DE1608367B1 - Selenelektrode zum automatischen oder halbautomatischen licht bogenschweissen - Google Patents
Selenelektrode zum automatischen oder halbautomatischen licht bogenschweissenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Seelenelektrode aus einem Kern und einem Stahlmantel zum automatischen
oder halbautomatischen Lichtbogenschweißen ohne Schutzgas.
Beim Lichtbogenschweißen haben das Flußmittel und das Schutzgas vor allem die Aufgabe, das Eintreten
atmosphärischen Sauerstoffes und Stickstoffes in das niedergelegte Schweißgut zu verhindern. Eine Flußmittelumhüllung
auf einer Elektrode beeinträchtigt ' aber die Beobachtung des niederzulegenden Schweißgutes durch den Schweißer, während die Anwendung
von Schutzgas kostspielig ist und eine aufwendige Ausrüstung erforderlich macht. Zur Abschirmung des
Schweißgutes von außen wurden schon Seelenelektroden bekannt, die aus einem Eisenmantel ohne Flußmittelumhüllung
bestehen und dafür im Kern desoxydierende Elemente, wie Mangan, Aluminium und Silizium,
sowie stickstoffbindende Elemente, wie Aluminium, enthalten. Mit diesen bekannten Seelenelektroden
ist es aber nicht möglich, hochwertiges Schweißgut mit so hoher Bruchdehnung und Schlagzähigkeit
wie ein in einer Schutzgaszone erhaltenes Schweißgut zu gewinnen. Eine bekannte Seelenelektrode zum
Verschweißen von Stahlstücken besteht gemäß der USA.-Patentschrift 3177 340 aus einem das Flußmittel
enthaltenden Kern mit einem Eisenmantel. Diese Elektrode besteht, in Gewichtsprozent, im wesentlichen
aus 0,45 bis 0,75% mindestens eines Fluorids der Erdalkalimetalle, 0,12 bis 0,28% mindestens
eines Carbonates der Erdalkalimetalle, 0,60 bis 0,90% mindestens eines Desoxydationsmittels aus der Gruppe
Titan oder Silizium, 2 bis 2,5% Mangan, 0 bis 0,08% mindestens einer Titanverbindung aus der Gruppe
Titandioxyd oder Titanat, 0,01 bis 0,15% Kohlenstoff oder Graphit, 0,01 bis 0,10% mindestens eines
Oxyds aus der Gruppe FeO, NiO oder MnO, 0 bis 0,15% Verschiedenes und Rest Eisen.
Mit einer solchen Seelenelektrode ist es zwar möglich, auf eine Flußmittelumhüllung zu verzichten,
jedoch erfordert diese Elektrode wiederum die Anwendung eines Schutzgases, weil ihre Zusammensetzung
die Verbindung des atmosphärischen Sauerstoffes und Stickstoffes mit dem Schweißgut nicht ausreichend
zu verhindern vermag.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Seelenelektrode vorzuschlagen, die nicht nur ohne Flußmittelumhüllung,
sondern auch ohne Schutzgas zum Einsatz kommen kann und dabei hochwertiges Schweißgut ergibt.
Die Erfindung geht hierzu von der Erkenntnis aus, daß zum Schweißen von Werkstücken aus Flußstahl
geeignetes und zufriedenstellende physikalische Eigenschaften aufweisendes Schweißgut durch Seelenelektroden mit einem desoxydierende und stickstoffbindende
Elemente enthaltenden Kern erzeugt werden kann und dabei der Lichtbogen nicht durch ein
Schutzgas oder durch eine Flußmittelumhüllung geschützt werden muß, wenn die Elektrode auf solche
Weise gebildet ist und der Lichtbogen unter solchen Bedingungen gezogen wird, daß der Kohlenstoff-,
Aluminium-, Mangan-, Silizium- und Titangehalt im M
Schweißgut innerhalb vorbestimmter Grenzen gehal- m
ten wird.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß das durch die Seelenelektrode niedergelegte
Schweißgut aus 0,05 bis 1,3% Aluminium, 0,3 bis 2% Mangan, 0,1 bis 1% Silizium, max. 0,12%
Kohlenstoff, max. 0,25% Titan, Rest Eisen besteht mit der Maßgabe, daß der Titangehalt max. 0,12%
beträgt, wenn der Siliziumgehalt 0,35% übersteigt, wobei gemäß der Erfindung der Kern in Gewichtsprozent
der Gesamtelektrode sich aus 0,8 bis 4,5% Aluminium, 0 bis 0,6% Silizium, 0 bis 0,3% Titan und
0,3 bis 1,6% Mangan zusammensetzt und der Stahlmantel aus einem unberuhigten Stahlband mit weniger
als 0,12% Kohlenstoff, 0,2 bis 0,6% Mangan, weniger als 0,05% Silizium und weniger als je 0,04% Schwefel
und Phosphor oder aus einem beruhigten oder halbberuhigten Stahlband mit bis zu 0,15% Kohlenstoff,
bis zu 1,8% Mangan, bis zu 0,3% Silizium und weniger als je 0,04% Schwefel und Phosphor hergestellt ist.
Vorzugsweise macht der Kern bei einer solchen Elektrode 25 bis 30 Gewichtsprozent der Gesamt- j
elektrode aus. Der Kern besteht dann in Gewichts- " prozent der Gesamtelektrode aus 0,8 bis 2,5% Aluminium,
0,1 bis 1% Titan, 0,05 bis 1,5% Silizium, 0,4 bis 1,5% Mangan, 0,4 bis 6% Fluoride der Alkali-
und/oder Erdalkalimetalle, 4 bis 8% Kaliumfeldspat K(AlSi3O8), Natriumfeldspat Na(AlSi3O8) und/oder
Kalkfeldspat Ca(Al2Si3O8) oder Kaliumsilikat K2SiO3
und/oder Natriumsilikat Na2SiO3 als Schlackebildner.
Der Aluminiumanteil im Kern der Elektrode kann metallisches Aluminium oder Aluminium enthaltendes
Eisen sein. Der Kern wird normalerweise sowohl Mangan als auch Silizium in Eisenlegierungen oder
in Form von Verbindungen, wie Manganoxyd oder Siliziumdioxyd, enthalten, die beim Schweißen durch
Aluminium in die Elementarform reduziert werden. Die Elektroden enthalten im Kern auch genügend
Kalziumfluorid oder eine Mischung anderer Fluoride der Alkali- oder Erdalkalimetalle, um ein gleichmäßiges
Abbrennen der Spitze der Elektrode und zufriedenstellende Ausbreitungs- und Benetzungseigenschaften
der Schlacke und des Schweißgutes zu garantieren, damit das niedergelegte Schweißgut nicht porös wird.
Die Seelenelektroden gemäß der Erfindung können durch Verformen eines Eisenbandes von einer Breite
von 1,5 cm und einer Stärke von 0,6 mm zu einem U-förmigen Kanal von 1,5 mm Durchmesser hergestellt
werden. Das Kernmaterial wird in diesen Kanal eingebracht, worauf er geschlossen und auf einen
Durchmesser zwischen 1,2 und 3,2 mm verringert wird. Um Feuchtigkeit und Schmiermittel zu entfernen,
sollte die entstandene Röhre an der Luft bei einer Temperatur von 250 bis 300° C 30 oder 60 Minuten
lang gebrannt werden. Hierauf kann sie auf Spulen aufgerollt werden. Soll die Elastizität in den Windüngen
noch verringert werden, dann kann diese Röhre auch bei 4500C in einer Stickstoffatmosphäre
gebrannt werden.
