DE1540981B2

DE1540981B2 - Seelenelektrode zum lichtbogenschweissen von stahl in einer schutzgasatmosphaere

Info

Publication number: DE1540981B2
Application number: DE1965N0026756
Authority: DE
Inventors: Gerrit Willem Essers Wilhelmus Gerardus Verhagen Johannes Gerardus Emmasmgel Eindhoven Tichelaar (Nieder lande)
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1964-05-23
Filing date: 1965-05-20
Publication date: 1972-03-30
Also published as: AT252000B; NL6405794A; GB1071149A; DK111240B; DE1540981A1; SE307997B; ES313210A1; CH445681A; FR1434027A; NL141806B; LU48657A1; US3392263A

Description

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Die Erfindung betrifft eine Seelenelektrode zum automatischen oder halbautomatischen Lichtbogenschweißen von Stahl in einer Schutzgasatmosphäre, die aus Kohlensäure oder einem inerten Gas, insbesondere Argon, gegebenenfalls mit Sauerstoff gemischt, oder aus Gemischen dieser Gase besteht. Beispiele bekannter Gasgemische sind 95% CO₂ + 5% O₂, 95% Ar + 5% O₂, 80% Ar + 15% CO₂ + 5% O, und 89% Ar + 6% CO₂ + 5% O₂. Die Schutzgase müssen selbstverständlich möglichst frei von Wasserstoff und Stickstoff und Verbindungen derselben sein, die bekanntlich die Beschaffenheit der Schweiße beeinträchtigen.

Man kann bekanntlich dem Auftreten von Reaktionen in der Metallschmelze, bei denen das zu Porosität der Schmelze Anlaß gebende Kohlenmonoxyd gebildet wird, durch Verwendung von Draht- oder Stabelektroden mit einem üblichen niedrigen Kohlenstoffgehalt von weniger als 0,15%, die neben Mangan wenigstens ein desoxydierendes Element, insbesondere Silicium und weiter z. B. Titan, Aluminium u. dgl. enthalten, entgegenwirken.

Wenn beim Schweißen von Stahl in Schutzgasen die bekannten stählernen Elektroden mit einem SiIiciumgehalt von etwa 0,5 bis 2% und einem Mangangehalt von etwa 1 bis 3% verwendet werden, werden gute Werte der mechanischen Eigenschaften der Schweiße erzielt. Die Kerbschlagzähigkeit bei niedrigen Temperaturen läßt dann jedoch im allgemeinen zu wünschen übrig. .Um eine Schweiße mit einer Zusammensetzung zu erzielen, die hinreichend der des Metalls des Werkstückes angepaßt ist, oder um eine Schweiße mit bestimmten Eigenschaften zu erhalten, können die Elektroden einen Gehalt an weiteren Legierungsbestandteilen, wie Silicium, Mangan, Chrom, Nickel, Molybdän u. dgl., haben, wobei für die Wahl der Mengen der Legierungsbestandteile der teilweise Abbrand beim Schweißen berücksichtigt werden muß.

Es ist außerdem bekannt, beim Schweißen von Stahl in Luft rohrförmige Elektroden zu verwenden, die über ihre ganze Länge gleichmäßig mit einem pulverigen Gemisch aus schlackenbildenden, desoxydierenden und lichtbogenstabilisierenden Stoffen und gegebenenfalls Metallpulvern gefüllt sind. Die desoxydierenden und legierenden Metalle können auch ganz oder teilweise im Metall der Hülle als Legierungsbestandteile enthalten sein (britische Patentschrift 858 854).

Bekanntlich werden Elektroden dieser Art, die nach DIN 8571 als Fülldrahtelektroden bzw. Seelenstabelektroden oder Seelenelektroden bezeichnet werden, durch Walzen und/oder Ziehen eines Knüppels mit einer mit pulveriger Füllung versehenen Bohrung oder durch Einfalzen oder Einrollen eines pulverigen Gemisches in Metallband, worauf das Ganze bis zum gewünschten Elektrodendurchmesser bearbeitet wird, hergestellt.

