DE1508307B2 - Stahlschweissdraht zur verwendung als zufuhr- oder kontinuierliches elektrodenmetall bei elektrischen lichtbogenschweissungen - Google Patents
Stahlschweissdraht zur verwendung als zufuhr- oder kontinuierliches elektrodenmetall bei elektrischen lichtbogenschweissungenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen Stahlschweißdraht zur Verwendung als Zufuhr- oder kontinuierliches Elektrodenmetall
bei elektrischen Lichtbogenschweißungen von weichen oder schwach legierten Stählen unter
Schutzgas mit einem Gehalt an desoxydierenden Elementen und einem Überzug aus einer Schicht
metallischen Zinks in einer Menge zwischen 0,04 und 0,5% bei einer Mindestdicke von 0,1 Mikron. Ein
derartiger Stahlschweißdraht ist in der französischen Patentschrift 13 42173 beschrieben und ist außerdem
Gegenstand des deutschen Patents 14 83 417. Hierin wird hervorgehoben, daß das Zink in so kleinem
Prozentsatz vorhanden ist, daß die erhaltenen Schweißungen nicht brüchig werden und auch kein Rauch
entwickelt wird, der für den Schweißer lästig sein würde.
Angaben über die Zusammensetzung des Stahlschweißdrahtes selbst finden sich nicht in der französischen
Patentschrift und sind' nicht Gegenstand des älteren Patents.
Die gewöhnlich für die Schweißung benutzten Stähle sind weich legiert und enthalten desoxydierende
Elemente, insbesondere Silicium, im Bereich von 0,4 bis 1,4%. Diese Gehalte werden in Schweißdrähten für
Lichtbogenschweißung unter Schutzgas zugelassen, denn man muß die Porenbildungen der Schmelzzone,
die durch die in den Stählen eingeschlossenen Gase und die atmosphärische Verunreinigung hervorgerufen
werden, vermeiden. Das Silicium der Drähte findet sich zum Teil in den Schweißraupen wieder und schwächt
dort die mechanischen Eigenschaften. Außerdem ergibt sich eine Erhöhung der Fließfähigkeit des geschmolzenen
Stahls, wodurch ganz allgemein die Möglichkeiten der Schweißung am Ort herabgesetzt werden und sich
eine weniger gute Ausnutzung der Schweißmöglichkeiten unter Schutzgas mit einem elektrischen Schweißbetrieb
ergibt, der Kurzschlußwechsel und kurze Bögen liefert. Aus diesen beiden Gründen ist es wünschenswert,
daß der Siliciumgehalt der Schweißraupe unterhalb 0,5% bleibt.
Die Erfindung hat sich nun die Aufgabe gestellt, bei einem Schweißdraht mit einem Zinküberzug gemäß
dem Patent 14 83 417 selbst in Gegenwart einer sehr geringen Siliciummenge eine ausreichende Desoxydation
der Schweißung zu erzielen, und sie geht von der Feststellung aus, daß ein gewisser Aluminiumgehalt in
einem relativ engen Bereich eine ausreichende Erniedrigung des Siliciumgehaltes gestattet.
Gegenstand der Erfindung ist ein Stahlschweißdraht der eingangs genannten Art, der dadurch gekennzeichnet
ist, daß der Draht einen Aluminiumgehalt zwischen 0,10 und 0,25%, einen Siliciumgehalt zwischen 0,4 und
0,6% und einen Mangangehalt zwischen 0,5 und 2% aufweist.
ίο Das Zink und das Aluminium gestatten trotz des
relativ niedrigen Siliciumgehaltes die Erzielung einer ausreichenden Desoxydation des Schmelzbades und
Verminderung des Verlustes an Silicium während der Schweißung. Der Aluminiumgehalt der Schweißraupe
liegt in der Größenordnung von 0,03 bis 0,04% und ist für die physikalischen und mechanischen Eigenschaften
der Schweißraupe unschädlich. Bei einem Aluminiumgehalt des Schweißdrahtes über 0,25% überschreitet der
Aluminiumgehalt der Schweißraupe 0,05%, wodurch die Festigkeitseigenschaften gegen Rißbildung erheblich
vermindert werden. Außerdem ist das Schweißbad breiförmiger und nimmt bei der Verfestigung poröse
Struktur an.