Solche Seelenelektroden lassen sich in verschiedene Gruppen, die nachfolgend im einzelnen beschrieben
werden, einordnen:
Gruppe 1
Diese Elektroden weisen als Kernmaterial Pulver oder Drähte in solchen Mengen auf, daß die Elektrode
im Ganzen 0,8 bis 2,5% Aluminium, 0,1 bis 1% Titan, 0,05 bis 1,5% Silizium und 0,4 bis 1,5% Mangan, 0,4
ψ bis 6% Fluoride der Alkali- oder Erdalkalimetalle und Schlackebildner enthält. Aluminium, Silizium
und Mangan wirken als Reduktionsmittel und zusätzlich vermindern sowohl das Aluminium wie auch
das Silizium die Stickstoffaufnahme durch das Schweißgut und binden freien Stickstoff als Nitrid.
Obgleich das Titan die Stickstofflöslichkeit des Schweißgutes erhöht, wirkt es auch als Stickstoff
bindendes Element und bindet den Stickstoff in der verhältnismäßig unschädlichen Form des Titan-Karbonitrids,
das keine dendritischen Kristalle bildet. Höhere als die genannten Titankonzentrationen sind
für die Schlagzähigkeit schädlich und könnten zu einer Rückgewinnung eines Titananteiles im Schweißgut führen, der größer als der oben aufgeführte ist.
Der Kern macht im allgemeinen 25 bis 30 Gewichtsprozent der Gesamtelektrode aus.
Die Elektroden dieser Kategorie müssen mindestens 0,4% Fluoride der Alkali- und/oder Erdalkalimetalle
enthalten, wobei auch Borfiuoride, Siliziumfluoride oder Titanfiuoride vorhanden sein können. Vom
Fluoridgehalt über 0,4% kann etwas durch Karbo-" nate oder Titanate der Alkali- oder Erdalkalimetalle
ersetzt werden. Diese Bestandteile ergeben einen stabilen Lichtbogen, vermindern ein Spritzen sowie
den Verlust von Legierungselementen. Auch verbessern und erleichtern sie die allgemeine Handhabung
der Elektrode.
Durch Oxydation aus Aluminium erzieltes Aluminiumoxyd im Kern neigt dazu, eine unlösliche und
haftende Schlacke zu bilden. Die Schlackenbildner im Kern sind Werkstoffe, die mit diesem Aluminiumoxyd
eine Schlacke mit niedrigem Schmelzpunkt bilden können. Flußmittel, die auf Natriumoxyd
und/oder Kaliumoxyd zusammen mit Siliziumdioxyd basieren, können Aluminiumoxyd bis zu 50% ihres
Gewichtes aufnehmen, wobei sie einen Schmelzbereich von 1300 bis 15000C beibehalten. Begrenzte Kalk-
und Eisenoxydzugaben bewirken einen niedrigeren Schmelzpunkt. Die Flußmittel können aus Kaliumfeldspat,
der ungefähr 14% K20,62% SiO2,1% Na2O
und 18% Al2O3 enthält, oder aus künstlich verflüssigtem
Kaliumsilikat bestehen. Wahlweise sind auch Natriumfeldspat, der ungefähr 11% Na2O, 68% SiO2
und 19% Al2O3 enthält, oder Natriumkalkfeldspat
oder flüssiggemachtes Natriumsilikat geeignet. Sie können allein oder in Mischung verwendet werden.
Die Mengen dieser Werkstoffe, auf das Gewicht der Elektrode bezogen, sind:
1. 4 bis 8% Kalifeldspat K(AlSi3O8) und/oder Natriumfeldspat
Na(AlSi3O8) und/oder Kalkfeldspat
Ca(Al2Si3O8) oder 4 bis 8% verflüssigtes
Kaliumsilikat K2SiO3 und/oder Natriumsilikat
NaSiO3;
2. 0 bis 2% Kalziumkarbonat CaCO3;
3. 0 bis 5% Kalziummetasilikat als natürliches oder künstliches Wollastonit CaSiO3;
4. 0 bis 5% Magnet- oder anderes Eisenoxyd Fe3O4.
Die Gesamtmenge der zugebenen Schlackebildner beträgt im allgemeinen weniger als 10%.
Elektroden dieser Gruppe ergeben ein Schweißgut folgender Zusammensetzung nach Prozent:
20 | Aluminium | Gesamtbereich | Bevorzugter Bereich |
Silizium | 0,2 bis 0,85 | 0,3 bis 0,5 | |
25 Mangan | 0,05 bis 0,5 | 0,25 bis 0,35 | |
Titan | 0,3 bis 1,5 | 0,8 bis 1,0 | |
Schwefel | 0,02 bis 0,4 | 0 05 bis 0 1 | |
Phosphor | 0,035 max. | 0,01 bis 0,02 | |
30 Eisen (abgesehen | 0,035 max. | 0,01 bis 0,02 | |
von zufälligen | |||
Verunreini | |||
gungen) | |||
Rest | Rest |
Das so erhaltene Schweißgut hat eine äußerste Zugfestigkeit von 45 bis 58 kg/mm2, eine Bruchdehnung
von 21 bis 35% auf 5 cm Meßlänge, eine Einschnürung von 35 bis 75% und eine Charpy-Schlagzähigkeit
von 4,8kp/m bei 200C und mindestens
3kp/mbei -30°C.
Nachfolgend sind Beispiele zweiter typischer Elektroden dieser Gruppe aufgeführt, wobei es sich um
Gewichtsanteile der Gesamtelektrode handelt:
Aluminium
Mangan
Silizium
Titan
Schwefel
Phosphor
K2CO3
NaF
LiF
Li2CO3
CsF
K2TiF6
Kaliumfeispat K(AlSi3O8) ..
Natriumfeldspat Na(AlSi3O8)
Magnet-Eisenoxyd Fe3 O4 ..
Natriumfeldspat Na(AlSi3O8)
Magnet-Eisenoxyd Fe3 O4 ..
CaCO3
CaSiO3
Eisen
1,75
1,30
0,40
0,25
0,03
0,02
0,1
0,1
0,25
0,1
0,1
0,25
3,0
3,0
0,6
1,0
Rest
1,9
1,35
0,3
0,15
0,025
0,02
0,1
0,2
0,1
0,1
0,35
4.0
2,0
0,3
1,5 Rest 109 584/228
Gruppe 2
Elektroden dieser Gruppe bilden ein Schweißgut der folgenden Gewichtsprozent-Zusammensetzung:
Gesamtbereich | Bevorzugter Bereich | |
Aluminium | 0,2 bis 0,9 | 0,5 bis 0,75 |
Silizium | 0,35 max. | 0,2 max. |
Mangan | 0,3 bis 1,25 | 0,7 bis 1,0 |
Titan | 0,25 max. | 0,15 max. |
Schwefel | 0,04 max. | 0,025 max. |
Phosphor | 0,04 max | 0,025 max. |
Kohlenstoff | 0,04 bis 0,15 | 0,08 bis 0,13 |
Eisen (abgesehen | ||
von zufälligen | ||
Verunreini | ||
gungen) | Rest | Rest |
Die Elektroden enthalten im Kern Aluminium, von dem ungefähr die Hälfte im Schweißmetall wiedergewonnen
und der Rest zu Aluminiumoxyd oxydiert wird, das als Schlacke anfällt. Dieses Aluminiumoxyd
stört beim Niederlegen des Schweißgutes ernstlich, weil es dazu neigt, unregelmäßige Schlackenkugeln
von hohem Schmelzpunkt zu bilden, die das Aussehen des Schweißgutes beeinträchtigen und die Festigkeit
einer Schweißverbindung ernstlich vermindern können. Ein hoher Spritzverlust hängt mit diesem Zustand
zusammen.
