DE1508358C

DE1508358C - Fülldrahtelektrode für das Warmschweißen von Grauguß, insbesondere mit Kugelgraphit

Info

Publication number: DE1508358C
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: Westfälische Union AG für Eisen- und Drahtindustrie, 4700 Hamm
Publication date: 1972-02-17

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 ^j₅ 3 8 ⁰J C'

Es ist bekannt, daß Elemente wie Kohlenstoff, 3¹Q ^j₅ 4*0°/° Si

Silizium, Arsen, Nickel und Kupfer die Graphitisie- q',q ^- q\qoi \j_n

rung fördern. Die Bildung von Graphitkugeln wird 10 q'^q ^j₅ q^qoi" ^i _un(j

durch die erhöhte Oberflächenspannung des Guß- . wpnimr ak iHMo/.M«»
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 + 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 so 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. §0 Kugelausbildung schwer beherrschbar ist.

bewirken Schwefelgehalte von weniger als 0,010 ⁰J₀ 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, auflegiert. 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 l°/o Mn, weniger als I⁰J₀ Ni, weniger bildung in dem aufgeschmolzenen Teil ausbleibt und als I % Cu und weniger als 0,5 % Sn erforderlich. der Graphit lamellar in Erscheinung tritt.

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, einen Zusatzwerkstoff für das Warmschweißen von Grauguß, insbesondere Grauguß mit Kugelgraphit, zu erstellen, der die aufgezeigten Nachteile nicht hat und bei dem das Schweißgut durch eine Wärmebehandlung nach dem Schweißen ein stahlartiges Grundgefüge enthalten kann. Erfindungsgemäß ist der Zusatzwerkstoff als Fülldrahtelektrode mit Kern und Mantel ausgebildet, wobei der Kern der Fülldrahtelektrode aus

*u- ICO/ /-U-5bis35%Graph,t,

10 bis'50% Ferrosilizium (75 % Silizium),

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

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

η u· ι«; χι- 1 1 v- c j r,- ο ui- ■

0 bis 2% Nickel, Kupfer oder Zinn zur Stabüiste-

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 «/0 Phosphor,

Rest Eisen '

Elektrode mit einem Außendurchmesser des Mantels von 1,6 bis 4,0 mm zum Gasschweißen, SchutzgasLichtbogenschweißen oder zum offenen Lichtbogenschweißen verwendet. Als Schutzgas dienen inerte und nichtinerte Gase oder deren Mischungen.

Mit der erfindungsgemäßen Fülldrahtelektrode werden Schweißen mit folgender Zusammensetzung erhalten:

2,0 bis 4,5% C
o ^g bis 3,8 °/₀ Si

°'⁰³ bis 0,8% Mn

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

4" bis 15 % Magnesium (unlegiert oder in Form von

Legierungen mit Nickel, Mangan oder Silizium),

0,01 bis 2,0% Ni

0,01 bis 0,10% Mg

0,01 bis 0,3 % Cer und Lanthan

0,001 bis 0,20% Y

alternativ

0,005 bis 0,50% Sn o,l bis 1,0% Cu

,P™ ^hei*?° ^ ⁹°° _K ^C "ΐ ^lan8^samer Abkühlung gekühlten Schweißgutes besteht aus Ferrit und Kugelgraphit, bei schnellerer Abkühlung und Gehalten von Sn und Ni im Schweißgut ist der Ferrit teilweise oder völlig durch Perlit ausgetauscht.

°i^e Fülldrahtelektroden können aus Röhrchen ohne _{Naht oder Falz oder auch aus Rohrchen mit einem} Falz hergestellt werden. Ihre Herstellungsverfahren _{sind unte}°_schiedi_ich. _Die Herstellung erfolgt bei Verwendung von Röhrchen ohne Falz oder Naht, indem ein Rohr mit den obigen Füllstoffen gefüllt wird und "dann auf Endmaß gewalzt oder gezogen wird. Als Rohrwerkstoff dient ein Stahl mit:

besteht, mit der Maßgabe, daß der Kern 10 bis 35 Gewichtsprozent des Gesamtgewichts der Fülldrahtelektrode ausmacht. .

Der Mantel des Seelenrohrs kann aus einem Röhrchen aus Bandstahl mit oder ohne Falz oder einem nahtlosen Stahlrohr bestehen und hat vorzugsweise einen Außendurchmesser von 1,6 bis 4 mm. Die Manteloberfläche ist blank.

Der Kern enthält alle Komponenten, die für eine artähnliche Schweißung von Grauguß notwendig sind. Dazu gehören der Graphit als Aufkohlungsmittel, das Silizium, um zu silizieren — wobei das Silizium und der Kohlenstoff durch Silizium-Karbid teilweise oder vollständig ersetzt werden können —, das Magnesium 0,02 bis 0,20 % C
0 bis 0,10% Si
0,1 bis 0,3% Mn
0 015°/ S

. ^{υ>ϋ2υ /o F}
Eisen.

Bei Röhrchendrähten mit Falz wird ein Stahlband eingewalzt und kalt fertiggezogen. Die Stahlbänder haben zweckmäßig eine Breite von 10 bis 80 mm und eine Dicke von 0,8 bis 4,0 mm. Sie werden U-förmig kalt vorgebogen.

Die U-Form wird mit den Füllstoffen gefüllt und zu einem geschlossenen Rohrkörper gewalzt. Die Bandkanten stoßen aneinander oder überlappen sich. Der gefüllte Rohrdraht kann auf das Endmaß, vorzugsweise mit Durchmessern von 1,6 bis 4,0 mm, durch

oder Magnesiumlegierungen, Yttrium-Metall oder seine

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 chemi-

gleichen 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:

Strontiumfluorid und Salze der Alkalimetall einPulver-0,02 bis 0,20% C
0 bis 0,10% Si

°'¹ 65

form. Außerdem sind, falls ein perlithaltiges Grundgefüge im Schweißgut gefordert wird, zur Stabilisierung des Perlites Zusätze von Nickel, Kupfer oder Zinn in Gesamtgehalten bis 2% erforderlich.

Vorzugsweise wird die erfindungsgemäße Fülldrahtelektrode in der angegebenen Zusammensetzung in Stabform, in Ringen oder gespult als kontinuierliche bis 0 30°/ Mn οΌΐ5^ο°/ S
0,015% P
Rest Eisen.

Claims

Patentansprüche:

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

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

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

bis 15 % Magnesium (unlegiert oder in Form von Legierungen mit Nickel, Mangan oder Silizium), bis 15% Cer-Mischmetall, das teilweise oder ganz durch Yttrium und seine Verbindungen ersetzt werden kann, bis 20 % Oxyde und/oder Fluoride der seltenen Erdmetalle sowie gegebenenfalls

0 bis 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 35 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.