Bei Verwendung dieser Art von Elektroden wird das geschmolzene Metall während des Schweißvorganges vor der Einwirkung der Luft, insbesondere von Stickstoff, durch Schlacke geschützt. Die Eigenschaften und das erhaltene Profil der Schweiße sind dabei günstig. Im allgemeinen werden dabei jedoch keine annehmbare Werte für die Kerbschlagzähigkeit bei niedrigen Temperaturen erreicht. Ein weiterer Nachteil ist dabei die große Schlackenmenge, die einen erheblichen zusätzlichen Energieaufwand beim Schweißen erfordert und die schließlich entfernt werden muß, im Gegensatz zum Schweißen in einer Schutzgasatmosphäre unter Anwendung von massiven Stahlelektroden.

Es ist weiter bereits bekannt, mit schlackenbildenden Gemischen gefüllte Elektroden beim Schweißen in einem Schutzgas zu verwenden, bei welcher Kombination Vorteile beider Schweißverfahren erzielt werden (britische Patentschrift 858 854).

Dazu sind Elektrodenfüllungen beschrieben, die schlackenbildende Gemische vom Rutiltyp oder vom basischen Typ enthalten und die selbstverständlich wasserstofffrei und vorzugsweise nicht hygroskopisch sind. Derartige Gemische waren zuvor als Umhüllungsmasse für Schweißstäbe üblich.

Sofern basische Gemische benutzt werden, ist die Elektrodenfüllung aus einem schlackenbildenden Gemisch zusammengesetzt, das zu 20 bis 60 Gewichtsprozent in bezug auf die Füllung aus Erdalkalifluorid, insbesondere CaF₂, und weiter aus desoxydierendem Material, gegebenenfalls gemeinsam mit Eisenpulver und Legierungselementen, besteht. Als weiterer

schlackenbildender Stoff wird in der britischen Patentschrift unter anderem CaCO₃ genannt.

Die Dicke der Metallhülle dieser bekannten Elektroden ist geringer als ein Viertel des gesamten Elektrodendurchmessers.

Werden die desoxydierenden und legierenden Stoffe außer Betracht gelassen und wird eine Dichte der Elektrodenfüllung von nur 80% (d. h. 20% Hohlräume in der Füllung) angenommen, so können aus den vorerwähnten Daten für diese bekannten Elektroden die minimal möglichen Gehalte an CaF₂ und CaCO₃ in Prozenten des Elektrodengesamtgewichts einfach errechnet werden.

Diese Grenzzusammensetzungen liegen auf der geraden Linie zwischen den Punkten 3,42 CaF₂ bis

0 CaCO₃ und 1,83 CaF₂ bis 7,34 CaCO₃, den Punkten P bzw. Q in dem Diagramm der Zeichnung. Diese Zusammensetzungen erfüllen die Bedingung

4,7 [CaF₂] + [CaCO₃] = 16.

Durch diese bekannten Elektroden soll das Spritzen vermieden werden, das beim Schweißen in einer Schutzgasatmosphäre bei Verwendung von massiven, ) d. h. homogen aus Metall bestehenden Elektroden auftreten kann, so daß höhere Schweißströme anwendbar sein sollen. Es bestehen jedoch nach wie vor die Nachteile des Vorhandenseins verhältnismäßig vieler schlackenbildender Stoffe.

Es ist schließlich noch eine zusammengesetzte Elektrode für das automatische Lichtbogenschweißen von Stahl in einem Schutzgas aus Kohlensäure oder Kohlensäure enthaltenden Gemischen mit einer Füllung bekannt, die außer reduzierenden Metallen und gegebenenfalls Lichtbogenstabilisatoren 30 bis 80% Erdalkalioxyd enthält. Dabei beträgt der Querschnittsflächenanteil der Füllung nur 0,2 bis 5% des gesamten Elektrodenquerschnitts (deutsche Patentschrift

1 045 013). Wird hier als Erdalkalioxyd CaO gewählt und in Form von CaCO₃ eingesetzt, so kann man für diese Elektroden, die kein Fluorid enthalten, einen CaCO₃-Gehalt von einigen °a/oo bis etwa 3% des Elektrodengesamtgewichts errechnen. Diese Zusammensetzungen liegen auf der Linie OS im Diagramm.

