DE1508358B1

DE1508358B1 - Fuelldrahtelektrode fuer das warmschweissen von grauguss insbesondere mit kugelgraphit

Info

Publication number: DE1508358B1
Application number: DE19661508358
Authority: DE
Inventors: auf Nichtnennung. B23p Antrag
Original assignee: WESTFAELISCHE UNION AG
Current assignee: WESTFAELISCHE UNION AG
Priority date: 1966-12-22
Filing date: 1966-12-22
Publication date: 1971-07-15
Also published as: FR1551329A; AT274513B; BE707611A; NL6717066A; CH510486A

Description

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Die Erfindung betrifft eine Fülldrahtelektrode für Das Schweißen von Gußeisensorten mit Kugeldas Warmschweißen von Grauguß, insbesondere mit graphit kann mit der Gasflamme oder auch mit um-Kugelgraphit. Die Bildung von Graphit im Gußeisen hüllten Elektroden erfolgen. Es ist aber auch möglich, hängt vom Sättigungsgrad des Gußeisens ab. Abhängig Stäbe unter Schutzgas abzuschmelzen, von der Oberflächenspannung des Gußeisens kann der 5 Bekannt sind für die Schutzgasschweißung geGraphit in lamellarer bzw. in Kugelform ausgeschieden gossene Stäbe folgender Zusammensetzung: werden. ₃ q _{bis 38 0}/ q Es ist bekannt, daß Elemente wie Kohlenstoff, ₃'q ^j₈ ^q _o,° ^₁ Silizium, Arsen, Nickel und Kupfer die Graphitisie- q'^q ^j₅ OSO⁰"/ Mn rung fördern. Die Bildung von Graphitkugeln wird io q'^q ^₅ q'sO⁰/ nj _und durch die erhöhte Oberflächenspannung des Guß- weniger als 004°/° Mg eisens sowie durch Elemente wie Magnesium, Cer, ' °

Kalium, Natrium, Kalzium, Yttrium, die seltenen Die Stäbe werden mit einer Flußmitteleinlage ver-Erdmetalle sowie die Alkali- und Erdalkalimetalle sehen und unter neutraler bzw. leicht aufkohlender gefördert. 15 Gasflamme am vorgewärmten Gußkörper geschweißt. Hingegen Blei, Zink, Arsen, Antimon, Wismut, Eine thermische Nachbehandlung im Temperatur-Schwefel, Selen, Tellur gelten als Störelemente bei der gebiet des Zweiphasengleichgebietes y-Eisen 4- Koh-Bildung von Graphitkugeln. Elemente wie Titan, lenstoff erfolgt unmittelbar nach dem Schweißen, um Zirkon, Vanadium, Wolfram, Mangan als Karbid- einen stabilen Gefügezustand, d. h. Kugelgraphit in bildner behindern die Kugelbildung, sie binden den ao einer stahlartigen Grundmasse herbeizuführen. Diese Kohlenstoff in Karbiden. Stäbe können auch unter Schutzgas mit einem inerten Schweißen, die den Graphit in Kugelform enthalten Gas nach dem WIG-Verfahren abgeschweißt werden, sollen, müssen auf die Gehalte der Störelemente sowie Bekannt sind umhüllte Stabelelektroden, die als Zementitbildner verzichten. Die Schweiße erfordert Kern einen gegossenen oder auch warmverformten einen hohen Reinheitsgrad. 25 Stab aus Gußeisen mit Kugelgraphit besitzen und mit Der Schwefel hat einen großen Einfluß auf die offenem Lichtbogen abgeschweißt werden. Das Gefüge Oberflächenspannung des Gußeisens. Schwefelarme dieser Schweißen ist recht ungleichmäßig, da die Schmelzen haben hohe Grenzflächenspannungen. So Kugelausbildung schwer beherrschbar ist. bewirken Schwefelgehalte von weniger als 0,010% Der geringe Magnesiumgehalt wird verschlackt, Oberflächenspannungen von mehr als 2000 dyn/cm. 30 und die weiteren Begleitelemente gewährleisten nicht

