DE1615322B1 - Verfahren zum Herstellen einer Schweissnaht mit grosser Zaehigkeit durch verdeckte Lichtbogenschweissung - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Schweißnaht durch verdeckte Lichtbogenschweißung, bei dem zwei verschiedene Pulveranteile getrennt voneinander auf der Schweißfüge angeordnet werden.

Es ist bekannt, daß bei der verdeckten Lichtbogenschweißung zwei Hauptarten von Schweißpulver verwendet werden, von denen das eine schwach basisch und das andere stark basisch ist. Bei der Verwendung des schwach basischen Schweißpulvere steigt der Silikatanteil der Schweißnaht, wobei es sich um den sogenannten großen nicht metallischen Einschluß handelt, der ein Absinken der Zähigkeit der Schweißnaht bewirkt. Wenn säurehaltige Schlacken mit einem Basizitätsgrad unterhalb von —0,7 in der Praxis erzeugt werden, nimmt die Zähigkeit der Schweißnaht stark ab. Da bekanntermaßen stark basische Schweißpulver Verwendung finden, wird die Zähigkeit der Schweißnaht erhöht. Diese Eigenart wird bei den zur Zeit auf dem Markt befindlichen Schweißpulvern berücksichtigt. Jedoch wird diese Eigenart nur bei der Herstellung einer Schweißnaht zur Anwendung gebracht, die durch mehrere Lagen bei mittlerer Wärmeentwicklung hergestellt wird, wodurch der Wirkungsgrad der Schweißung niedrig liegt. Eine Anwendung beim automatischen Schweißen mit großer Wärmeentwicklung;erfolgt nicht. Dies ist auf die Tatsache· zurückzüführenj daß die Kerbsehlagzähigkeit beim Schweißen einer einzelnen Lage oder einer geringen Anzahl von Lagen abnimmt. Daher kann bei der verdeckten Lichtbogenschweißung mit einer großen Wärmeentwicklung die Zähigkeit der Schweißnaht nicht einfach durch eine Erhöhung der Basizität des Schweißpulvers erhöht werden.

Aus der deutschen Auslegeschrift 1116 514 ist bekannt, daß zur Erhöhung der Kerbschlagzähigkeit ein Pulver verwendet werden kann, das aus SiO₂, Al₂O₃ und CaF₂ besteht. Die Kerbschlagzähigkeit wird durch einen hohen Fluoridanteil des Pulvers erhöht. Es werden jedoch keine Mengenangaben gemacht, und ein Hinweis auf die Trennung des Fluoridanteils vom übrigen Schweißpulver ist auch nicht gegeben.

In der USA.-Patentschrift 3 153 719 wird ein Unterpulver-Schweißverfahren beschrieben, bei dem zwei verschiedene Pulveranteile getrennt voneinander auf der Schweißfuge angeordnet sind. Irgendwelche Hinweise, wie man bei dem üblichen Schweißpulver eine | Erhöhung der -KerbschlagZahigkeit erreichen kann, " können dieser Patentschrift nicht entnommen werden.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Schweißverfahren mit verdeckten Lichtbogen derart zu gestalten, daß die Kerbschlagzähigkeit der Schweißnaht beim Schweißen einer einzigen oder einer geringen Anzahl von Schweißlagen möglichst hoch-ist. --· ·»- -

Überraschenderweise konnte diese Aufgabe im Prinzip dadurch gelöst werden,, daß auf der Schweißfuge zwei verschiedene Pulveranteile getrennt voneinander angeordnet werden, und zwar direkt auf der Schweißfuge eine Mischung von Fluoriden und darüber ein übliches neutrales Oder schwach saures Schweißpulver, wobei das Schweißen mit großer Wärmeentwicklung erfolgt.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung einer Schweißnaht durch verdeckte Lichtbogenschweißung ist dadurch gekennzeichnet, daß man als erstes, die Oberfläche der Schweißnaht bedeckendes Schweißpulver ein Fluorid oder eine Mischung von Fluoriden verwendet, das bei den direkt unter dem Lichtbogen { herrschenden Temperaturen pyrolysiert, daß das erste Schweißpulver mit einem zweiten, neutralen oder schwach sauren, üblichen Schweißpulver abgedeckt wird, wobei man so viele Fluoride verwendet, daß die gebildete Schlacke insgesamt 0,13 bis 0,35 Molprozent Fluorid oder Fluoridgemisch enthält und daß der Basizitätsgrad der Schlacke innerhalb des Bereiches von —0,50 bis +1,25 liegt.

