DE1608367B1

DE1608367B1 - Selenelektrode zum automatischen oder halbautomatischen licht bogenschweissen

Info

Publication number: DE1608367B1
Application number: DE19671608367
Authority: DE
Inventors: Chapman Edwin Albert; Blake Paul Desmond; Johnston Roy Douglas; Bartlett Ronald Leonhard; Brian Phelps
Original assignee: Murex Welding Processes Ltd
Current assignee: Murex Welding Processes Ltd
Priority date: 1966-10-31
Filing date: 1967-10-27
Publication date: 1972-01-20
Also published as: MY7100017A; GB1183461A; US3573426A; BE705785A; GB1168533A

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 ..

CaCO₃

CaSiO₃

Eisen

1,75

1,30

0,40

0,25

0,03

0,02

0,1

0,25

0,1

0,25

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

0,35

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 0,3% 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

1,75
13,3

0,063

0,51

0,14

0,2
0,2
3,3

0,07

1,75
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

0,30 Rest

0,27 Rest Elektroden
3 4

0,27
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

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

7,6
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,

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

Titan

Schwefel ...
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

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

Karbonate

Fluoride

Gesamtbereich

0 bis 40 4 bis 20 0 bis 15 0 bis 25 0 bis 15

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

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 ...

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

2 bis 2,8
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

Fe₃O₄

CaCO₃

MgCO₃

K₂CO₃

Eisen als Mantel .

2,2 0,7

0,3
11
0,6

11

2
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

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

16

31
2,5

gut

26
400
4,3 0/7 0,25 0,95 5,12

47
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

IO Patentansprüche:

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,

Rest Eisen
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,

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,

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

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

bis zu 0,13% 1,0% Kohlenstoff, 0,25 bis 1,8% Aluminium, 0,4 bis 0,5% Mangan, bis zu 0,12% Silizium, bis zu 0,03% Titan, bis zu 0,03% Schwefel, bis zu Rest Phosphor, Eisen

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

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

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.

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%

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

1,5 bis 4,5% Aluminium, 0,3 bis 1,6% Mangan, bis 0,6% Silizium, 5 bis 15% Kalziumfluoride mit oder ohne Kleinstanteile anderer Fluo ride, 1 bis 8% Lichtbogenstabilisator (Oxyde des Magnesiums, der Alkali oder Erdalkalimetalle), 1 bis 4% Schlackebildner aus der Gruppe Aluminiumoxyd, Kie selerde, Titandioxyd und Zir koniumdioxyd, Rest Eisen und zufällige Verunreini gungen

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.

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%

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%

bis 0,25%
10 bis 13%
2 bis 3,5%

Aluminium, . Mangan, Silizium,
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