Eine Kugelform ist nur dann möglich, wenn der eine Ausscheidung des Graphits in Kugelform. Schwefelgehalt extrem niedrig, d. h. unter 0,010% Diese Nachteile weist auch die aus der österreichiliegt oder andere Elemente zugeben sind, wie z. B. sehen Patentschrift 184 018 bekannte Stabelelektrode das Magnesium, Kalzium oder Natrium, die ent- aus Gußeisen mit kugelgraphitbildenden Zusätzen schwefelnd wirken, indem sie den Schwefel binden 35 wie Magnesium und/oder Cer auf bzw. die aus der und als Sulfide ausscheiden. Die Metalle, die ent- österreichischen Patentschrift 212 104 bekannte Stabschwefelnd wirken, haben auch eine hohe Affinität elektrode aus einem grauen kugelgraphitischen Gußzum Sauerstoff, so daß sie bei hohen Temperaturen eisen mit Gehalten an Alkalien und/oder Erdalkalien des Lichtbogens oder der Schweißflamme leicht oxy- bis zu 0,5 Gewichtsprozent.

diert werden können und verschlacken. 40 Weiterhin sind Elektroden bekannt, die einen Das Problem besteht nun darin, die leicht oxydier- massiven Stahldraht mit niedrigem Gehalt an C, Mn baren Metalle oder Legierungen dem Schweißbad so und S besitzen und eine Umhüllung, bestehend aus zuzuführen, daß sie nicht vorher verbraucht werden Graphit, Siliziumlegierungen und Magnesium auf- und damit ihre Wirkung auf die Gefügeausbildung weisen (deutsches Gebrauchsmuster 1 885 763). Einen verlieren. 45 ähnlichen Kern hat die aus der schweizerischen Patent-Werden Oxyde, Carbonate oder Fluoride der ge- schrift 272 635 bekannte Elektrode mit einer Hülle nannten Metalle gebraucht, so müssen diese durch von 10 bis 75 % elementarem Kohlenstoff, 10 bis 50 % ein Element, das bei der Schweißtemperatur eine Silizium neben schlackenbildenden Materialien und höhere Affinität zum Sauerstoff bzw. Fluor hat, zu Bindemitteln.

Metallen reduziert werden. Solche Elemente sind in 50 Der im Lichtbogen abgeschmolzene Tropfen wird

diesem Fall der Kohlenstoff, das Magnesium und die durch die Umhüllung und die abschmelzende Schlacke

Erdalkalimetalle sowie das Cer-Mischmetall. zu einer Graugußschweiße, in der sich der Graphit in

Um zu verhindern, daß spröde Karbide oder Kugelform ausscheidet, aufiegiert. Das Magnesium

Zementit im Grundgefüge der Schweiße oder im liegt in der Umhüllung in Pulverform vor. Infolge des

Übergangsgebiet des Gußeisens erscheinen, ist eine 55 hohen Dampfdruckes und der leichten Oxydierbarkeit

thermische Behandlung nach dem Schweißen not- verbrennt es sehr leicht im offenen Lichtbogen der

wendig. Nach einem Lösungsglühen im Zweiphasen- abschmelzenden Elektrode. Ebenso besitzen die EIe-

gebiet y-Eisen + Kohlenstoff und langsamer Abküh- mente Cer, Yttrium und Ytterbium sowie die übrigen

lung von dieser Temperatur auf Raumtemperatur ist seltenen Erden die Eigenschaft der leichten Oxydier-

das Grundgefüge ferritisch. Bei rascher Abkühlung an 60 barkeit.

Luft kann ein Mischgefüge aus Ferrit und Perlit ent- Wird eine magnesium- oder cerhaltige Schweißstehen. Werden jedoch die Schweißen mit den Legie- raupe durch die Wärme einer nachfolgenden Schweißrungselementen Mangan, Nickel, Zinn oder Kupfer, raupe wieder aufgeschmolzen, besteht die Gefahr, daß die den Perlit stabilisieren, verwendet, so werden die die Kugelbildung fördernden Metalle infolge Grundgefüge erhalten, die auch bei langsamer Ab- 65 ihres niedrigen Schmelz- und Verdampfungspunktes kühlung aus Perlit bestehen. Hierbei sind Gehalte und hohen Dampfdruckes entweichen und die Kugelvon weniger als 1 % Mn, weniger als 1 % Ni, weniger bildung in dem aufgeschmolzenen Teil ausbleibt und als 1% Cu und weniger als 0,5% Sn erforderlich. der Graphit lamellar in Erscheinung tritt.