Bei dem Verfahren nach der Erfindung wird als Schweißpulver ein Fluorid, beispielsweise Calciumfiuorid, Magnesiumfluorid, Aluminiumfluorid oder eine ähnliche Verbindung verwendet, die bei hohen Temperaturen senkrecht unter dem elektrischen Lichtbogen pyrolysiert wird und Fluor in Gasform als ein erstes Produkt einer Dekompensation erzeugt, das sich mit Siliziumoxyd und Silikaten in einer Metallschmelze verbindet. Danaqh verdampfen das Siliziumoxyd und das Silikat und erzeugen darüber hinaus Metalle als ein zweites Schmelzprodukt, das eine starke desoxydierende und entschwefelnde Wirkung zeigt und in der Schweißfuge getrennt aufgenommen und von einem schwach sauren oder neutralen Schweißpulver abgedeckt wird.

1 61S322

Nachfolgend wird die Erfindung . an Hand der Figuren im einzelnen erläutert.

Die Fig/la, Ib und Ic veranschaulichen die Durchführung des Schweißprozesses in drei verschiedenen Ausführungsformen;

F i g. 2-zeigt ein Diagramm, in dem der ,Gesamtsauerstoffgehalt in der Schweißschmelze gegen die Schmelzenmenge des Fluorids mit Bezug auf das Schweißpulver veranschaulicht ist;

F i g. 3 zeigt zwei Diagramme, in denen die Zahl der nicht metallischen Einschlüsse gegen den Durchmesser der nicht metallischen Einschlüsse aufgetragen ist;

F i g. 4 zeigt vier Diagramme, in denen die Metallgehalte der Schweißschmelze gegen die Menge des zugesetzten CaF₂ veranschaulicht sind.

F i g. 1 a veranschaulicht den Schweißprozeß, bei dem das pulverförmige Fluorid dem eigentlichen Schweißpulver getrennt zugesetzt worden ist, wobei ein herkömmliches Schweißpulver auf das Fluorid gestreut worden ist. Fig. Ib zeigt eine Ausführungsform, bei der das Fluorid in fester Form um den Metalldraht angeordnet ist, oder das Fluorid ist in der Stahlplatte eingeschlossen, oder ein Eisenrohr wird in der Schweißfuge angeordnet, auf das das herkömmliche Schweißpulver gestreut ist. Die Fig. Ic veranschaulicht eine weitere Ausführungsform, bei der das Fluorid mittels einer Röhre von außen durch die obere Schicht des Schweißpulvers der Schweißfuge von Hand oder automatisch beim Schweißen zugeführt wird. · ■

Das Diagramm, nach F i g. 2 veranschaulicht den Sauerstoffgehalt in der Schweißschmelze im Fall eines sehr zähen feinkörnigen Stahls, wobei der Schmelzanteil des Fluorids in Prozent mit Bezug auf das Schweißpulver auf der Ordinate und die Gesamtmenge des Sauerstoffs auf der Abszisse aufgetragen ist.

F i g. 3 veranschaulicht den Reinheitsgrad der Schweißschmelze, der nach der Punktzählmethode (point counting method [JIS. GO 55]) an einem Querschnitt der Schweißnaht ermittelt wurde, wobei der Durchmesser C/iooo ¹^³¹) des nicht metallischen Einschlusses auf der Ordinate und die Zahl der nicht metallischen Einschlüsse durch Auszählen in jedem Punkt auf der Abszisse aufgetragen ist. Fig. 3a zeigt die Ergebnisse bei einem herkömmlichen Verfahren und Fig. 3 b bei Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Die Diagramme nach F i g. 4 veranschaulichen den Metallanteil der Schweißschmelze im Fall eines feinkörnigen sehr zähen Stahls, wobei die Menge des getrennt zugesetzten CaF₂ (pro 200 mm der Schweißnahtlänge) auf der Ordinate aufgetragen ist.

