DE1540802C - Seelenelektrode mit Kernfullung fur das Schweißen von Chrom Stahl - Google Patents

Description

3. Seelenelektrode nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß ihre Kernfüllung aus 39,4% kohlenstoffarmem Ferrochrom, 4,4% Ferromolybdän, 1,5% Mangan, 7,3% Ferrosilicium und 47,4% Eisenpulver besteht.

4. Verwendung einer Seelenelektrode nach Anspruch 1 bis 3 zum Schweißen von Chrom-Stahl. mit einem Chromgehalt von etwa 5%.

5. Verwendung einer Seelenelektrode nach Anspruch 3 für den Zweck nach Anspruch 1, wobei der zu schweißende Stahl aus weniger als 0,12% Kohlenstoff, 5,0% Chrom, weniger als 0,8% Mangan, weniger als 2,0% Silicium, 0,5% Molybdän, Rest Eisen, besteht.

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Seelenelektrode mit Kernfüllung für das Schweißen.von Chrom-Stahl. mit einem Chromgehalt von etwa 5%. -

Aus der schweizerischen Patentschrift 357 817 sind Seelenelektroden mit Kernfüllung für das Schweißen von Stahl bekannt, die in einer Flußstahlumhüllung beispielsweise eine Kernfüllung aus 80 Gewichtsteilen Eisenpulver, 10 Gewichtsteilen Ferromangan, 2 Gewichtsteilen Ferrosilicium, 1 Gewichtsteil Ferrotitan und 2 Gewichtsteilen Lichtbogenstabilisierungsmittel enthalten. Eine andere in dieser Patentschrift beschriebene Schweißelektrode zur Verwendung für die' Oberflächenhärtung von Stahl enthält eine Kernfüllung aus 75 Gewichtsteilen Eisenpulver, 10 Gewichtsteilen kohlenstoffreichem Ferrochrom, 5 Gewichtsteilen Ferromolybdän und 10 Gewichtsteilen kohlenstoffreichem Ferromangan. Derart zusammengesetzte Schweißelektroden können auch für das elektrische Schweißen unter einer Schutzgasatmosphäre, vorzugsweise aus Kohlendioxyd, verwendet werden, doch sind sie nicht zum Schweißen von Chrom-Stahl mit einem Chromgehalt von etwa 5% geeignet oder ergeben zumindest Schweißnähte, deren Zusammensetzung wesentlich von dem geschweißten Chrom-Stahl abweicht. .

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, die herkömmlichen Elektroden für das elektrische Schweißen der obenerwähnten Chrom-Stähle unter einer Schutzgasatmosphäre weiter zu verbessern und eine Seelenelektrode mit einer Kernfüllung zu schaffen, mittels der eine Schweißnaht ausgebildet werden kann, deren Zusammensetzung im wesentlichen identisch mit der Zusammensetzung des zu schweißenden Chrom-Stahls ist. Der Schutzgasmantel kann hierbei entweder aus reinem Kohlendioxyd, einem Gemisch von Kohlendioxyd und reinem Argon, einem Gemisch von Kohlendioxyd und reinem Helium, aus Argon mit einem kleinen Prozentsatz an Sauerstoff oder aus Helium mit einem kleinen Prozentsatz an Sauerstoff bestehen.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Elektrode eine aus einem Weichstahlstreifen röhrenförmig gebogene Hülse mit einem Kohlenstoffgehalt von weniger als 0,10% und eine Kernfüllung aus 18,7 bis 75,0% kohlenstoffarmem Ferrochrom, 2,1 bis 8,4% Ferromolybdän, 0,8 bis 2,9% Mangan, 3,0 bis 13,7% Ferrosilicium und 0 bis 69,0% Eisenpulver aufweist. . ".: ·

Vorteilhafter Weise verwendet man diese erfindungsgemäßen Seelenelektroden" für das Schweißen von Chrom-Stählen aus weniger als 0,12% Kohlenstoff, 5,0% Chrom, weniger als 0,8% Mangan, weniger als 2,0% Silicium, 0,5% Molybdän und dem Rest Eisen. Ein solcher Chrom-Stahl besteht beispielsweise auch aus 0,07% Kohlenstoff, 0,55% Mangan, 0,93% Silicium, 0,47% Molybdän, 5,45% Chrom und 92,53% Eisen. Andere im Handel erhältliche Chrom-Stähle, für die die erfindungsgemäßen Seelenelektroden verwendet werden können, sind beispielsweise in den nachfolgenden Vorschriften der American Society for Testing Materials beschrieben:

ASTM-Vorschrift	C - maximal	' Mn	Si	Cr	Mo
A 21375..	0,15 0,15 0,12 0,15 0,15 0,12 0,15 0,15	0,30 bis 0,60 0,30 bis 0,60 .0,30 bis 0,60 0,30 bis 0,60 0,30 bis 0,60 0,30 bis 0,60 0,30 bis 0,60 0,30 bis 0,60	0,50 max. 1,0 bis 2,0 0,50 max. 0,50 max. 1,0 bis 2,0 0,50 max. 0,50 max. 0,50 max.	4 bis 6 4 bis 6 4 bis 6 4 bis 6 4 bis 6 4 bis 6 4 bis 6 4 bis 6	0,45 bis 0,65 0,45 bis 0,65. 0,45 bis 0,65 0,45 bis 0,65 0,45 bis 0,65 0,45 bis 0,65 0,45 bis 0,65 0,45 bis 0,65
S21375b A21375c A235P5 i. A 225 P5b A335P5C A 199
A 357

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung besteht der die Hülse bildende Weichstahlstreifen aus 0,03 bis 0,10% Kohlenstoff, 0,30 bis 0,60% Mangan, weniger als 0,04% Phosphor, weniger als 0,05% Schwefel, 0,01% Silicium und Rest Eisen, besitzt eine Breite von 10 cm bei einer Dicke von 0,08 cm und ist zu einer runden Röhre von 0,24 cm äußerem Durchmesser gebogen.

In einer weiteren Ausbildung der Erfindung besteht die Kernfüllung der Seelenelektrode aus 39,4% kohlenstoffarmem Ferrochrom, 4,4% Ferromolybdän, 1,5% Mangan, 7,3% Ferrosilicium und 47,4% Eisenpulver.

Die Erfindung'wird nunmehr an Hand mehrerer Ausführungsbeispiele näher erläutert.

In der Zeichnung bedeutet

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung einer Seelenelektrode nach der Erfindung und

F i g. 2 einen Querschnitt der Elektrode von F i g. 1 in vergrößertem Maßstab.

Die Seelenelektrode 11, die in Fig. 1 gezeigt ist, besitzt eine Hülse 12, die einen Kern 13 umschließt.

Die zur Erläuterung der Erfindung beschriebene Hülse 12 wird von einem Streifen aus Weichstahl mit einer Breite von 0,964 cm und mit einer Dicke von 0,076 cm gebildet.· Dieser Streifen ist zu einer hohlen Röhre mit einem äußeren Durchmesser von 0,24 cm gebogen und geformt.

Andere Streifenbreiten können selbstverständlich bei vielen verschiedenen Ausfuhrungsformen verwendet werden, um Röhren mit unterschiedlichem Durchmesser zu liefern. Zum Beispiel wurden Streifen mit 1,3 cm Breite verwendet, um Röhren mit einem Durchmesser von 0,476 cm zu liefern. Eine andere Methode besteht darin, die Röhren von größerem Ausmaß als erforderlich herzustellen und dann die relativ großen Röhren, falls erwünscht, bis zu einem kleineren Durchmesser zu ziehen.

Wenn erwünscht, kann die Dicke des Weichstahlstreifens vermindert und die Menge des Eisenpulvers in dem Kern (wie in nachfolgendem Beispiel ausgeführt) erhöht werden, oder umgekehrt kann die Dicke des Streifens erhöht und die Menge an Eisenpulver vermindert werden, jeweils in den erfindungsgemäßen Grenzen..

Die Zusammensetzung des Weichstahlstreifens, der hier zur Erläuterung beschrieben ist, beträgt 0,03 bis 0,10% Kohlenstoff, 0,30 bis 0,60% Mangan, 0,0 bis 0,04% Phosphor, 0,0 bis 0,05% Schwefel, etwa 0,01% Silicium, Rest Eisen. Obwohl alle diese Elemente in der Menge variiert werden können, ist diese Zusammensetzung bevorzugt.

Die oben beschriebene Hülse wurde während der Herstellung und des Formverfahrens mit der Kernfüllung gefüllt, und wenn sie vollständig gefüllt und geschlossen war, bestand die mit der Kernfüllung versehene Seelenelektrode aus einer runden gefüllten Röhre. Die gesamte Elektrode (d. h. die Röhre und die Kernfüllung) bestand aus 78,3% Hülse und 21,7% Kern.

In einer erläuternden Ausführungsform wurde folgende Zusammensetzung der Kernfüllung verwendet, wobei alle Prozentsätze als Gewichtsprozent angegeben sind:

Ferrochrom mit geringem

Kohlenstoffgehalt 39,4%

Ferromolybdän 4,4%

Mangan 1,5%

Ferrosilicium 7,3%

Eisenpulver 47,4%

Die Zusammensetzung der Kernfüllung der Elektrode wird für jede Schutzgasart beim Lichtbogenschweißen variiert, um einen unerwünschten Verlust von Legierungselementen an die Schmelze oder das Gas bzw. einen Gewinn an Mangan oder Silicium aus