λ; .. -j■■■·■ "Ο

2,0	bis	4,5 7o C	0,010 7o S	0,50 7o Sn
1,8	bis	3,8 % Si	2,07₀Ni	1,0% Cu
0,03	bis 0,8 7o Mn	0,10 7o Mg
		0,3 7o Cer und Lanthan
0,01	bis	0,20 7o Y
0,01	bis	alternativ
0,01	bis	bis
0,001	bis	bis

0,005
ο,ι

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Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, einen Elektrode mit einem Außendurchmesser des Mantels Zusatzwerkstoff für das Warmschweißen von Grau- von 1,6 bis 4,0 mm zum Gasschweißen, Schutzgasguß, insbesondere Grauguß mit Kugelgraphit, zu Lichtbogenschweißen oder zum offenen Lichtbogenerstellen, der die aufgezeigten Nachteile nicht hat und schweißen verwendet. Als Schutzgas dienen inerte und bei dem das Schweißgut durch eine Wärmebehand- 5 nichtinerte Gase oder deren Mischungen. -j lung nach dem Schweißen ein stahlartiges Grund- Mit der erfindungsgemäßen Fülldrahtelektrode wergefüge enthalten kann. Erfindungsgemäß ist der den Schweißen mit folgender Zusammensetzung Zusatzwerkstoff als Fülldrahtelektrode mit Kern und erhalten:
Mantel ausgebildet, wobei der Kern der Fülldrahtelektrode aus ίο

5 bis 35 7o Graphit,
10 bis 50 7₀ Ferrosilizium (75 7₀ Silizium),

5 bis 35 7o Carbonate und Fluoride der Erdalkali- *5 metalle und/oder Alkalimetalle als Flußmittel,

4 bis 15 7o Magnesium (unlegiert oder in Form von

Legierungen mit Nickel, Mangan oder _ao Silizium),

2bis 157o Cer-Mischmetall, das teilweise oder ^₁₀.

ganz durch Yttrium und seine Verbin- ®^as _u1 ^Gdu& £? ^bei _c ⁸ _u ^{90 b}I^{s 900}J? ^ m

düngen ersetzt werden kann Abkühlung gekühlten Schweißgutes besteht aus Ferrit

' 25 und Kugelgraphit, bei schnellerer Abkühlung und

2 bis 20 7o Oxyde und/oder Fluoride der seltenen Gehalten von Sn und Ni im Schweißgut ist der Ferrit

Erdmetalle sowie gegebenenfalls teilweise oder völlig durch Perlit ausgetauscht.

λ 1-· in/ XT- ι ι w- r JT- c «_·ι· · Die Fülldrahtelektroden können aus Röhrchen ohne

0 bis 2% Nickel, Kupfer oder Zinn zur Stabilisie- _{Naht oder Fak oder auch aus Röhrchen mit einem}

^ra!l^gf^/ !',Αϊ! 3o Falz hergestellt werden. Ihre Herstellungsverfahren

und der Mantel der Fülldrahtelektrode _{sind unterschiedlich}. _Die Herstellung erfolgt bei Ver-

^aus Wendung von Röhrchen ohne Falz oder Naht, indem

0,02 bis 0,2 7₀ Kohlenstoff, ein Rohr mit den obigen Füllstoffen gefüllt wird und

0 bis 0,17o Silizium, dann auf Endmaß gewalzt oder gezogen wird. Als

0,1 bis 0,3 7o Mangan, ₃₅ Rohrwerkstoff dient ein Stahl mit:

0 bis weniger als 0,15 7o Schwefel,

0 bis weniger als 0,02 7o Phosphor, 0,02 bis 0,20 °/₀ C

Rest Eisen 0 bis 0,10% Si

0,1 bis 0,3 7o Mn

besteht, mit der Maßgabe, daß der Kern 10 bis 35 Ge- 40 q qh ^ _Q, a

wichtsprozent des Gesamtgewichts der Fülldraht- ' °

elektrode ausmacht. . ^U'^Ü2Ü '» ^p

Der Mantel des Seelenrohrs kann aus einem Röhr- R-^est Eisen,
chen aus Bandstahl mit oder ohne Falz oder einem

nahtlosen Stahlrohr bestehen und hat vorzugsweise 45 Bei Röhrchendrähten mit Falz wird ein Stahlband

einen Außendurchmesser von 1,6 bis 4 mm. Die eingewalzt und kalt fertiggezogen. Die Stahlbänder

Manteloberfläche ist blank. haben zweckmäßig eine Breite von 10 bis 80 mm und

Der Kern enthält alle Komponenten, die für eine eine Dicke von 0,8 bis 4,0 mm. Sie werden U-förmig

artähnliche Schweißung von Grauguß notwendig sind. kalt vorgebogen.