Diese Elektrode mit einem sehr niedrigen Gehalt '£) an schlackenbildenden Stoffen dient dazu, die Schweißeigenschaften zu verbessern und eine Möglichkeit zum Schweißen mit Wechselstrom zu schaffen.

Aus den zu der Erfindung führenden Untersuchungen hat sich ergeben, daß gerade Elektroden mit einer Füllung, deren schlackenbildender Teil basisch ist und die insbesondere aus CaCO₃ und CaF₂ in Verhältnissen zum Elektrodengesamtgewicht zwischen den Werten bestehen, die aus den beiden vorstehend beschriebenen Ausführungen bekannt sind, für das Schweißen in Schutzgasatmosphäre besonders nützlich sind.

Es hat sich gezeigt, daß dann Schweißen mit sehr günstigen Werten für die Kerbschlagzähigkeit bei niedrigen Temperaturen und gute Schweißeigenschaften erhalten werden können. Außerdem ist der Prozentsatz an schlackenbildenden mineralischen Stoffen dabei stets verhältnismäßig niedrig, so daß Nachteile infolge des Vorhandenseins großer Schlackenmengen außerdem auf einen erträglichen Minimalwert beschränkt werden.

Die sich auf diese Untersuchungen gründende Erfindung betrifft eine Seelenelektrode zum Lichtbogenschweißen von Stahl in einer SchutzgasatmoSphäre, insbesondere in Kohlensäure und kohlensäurehaltigen Gasgemischen. Diese Elektrode besteht aus einer Stahlhülle und einer Füllung mit einer wasserstoffarmen pulverigen Masse, die aus Calciumcarbonat und Calciumfluorid, lichtbogenstabilisierenden Stoffen, desoxydierendem Metall und gegebenenfalls legierendem Metall und/oder Eisen zusammengesetzt ist, und ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß die Prozentsätze an Calciumcarbonat und Calciumfluorid in der Füllung in bezug auf das Elektrodengesamtgewicht gleichzeitig die Bedingungen

[CaCO₃] zwischen 0,5 und 7,
[CaF₂] mehr als 0,5,

[CaCO₃] + 4,7 [CaF₂] weniger als 16

erfüllen.

Das Gebiet der Zusammensetzungen nach der Erfindung ist im Diagramm der Zeichnung, sofern es sich auf den Gehalt an CaCO₃ und CaF₂ bezieht, durch das Viereck ABCD angedeutet. ■

Da der Abbrand des desoxydierenden Metalls und einiger legierender Metalle infolge der Anwesenheit von CaF₂ verringert wird, werden im allgemeinen höhere Prozentsätze dieser Metalle bei einem niedrigen Gehalt an CaF₂ und umgekehrt gewählt. Ferner werden die Mengen dieser Metalle, unter Berücksichtigung des Abbrands, entsprechend der normalen Anpassung des Metalls der Schweiße an die Zusammensetzung des Werkstücks und/oder entsprechend den gewünschten Eigenschaften der Schweiße gewählt. Die erforderlichen desoxydierenden und legierenden Stoffe können selbstverständlich ein Bestandteil der Metallhülle oder der Füllung oder von beiden sein.

Sehr gute Resultate in bezug auf die Ausbeute beim Schweißen und auf das Profil der Schweißraupe und insbesondere in bezug auf die Kerbschlagzähigkeit bei niedrigen Temperaturen werden mit einer Elektrode erzielt, deren Calciumcarbonatgehalt zwischen 2 und 4% des Elektrodengesamtgewichts liegt. Dieses Gebiet von Zusammensetzungen ist in dem Diagramm der Zeichnung mit dem Viereck EFGH angedeutet.