In F i g. la ist ein Verfahren zum verdeckten Lichtbogenschweißen mit großer Wärmeentwicklung veranschaulicht, dessen wesentlicher Bestandteil in der doppelten Abdeckung der Schweißfuge 2 zu sehen ist. Diese wird dadurch erreicht, daß eine angemessene Menge bestimmter, den Schmelzfluß verfeinernder Verbindungen (Fluoride) auf die Schweißfuge 2 gestreut werden, die anschließend mit einem zumeist neutralen Schweißpulver 4 bekannter Art mit einem hohen Wirkungsgrad abgedeckt wird. Der erwähnte Zweck der Erfindung kann darüber hinaus erreicht werden, indem das in Fi g. Ib veranschaulichte Verfahren zur Anwendung gelangt. Dabei wird das Fluorid 3 auf den Schweißdraht aufgebracht, oder der herkömmliche Schweißdraht wird durch einen durch ein mit einem Stahlrohr umgebenen Draht ersetzt, in dem das auf die Schweißfuge 2 aufzubringende Fluorid eingeschlossen ist. Über dieses wird dann das herkömmliche Schweißpulver 4 aufgestreut. Das erfindungsgemäße Verfahren kann auch so .durchgeführt werden, daß man entsprechend der Abbildung nach F i g. 1 b vorgeht. Dabei ummantelt das Stahlrohr 6 das Fluorid 3 und wird automatisch der Schweißfuge zugeführt. Mit der Bezugsziffer 1 ist

ίο das zu verschweißende Material und mit der Bezugsziffer 5 der Schweißdraht bezeichnet. In jedem FaU ist es erforderlich, daß das Fluorid genau unter dem elektrischen Lichtbogen zugesetzt wird, damit die aufgelösten Produkte, die durch Pyrolyse (Zersetzung) des Fluorids gewonnen werden, sich genau unterhalb des elektrischen Lichtbogens befinden und somit in vollem Umfang reagieren.

Bevorzugt werden nicht hygroskopische, jedoch unterhalb des elektrischen Lichtbogens pyrolysierbare.

Fluoride verwendet, wobei ein Teil des Reaktionsproduktes in Gasform erzeugt wird, die die Siliziumverbindung aus dem Metall verdrängt, indem sie auf die Silikatverbindung (große nicht metallische Einschlüsse) in der Sehweißschmelze einwirkt. Dabei entsteht ein anderer Teil des Produkts mit der desoxydierenden Wirkung, und das desoxydierte Produkt ist basisch eingestellt. Durch Versuche wurde ermittelt, daß ein Vermischen mit mehr als einem Fluorid, wie CaF₂, MgF₂₅AlF₂ u. dgl., zufriedenstellende Ergebnisse liefert.

Obwohl das Schweißpulver beim verdeckten Lichtbogenschweißen bekannter Art für Schmiedeeisen kleine Anteile bestimmter Fluoridarten enthält, bezweckt der Zusatz die Regulierung des Schlacke- flusses und die Erhöhung des Wirkungsgrades; denn hauptsächlich wird CaF₂ verwendet und bildet nur wenige Prozent. Da die Fluoride nur eine schwache veredelnde Wirkung zeigen, kann niemals ein so gutes Ergebnis erwartet werden wie bei dem erfindungsgemäßen Verfahren.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden also MgF₂, CaF₂, AlF₂ usw. intensiv direkt unter dem einfachen oder mehrfachen elektrischen Lichtbogen zugeführt, wodurch eine verhältnismäßig hohe Dichte erzielt wird, und das Reaktionsprodukt sowie die zurückbleibenden Fluoride sind in einer Zusammensetzung der Schlacke enthalten, die mit dem Schweißpulver in der oberen Lage zusammen flüssig gemacht wird. Daher hat man festgestellt, daß die angemessene Menge des Fluorids für die Wirksamkeit durch die in der Schlacke verbleibende Fluoridmenge bestimmt werden kann. Beispielsweise hat man festgestellt, daß im Falle des CaF₂ die Menge von etwa 14 bis 25% des Schmelzflusses (in Gewicht des Schweißpulvers) in der oberen Schient sehr günstig ist, und wenn diese Menge 30% übersteigt, kann die Zähigkeit wieder abnehmen. Die Dichte des unter vorteilhaften Bedingungen in der Schlacke verbleibenden CaF₂ liegt zwischen 10 und 20% (0,13 bis 0,26 MoI-prozent). Bei der Verwendung von MgF₂ ist eine geringere Menge günstiger. Außer der direkten Wirkung betreffend die Funktion der Fluoride tritt ein automatisches Ausscheiden von überflüssigen Silikaten ein, weil' eine Desoxydierung der Oxyde in der Schlacke eintritt, nachdem diese mit dem Sehweißpulver in der oberen Schicht flüssig gemacht ist. Diese überschüssigen Silikate bewegen sich bei dem herkömmlichen Verfahren in die Schmelze, wo sie