Vorzugsweise besitzt der Stahlschweißdraht nach der Erfindung einen Kohlenstoffgehalt von 0,1%, einen
Aluminiumgehalt von 0,1%, einen Siliciumgehalt von 0,5%, einen Mangangehalt von 1,2%, und die Zinkschicht
entspricht einer Auflage von 0,1%. Bei einem Kohlenstoffgehalt von 0,1% wird also der Siliciumgehalt
besonders niedrig liegen.
Ein Aluminiumgehalt von 0,1% gestattet, wenn man unter einer reinen CCh-Atmosphäre schweißt, die
Gehalte an Silicium und Mangan im Draht um 0,1 bis 0,2% gegenüber denjenigen herabzusetzen, die für die
Erzielung einer Schweißraupe vorhanden sein müßten, welche dieselben Gehalte an diesen Elementen bieten
würden, der kein Aluminium enthält. Wenn man unter einer Atmosphäre aus Argon gemischt mit 3%
Sauerstoff arbeitet, ist der Einfluß des Aluminiums weniger ausgeprägt.
Ein Gehalt von 0,1% Aluminium kann jedoch die Herabsetzung des Siliciumgehaltes des Drahtes um
0,1% gestatten.
Die Aluminiummenge, die sich im Metall der Schweißraupe wiederfindet, hängt ersichtlich von dem
Aluminiumgehalt des Drahtes ab, aber sie wird auch durch den mehr oder weniger oxydierenden Charakter
des Schutzgases, durch die Schweißbedingungen und durch die dynamische Arbeitsweise des Bogens stark
beeinflußt. In der Praxis stellt man fest, daß der Gehalt an Restaluminium in der Schweißraupe zwischen V10
und '/i des Aluminiumgehaltes des verzinkten Drahtes
bleibt.
Von einem Gehalt von 0,02% ab hat das Aluminium einen ausgeprägten Einfluß auf die Viskosität des
schmelzenden Stahles. Nach Erstarrung und Abkühlung besitzt der Stahl nahezu dieselben mechanischen
Charakteristika, als wenn er kein Aluminium enthielte. Bei höheren Gehalten wächst die Viskosität, aber die
Kerbschlagzähigkeit nimmt progressiv ab, und die Widerstandseigenschaften gegen Sprödigkeitsbruch
werden durch das Vorhandensein von Aluminiumgehalten über 0,05% in der Schweißraupe sehr ernsthaft
verschlechtert.
Aus Vorstehendem ergibt sich, daß die Drähte nach der Erfindung außer ihrer Zinkumhüllung Aluminiumgehalte
bis zu 0,25% haben sollen, wenn es sich darum handelt, gängige Bauarbeiten auszuführen, und die
Gehalte können bis zu 1% in den besonderen Fällen erreichen, wo bei Schweißung in stark oxydierender
Atmosphäre eine hohe Viskosität für das Schweißbad angestrebt wird, ohne daß man auf die Kerbschlagzähigkeit
des Verbandes besondere Rücksicht nehmen muß.
Für Qualitätsschweißarbeiten, die in der Ebene mit starker Intensität und in einem stabilen Bogenbereich
ausgeführt werden, können die günstigsten Aluminiumgehalte in den verzinkten Drähten nach der Erfindung
ungefähr bei 0,25% liegen, wenn man mit ziemlich oxydierenden Gasen, wie reinem CCh, schweißt, und bei
ungefähr 0,1%, wenn man unter wenig oxydierenden Gasen, wie einer Mischung von Argon mit 3%
Sauerstoff, schweißt. Diese günstigsten Gehalte sind nämlich nicht kritisch und ein und derselbe Draht gemäß
der Erfindung kann sich als sehr vorteilhaft mit verschiedenen Gasen auf Grundlage von CO2, Argon,
Helium und Sauerstoff im laufenden Schweißgebrauch von weichen oder schwach legierten Stählen erweisen.