Diesen schädlichen Einflüssen des Aluminiumoxyds wird durch die Zugabe von Fluoriden in den Kern der
Elektrode begegnet. Wenn Fluoride in der unten angegebenen Menge vorhanden sind, löst sich das Aluminiumoxyd
in dem flüssigen Fluorid auf und bildet eine brauchbare Schlacke. Es ist auch höchst wünschenswert,
daß die Elektrode eine geringe Menge
10
Ferrotitan enthalten sollte, damit das Schweißgut keine oder fast keine Porosität aufweist. Der Fluoridgehalt
umfaßt Calciumfluorid oder Kryolith, er kann aber auch Kalium-Titanfluorid oder Natriumfluorid
enthalten.
Nachfolgend wird eine Zusammensetzung einer Elektrode in Gewichtsprozent genannt:
max. 0,1% Titan, in Form von Ferrotitan, 0,8 bis 1,5% Mangan,
0 bis 0,2% Kaliumkarbonat K2CO3,
0 bis 0,2% Kaliumkarbonat K2CO3,
0 bis 0,3% Natrium- oder Kaliumsilikat Na2SiO3, K2SiO3,
1,7 bis 5,5% Fluoride, mindestens 1,7% des Fluoridgehaltes sind Kalziumfluoride
CaF2 oder Kryolith Na3(AlF6),
max. 0,25% Titanoxyde als Titanate oder Mineralien,
1,2 bis 2,6% Aluminium,
max. 0,03% Silizium in anderer Form als Silikate und Ferrolegierungen,
60 bis 85% Eisen als Mantel,
Rest Eisen als Pulver oder Eisenlegierungen.
Das Ferrotitan enthält vorzugsweise 25% Ti. Das Mangan umfaßt das Mangan des Mantels (beispielsweise
0,4%) und das Ferromangan des Kerns, das vorzugsweise 80 bis 90% Mn enthält und bis zu 7% C
enthalten kann. Das Eisenpulver kann bis zu 0,25% C aufweisen.
Beispiele typischer Elektroden dieser Gruppe sind nachfolgend zusammen mit Einzelheiten ihrer mechanischen
Eigenschaften sowie der Zusammensetzung des Schweißgutes angegeben:
Beispiele einer Kernzusammensetzung in Gewichtsprozent der Elektrode
Experiment
403A
403 406
408
404
411
Titan
Mangan
K2CO3
geschmolzenes Natriumsilikat
Rutil-Sand
CaF2
Na3AlF6
K2TiF6
NaF
Aluminium (Draht)
Eisenpulver (wenig C)....
0,063
0,62
0,07
0,2 0,2 2,2
1,75 15,14
0,075
0,62
0,07
0,2 0,2
2,5
1,75 14,9 0,075
0,62
0,14
052
3,5
0,07
3,5
0,07
1,75
13,3
13,3
0,063
0,51
0,14
0,2
0,2
3,3
0,2
3,3
0,07
1,75
13,5
13,5
0,075
0,60
0,07
0,2 0,2
2,7
1,75 14,0
0,05 0,51 0,17
0,26
0,2
3,3
0,1 0,1 1,75 13,3
Die oben aufgeführten Bestandteile waren im Elektrodenkern enthalten, wobei der Eisenmantel 80 Gewichtsprozent
ausmachte und von folgender Zusammensetzung war: 0,06% C, 0,4% Mn, Spuren von Si, 0,03% S,
0,02% P, Rest Fe.
11
Mechanische Prüfversuch-Ergebnisse
403 | Experiment | 408 | |
403A | 39,5 | 406 | 41,9 |
39,1 | 49,1 | 32,3 | 50,9 |
49 | 24,3 | 45,4 | 23 |
24 | 48 | 27 | 45 |
51 | 5,9 | 49 | 10,5 |
7,4 | 4,7 | 10,2 | 8;4 |
5,2 | 3,6 | 9,5 | 5,9 |
4,0 | 2,75 | 8,0 | 5,1 |
3,3 | 6,3 | ||
404
411
Streckgrenze (kp/mm2)
Zugfestigkeit (kp/mm2)
Bruchdehnung (in % auf 5 cm Meßlänge)
Brucheinschnürung (%)
31 31 44,5 43,4
26 60
26
55
Charpy-V-Schlagzähigkeit (kp/m) Durchschnitt von drei Proben
bei 2O0C
bei 00C
bei -100C
bei-3O0C
7,2 5,4 3,85 3,05
42,2 50,7
25 45
6,9
4,8 4,7 4,0
Schweißgutzusammensetzung in Gewichtsprozent
403 | Experiment | 408 | |
403A | 1,05 | 406 | 0,81 |
1,0 | 0,27 | 1,14 | 0,22 |
0,25 | 0,21 | 0,21 | 0,20 |
0,20 | . 0,77 | 0,13 | 0,83 |
0,73 | Rest | 0,805 | Rest |
Rest | Rest | ||
404
411
Mangan
Silizium
Titan
Aluminium
Eisen (abgesehen von zufälligen Verunreinigungen)
Gruppe
Elektroden dieser Gruppe liegt die Erkenntnis zugründe,
daß die gute Schlagzähigkeit des Schweißgutes erhalten und sogar verbessert wird, eine verbesserte
Bogenstabilisierung und leichtere Schlackenentfernung erreichbar sind, wenn der Kern der Elektrode
nach der Gruppe 2 ein Chlorid eines oder mehrerer der Metalle Caesium, Kalium und Natrium in einer
Menge von 0,1 bis 1 Gewichtsprozent der Elektrode aufweist. Ähnliche günstige Resultate werden durch
Zugabe von bis zu 1 Gewichtsprozent der Elektrode eines Karbonats eines Erdalkalimetalls oder eines
Alkalimetalls zum Kern erzielt. Der Anteil des Natrium- oder Kaliumsilikats im Kern kann darüber
1,06 0,22 0,23 0,77
Rest
0,73 0,23 0,17 0,82
Rest
hinaus auf 0,4 Gewichtsprozent der Elektrode erhöht werden.
Die obengenannten Abänderungen verursachen eine Reduzierung des Anteils der zufälligen Verunreinigungen
mit Schwefel und Phosphor im Schweißgut auf einen Wert, der normalerweise unter 0,016% für
jedes dieser Elemente ist, wodurch die Schlagzähigkeit des Schweißgutes verbessert wird.
Nachfolgend werden die Zusammensetzungen von typischen Elektroden dieser Gruppe genannt. In
jedem Fall war der Mantel der Elektroden aus Eisen gemäß der Gruppe 2, und der Kern betrug 22 Gewichtsprozent
der Elektrode. Die nachfolgend aufgeführten Kernbestandteile sind in Gewichtsprozent
der Gesamtelektrode angegeben.
2 | Elektroden | 3 | 4 | 5 | 6 | |
1 | 1,80 | 1,75 | 1,75 | 1,75 | 2,2 | |
1,75 | 0,07 | 0,06 | 0,06 | 0,05 | 0,08 | |
0,05 | 0,9 | 0,85 | 0,85 | 0,85 | 0,93 | |
1,0 | 0,03 | 0,03 | 0,03 | 0,03 | 0,03 | |
0,03 | 0,15 | 0,13 | 0,07 | — | 0,13 | |
0,15 | 3,2 | 3,3 | 3,7 | 3,7 | 2,7 | |
3,3 | 0,15 | 0,17 | 0,17 | 0,17 | 0,17 | |
0,16 | 0,10 | 0,10 | 0,10 | 0,10 | 0,10 | |
0,10 | — | — | — | — | 0,53 | |
0,20 | 0,10 | 0,07 | 0,07 | 0,10 | 0,06 | |
0,10 | — | — | 0,10 | 0,10 | — | |
0,07 | — | — | — | — | — | |
0,10 | 0,35 | — | — | — | 0,27 | |
0,20 | — | — | — | — | — | |
0,05 | ||||||
Aluminium
Titan
Mangan ... Silizium ..,
NaF
CaF2
Na3AlF6 ... K2TiF6....