das Entstehen der schädlichen Silikatverbindungen verursachen. Da die verbleibenden Fluoride in Beziehung zu diesen Reaktionen in der Schlacke stehen und ein erheblicher Anteil der Fluoride verlorengeht, ist eine ausreichende Menge im Hinblick auf den Gesamterfolg des Verfahrens erforderlich, damit die erwartete Wirkung auch tatsächlich eintritt. Wenn der Schmelzfluß durch die verdeckte Lichtbogenschweißung bei Verwendung der sogenannten schmelzenden Schweißpulver hergestellt ist, wobei die Fluoride mit diesen Eigenschaften während des Schweißens zugesetzt werden, erhält man einen schlechteren Wirkungsgrad als beim erfindungsgemäßen Verfahren, weil es- ganz klar ist, daß der wirkliche Anteil der in dem Schmelzfluß verbleibenden Fluoride stark reduziert ist. Obwohl eine etwas bessere Wirkung dadurch erzielt werden kann, daß Schweißpulver verwendet werden, in die die Fluoride mechanisch beigemischt sind, ist diese Wirkung gleichfalls schlechter als das Vorgehen nach dem erfindungsgemäßen Verfahren, weil die Dichte der Fluoride in dem Schweißfluß infolge der Begrenzung des Wirkungsgrades niedrig gehalten wird.

Im nachfolgenden soll eine Erklärung für die Ursache gegeben werden, warum die Schweißnaht einer einzelnen Lage oder einer geringen Anzahl von Lagen beim verdeckten Lichtbogenschweißen mit großer Wärmeentwicklung unter der Verwendung eines Fluoride und eines getrennt zugeführten Schweißpulvers herkömmlicher Art diesen hohen Grad von Zähigkeit erreicht, wobei auf einige Versuchsergebnisse Bezug genommen wird. Bei dem obenerwähnten Schweißverfahren mit getrennt zugeführtem Fluorid wurde die Schweißfuge mit 20% des gesamten Schweißpulvers mit GaF₂ gefüllt, auf das ein nahezu neutrales Schweißpulver herkömmlicher Art aufgestreut wurde. Der gesamte Inhalt des Oxyds wurde beim Schweißen einer Einzellage mit verdecktem Lichtbogen analysiert. Die Versuchsergebnisse wurden in Fi g. 2 zusammengestellt, wobei die Gesamtmenge des Sauerstoffs in der Schweißnaht beim Schweißen stärker reduziert wurde im Vergleich mit dem Falle, in dem nur herkömmliches Schweißpulver verwendet wurde. Die gleichen Ergebnisse wurden mit Bezug auf den Rohstahl, einen Stahl mit hoher Festigkeit und bei niedriger Temperatur zähen Stahls erzielt. Der Grund hierfür besteht darin, daß das Fluorid, wie CaF₂, MgF₂ und SiF₂, bei einer hohen Temperatur unmittelbar unter dem elektrischen Lichtbogen pyrolysiert wird. Ein stark oxydierendes Metall, wie Ca, Mg, Al usw., wurde erzeugt. Diese Metalle haben sich infolge der Kombination mit dem in dem aufgeschweißten Metall vorhandenen Sauerstoff oxydiert. Durch mikroskopische Versuche hat man festgestellt, daß der Reinheitsgrad im Vergleich mit der durch ein herkömmliches Schweißverfahren gefertigten Schweißnaht höher liegt und daß besonders der große Schlaekeneinschluß stark reduziert ist. Darüber hinaus sind nur feine Teilchen in unbestimmter Weise gemäß der Untersuchung durch das Mikroskop und das Elektronenmikroskop zersplittert. Dies bedeutet, daß der große Schlaekeneinschluß (A- und B-Typ des Schlackeneinschlusses, der zwischen 1 und 25 Mikromillimeter liegt), der nach herkömmlicher Auffassung nachteilige Wirkungen auf die mechanischen Eigenschaften ausüben soll, in seiner Größe unter 10 reduziert würde, und es traten zahlreiche unter 1 (0,1 bis 0,5) liegende Schlackeneinschlüsse auf, die als zersplittert unter dem Mikroskop festgestellt wurden. Die chemische Analyse des abge-¹ trennten nicht metallischen Schlackeneinschlusses hat ergeben, daß die Anteile von Si, Fe und S stark redu-5, ziert wurden, wie dies in Fig. 4 veranschaulicht ist. Das liegt daran, daß das gasförmige Fluor durch die Trennung des Fluoride in SiO₂ und andere Silikatverbindungen in der Schweißnaht und dem SiF₄ erzeugt wird und in Gasform aus dem Metall ausgesondert wird. Dies zeigt, daß O₂ mit Ca, Mg usw. eine Verbindung eingegangen ist und in zersplitterter Form in der Schweißnaht als feines CaO und MgO verbleibt. Vermutlich wird die veredelnde Wirkung in erster Linie durch die Bewegung der Schmelze genau unter dem elektrischen. Lichtbogen erzeugt.