B e i sp i e 1 1
Es wurde ein oberflächenverzinkter Stahldraht von folgender chemischer Zusammensetzung verwendet:
Kohlenstoff 0,1%
Kohlenstoff 0,1%
Silicium 0,5%
Mangan 1,2%
Aluminium 0,1%
Oberflächenzink 0,1%
Ein Draht dieser Zusammensetzung von gleichmäßigem Durchmesser von 1,6 mm, der mit einem Schweißstrom
in der Größenordnung von 400 A verwendet wird, gestattet die Gewinnung von Schweißraupen
folgender chemischer Zusammensetzung:
bei Schweißung unter CCh-Atmosphäre
bei Schweißung unter CCh-Atmosphäre
Kohlenstoff | 0,08% |
Silicium | 0,25% |
Mangan | 0,9% |
Aluminium | <0,02% |
Zink | Spuren |
und bei Schweißung unter | einer Gasmischung |
Argon mit 3% Sauerstoff: | |
Kohlenstoff | 0,09% |
Silicium | 0,35% |
Mangan | 1,1% |
Aluminium | 0,02% |
Zink | Spuren |
um, dieselbe chemische Zusammensetzung in der Schweißraupe erzielen wollte, müßte man diesen Draht
aus einem Stahl fertigen, der ungefähr nachstehende chemische Zusammensetzung hat:
Kohlenstoff 0,12%
Silicium 0,8%
Mangan 1,6%
Ein solcher Stahl wäre schwierig formgebend zu bearbeiten und zum Draht zu ziehen. Er würde
ausgeprägtere Kaltverformungseffekte bieten und im geschmolzenen Zustand flüssiger sein, als der Stahl des
Drahtes nach der Erfindung.
Beispiel 2 Ein Draht folgender Zusammensetzung
30
35
von
45
Wenn man aus einem nicht verzinkten und nicht mit Aluminium beladenen Draht, abgesehen vom Alumini-
Kohlenstoff | 0,080% |
Silicium | O,55O/o |
Mangan | 1,50% |
Aluminium | 0,20% |
Oberflächenzink | O,io/o |
ergab bei Verwendung in einem Durchmesser von 1,2 mm unter Kohlendioxydatmosphäre mit einem
Schweißstrom von 280 A Raupen folgender Zusammensetzung:
Kohlenstoff 0,054%
Silicium 0,23%
Mangan 0,80%
Aluminium 0,035%
Dieser entsprechen folgende mechanische Eigenschaften:
R Zugfestigkeit 4700 bar
E Dehnungsgrenze 3700 bar
Kv Charpy-Kerbschlagzähigkeit 50 J/cm2
und bei Verwendung mit einem Schweißstrom von 140 A Schweißraupen folgender Zusammensetzung:
40 Kohlenstoff
Silicium
Mangan
Aluminium
Silicium
Mangan
Aluminium
0,070/o 0,30% 0,85% 0,35%
Bei gleichen Gehalten an Kohlenstoff, Silicium und Mangan ist die aus dem verzinkten und mit Aluminium
beladenen Draht erhaltene Raupe besser desoxydiert und mit größerer Sicherheit porenfrei, als die mit dem
gewöhnlichen Draht erhaltene Raupe.
Claims (2)
1. Stahlschweißdraht zur Verwendung als Zufuhroder kontinuierliches Elektrodenmetall bei elektrischen
Lichtbogenschweißungen von weichen oder schwach legierten Stählen unter Schutzgas mit
einem Gehalt an desoxydierenden Elementen und einem Überzug aus einer Schicht metallischen Zinks
in einer Menge zwischen 0,04 und 0,5% bei einer Mindestdicke von 0,1 Mikron, dadurch gekennzeichnet,
daß der Draht einen Aluminiumgehalt zwischen 0,10 und 0,25%, einen Siliciumgehalt
zwischen 0,4 und 0,6% und einen Mangangehalt zwischen 0,5 und 2% aufweist.
2. Stahlschweißdraht nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kohlenstoffgehalt 0,1%,
der Aluminiumgehalt 0,1%, der Siliciumgehalt 0,5%, der Mangangehalt 1,2% beträgt und die Zinkschicht
einer Auflage von 0,1 % entspricht.
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