CaCO3
K2CO3 .... K2TiO2
CsCl
KCl
NaCl
Fortsetzung
Geschmolzenes Natriumsilikat (33% NaO) ....
Eisenpulver
Eisenpulver
0,30 Rest
0,27 Rest Elektroden
3 4
3 4
0,27
Rest
Rest
0,27
Rest
Rest
5 ' | 6 |
0,27 | |
Rest | Rest |
Nachfolgend ist das Schweißgut dieser Elektroden aufgeführt:
Elektroden (in Gewichtsprozent)
Kohlenstoff
Mangan
Silizium (aus Silikat)
Titan
Aluminium
Schwefel
Phosphor
Eisen
0,07
0,87
0,21
0,13
0,74
0,013
0,014
Rest
0,075
0,93
0,24
0,09
0,61
0,011·
0,012
Rest 0,109
0,018
0,015
0,119
0,90
0,23
0,11
0,79
0,018
0,015
Rest
0,102
0,90
0,18
0,11
0,84
0,015
0,015
Rest
0,06
1,04
0,14
0,08
1,10
0,02
0,012
Rest
Die mechanischen Eigenschaften des Schweißgutes der Elektroden 3 bis 6 sind:.
Elektroden
Streckgrenze (kp/mm2)
Zugfestigkeit (kp/mm2)
Bruchdehnung (in % pro 5 cm Meßlänge)
Brucheinschnürung (%)
Charpy-V-Schlagzähigkeit (kp/m)
bei 200C
bei 00C
bei -200C
Gruppe 4
Die Elektroden dieser Gruppe weisen folgende Zusammensetzung in Gewichtsprozent der Elektrode
auf:
38,6
52,4
23,7
44
52,4
23,7
44
7,6
8,15
8,15
36,8 49,4 22,5 40
7,9
7,3
41 48,2 25 62
12,8 7,9
45
Gesamtbereich | Bevorzugter Bereich | |
Kohlenstoff | 0,3% max. | 0,2% max. |
Aluminium | 1,5 bis 3,5 | 2 bis 2,8 |
Mangan | 0,3 bis .1,6 | 0,5 bis 1,0 |
Silizium | 0 bis 0,6 | 0,2 bis 0,3 |
Fluoride | 8 bis 16 | 10 bis 15 |
Karbonate | 1 bis 6 | 2,5 bis 3,5 |
Schlackenbildner | ||
aus der Gruppe | ||
Al2O3, TiO2, | ||
ZrO2, SiO2 | 0 bis 4 | 0,2 bis 1,0 |
Eisen (abgesehen | ||
von zufälligen | ||
Verunreini | ||
gungen) | Rest | Rest |
Das Gewichtsverhältnis der Fluoride zu den Karbonaten ist 3,2 bis 6 und vorzugsweise 4,2 bis 4,7. Das
Aluminium kann im Kern als Metallpulver, Eisenlegierung oder als Draht vorhanden sein.
Mangan wird zum Teil aus dem Mantel und zum Teil aus dem Ferromangan oder Siliziummangan im
Kern herstammen. Ferromangan enthält meist 80% Mangan und 0,5% Kohlenstoff mit einem Rest Eisen,
wobei ein Kohlenstoffanteil von 6% annehmbar ist. Das Siliziummangan enthält meist 60% Silizium und
40% Mangan.
Das Silizium stammt hauptsächlich vom Kern her,
Das Silizium stammt hauptsächlich vom Kern her,
z. B. von der Eisenlegierung oder vom Siliziummangan.
Eine geringe Menge des Siliziums, z.B. 0,02%, kann auch im Mantel vorhanden sein.
Der Fluoridgehalt der Elektrode ist dermaßen, daß die Elektrode wenigstens 8% Calciumfluorid enthält.
Wenn jedoch die Calciumfluoridmenge diese Zahl wesentlich überschreitet, so kann ein Teil durch
Kryolith ersetzt werden. Die Karbonate werden aus Barium-, Kalzium-, Strontium- oder Magnesiumkarbonat
ausgewählt. Kaliumkarbonat kann in einer Menge bis zu 2 Gewichtsprozent des gesamten Karbonatgehaltes
verwendet werden. Die Schlackebildner, die die Fließfähigkeit der Schlacke beeinflussen, werden
aus Tonerde, Kieselerde, Titandioxyd und Zirkoniumdioxyd ausgewählt und können als diese
Oxyde oder als Bestandteile dieser Oxyde, wie Kaliumtitanat, Natriumsilikat oder Feldspat vorhanden
sein. Vorzugsweise wird Aluminiumoxyd verwendet, aber die anderen Schlackebildner sind gleichwertig.
60
65
Diese dürfen aber nicht in solcher Menge verwendet werden, daß es zu einer bedeutsamen Legierungs-Rückgewinnung
im Schweißgut infolge Reduktion des Aluminiums kommt. Um sicherzustellen, daß der
Titangehalt des Schweißgutes die obengenannten Mengen nicht überschreitet und daß das Zirkonium
im Schweißgut nicht anders als in Form von zufälligen Verunreinigungen vorhanden ist, sollte der
Titandioxyd- und/oder Zirkoniumdioxydgehalt 0,5 Gewichtsprozent der Elektrode nicht überschreiten.
Das Eisen stammt aus dem Mantel, den Eisenlegierungen und dem Eisenpulver im Kern. Es spricht
nichts gegen die Verwendung von Eisenpulver mit einem beträchtlichen Kohlenstoffgehalt, vorausgesetzt,
daß der Gehalt nicht das obengenannte Maximum übersteigt. Dies deshalb, damit die Kohlenstoffrückgewinnung
im Schweißgut die oben aufgeführte Grenze nicht überschreitet.
Elektroden dieser Gruppe sind hauptsächlich zum Schweißen in horizontalen Lagen gedacht. Sie ergeben
Schweißgutablagerungen guter Form mit feiner Rippung, hoher Bruchdehnung und guter Schlagzähigkeit.
Das Schweißgut läßt sich rasch niederlegen. Die Schlackenausbildung ist gut, und die Schweißstelle
ist einfach zu überwachen.
Die Elektroden können Eisenpulver in einer Menge bis zu 35 Gewichtsprozent der Elektrode enthalten.
Wenn Eisenpulver im Kern vorhanden ist, sollte der Kern mindestens 20 Gewichtsprozent der Elektrode
ausmachen, um eine schnelle Ablagerungsgeschwin-
digkeit zu sichern. Der Kern kann bis zu 38 Gewichtsprozent
der Elektrode betragen. Ein Verhältnis von 24 bis 35 Gewichtsprozent des Kerns zur Elektrode
wird bevorzugt. Wenn der Kern kein Eisenpulver enthält, ist er natürlich leichter, und in diesem Fall
kann das Gewichtsverhältnis vom Kern zur Elektrode 14 bis 20%, vorzugsweise 16 bis 18%, sein.
Die Elektroden dieser Kategorie ergeben folgendes Schweißgut:
Kohlenstoff.
Aluminium .
Mangan ...
Silizium
Aluminium .
Mangan ...
Silizium
Titan
Schwefel ...
Phosphor ..
Eisen
Phosphor ..
Eisen
Gesamtbereich
Bevorzugter Bereich
(in Gewichtsprozent)
0,13 max. 0,25 bis 1,0 0,4 bis 1,8 0,5 max. 0,12 max. 0,03 max. 0,03 max.
Rest
0,11 max. 0,45 bis 0,8 0,6 bis 1,2 0,2 bis 0,4 0,12 max.