Im nachfolgenden sollen die Gründe dafür angegeben werden, warum die Schweißnaht veredelt ist und die Zähigkeit durch das erfindüngsgemäße Verfahren so verbessert wird, und zwar durch das

ίο Hauptmerkmal, daß das Metallfluorid der Sehweißfuge getrennt zugeführt wird und das Schweißen mit großer Wärmeentwicklung erfolgt. Die erste Wirkung besteht darin, daß gasförmiges Fluor durch die hohe Temperatur des Fluoride senkrecht unter dem Lichtbogen frei wird und auf SiO₂ einwirkt, worauf die Silikatverbindung in der Schweißschmelze einerseits als SiF₄-GaS verdampft und aus dem Metall ausgeschieden wird. Andererseits entweicht aber auch das gasförmige Fluor in verschiedenen Formen von nachteiligen Gasen (H₂H₂ usw.), das in der Schweißschmelze zusammen mit dem SiF₄-Gas durch die erwähnte Bewegung der Schmelze enthalten ist. Die zweite Wirkung besteht darin, daß das stark desoxydierende Metall, wie Ca und Mg, durch die Trennung des Fluorids die warme Metallschmelze durch verschiedene Arten von Oxyden einerseits stark desoxydiert, und andererseits wirken die Metalle auf den Schwefel, um dessen Absorption in die Schlacke als ein stabileres Sulfid zu erleichtern.

Da die beim Schweißen erzeugte Schlacke hiervon unberührtes CaF₂ oder HgF₂ enthält, das mit dem Sehweißpulver der oberen Schicht zusammengeschmolzen ist, und da der nicht metallische Schlaekeneinschluß aus der Schmelze entweicht, ist es ■ erforderlich, daß die Schweißpulververbindung auf der oberen Schicht gut eingestellt ist, um die Basizität zum Zwecke der Wirksamkeit der chemischen Reaktion dieser Schlacke auf einer bestimmten Höhe zu halten.· Bei der praktischen Anwendung des erfindungsgemäßen Schweißverfahrens ist es wünschenswert, daß das für die obere Schicht verwendete Schweißpulver schwach sauer oder neutral ist. Bei einer Ausführungsform der Erfindung zeigt das Schweißpulver eine schwache Basizität, wenn es nach dem Schweißen in Schlacke übergegangen ist. Betreffend die oben beschriebene Reaktion des Schweißpulvers ist eine ähnliche Tatsache bei der Umwandlung in Schlacke beobachtet worden, und zwar nach dem Schweißen, wobei das (Fluoride enthaltende) Schweißpulver in einer wassergekühlten Stahlform nach dem Schmelzen" gewonnen wurde. Darüber hinaus ist es in diesem Falle bekannt, daß die Mischung aus CaF₂- und MgF₂-Bestandteilen vorteilhafter ist als CaF₂ allein, da an der verwendeten Menge etwas eingespart werden kann und darüber hinaus, weil die Kerbschlagzähigkeit erhöht werden kann. Da die Menge des nicht umgewandelten Fluoride in Beziehung zu den physikalischen