Die günstigen Resultate werden mit Elektroden nach der Erfindung bereits bei Schweißen in Form einer einfachen Raupe erhalten. Dies ist wichtig beim sogenannten Schweißen mit Verschalung und für das vertikal aufwärtsgehende Stapelschweißen, wobei gewohnlich grobe Kristallstrukturen erhalten werden, die niedrige Kerbschlagwerte geben. Aus dem gleichen Grunde kann das Metall beim waagerechten Schweißen mit einer Elektrode gemäß der Erfindung in weniger Schichten oder in dickeren Schichten niedergeschmolzen werden.

Der Vorteil der Verbesserung der Kerbschlagzähigkeit bei einer einfachen Schweißraupe zeigt sich auch beim Mehrschichtenschweißen, da hier die Verschlußschicht auch die Struktur der einfachen Raupe aufweist.

; Die Verbesserung der Duktilität des Schweißmetalls zeigt sich nicht nur an der Erhöhung der Kerbschlagzähigkeit und der Erniedrigung der Ubergangstemperatur auf spröden Bruch einer solchen Schweiße, sondern auch aus der Erniedrigung der Stopptemperatur des Schweißmetalls bei der Robertson-Messung. Bei dieser Messung wird bekanntlich an verhältnismäßig großen Probestücken die Temperatur

gemessen, bei welcher der in dem Material angefangene spröde Bruch sich nicht fortsetzt.

Es zeigt sich, daß bei Verwendung von Argon ohne irgendwelchen Zusatz von Sauerstoff und/oder Kohlensäure als Schutzgas mittels Elektroden nach der Erfindung Schweißen auf Stahl mit guter Qualität erhalten werden können, im Gegensatz zu dem Resultat, das mit einer massiven Stahlelektrode erzielt wird. Dies ist vermutlich auf das Vorhandensein der sich im Lichtbogen aus CaCO₃ entwickelnden Kohlensäure bei Verwendung von Elektroden nach der Erfindung zurückzuführen.

Das CaCO₃ in der Elektrode kann ganz oder teilweise durch eines der anderen Erdalkalicarbonate oder durch ein Alkalicarbonat oder auch durch entsprechende Verbindungen ersetzt werden, die ähnlich wie die Carbonate im Lichtbogen in Oxyde umgewandelt werden, z. B. Oxalate.
- Auch das CaF₂ kann in gleicher Weise durch andere Stoffe ersetzt werden, welche die Viskosität der Schlakken erniedrigen. Es kommen hier nicht nur Fluoride von Erdalkalimetallen und Alkalimetallen in Betracht, sondern auch komplexe Fluoride, wie Kryolith und weiter Stoffe, die wie Al₂O₃, SiO₂ und TiO₂ mit dem im Lichtbogen entstehenden Erdalkalioxyd niedrigschmelzende Schlacke bilden können.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand einiger Beispiele näher erläutert.

Die angegebenen Werte für die Kerbschlagzähigkeit bei verschiedenen Temperaturen wurden an Probestäben von 10 χ 10 χ 55 mm mit einer V-förmigen Kerbe gemessen, deren Öffnungswinkel 45°, deren Tiefe 2 mm und deren Radius des Bodens 0,25 mm betrugen (Charpy V-notch). Die Stäbe waren senkrecht zur Schweißrichtung aus der Platte mit der Schweiße genommen worden, und die V-Kerbe war in der Mitte der Schweiße senkrecht zur Schweißenoberfläche angebracht. Die in den nachfolgenden Tabellen erwähnten Werte sind mit einigen Ausnahmen Durchschnittswerte von drei oder vier Messungen.