0,02 max. 0,02 max. Rest
Nachfolgend werden Beispiele von Elektroden dieser Gruppe aufgeführt. In jedem Fall war der Mantel der
Elektrode aus Qualitätsstahl der folgenden Zusammensetzung: Extra tiefziehbarer Qualitätsstahl der
Zusammensetzung: Kohlenstoff 0,04%, Mangan 0,37%, Silizium 0,01%, Schwefel 0,021%, Phosphor
0,019%, Rest Eisen.
Die Kernzusammensetzungen dieser Elektroden, in Gewichtsprozent der Gesamtelektrode, sind:
Aluminiumpulver
Ferromangan
Ferrosilizium
Kalziumfiuorid
Kieselsäure
Aluminiumoxyd
Kryolith
Eisenpulver
Kalziumkarbonat
Magnesiumkarbonat ....
Kern in Gewichtsprozent
der Elektrode
Kern in Gewichtsprozent
der Elektrode
1 | 2 | 3 | 2 | 4 | 2 | 5 | 6 | 7 | 8 |
2,24 | 2,25 | 0,75 | 0,75 | 2,9 | 3,3 | 3,24 | 2,6 | ||
0,84 | 0,5 | 0,5 | 0,5 | 0,96 | 1 | 1,4 | 0,86 | ||
0,56 | 0,25 | 13 | 8,75 | 0,48 | 5 | 0,36 | 1,08 | ||
11,2 | 12 | 0,25 | 0,125 | 9,6 | 8,2 | 6,5 | 6,8 | ||
— | 0,25 | 0,125 | — | ||||||
0,28 | 0,125 | — | 3,75 | 0,32 | 0,33 | 0,36 | 0,43 | ||
— | — | 5,6 | 6 | — | — | ||||
10,6 | 6,9 | 1,5 | 0,75 | 15,5 | 17,8 | 23 | 30 | ||
1,7 | 1 | 1,25 | 2,25 | 0,96 | 13,1 | 1,42 | 1,5 | ||
0,56 | 1,75 | 25 | 25 | 12,8 | 0,49 | — | — | ||
28 | 25 | 32 | 33 | 36 | 43 |
2,4 0,75 0,45 9
0,30
1,8 0,3
15
Mechanische Prüfergebnisse des Beispiels 1:
Streckgrenze (kp/mm2) 40,6
Zugfestigkeit (kp/mm2) 52,1
Bruchdehnung (% pro 5 cm Meßlänge) 21
Brucheinschnürung (%) 47
Charpy-V-Schlagzähigkeit (kp/m)
bei20°C 6,2
(Durchschnitt von drei Beispielen)
Gruppe 5
Diese Elektroden enthalten in einigen Fällen Manganoxyd im Kern und genügend Aluminium, um das
Oxyd zu Mangan zu reduzieren, das als solches im Schweißgut rückgewonnen wird. Der Kern stellt 30
bis 33 Gewichtsprozent der Elektrode dar, und er ist von folgender Gewichtszusammensetzung (in %):
Eisenpulver
Aluminiumpulver
Manganoxyd
Eisenoxyd
Kieselerde
g Kaliumtitanat und/oder
Rutil
Rutil
Karbonate
Fluoride
Gesamtbereich
0 bis 40 4 bis 20 0 bis 15 0 bis 25 0 bis 15
0 bis 10
0 bis 10
10 bis 40
Bevorzugter Bereich
5 bis 30 8 bis 15 3 bis 10
2 bis 15
3 bis 10
1 | bis | 7 |
2 | bis | 8 |
15 | bis | 30 |
109 584/228 |
Die Gesamtmenge des Manganoxyds, Eisenoxyds und der Kieselsäure beträgt mindestens 20% und die
Gesamtmenge der Karbonate und Fluoride mindestens 15%.
Das Manganoxyd kann MnO2, Mn2Os oder MnO
sein. Der Karbonatgehalt kann Calciumkarbonat, Bariumkarbonat, Strontiumkarbonat oder Magnesiumkarbonat
sein. Die Kieselerde kann im Kern als solcher oder in Mineralform, z. B. als Feldspat oder
Wollastonit CaSiO3 vorhanden sein. Der Fluoridgehalt
besteht aus Calciumfluorid, mit oder ohne zusätzliche Kryolith-, Kalium-, Siüziumfluorid-, Natriumfluorid-
und/oder Kaliumfluoridzugaben.
Nachfolgend sind Beispiele von Kernzusammensetzungen typischer Elektroden dieser Gruppe aufgeführt,
wobei die Gewichtsarigaben auf den Kern bezogen sind:
Charpy-V-Schlagzähigkeit
(kp/m) bei
-300C
(Durchschnitt
von 3 Beispielen
(kp/m) bei
-300C
(Durchschnitt
von 3 Beispielen
5,5
3,85
4,3
4,15
IO
I | 2 | 3 | 4 | 5 | |
Eisenpulver Aluminiumpulver MnO2 |
30 12 7 10 7 ' 4 5 25 |
30 12 3 10 11 4 5 25 |
30 12 11 10 3 4 5 25 |
22 13 •8 11 8 4 6 18 10 |
30 12 7 10 7 4 5 22 3 |
Magnetit....... Kieselerde SiO2 K2TiO3 CaCO3 CaF2 |
|||||
NaF |
20
Die mit diesen Elektroden erhaltenen Schweißgutzusammensetzungen waren folgende:
i | (Gew 2 |
ichtspro 3 |
zent) 4 |
5 | |
Titan | 0,05 0,40 1,35 0,51 0,06 |
0,05 0,30 0,70 0,70 0,08 |
0,05 0,41 1,85 0,28 0,05 |
0,06 0,41 1,31 0,45 0,06 |
0,06 0,47 1,34 0,53 0,06 |
Aluminium Mangan Silizium |
|||||
Kohlenstoff |
Eisen als Rest, abgesehen von zufälligen Verunreinigungen.
Die mechanischen Eigenschaften des von diesen Elektroden erhaltenen Schweißgütes waren:
Streckgrenze | 36,3 | 32 | 42,4 | 37,3 | 39 |
(kp/mm2) | |||||
Zugfestigkeit | 50,5 | 48,9 | 58 | 49,6 | 52,4 |
(kp/mm2) | |||||
Bruchdehnung | |||||
(% auf 5 cm | 23 | 26 | 19 | 19 | 21 |
Meßlänge) | |||||
Bruchein | 40 | 45 | 35 | 30 | 30 |
schnürung (%) | |||||
Charpy-V-Schlag- | |||||
zähigkeit | |||||
(kp/m) bei 20° C | |||||
(Durchschnitt | |||||
von 3 Bei | 8 | 5,65 | 6,2 | 6,5 | 8,6 |
spielen) | |||||
40
45
5°
55
60 Gewisse weitere Elektroden gemäß der Erfindung und die während des Einsatzes dieser Elektroden beobachteten
Verhältnisse werden nun unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Es stellt dar
F i g. 1 einen Transformatoren-Stromkreis und
F i g. 2 und 3 Diagramme über die Schweißverhältnisse der Elektroden bei Gleich- und Wechselstrom.
Wenn Elektroden gemäß der Erfindung bei Wechselstrom mit einer Stromdichte von 3100 bis
18 000 Ampere pro Quadratzentimeter verwendet werden sollen, sollten sie einen Durchmesser zwischen
0,75 bis 3,5 mm haben und von folgender Zusammensetzung in Gewichtsprozent der Elektrode sein:
Aluminium
Mangan
Silizium
Calciumfluorid.
Lichtbogenstabilisatoren
Schlackebildner
Eisen und zufällige
Verunreinigungen ...
Verunreinigungen ...
Gesamtbereich
1,5 bis 4,5
0,3 bis 1,6
0 bis 0,6
5 bis 15
Ibis 8
Ibis 4
Rest
Bevorzugter
Bereich
Bereich
2 bis 2,8
0,5 bis 1
0,25 max.
10 bis 13
2 bis 3,5
Ibis 4
0,5 bis 1
0,25 max.