Eigenschaften, insbesondere dem Schmelzpunkt und der Flußeigenschaft der erzeugten Schlacke steht, ist es nicht wünschenswert, daß die erhalten gebliebene Fluoridmenge besonders groß ist oder eine bestimmte Menge eine kurze Lebensdauer aufweist. Durch die Versuchsergebnisse ist erhärtet worden, daß bei dem erfindungsgemäßen Verfahren eine Umwandlung des Fluoridgehalts von etwa 5 bis 20% erfolgt. Bei der Bestimmung des Fluoridgehalts (des Gesamtgehalts) muß die Zusammensetzung der Schlacke nach dem Schweißen, die chemische Zusammensetzung der Schweißnaht, die Form der Oxyde, der Schmelzpunkt u. dgl. berücksichtigt werden.

Tabelle 1 zeigt als Beispiel eine vorteilhafte Mischung eines Schweißpulvers, das zur Erzielung einer hohen Zähigkeit der Schweißnaht nach dem erfindungsgemäßen Verfahren besonders geeignet ist. Diese Mischung des Fluorid-Schweißpulvers wird der Schweißfuge getrennt zugeführt und von dem erwähnten anderen Schweißpulver abgedeckt.

Tabelle 1

Schweiß-	Gruppe A	Gruppe B	Gruppe C
pulver Bestandteile
der
Mischung	26 bis 41	29 bis 37	32 bis 40
SiO2 ....	13 bis 24	11 bis 22	15 bis 30
MnO ....	12 bis 35	13 bis 22	—
CaO ....	O bis 5	5 bis 11	16 bis 22
MgO ....	8 bis 26	6 bis 13	—
GaF2 ....	. —	Ibis 4	7 bis 21
MgF2 ...	<12	<12	<12 ·
Andere ..

25

30

35

40

Ein typisches Mischungsbeispiel des Schweißpulvers zeigt mehr als eine Art der Verbindungen, wobei es sich um FeO, Na₂O, K₂O, BaO, LiO₂, Al₂O₃, ZrO usw. handeln kann.

Jeder Bestandteil dieser Zusammensetzung ist in der Tabelle mit einer Nummer versehen und wird weitgehend als herkömmliches Schweißpulver für sich verwendet. Die gemeinsame Eigenschaft dieser Sehweißpulver besteht in den basischen Oxyden, sauren Oxyden und Fluoriden, die gemischt sind und als Ganzes keinen extrem sauren oder extrem basischen Charakter zeigen.

Die obenerwähnte Basizität wurde durch die nachfolgende Formel errechnet, und eine Basizität von -0,5 bis +1,25 der Schlacke ist für die in Tabelle 1 angegebenen Bestandteile angemessen, d. h., daß ihre Werte angenähert von der Neutralität bis zix dem schwach basischen Charakter reichen.

B_L (Basizität) = EaiNi,
worin

Ni: Mol des entsprechenden Oxyds,

αί: eine für das verwendete Oxyd bezeichnende Konstante.

Beispiel

B_L = +4,80 (Mol des MnO in Prozent)
+6,05 (Mol des CaO in Prozent)
+4,00 (Mol des MgO in Prozent)
+3,40 FeC

-6,31 (Mol des SiO₂ in Prozent)
-4,97TiO
-0,20Al₂O₃

Mit Bezug auf die Zusammensetzung des Kerndrahtes, der bei dem erfindungsgemäßen Verfahren Verwendung findet, gibt es keine besondere Vorschrift, und die herkömmlichen Arten von Materialien können mit zufriedenstellender Wirkung Verwendung finden, besonders sind Schweißdrähte mit einem Mo-Gehalt zur Verbesserung der Zähigkeit geeignet."