Die Tabelle 1 zeigt die Resultate von Schweißen nach dem sogenannten Verschalungsschweißverfahren mit Kohlensäure als Schutzgas an einer 25 mm starken Stahlplatte mit der Zusammensetzung von 0,6 Mn — 0,04 Si — 0,13 C — Rest Eisen (St 37). Die Spaltbreite zwischen den Platten war 13 mm und der Schweißstrom etwa 400A.

Bekanntlich wird beim Verschalungsschweißverfahren der Spalt zwischen zwei vertikal angeordneten Stahlblechen in einem einzigen Vorgang vollgeschweißt. Das flüssige Schweißmetall wird dabei von Kupferblöcken abgestützt.

In der Tabelle sind in der ersten Spalte die Nummern einer Anzahl von Proben, in der zweiten Spalte die Bruttozusammensetzung in Prozenten des Elektrodengesamtgewichts und in der dritten Spalte die. Werte der Kerbschlagzähigkeit (Charpy V-notch) bei verschiedenen Temperaturen angegeben.

In der Tabelle sind zunächst die Resultate angegeben, die mittels Elektroden mit Zusammensetzungen nach der Erfindung (Nr. 1 bis 12), alle innerhalb des Vierecks ABCD des Diagramms, erzielt wurden. Es zeigt sich daraus, daß die Verbesserung der Kerbschlagzähigkeit bei einem CaCO₃-Gehalt von 2% und mehr maximal wird (Nr. 4 bis 12). Mit Rücksicht auf den niedrigen Gehalt an schlackenbildenden Stoffen werden jedoch die Zusammensetzungen mit einem CaCO₃-Gehalt von 2 bis 4% innerhalb des Vierecks EFGH des Diagramms bevorzugt (Nr. 4 bis 10).

Ferner wird eine Gruppe von Zusammensetzungen (Nr. 13 bis 19) angegeben, die alle außerhalb des Gebietes ABCD nach der Erfindung liegen. Aus einem Vergleich mit den Zusammensetzungen nach der Erfindung (Nr. 1 bis 12) ergibt sich, daß Elektroden ohne CaCO₃ und CaF₂ (Nr. 13), Elektroden nur mit CaF₂ (Nr. 14, 15) und Elektroden mit Gehalten an CaF₂ und CaCO₃, die nicht die erfindungsgemäßen Bedingungen erfüllen (Nr. 16 bis 19), ungünstigere Resultate liefern. Eine zu große Menge an CaF₂ und auch eine zu große Menge an CaCO₃ verringern den Effekt. ■..·■. : ■ . ■:.·. - . ■-...·.-·.

	Mn	Zusammensetzung	Si	η Gewichtsprozent	Tabelle 1	-5O⁰C	Kerbschlagzähigkeit in	kgm/cm	+ 2O⁰C
	1,6	(Rest ]	0,8	iisen)		1,1			9,2
Nr.	. 1,6.		0,8	CaCO₃			-3O⁰C		'.. 8,9
	1,6		0,8	0,7	CaF₂		4,4		13,2
1	1,6		0,8	0,8	1,8	2,9	0,9		14,2
. 2	1,7		0,8	1,5	0,6 ,	3,7	1,4
3 .	1,6		0,8	.· 2,2	0,6	4,4	6,7
4	1,6		,0,7 .	• 2,0	0,6	3,4	6,2		14,0
5	1,6		0,8	1,9	2,0	","..3,ί, :^:	10,1		13,1
6	1,6		0,8	."..2,8/..Λ	2,9	1,1	9,1		9,9
7 .	1,7		0,8	2,9 ,	U		9,3
.00	1,6		0,9	4,0	2,4	1,4	4,9		12,9
9	1,6		0,8	4,0	0,6	3,4
10	1,6		0,8	6,0	2,0		6,7		4,2
11	1,6		0,8	7,1	1,4		7,1		4,7
12	1,8		0,9		1,5		1,2		8,4
13
14					0,6		1,7	-1O⁰C .
15		3,2		6,1
			4,8
			9,3
			9,0 .
	11,1
	12,7
	10,2
	• ιι,ο:.
	5,0
	13,2
	8,2
	11,1
	1,9
	1,7
	2,9