10 bis 13
2 bis 3,5
Ibis 4
Rest
Wenn auch der Fluoridgehalt als Calciumfluorid angegeben wird, kann er auch geringe Mengen anderer
Fluoride, wie Natriumfluorid oder Kryolith, enthalten.
Die Lichtbogenstabilisatoren in der obigen Tabelle sind Oxyde des Magnesiums, Alkalimetalls oder von
Erdalkalimetallen, die als solche oder als Verbindungen, wie Karbonate, Titanate oder Silikate vorhanden
sein können, die sich zersetzen, um bei der Temperatur des Lichtbogens die Oxyde entstehen zu lassen. Die
Menge des Fluorids plus des Lichtbogenstabilisators muß wenigstens 5,5 Gewichtsprozent der Elektrode
betragen. Die Schlackebildner der obigen Tabelle sind Aluminiumoxyd, Kieselerde,. Titandioxyd und/
oder Zirkoniumdioxyd, als solche oder in Verbindungen, die sich zu diesen Oxyden zersetzen werden, vorausgesetzt,
daß die Titandioxyd- und/oder Zirkoniumdioxydmenge 0,5 Gewichtsprozent der Elektrode
nicht überschreitet. Kalzium- und Magnesiumkarbonate sind wirksame Lichtbogenstabilisatoren, aber
geeignete Alternativen sind auch Strontium-, Barium-, Lithium-, Caesium-, Rubidium-, Natrium- und Kaliumkarbonate.
Eisenpulver im Kern der Elektrode unterstützt die Lichtbogenstabilität und sollte vorzugsweise
in einer Menge von nicht unter 4 Gewichtsprozent der Elektrode vorhanden sein. Es spricht nichts gegen
die Verwendung von Eisenpulver, das bis zu 0,5 Gewichtsprozent Kohlenstoff enthält. Wie schon erwähnt,
können als Lichtbogen stabilisierende Elemente, Karbonate oder Oxyde oder andere Verbin-
düngen, die bei der Lichtbogentemperatur Oxyde bilden, vorhanden sein. Die oben beschriebenen
Schlackebildner können durch ein Manganoxyd und/ oder Eisen ersetzt werden, das auch dazu neigt, den
Lichtbogen zu stabilisieren. Aber in diesem Fall wird die Elektrode mehr Aluminium enthalten, damit eine
Oxydation des Metalls des genannten Oxyds erfolgt, und der bevorzugte Bereich des Aluminiumgehaltes
wird 2,5 bis 4,5% sein. In diesem Fall darf der Manganoxydgehalt 3% nicht überschreiten. Aber der Eisenoxydgehalt
kann bis zu 5% betragen.
Derartige Elektroden ergeben ein dehnbares, festes Schweißgut mit 0,4 bis 1,6% Mangan, 0,2 bis 1%
Aluminium, 0,5% max. Silizium, 0,15% max. Titan + Zirkonium, Rest Eisen, abgesehen von zufälligen
Verunreinigungen. Vorzugsweise ist das Schweißgut von folgender Zusammensetzung: max. 0,11% Kohlenstoff,
0,45 bis 0,8% Aluminium, 0,6 bis 1,1% Mangan, 0,2 bis 0,4% Silizium, 0 bis 0,1% Titan, max.
0,03% Schwefel, max. 0,03% Phosphor, Rest Eisen.
Ein typischer Transformatoren-Stromkreis wird in Fig. 1 der Zeichnung gezeigt. Dabei sind L1, L2 die
Wechselstrom-Anschlußleitungsklemmen, T ein Transformator, / eine Induktivität, und T1, T2 sind
20
die Klemmen für die Verbindung zum Werkstück bzw. zur Elektrode.
In einem herkömmlichen Stromkreis zum manuellen Lichtbogenschweißen, mit einem 250-Volt-Wechselstrom,
ist der Transformator T so ausgelegt, daß er eine offene Spannung von 80VoIt gibt, und die Induktivität
hat einen Wert von 0,5 Millihenries. Zur Anwendung gemäß der Erfindung kann der Transformator
für eine Spannung von 30 bis 60 Volt bei offenem Stromkreis gebaut und der Stromkreis so angeordnet
werden, daß die Spannung auf 25 bis 40 Volt abfällt, wenn der Lichtbogen gezogen ist und die Charakteristik
im wesentlichen gerade sein soll. Der Spannungsabfall liegt im Bereich von 0 bis 0,1 Volt/Amp. und
vorzugsweise 0,008 bis 0,06 Volt/Amp.
Nachfolgend werden Beispiele typischer Elektroden zum Einsatz unter den oben beschriebenen Wechselstromkreisverhältnissen
aufgeführt:
In jedem Fall ist der Durchmesser der Elektrode 2,3 mm, und der Mantel ist aus bandförmigem
Qualitäts-Flußstahl und enthält 0,06% C, 0,5% Mn, 0,03% S, 0,03% P, Rest Eisen. Der Kern stellt 30 Gewichtsprozent
der Elektrode dar, und die Zusammensetzung ist in Gewichtsprozent der Elektrode folgende:
Aluminiumpulver
Mangan ,
Mn2O3
Ferrosilizium
Kalziumfluorid .
Aluminiumoxid ..
Kieselerde SiO2 ..
Eisenpulver
Aluminiumoxid ..
Kieselerde SiO2 ..
Eisenpulver
Fe3O4
CaCO3
MgCO3
K2CO3
Eisen als Mantel .
2,2
0,7
0,3
11
0,6
11
0,6
11
2
1
1
Rest
1
1
Rest
2,4 0,8
0,2
13,5
0,2
0,5
1 Rest
Wie aus vorerwähntem ersichtlich ist, bestehen die gemäß der Erfindung zu verwendenden Elektroden
aus einem Eisenmantel mit einem Kern, der Stickstoff fixierende und desoxydierende Elemente enthält. Sie
kann erfolgreich auch ohne Abschirmung verwendet werden, da diese Elemente abgesehen von der Wirkung
als Desoxydationsmittel und Stickstoffbindemittel die schädlichen Wirkungen des atmosphärischen Stickstoffes
und Sauerstoffes verhindern, die in die Schweißstelle eintreten und die einen ernsthaften Verlust an
Schlagzähigkeit und Bruchdehnung verursachen wurden. Um ein Schweißgut wie oben aufgeführt, zu garantieren,
ist es wesentlich, daß etwas Aluminium, Mangan und Silizium im Schweißmetall rückgewonnen
werden, wobei aber das Maß der Rückgewinnung gemäß den folgenden Faktoren variiert:
6o
1. Die Lichtbogenlänge hat einen wesentlichen Einfluß auf die Legierungsrückgewinnung. Ein
langer Bogen neigt dazu, bei atmosphärischer Reaktion viele der in der Elektrode vorhandenen
Legierungselemente zu verlieren, und ein kurzer Bogen verhilft zu ihrer Rückgewinnung.
2. Der Schweißstrom hat auch einen Haupteinfluß auf die Rückgewinnung. Ein starker Strom erhöht
4,4
2,2
Rest
3,8
1,8
12
1,8
12
Rest
3,3
7 5
2 Rest
die Rückgewinnung, während ein schwacher sie verringert. Demgemäß geht, wenn die Bogenlänge
zu lang ist, zu viel Aluminium verloren, und die Schweiße kann porös werden, während bei zu
kurzem Lichtbogen und zu starkem Schweißstrom zu viel Aluminium und vielleicht auch Silizium
und Mangan im Schweißgut zurückgehalten werden, so daß die Zugfestigkeit erhöht und die Bruchdehnung unerwünschterweise verringert
wird.
Es ist daher höchst wünschenswert, mit den Elektroden unter Verhältnissen zu arbeiten, wonach
V= 1,9 A + x, wenn Wechselstrom verwendet wird, und V = 1,1 A + y, wenn Gleichstrom benutzt wird.