Im nachfolgenden wird eine Erklärung der Versuchsergebnisse, betreffend die chemischen Bestandteile und die Basizitätcler Schlacke, gegeben werden, wobei den Versuchsragebnissen Proben mit einer 2-mm-V-Kerbe der Schweißnaht bei O⁰C zur Ermittlung der »Charpy«-Werte verwendet wurden, und ferner der Oxydgehalt der Schweißnaht, die Änderung der chemischen Bestandteile der getrennten nicht metallischen Schlackeneinschlüsse u. dgl. beim verdeckten Lichtbogenschweißen verschiedener Stahlsorten beim Schweißen nur einer Lage mit großer Wärmeentwicklung ermittelt wurden, wobei die Schweißdrähte ersetzt, die Schweißbedingungen geändert und das Schweißpulver abgewandelt wurden. Darüber hinaus wurden die chemischen Bestandteile der Schweißnaht und die Änderungen in den Ergebnissen der Kerbschlagversuche bei Temperaturen zwischen O und —17° C ermittelt, wenn das erwähnte Schweißverfahren bei zwei verdeckten Lichtbogenelektroden angewendet wird. Auch das Versuchsergebnis bezüglich der Bestandteile des Schweißpulvers, der Erzeugung der Schlacke die Schlacke selbst, die chemische Zusammensetzung der Schweißnaht, der Kerbschlagversuche mit den erwähnten Proben bei Temperaturen von O bis — 20⁰C usw. wurde niedergelegt, wobei das erwähnte Schweißverfahren beim Schweißen mit Co₂-GaS zur Anwendung gelangt ist, und diese Versuchsergebnisse sind im nachfolgenden zusammengefaßt.

Die Tabelle 2 zeigt die bei den Versuchen verwendeten Stahlsorten, die Symbole, die Wandstärken der Stahlplatten und die chemische Zusammensetzung. In Tabelle 3 sind die bei den Versuchen verwendeten herkömmlichen Schweißdrähte, die Symbole für die Zusammensetzung der Drähte und die Ergebnisse der chemischen Analyse der Schweißdrähte angegeben. In den Tabellen ist mit IN-Stahl ein feinkörniger Stahl mit Aluminiumnitrid-Bestandteilen bezeichnet.

Darüber hinaus sind die Schweißbedingungen (Schweißverfahren, Formen und Winkel der Schweißfuge, Spannung und Stromstärke, Schweißgeschwindigkeit und die Zahl der Lagen) in der Tabelle 4 angegeben.

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Tabelle 2 (Nummer 1)

Versuchsstahl und seine chemische Zusammensetzung\(%)

Art des Stahls

	Wand	C	■-	Mn- ,-	ä -.Si-	P	S	Al
Symbol	stärke ' der Platte		- -"				insgesamt
	mm	0,13	.' 1,33 ,	' '0,30	0,011	0,021	0,071
IN-A	• 25	0,10 .	: 1,12	0,24	0,011	0,013	0,095
IN-B	35	0,16	1,23	0,35	0,020	0,013	0,097
IN-C	25	o,ii	1,00	0,27	0,013	0,014	0,057
IN-D	25	0,094	0,75	- 0,24	0,019	0,009	0,064
IN-80	20	0,10	1,27	0,28	0,015	0,005	0,039
FLT	■ 25	0,14	1,36	0,40	0,015	0,017
SM 5.Q	35

IN Stahl (40 kg)

IN Stahl (40kg)

IN Stahl(50kg)

IN Stahl (50kg)

lNStahl(HY80)

Aluminiumnitrid mit Stahl

(für niedrige Temperatur) Hochfester Stahl

(50kg) ....v-

;. Tabelle 2 (Nummer 2) Versuchsstahl Und seine chemische Zusammensetzung (%)

. Art des Stahls _:

Symbol

Wandstärke der-Platte - mm

Al Sol.