Fortsetzung

	Mn	Zusammensetzung	Si	η Gewichtsprozent	CaF₂	-5O⁰C	Kerbschlagzähigkeit in	-3(TC	IOC	+ 20^cC
Nr.	1,7	(Rest	0,9	;isen)	5,0	0,8	kgm'cm²	1,8	4,7
	1,6		0,8	CaCO₃	5,0	2,0	3,1	5,7
16	1,6		0,8	1,1	5,1	1,8	2,5	4,8
IV	1,7		0,8	5,0	3,1	1,1	3,6	3,7	9,6
■ 18		7,1
19		9,2

Die Tabelle 2 zeigt die Resultate von Verschalungsschweißen in einer CO₂-Atmosphäre für einige verschiedene Stahlsorten mit Elektroden nach der Erfindung (Nr. 21, 22, 23 und 25). _:

Vergleichsweise sind auch einige Resultate angegeben, die durch Elektroden erhalten wurden, die kein CaCO₃ und CaF₂ enthielten (20, 24).

Tabelle 2

V Nr.	Stahlsorte	Elektrodenzusammensetzung in Gewichtsprozent (Rest Eisen)	Mn	Si	CaCOj	CaF₂	-50^rC	Kerbschlagzähigkeit kgm/cm²	-10-C	8,7
		1,6	0,8				-30^DC	2,2
20	St 52 25 mm	1,4	0,7	2,4	0,7		1,0	4,5
21	St 52 19 mm						3,2
	(1,35 Mn —
	0,49 Si —								9,7
	0,23 C —
	Rest Eisen)	1,6	0,8	2,2	0,6			4,2
22	St 41 12 mm						2,6
	(1,2 Mn —
	0,07 Si —								11,9
	0,12 C —
	Rest Eisen)	1,6	0,8	2,1	0,6	1,2		6,7
23	Ni Stahl 13 mm						5,8
	(1,08 Mn —
	0,26 Si —
	0,08 C—								2,4
	0,5 Ni —
	Rest Eisen)	1,6	0,8			0,8 ■		1,5
24	Cr-Ni-Mo-Stahl 45 mm	1,7	0,8	2,6	1,1	2,5	1,2	7,4
25	(0,06 Mn — ■						4,8
	0,20 Si —
	0,16 C—
	0,6 Ni —
	0,4 Mo —
	0,16Cr)

Beispiele von legiertem Schweißdraht beim Verschalungsschweißen in CO₂ an einigen Stahlsorten sind in Tabelle 3 (Nr. 26 und 27) angegeben. Vergleichsweise ist das Resultat aufgeführt, das mit einem Draht ohne CaCO₃ und CaF₂ (Nr. 28) erhalten wurde.

Tabelle 3

10

Nr. .	Stahlsorte	Mn	Elektrodenzusammensetzung in Gewichtsprozent (Rest Eisen)	CaCO₃	CaF₂	andere Elemente	-50° C	Kerbschlagzähigkeit in kgm/cm²	-10⁰C	+ 20⁰C
		1,5	Si	.. 2,0	0,6	. 1,9 Ni	3,2	-3O=C	9,5
26	St 37 25 mm	1,2	0,7	2,3	0,6	0,5 Ni 0,4 Mo 0,2Cr	4,5	4;6	8,4
27	Cr-Ni-Mo-Stahl 28 mm 1,06 Mn — 0,20 Si — 0,16 C — 0,6 Ni —	1,2	0,7			0,5 Ni 0,4Mo 0,2Cr	1,9	5,9	3,0	5,6
28	0,4 Mo — 0,16 Cr- Rest Eisen	0,7		2,9

Die Tabelle 4 zeigt die Ergebnisse beim Verschalungsschweißen in einer Kohlensäureatmosphäre an 25 mm Stahlblech St 37 mit Schweißelektroden nach der Erfindung, in denen das CaCO₃ oder das CaF₂ teilweise durch andere Carbonate bzw. Fluoride oder Oxyde mit einer den Schmelzpunkt der Schlacke erniedrigenden S Wirkung ersetzt ist.