Wobei V die Lichtbogenspannung, A die Strom-25 4
dichte, ausgedrückt als
j ist (c ist der Schweißstrom in Ampere und d der Durchmesser der Elektrode
in Millimeter; χ ist zwischen 18 und 29 und y zwischen 19 und 30).
Eine Anwendung findet somit in den Bereichen zwischen den Linien A und B in F i g. 3 und zwischen
den Linien C und D in F i g. 2 der Zeichnungen statt, wobei die Lichtbogenspannung auf der Ordinate und
22
die Stromdichte auf der Abszisse aufgetragen sind. oder D das Schweißgut an Bruchdehnung und Schlag-
Diese Linien haben die Werte: Zähigkeit verliert.
Ein zufriedenstellendes Schweißgut wird bei EinLinie A V= 1,9 A + 29 haltung dieser Betriebsverhältnisse erzielt und bei
. . 5 Verwendung einer Seelenelektrode, die in ihrem Eisen-
. Lime JS V = 1,9 A + 18 mantel einen Kern aufweist, der 0,8 bis 4,5% Alumi-
Linie C F = 11.4 + 30 nium, 0 bis 0,6% Silizium, 0 bis 0,3% Titan und 0,3 bis
' 1,6% Mangan, bezogen auf das Gewicht der Elektrode,
Linie D V = 1,1,4 + 19 enthält.
Nachfolgend sind die Prüfergebnisse aufgeführt,
Wenn ein Einsatz oberhalb der Linie A oder C die die Wirkungen unter verschiedenen Verhältnissen
erfolgt, neigt das Schweißgut dazu, porös zu werden, mit Gleichstromspeisung der Elektrode gemäß Nr. 1
während bei einer Anwendung unter der LinieB in Gruppe 5 zeigen:
Prüfversuch 1
Prüfversuch 2
Prüfversuch 3
Lichtbogenspannung (V)
Schweißstrom (Amp.)
Stromdichte (wie oben definiert)
Al im Schweißgut
Si im Schweißgut
Mn im Schweißgut
Streckgrenze des Schweißgutes (kp/mm2) . Bruchdehnung (% auf 5 cm Meßlänge)...
Brucheinschnürung (%)
Charpy-V-Schlagzähigkeit (kp/m) bei 00C
Schweißgutbeschaffenheit
21
400
43
1,3
0,5
1,4
6,04
400
43
1,3
0,5
1,4
6,04
16
31
2,5
2,5
gut
26
400
4,3 0/7 0,25 0,95 5,12
400
4,3 0/7 0,25 0,95 5,12
47
6,4 gut
6,4 gut
35 400 4,3 0,3 0,12 0,7 3,72
10
15 4,7
porös
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (16)
1. Seelenelektrode zum automatischen oder halbautomatischen Lichtbogenschweißen ohne
Schutzgas, die aus einem Stahlmantel, welcher aus einem unberuhigten Stahlband mit
weniger als 0,12% Kohlenstoff,
0,2 bis 0,6% Mangan,
weniger als 0,05% Silizium und
weniger als je 0,04% Schwefel und Phosphor
oder aus einem beruhigten oder halbberuhigten Stahlband mit
bis zu 0,15% Kohlenstoff,
bis zu 1,8% Mangan,
bis zu 0,3% Silizium und
weniger als je 0,04% Schwefel und Phosphor
hergestellt ist, und einem Kern besteht, welcher neben einem oder mehreren Fluoriden der Alkalioder
Erdalkalimetalle, insbesondere Kalziumfiuorid, in Gewichtsprozent der Gesamtelektrode aus
0,8 bis 4,5% Aluminium,
bis zu 0,6% Silizium,
bis zu 0,3% Titan und
0,3 bis 1,6% Mangan
zusammengesetzt ist, wobei die Elektrode ein Schweißgut ergibt, das aus
0,05 bis 1,3% Aluminium,
0,3 bis 2,0% Mangan,
0,1 bis 1,0% Silizium,
bis zu 0,12% Kohlenstoff,
bis zu 0,25% Titan,
Rest Eisen
besteht, mit der Maßgabe, daß der Titangehalt bis zu 0,12% beträgt, wenn der Siliziumgehalt
0,35% übersteigt.
2. Seelenelektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern 25 bis 30 Gewichtsprozent
der Gesamtelektrode ausmacht und, in Gewichtsprozent der Gesamtelektrode, aus
0,8 bis 2,5% Aluminium, 0,1 bis 1,0% Titan,
0,05 bis 1,5% Silizium,
0,4 bis 1,5% Mangan,
0,4 bis 6,0% Fluoride der Alkali- und/oder
Erdalkalimetalle, 4,0 bis 8,0% Kaliumfeldspat K(AlSi3O8),
Natriumfeldspat
Na(AlSi3O8) und/oder
Kalkfeldspat Ca(Al2Si3O8)
oder
Kalium-Silikat K2SiO3
und/oder
Natrium-Silikat Na2SiO3 als
Schlackebildner
35
40
45
55
60
besteht.
3. Seelenelektrode nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern an weiteren
Schlackebildnern bis zu 2% Kalziumkarbonat CaCO3 und/oder bis zu 5% natürliches oder künstliches
Wollastonit CaSiO3 und/oder bis zu 5% Eisenoxyd Fe3O4 enthält, wobei die Gesamtmenge
der Schlackebildner 10 Gewichtsprozent der Gesamtelektrode nicht überschreitet und daß sie
ein Schweißgut ergibt, das aus
0,2 bis 0,85% Aluminium, 0,05 bis 0,5% Silizium,
0,3 bis 1,5% Mangan,
0,02 bis 0,4% Titan,
bis zu 0,035% Schwefel,
bis zu 0,035% Phosphor,
0,3 bis 1,5% Mangan,
0,02 bis 0,4% Titan,
bis zu 0,035% Schwefel,
bis zu 0,035% Phosphor,
Rest Eisen
besteht.
besteht.
4. Seelenelektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in Gewichtsprozent der Gesamtelektrode
der Mantel aus 60 bis 85% Eisen und der Kern aus
bis zu 0,1% Titan in Form von Ferrotitan,
0,8 bis 1,5% Mangan, in Form von Ferromangan
unter Berücksichtigung des Mangangehaltes im Stahlmantel,
bis zu 0,2% Kaliumkarbonat K2CO3,
bis zu 0,3% Natriumsilikat Na2SiO3 oder
Kaliumsilikat K2SiO3,
1,7 bis 5,5% Fluoride, wobei mindestens 1,7% des Fluoridgehaltes KaI-ziumfluorid
CaF2 oder Kyrolith Na3(AlF6) ist,
bis zu 0,25% Titanoxyd in Form von Titanaten oder Mineralien,
1,2 bis 2,6% Aluminium,
bis zu 0,03% Silizium in anderer Form als in Silikaten oder Eisenlegierungen,
Rest Eisen in Form von Pulver oder Eisenlegierungen
besteht und daß sie ein Schweißgut ergibt, das aus
0,2 bis 0,9% Aluminium, bis zu 0,35% Silizium,
0,3 bis 1,25% Mangan,
bis zu 0,25% Titan,
bis zu 0,04% Schwefel,
bis zu 0,04% Phosphor,
0,04 bis 0,15% Kohlenstoff,
0,3 bis 1,25% Mangan,
bis zu 0,25% Titan,
bis zu 0,04% Schwefel,
bis zu 0,04% Phosphor,
0,04 bis 0,15% Kohlenstoff,
Rest Eisen (abgesehen von zufälligen Verunreinigungen) besteht.
