu vermeiden.The invention has set itself the task of using a much thinner zinc coating very good corrosion resistance against the atmosphere in the workshop or outdoors and the inconvenience of the well-known steel welding wires with heterogeneous surface, namely the formation of bubbles or cavities in the weld seams and an unstable arc to avoid.

überraschenderweise gelingt dies gemäß der Erfindung mittels eines Schweißdrahtes aus Stahl, dessen Zinküberzug 0,04 bis 0,5% des Gewichtes des Stahldrahtes beträgt, jedoch dicker als 0,1 μΐη ist. Vorzugsweise beträgt der mehr als 0,1 μπα dicke Zinküberzug 0,08 bis 0,12% des Gewichtes des Stahldrahtes.Surprisingly, this succeeds according to the invention by means of a welding wire made of steel, the zinc coating of which is 0.04 to 0.5% of the weight of the steel wire but is thicker than 0.1 μΐη. Preferably the more than 0.1 μπα thick zinc coating is 0.08 to 0.12% of the weight of the steel wire.

Gemäß DIN 8559, August 1964, Tabelle 2, betragen die genormten Schweißdrahtdurchmesser 0,6 bis 3,2 mm. Die Dicke eines Zinküberzuges von 0,5 Gewichtsprozent gemäß der Erfindung berechnet sich also wie folgt:According to DIN 8559, August 1964, Table 2, the standardized welding wire diameters are from 0.6 to 3.2 mm. The thickness of a zinc coating of 0.5 percent by weight according to the invention is calculated so as follows:

Beim größten Durchmesser des Schweißdrahtes von 3,2 mm beträgt sein Querschnitt π χ (1,6)² = 8,02 mm². Das Stahldrahtgewicht je Meter ist also gleich 100 χ 0,0802 χ 7,8 = 62,55 g/m und seine Oberfläche π x 0,32 χ 100 = 100 cm². Ein Drahtüberzug von 0,5% Zink ergibt ein Gewicht von 62,55 χ 0,005With the largest diameter of the welding wire of 3.2 mm, its cross-section is π χ (1.6) ² = 8.02 mm ² . The steel wire weight per meter is therefore equal to 100 χ 0.0802 χ 7.8 = 62.55 g / m and its surface area π x 0.32 χ 100 = 100 cm ² . A wire coating of 0.5% zinc gives a weight of 62.55 χ 0.005

= 0,313g/m, bzw. ein Volumen von= 0.313g / m, or a volume of

= 0,044cm³ Für den kleinsten Durchmesser der genannten DIN-Vorschrift, nämlich 0,6 mm, ist die Zahl 4,4 mit dem Quotienten der Querschnittsverhältnisse zum Verhältnis der Verhältnisse des Drahtumfanges zu multiplizieren, d. h.= 0.044cm ³ For the smallest diameter of the DIN regulation mentioned, namely 0.6 mm, the number 4.4 must be multiplied by the quotient of the cross-section ratios to the ratio of the ratios of the wire circumference, ie

/0,6V. 0,6 _/ 0.6V. 0.6 _

187.187.

Die Dicke des Überzuges entspricht demnach
= 0,00044 cm oder 4,4 μΐη.The thickness of the coating corresponds accordingly
= 0.00044 cm or 4.4 μΐη.

Die Dicke des Zinküberzuges bei diesem dünnsten Draht ist also 4,4 χ 0,187 = 0,8 μΐη, also wiederum größer als 0,1 μΐη, jedoch um mehrere Größenordnungen kleiner als die Schichtstärke des Zinküberzuges nach der genannten belgischen Patentschrift.The thickness of the zinc coating on this thinnest wire is 4.4 χ 0.187 = 0.8 μΐη, again greater than 0.1 μΐη, but by several orders of magnitude smaller than the layer thickness of the zinc coating according to the said Belgian patent.