Tabelle 4

	Mn	Elektrodenzusammensetzung in Gewichtsprozent	Si	(Rest Eisen)	-5O⁰C	Kerbschlagzähigkeit in	-3O⁰C	-10°C	+20⁰C
Nr.	1,5		0,8	mineralische Bestandteile	1,7	kgm/cm²	3,3	5,6	12,1
	1,5	0,7	3,9 BaCO₃ — 0,6 CaF₂	3,8	8,0	7,8
29	1,5	0,7	2,7 SrCO₃ — 0,6 CaF₂	1,5	3,2	6,9	14,8
30	1,6	0,8	2,8 CaCO₃ — 1,8 SrF₂		3,7	6,4	13,6
31	1,6	0,8	2,9 CaCO₃ — 1,9 NaAlF₆		3,1	7,4	11,7
32	1,6	0,8	3,0 CaCO₃ — 1,5 Al₂O₃	1,2	3,4	4,0	7,7
33	1,6	0,8	2,7 CaCO₃ — 1,8 Na₂CO₃		1,7	4,6	11,7
34	1,8	0,9	2,0 CaMg(CO₃)₂ — 0,9 CaF₂		5,5		11,6
35			2,5CaCO₃-0,7 CaF₂-
36	— 0,5 SiO₂

In der Tabelle 5 sind Ergebnisse für Schweißen angegeben, die durch waagerechtes Schweißen in vielen Schichten unter Verwendung von CO₂ als Schutzgas erhalten wurden. Es wurde in V-Nähten mit einem öffnungswinkel von 70^D und einer Vorderöffnung von 10 mm an 16 mm Stahlblech St 37 geschweißt. Die Schweißnaht wurde mit neun Schweißraupen in fünf Schichten ausgefüllt (1 — 1 — 2 — 2 — 3), wobei Intervalle von 20 Minuten berücksichtigt wurden.

Die Schweißen Nr. 37 und 38 wurden mit Elektroden nach der Erfindung hergestellt. Vergleichsweise ist das Resultat einer Elektrode ohne CaCO₃ und CaF₂ (Nr. 39) aufgenommen.

	Mn	Elektrodenzusa in Gewich (Rest I Si	mmensetzung :sprozent iisen) CaCO₃	Tabelle 5	-50° C	Kerbschlag kgm -3O⁰C	Zähigkeit in 'cm² -10°C,	+20⁰C
Nr.	1,7	0,8	2,6	CaF₂	5,3	8,1	12,2
37	1,6	0,8	2,1	1,1	6,9	9,2	13,1	13,4
38	1,6	0,8		0,6 2,1 Ni		4,2	8,1	11,3
39

Einige einfachere Schweißen vom Mchrschichtentyp sind in der Tabelle 6 angegeben. Es wurden V-Nähte mit einem öffnungswinkel von 70"^J in 12 mm Stahlblech St 41 einer Sorte hergestellt, die zur Verwendung bei -60⁰C benutzt werden kann. Die Zusammensetzung der Platte war 1,2 Mn — 0,07 Si — 0,12 C — Rest Fe.

Die Nähte sind in zwei Schichten mit 180A waagrecht geschweißt (Nr. 40 bis 42) bzw. in drei Schichten vertikal in Aufwärtsstapelung mit 110 A (Nr. 43).

Aus den Proben Nr. 40, 41 und 42 ergibt sich, daß bei Verwendung von nur 0,3% CaF₂ und 1,4% CaCO₃ bereits eine gewisse Verbesserung der Kerbschlagzähigkeit eintritt, daß diese bei Erhöhung des Mangangehaltes erheblich vergrößert wird und daß die besten Resultate mit Elektroden erhalten werden, die 2,0% CaCO₃ und 0,6% CaF₂ enthalten.