5. Seelenelektrode nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern ein Chlorid von
einem oder mehreren der Metalle Cäsium, Kalium und Natrium in einer Menge von 0,1 bis 1 Gewichtsprozent
der Elektrode enthält.
6. Seelenelektrode nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern ein Karbonat
eines Erdalkalimetalls oder eines Alkalimetalls in einer Menge bis zu 1 Gewichtsprozent der
Elektrode enthält, wobei der Anteil des Natriumoder Kaliumsilikats auf 0,4 Gewichtsprozent der
Elektrode erhöht werden kann.
7. Seelenelektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern 20 bis 38 Gewichtsprozent
der Gesamtelektrode ausmacht und, in Gewichtsprozent der Gesamtelektrode, aus
bis zu 0,3%
1,5 bis 3,5%
0,3 bis 1,6%
bis zu 0,6%
Kohlenstoff,
Aluminium,
Mangan,
Silizium,
Aluminium,
Mangan,
Silizium,
8 bis 16% Fluoride,
1 bis 6% Karbonate aus der Gruppe Barium-, Kalzium-, Strontium-, Magnesium-Karbonat,
bis zu 4% Schlackebildner aus der
Gruppe Tonerde Al2O3, Titandioxyd
TiO2, Zirkoniumdioxyd ZrO2 und Kieselerde SiO2,
Rest Eisen
Rest Eisen
besteht, wobei das Gewichtsverhältnis der Fluoride zu den Karbonaten zwischen 3,2 und 6 liegt,
die Menge des Titandioxyds und/oder Zirkoniumdioxyds 0,5% nicht überschreitet und der Fluoridgehalt
aus Kalziumfluorid oder einer Mischung aus Kalziumfluorid und Kyrolith besteht, wenn der
Kalziumfluoridanteil 8% wesentlich übersteigt und daß sie ein Schweißgut ergibt, das aus
besteht.
8. Seelenelektrode nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern in Gewichtsprozent
aus
bis zu 0,2%
2 bis 2,8%
0,5 bis 1%
0,2 bis 0,3%
10 bis 15%
2,5 bis 3,5%
0,2 bis 1%
Rest
2 bis 2,8%
0,5 bis 1%
0,2 bis 0,3%
10 bis 15%
2,5 bis 3,5%
0,2 bis 1%
Rest
Kohlenstoff,
Aluminium,
Mangan,
Silizium,
Fluoride,
Karbonate,
Schlackebildner,
Eisen
35
40
besteht, wobei das-Gewichtsverhältnis der Fluoride
zu den Karbonaten zwischen 4,2 und 4,7 liegt.
9. Seelenelektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern, bezogen auf das
Gewicht der Gesamtelektrode, 30 bis 33% ausmacht und aus
bis 40% Eisenpulver,
4 bis 20% Aluminiumpulver,
bis 15% Manganoxyden und/oder bis 25% Eisenoxyden und/oder
bis 15% Kieselsäure in Form SiO2
4 bis 20% Aluminiumpulver,
bis 15% Manganoxyden und/oder bis 25% Eisenoxyden und/oder
bis 15% Kieselsäure in Form SiO2
oder in Mineralform, wie Feldspat oder Wollastonit, wobei die Gesamtmenge der Mangan- und
Eisenoxyde und der Kieselerde mindestens 20% beträgt,
bis 10% Kaliumtitanat und/oder Rutil,
bis 10% Karbonaten aus der Gruppe Kalzium-, Barium-, Strontium- oder Magnesiumkarbonat und
10 bis 40% Kalziumfluorid mit oder ohne. Kleinstmengen von Kryolith, Kalium-, Silizium- und/oder Natriumfluorid besteht, wobei die Gesamtmenge der Fluoride und Karbonate mindestens 15% beträgt.
bis 10% Kaliumtitanat und/oder Rutil,
bis 10% Karbonaten aus der Gruppe Kalzium-, Barium-, Strontium- oder Magnesiumkarbonat und
10 bis 40% Kalziumfluorid mit oder ohne. Kleinstmengen von Kryolith, Kalium-, Silizium- und/oder Natriumfluorid besteht, wobei die Gesamtmenge der Fluoride und Karbonate mindestens 15% beträgt.
10. Seelenelektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern in Gewichtsprozent
der Gesamtelektrode aus
5 bis 30% Eisenpulver,
8 bis 15% Aluminiumpulver,
Manganoxyd,
Eisenoxyd,
Kieselerde,
Kaliumtitanat und/oder Rutil,
Karbonate,
Fluoride,
3 bis 10%
2 bis 15%
3 bis 10%
1 bis 7%
2 bis 8%
15 bis 30%
15 bis 30%
besteht.
11. Seelenelektrode nach Anspruch 1 für Wechselstrombetrieb
mit einer Stromdichte von 3100 bis 18 000 Amp./cm2, dadurch gekennzeichnet,
daß der Eisenmantel einen Durchmesser von 0,75 bis 3,5 mm aufweist und der Kern, in Gewichtsprozent
der Gesamtelektrode, aus
besteht, wobei die Menge des Fluorids und des Lichtbogenstabilisators mindestens 5,5 Gewichtsprozent
der Gesamtelektrode ausmacht und die eventuell vorhandene Menge Titandioxyd und/
oder Zirkoniumdioxyd 0,5 Gewichtsprozent der Gesamtelektrode nicht überschreitet und daß sie
ein Schweißgut ergibt, das aus
0,4 bis 1,6%
0,2 bis 1%
bis zu 0,5%
bis zu 0,15%
Rest
besteht.
0,2 bis 1%
bis zu 0,5%
bis zu 0,15%
Rest
besteht.
12. Seelenelektrode nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern, in Gewichtsprozent
der Gesamtelektrode, aus
Mangan,
Aluminium,
Silizium,
Titan und Zirkonium,
Eisen
2 bis 2,8%
0,5 bis 1%
bis zu 0,25%
10 bis 13%
2 bis 3,5%
0,5 bis 1%
bis zu 0,25%
10 bis 13%
2 bis 3,5%
Aluminium,
Mangan,
Silizium,
Fluoride,
Lichtbogenstabilisatoren
und
1 bis 4% Schlackebildner besteht.
13. Seelenelektrode nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern, in Gewichtsprozent
der Gesamtelektrode, aus
2,5 bis 4,5%
0,5 bis 1%
0,5 bis 1%
bis 0,25%
10 bis 13%
2 bis 3,5%
10 bis 13%
2 bis 3,5%
Aluminium, . Mangan, Silizium,
Fluoride und Lichtbogenstabilisatoren
Fluoride und Lichtbogenstabilisatoren
besteht, wobei der Schlackebildner aus einem Oxyd des Mangans und/oder des Eisens besteht und das
Manganoxyd 3% und das Eisenoxyd 5% nicht überschreiten.
14. Seelenelektrode nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern
Eisenpulver in einer Menge von mindestens 4 Gewichtsprozent der Gesamtelektrode enthält.
15. Verwendung einer Seelenelektrode nach einem der Ansprüche 1 bis 14 zum automatischen ϊ0
oder halbautomatischen Lichtbogenschweißen ohne Schutzgas bei einer Spannung von 30 bis
60 Volt bei offenem Stromkreis und einem Spannungsabfall, der 0,1 Volt/Amp. nicht überschreitet.
16. Verwendung einer Seelenelektrode nach einem der Ansprüche 1 bis 14 für den Zweck nach
Anspruch 15 unter Betriebsbedingungen V = 1,9 A
+ χ bei Wechselstrom und V = 1,1 A + y bei Gleichstrom, wobei V = Lichtbogenspannung,
A = Stromdichte, ausgedrückt als ^ |
(c = Schweißstrom in Ampere und d der Durchmesser der Elektrode in mm), χ — 18 bis 29 und
y = 19 bis 30 bedeutet.
25
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