Diese wesentliche Verminderung des Zinküberzuges bedeutet nicht nur eine erhebliche Ersparnis und praktische Ausschaltung der Entstehung schädlicher Dämpfe beim Schweißen, sondern bietet neben einem sehr guten Korrosionswiderstand auch noch andere unvorhergesehene Vorteile: Der Zinkauftrag nach der Erfindung macht den Schweißbogen in einer Gasatmosphäre stabiler und verbessert die Schlackenverteilung. Die Schlacken werden unter anderem durch Oxide der im Stahl enthaltenen Elemente, z. B. Silicium und Mangan, erzeugt. Gewöhnlich bilden diese Schlakken Plättchen, die örtlich die Schweißnaht bedecken, wenn der nicht umhüllte Stahldraht nackt oder verkupfert ist. Mit den verzinkten Drähten gemäß der Erfindung sammeln sich die Schlacken zu beiden Seiten der Schweißnaht in zwei Randstreifen oder bilden einen zusammenhängenden Schleier auf der Nahtoberfläche. Diese regelmäßigen Verteilungen stellen sich während des Fortschrittes des geschmolzenen Metallbades, ein und haben die Wirkung, daß die Stelle des Kathodenfleckes des Schweißbogens stabilisiert wird, wenn, wie gewöhnlich, das Schweißstück als Kathode dient. Aus diesem Grunde kann es vorteilhaft sein, auch Drähte zu verzinken, die von Natur durch Luftkorrosion nicht verletzbar sind, wie. Drähte aus nicht oxydierendem Stahl.This substantial reduction in the zinc coating not only means considerable savings and practical elimination of harmful fumes when welding, but offers next to one very good corrosion resistance and other unforeseen advantages: the zinc application after the Invention makes the welding arc more stable in a gas atmosphere and improves the slag distribution. The slags are, among other things, by oxides of the elements contained in the steel, such. B. silicon and manganese. Usually these flakes form platelets that locally cover the weld seam, when the uncovered steel wire is bare or copper-plated. With the galvanized wires according to the According to the invention, the slags collect in two edge strips or form on both sides of the weld seam a coherent veil on the surface of the seam. Make these regular distributions during the progress of the molten metal bath, and have the effect that the Location of the cathode spot of the weld arc is stabilized when, as usual, the weld piece serves as a cathode. For this reason it can be advantageous to galvanize wires that are naturally also galvanized are not vulnerable to air corrosion, such as. Non-oxidizing steel wires.

Bei den Drähten nach der Erfindung ist das Zink in so kleinem Prozentsatz vorhanden, daß die erhaltenen Schweißungen nicht brüchig wurden, und es wird auch kein Rauch entwickelt, der für den Schweißer lästig sein würde, was bei Drähten, die durch Eintauchen in ein geschmolzenes Zinkbad verzinkt sind, nicht der Fall sein würde.In the wires according to the invention the zinc is present in such a small percentage that the obtained The welds have not become brittle and no smoke is generated, which is a nuisance for the welder would be, which is not the case with wires galvanized by immersion in a molten zinc bath Would be case.

Ein Schweißdraht aus Stahl mit einem Zinküberzug gemäß der Erfindung ist besonders für automatische oder halbautomatische Schweißung verwendbar, er kann als Elektrode für die Lichtbogenschweißung sowie als Auftragsmetall für Lichtbogenschweißung und Autogenschweißung verwendet werden. Die beliebig langen Drähte können in automatischen oder halbautomatischen Maschinen gebraucht werden.A welding wire made of steel with a zinc coating according to the invention is particularly suitable for automatic or semi-automatic welding, it can be used as an electrode for arc welding as well be used as deposit metal for arc welding and autogenous welding. Anyone long wires can be used in automatic or semi-automatic machines.

Eine Ausführungsform der Erfindung sei nachstehend als Beispiel beschrieben.An embodiment of the invention is described below as an example.

Der zu verzinkende Schweißdraht wird zunächst entfettet und abgebeizt, z. B. durch Oxydation und Reduktion oder in einem Bad auf Grundlage von Kalium- oder Natriumcyanid. Auch kann man ihn unmittelbar vor der Verzinkung in kontinuierlicher Weise elektrolytisch abbeizen.The welding wire to be galvanized is first degreased and pickled, e.g. B. by oxidation and Reduction or in a bath based on potassium or sodium cyanide. You can do it too Pickle continuously electrolytically immediately before galvanizing.

Den so gereinigten Draht läßt man in einen Kasten eintreten, der je Liter Wasser ungefähr 240 g ZnSO₄ · 7 H₂O und ungefähr 30 g MgSO₄ · 7 H₂O und eine gewisse Menge Schwefelsäure von ungefähr 1 g enthält, die den pH-Wert auf annähernd 3 herabsetzt.The wire thus cleaned is allowed to enter a box containing, per liter of water, approximately 240 g of ZnSO ₄ · 7 H ₂ O and approximately 30 g of MgSO ₄ · 7 H ₂ O and a certain amount of sulfuric acid of approximately 1 g, which is the pH -Value reduced to approximately 3.

Der pH-Wert soll nicht unter 2 sinken und nicht über 4 ansteigen.The pH value should not drop below 2 and not rise above 4.