ίο dem Schmelzfluß auszugleichen. Wenn die Elektrode zusammen mit einem CO₂-Mantel verwendet werden soll, sollte die Kernfüllung etwa 1,5% Mangan und etwa 2,5% Silicium in Form von Ferrosilicium enthalten. Ein bemerkenswerter Teil des Mangans und Siliciums wird während des Schweißens durch CO₂ oxydiert und geht verloren. Die Gründe, warum man das Silicium und Mangan in der Kernfüllung relativ hoch hält, sind erstens, daß der hohe Gehalt dieser Metalle den Fluß des Schweißmetalls in engen Nutverbindungen, wie z. B. in Schweißröhren, verbessert und zweitens, daß die Gegenwart von Silicium das Chrom gegenüber Oxydation und Verlust schützt. Wenn andererseits die Elektrode für Schweißen mit einem Argon-Sauerstoff- oder einem Argon-Kohlendioxyd-Gemisch verwendet werden soll, kann der Prozentgehalt an Mangan und Silicium in der Kernfüllung vermindert werden, da diese Gase weniger oxydierend wirken als Kohlendioxyd allein. Wenn die Elektrode für das Unterpulverschweißen mit einem Schweißmittel verwendet werden soll, das Mangan und Silicium an das Schweißmetall abgibt, braucht der Kernfüllung kein Mangan oder Silicium zugesetzt zu werden.

Der Zusammensetzungsbereich des mit der erfindungsgemäßen Elektrode niedergelegten Schweißgutes, ausgedrückt in Gewichtsprozent, ist folgender:

Kohlenstoff 0,0 bis 0,12%

Chrom 4,5 bis 6,0%

Molybdän 0,40 bis 2,25%

Mangan 0,0 bis 0,75%

Silicium 0,0 bis 0,90%

Eine Schweißnaht wurde mit der oben beschriebenen Elektrode bei 480 Ampere und 29 Volt Gleichstrom und Gegenpolung auf einer Platte von 1,90 cm Breite bei gleichzeitiger Verwendung von Kohlendioxyd als Schutzgas (Verbrauch 570 dm³ pro Stunde) gebildet. Die gleiche Elektrode wurde beim Unterpulverschweißen unter Verwendung anderer Schutzgase, wie von 75% Argon und 25% CO₂, von reinem Helium, reinem Argon, Argon und Sauerstoff oder Helium und Sauerstoff, benutzt. Das niedergeschlagene Schweißgut war in allen Fällen im wesentlichen identisch mit dem verschweißten Chrom-Stahl und entsprach der Vorschrift für das betreffende Schweißmetall.

Die Schweißnaht wurde 2 Stunden auf 844° C erhitzt und langsam abgekühlt. Sodann wurden die Festigkeitseigenschaften bestimmt:

Streckgrenze in kg/mm² 34,45

Festigkeit in kg/mm² 48,51

Dehnung in % (Meßlänge = 5 cm) .. 30
Einschnürung in % 65

Bei einer anderen Ausführungsform einer Seelenelektrode nach der Erfindung bestand die gesamte Elektrode aus 84% Hülse und 16% Kern. Die Kernfüllung besaß dabei folgende Zusammensetzung:

Ferrochrom mit niedrigem

Kohlenstoffgehalt 50%

Ferromolybdän 5,5%

Mangan 1,9%

Ferrosilicium 9,1%

Eisenpulver 33,5%

Bei noch einer anderen Ausführungsform der Seelenelektrode nach der Erfindung bestand die gesamte Elektrode aus 78% Hülse und 22% Kern, der folgende Zusammensetzung hatte:

Ferrochrom mit niedrigem

Kohlenstoffgehalt 40%

Ferromolybdän ·. 6,6%

Mangan 1,5%

Ferrosilicium 7,3%

Eisenpulver 44,6%

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Seelenelektrode mit Kernfüllung für das Schweißen von Chrom-Stahl mit einem Chromgehalt von etwa 5%, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode eine aus einem Weichstahlstreifen röhrenförmig gebogene Hülse mit einem Kohlenstoffgehalt von weniger als 0,10% und eine Kernfüllung aus 18,7 bis 75,0% kohlenstoffarmem Ferrochrom, 2,1 bis 8,4% Ferromolybdän, 0,8 bis 2,9% Mangan, 3,0 bis 13,7% . Ferrosilicium und 0 bis 69,0% Eisenpulver aufweist. . : ■ .

2. Seelenelektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der die Hülse bildende Weichstahlstreifen aus 0,03 bis 0,10% Kohlenstoff, 0,30 bis 0,60% Mangan, weniger als 0,04% Phosphor,

weniger als 0,05% Schwefel, 0,01«'«"Silicium, Rest Eisen, besteht und eine Breite von 1,0 cm bei einer Dicke von 0,08 cm besitzt und zu einer runden

Röhre von 0,24 cm äußerem Durchmesser gebogen