Tabelle 6

	Mn	Elektrodenzusammensetzung in Gewichtsprozent	Si	lisen)	CaF₂	-60° C	Kerbschlagzähigkeit in	-50-C	-30°C	-1O⁰C	+ 2O⁰C
Nr.	1,6	(Rest	0,8	CaCO₃	0,3		kgm/cm²	1,4	5,6	11,2
	2,0	0,8	1,4	0,3	2,8	4,1	7,8	11,6
40	1,6	0,8	1,4	0,6	6,4	7,4	10,6
41	1,6	0,8	2,0	0,6	6,3	8,9	12,5	14,1
42	2,0
43

Die Tabelle 7 zeigt noch die Resultate von Schweißen, die in anderen Schutzgasen als CO₂ erhalten wurden. Die Schweißen sind in 12 mm Platte St 41 (1,2 Mn — 0,07 Si — 0,12 C — Rest Fe) in einer V-Naht mit einem öffnungswinkel von 70° in zwei Schichten mit 180 A hergestellt.

Tabelle 7

	Elektrodenzusammensetzung in Gewichtsprozent	(Rest Eisen)	CaCO₃	CaF₂	Schutzgas	Argon	-60³C	Cerbschlagzähigkeit in	-30^:C	-10° C
Nr.		Si	2,0	0,6		CO₂ + 5% O₂	3,4	kgm/cm² .	6,7	9,3
	Mn	0,77	2,7	U	80% Ar + 15% CO₂	4,1	-50"-C	11,0	12,5
44	1,55	0,86	2,7	1,1	+ 5% O₂	3,2	4,8	7,2	13,3
45	1,7	0,86					6,2
46	1,7					5,6

Schließlich werden die Ergebnisse eines Zugversuchs angegeben. Ein Zugstab (Durchmesser D = 8 mm, Länge L = 5 D) wurde aus der Mitte in der Längsrichtung einer Schweiße genommen, die durch das an Hand der Tabelle 5 beschriebene Verfahren in 16 mm Stahlblech St 37 mit einer Schweißelektrode der Zusammensetzung Nr. 37 hergestellt worden war.

Zugfestigkeit 48,8 kg/mm²

Fließgrenze 38,7 kg/mm²

Dehnung 31,2%

Einschnürung 70%

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Seelenelektrode zum Lichtbogenschweißen von Stahl in einer Schutzgasatmosphäre, insbesondere in Kohlensäure und kohlensäurehaltigen Gasgemischen, bestehend aus einer Stahlhülle und einer Füllung mit einer wasserstoffarmen, pulverigen Masse, die aus Calciumcarbonat und Calciumftuorid, lichtbogenstabilisierenden Stoffen, desoxydierendem Metall und gegebenenfalls legierendem Metall und/oder Eisen zusammengesetzt ist, dadurch -gekennzeichnet, daß die Prozentsätze an Calciumcarbonat und Calciumfluorid in der Füllung in bezug auf das Elektrodengesamtgewicht gleichzeitig die Bedingungen

[CaC O₃] zwischen 0,5 und 7,

[CaF₂] mehr als 0,5,

[CaCO₃] + 4,7 [CaF,] weniger als 16

erfüllen.

2. Seelenelektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Prozentsatz an Calciumcarbonat zwischen 2 und 4 liegt.

3. Seelenelektrode nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das CaCO₃ ganz oder teilweise durch eines oder mehrere der anderen Erdalkalicarbonate oder durch ein Alkalicarbonat ersetzt ist.

4. Seelenelektrode nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Carbonat ganz oder teilweise durch eine entsprechende sich im Lichtbogen in ein Oxyd umwandelnde Verbindung ersetzt ist.

5. Seelenelektrode nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Calciumfluorid ganz oder teilweise durch andere Fluoride oder Verbindungen ersetzt ist, die mit Erdalkalioxyden eine niedrigschmelzende Schlacke bilden können, z. B. Al₂O₃, SiO₂ und TiO₂.