Dazu gehören der Graphit als Aufkohlungsmittel, das 50 Die U-Form wird mit den Füllstoffen gefüllt und zu Silizium, um zu silizieren — wobei das Silizium und einem geschlossenen Rohrkörper gewalzt. Die Bandder Kohlenstoff durch Silizium-Karbid teilweise oder kanten stoßen aneinander oder überlappen sich. Der vollständig ersetzt werden können —, das Magnesium gefüllte Rohrdraht kann auf das Endmaß, vorzugs- oder Magnesiumlegierungen, Yttrium-Metall oder seine weise mit Durchmessern von 1,6 bis 4,0 mm, durch Erze, Cer in Form von Mischmetallen, mit der Ab- 55 Kaltwalzen oder Kaltziehen verformt werden,
sieht, die Kugelgraphitbildung zu fördern. Mit der Für die Bänder dient ein Stahl, der in seiner chemigleichen Absicht werden Oxyde oder Fluoride der sehen Zusammensetzung gleich jenem ist, der bei dem seltenen Erdmetalle zugesetzt. Ferner enthält er nahtlosen Rohr genannt wurde. Somit hat der Stahl Flußmittel in Form von Kalziumfluorid, Kalzium- für die Röhrchen mit oder ohne Fuge folgende karbonat, Magnesiumkarbonat, Strontiumkarbonat, 60 chemische Zusammensetzung:
Strontiumfiuorid und Salze der Alkalimetall einPulverform. Außerdem sind, falls ein perlithaltiges Grund- 0,02 bis 0,20 ⁰J₀ C
gefüge im Schweißgut gefordert wird, zur Stabili- 0 bis 0,10 °/₀ Si
sierung des Perlites Zusätze von Nickel, Kupfer oder q ^ ^ q^qo/ ^_n
Zinn in Gesamtgehalten bis 2 7o erforderlich. 65 ' ' '⁰

Vorzugsweise wird die erfindungsgemäße Fülldraht- ' '°

elektrode in der angegebenen Zusammensetzung in 0,015 7₀ P

Stabform, in Ringen oder gespult als kontinuierliche Rest Eisen.

Claims

Patentansprüche:

1. Fülldrahtelektrode für das Warmschweißen von Gußeisen, insbesondere mit Kugelgraphit, dadurchgekennzeichnet, daß der Kern der Fülldrahtelektrode aus

5 bis 35% Graphit,
10 bis 50% Ferrosilizium (75% Silizium),

5 bis 35 % Carbonate und Fluoride der Erdalkalimetalle und/oder Alkalimetalle als Flußmittel,

4 bis 15% Magnesium (unlegiert oder in Form von Legierungen mit Nickel, Mangan oder Silizium),

2 bis 15% Cer-Mischmetall, das teilweise oder ganz durch Yttrium und seine Verbindungen ersetzt werden kann,

2 bis 20% Oxyde und/oder Fluoride der seltenen ao Erdmetalle sowie gegebenenfalls

Obis 2% Nickel, Kupfer oder Zinn zur Stabilisierung des Perlits im Schweißgut besteht und der Mantel der Fülldrahtelektrode aus

0,02 bis 0,2% Kohlenstoff,
0 bis 0,1 % Silizium,
0,1 bis 0,3 % Mangan,
0 bis weniger als 0,015% Schwefel, 0 bis weniger als 0,02% Phosphor, Rest Eisen

besteht, mit der Maßgabe, daß der Kern 10 bis Gewichtsprozent des Gesamtgewichts der Fülldrahtelektrode ausmacht.

2. Verwendung von Fülldrahtelektroden der im Anspruch 1 angegebenen Zusammensetzung in Stabform, in Ringen oder gespult als kontinuierliche Elektrode mit einem Außendurchmesser des Mantels von 1,6 bis 4,0 mm zum Gasschweißen, Schutzgas-Lichtbogenschweißen oder zum offenen Lichtbogenschweißen.