Als Anoden verwendet man Elektrolytzinkplatten, die gegebenenfalls ein wenig Aluminium oder Quecksilber enthalten können. Diese Platten können zu einem U gebogen sein, um den Draht auf einem Abstand von ungefähr 15 mm zu umgeben. Der Schweißdraht dient als Kathode. Bei einem Draht von 1,2 mm Durchmesser, der auf eine Länge von 1,2 m und nahe den Anoden auf eine Länge von 1 m eingetaucht ist, kann man eine Stromstärke von 40 Amp. und eine Vorschubgeschwindigkeit von 100 m/Min, anwenden. Man kann auch von diesen Zahlenwerten beträchtlich abweichen, indem man die Stromdichte zwischen 130 und 10 Amp. je dm² eingetauchter Drahtoberfläche hält; 40Amp./dm² ist eine gute Lösung. Die Drahtgeschwindigkeit hängt besonders von der Stromdichte und der eingetauchten Drahtlänge ab. Sie soll nicht weniger als 20 m/Min, betragen und vorzugsweise in der Größenordnung von 300 m/Min, liegen, um eine ausreichende Durchmischung am Kontakt mit dem Draht hervorzurufen.Electrolytic zinc plates, which may contain a little aluminum or mercury, are used as anodes. These plates can be bent into a U to surround the wire about 15 mm apart. The welding wire acts as a cathode. With a wire of 1.2 mm diameter, which is immersed for a length of 1.2 m and near the anodes for a length of 1 m, a current of 40 amps and a feed rate of 100 m / min can be used . It is also possible to deviate considerably from these numerical values by keeping the current density between 130 and 10 amps per dm ^{2 of} immersed wire surface; 40Amp./dm ² is a good solution. The wire speed depends particularly on the current density and the length of the wire immersed. It should not be less than 20 m / min, and preferably in the order of 300 m / min, in order to bring about sufficient mixing at the contact with the wire.

Das Bad ist bei Umgebungstemperatur verwendbar. Der elektrische Stromdurchgang erhöht ein wenig seine Temperatur, was harmlos ist.The bath can be used at ambient temperature. The electrical continuity increases a little its temperature, which is harmless.

Die Leistung eines Kastens von gegebener Länge kann dadurch gesteigert werden, daß man mehrere Drähte gleichzeitig durchgehen läßt, und auch indem man die Drahtgeschwindigkeit dadurch erhöht, indem man ihn ein oder mehrere Schleifen bilden läßt, damit der Draht ausreichend lange der Elektrolyse ausgesetzt wird. Nach dieser Elektrolysebehandlung wird der Draht gewaschen, getrocknet und auf handelsübliche Haspeln gebracht.The performance of a box of a given length can be increased by having several Letting wires go through at the same time, and also by increasing the wire speed by adding it is allowed to form one or more loops so that the wire is exposed to electrolysis for a sufficient period of time will. After this electrolysis treatment, the wire is washed, dried and put on commercially available Brought reels.

Vergleichsversuche mit Stahldrähten aus derselben chemischen Zusammensetzung und in derselben Weise gezogen, aber ohne Verzinkung haben bewiesen, daß der Widerstand der verzinkten Drähte gegen atmosphärische Korrosion erheblich besser ist als derjenige von verkupferten Drähten unter den besten Bedingungen, daß die bei der Lichtbogenschweißung unter Gasatmosphäre erzeugten Schweißnähte mit verzinkten Drähten ein besseres Aussehen haben und regelmäßiger sind, daß die Dichtigkeiten der in einem einzigen Durchgang vollzogenen Schweißungen derselben Größenordnung sind, daß aber Schlackeneinschlüsse bei den Schweißungen, die in. mehreren Durchgängen mit einem verzinkten Elektrodendraht gemäß der Erfindung vorgenommen wurden, leichter zu vermeiden sind. Die mechanischen Eigenschaften der Verbindungen sind andererseits völlig gleichwertig, so daß also im Ergebnis die gemäß der Erfindung behandelten Drähte nur Vorteile ohne irgendeinen Mangel gegenüber den verkupferten Drähten bieten.Comparative tests with steel wires of the same chemical composition and in the same way drawn but without galvanizing have proven that the resistance of galvanized wires to atmospheric Corrosion is considerably better than that of copper-plated wires under the best conditions, that the welds produced during arc welding in a gas atmosphere are also galvanized Wires have a better appearance and are more regular that the leaks of the in a single one Welds completed through the passage are of the same order of magnitude, but with slag inclusions in the case of welds that are carried out in several passes with a galvanized electrode wire made according to the invention are easier to avoid. The mechanical properties of the compounds are on the other hand completely equivalent, so that the result according to the invention treated wires only have advantages over the copper-plated wires without any deficiency Offer.

Claims

Patent claims:

1. Welding wire made of steel with a zinc coating, especially for automatic or semi-automatic Arc welding, characterized in that the zinc coating is 0.04 to 0.5% of the weight of the steel wire, however, it is thicker than 0.1 μm.

2. Welding wire according to claim 1, characterized in that the more than 0.1 μΐη thick zinc coating 0.08 to 0.12% of the weight of the steel wire.