Al₂O₃

AlN

Ni

Cr

lNStahl-(40kg) ,1N Stahl (40 kg)

lNStahi^pkg)...,...,..

•.IN Stahl (HY 80)...

Aluminiumnitrid mit Stahl (für niedrige Temperatur) Hochfester Stahl ' . (50 kg) -...."■

IN-A IN-B ^: IN-C IN-D^ IN-.80

■ FLT' SM 50

25 •35

25

25-

20

25 35

0,064 0,091 0,086 0,050 0,060

0,036

0,014 0,007 0,020 0,013 0,007

0,005·

0,040 0,037' 0,036 0,034 0,057

0;015

o;oii

0>015 0,015 0,022

. 0,011

•2,51

0,29

■ ■; " Tabelle

Chemische Zusammensetzung des Schweißdrahtes (%)

Verwendetes herkömmliches Material	Symbol des Drahtes	C	Mn	"Si/	■"■' P	S	Mq
Für verdeckteS-Lichtbogenschweißen ..	W-A	0,06	0,65	0,03 \	0,012	0,010	.
Für verdecktes Lichtbogenschweißen ..	W-B	0,07	0,75	0,01'			0,50
Für verdecktes .Lichtbogenschweißen '."..	W-C	0,10	1,00	0,02 ·	0,012'	0,013	'—"
Für verdecktes Lichtbogenschweißen ..	W-D .	0,12	.1,50'	. 0,02	0,013 .	0,020;
Für verdecktes Lichtbogenschweißen...	W-E.	0,08	1,50.	0,04,	• '0,011.	0,015	0,5a*;
Für verdecktes'Lichtbogenschweißen ..	W-F	0,08	1,00	0,30 ,	• O;0Q8	0,013
Für COa-Gas-Lichtbögenschweißen	W-G	0,12	1,08	0,51

-.'■·■ Tabelle4 '■- -Zusammenfassung der Schweißbedingungen

Schweißverfahren ■_	Schw.eißmge (Form, Größe)	Symbol der Bedingungen	SchweiB- spannung (Volt)	Sch'weiß- • strom . , (Amp.)	Schweiß- geschwin digkeit (cm/min)	Zahl der" Lagen
Verdeckter Lichtbogen. Verdeckter Lichtbogen ...^ Doppelter verdeckter; Lichtbogen . : ' . CO2-Lichtbogen	60°,V,10'm/mTiefe 70?, V, 10 m/m Tiefe . 6qo rVs20m/mTiefe 60°,V,20m/mTiefe .	C-A C-B c-c ■ C-D	37 bis 39 38 ' 41 · · 38	900 850 1000 500 ,	. 33 35 40 --. 30- ■:	1 1 " 1 . 1

Die Bestandteile der Mischung verschiedener Schweißpulver, die als Deckschicht über den Fluoriden verwendet werden, und die Basizität der Bestandteile sind in der nun folgenden Tabelle 5 angegeben.

Tabelle 5
Chemische Zusammensetzung des Schweißpulvers (%)

Gruppe	Symbol	SiO2	MnO	CaO	CaF2	MgO	MgF2	Al2O3	TiO2	FeO	BL
Gruppe 1	F-A F-B	30 42	15	30 25	—	20 7	.—	10 2	5	—	+2,08 -0,08
Gruppe 2	F-C F-D	37 37	19 17	18 15	10 6	4. 14	—	2	3	to to	-0,36 +0,37
Gruppe 3	F-E	12	13	—	■ —	4;	—	4	27	30	-0,40

Die nun folgende Tabelle 6 zeigt die chemischen Bestandteile und die Basizität B_L der Schlacke, und zwar bei der Verwendung eines herkömmlichen Schweißpulvers der Gruppe 1.

Die Tabelle 7 zeigt die Ergebnisse der Kerbschlagversuche mit den 2mmV gekerbten Charpy-Proben der Schweißnaht bei 0⁰C, wobei ein Schweißpulver der Gruppe 1 und das Fluorid CaF₂, in Mengen von 15 bis 25% getrennt zugeführt, verwendet wurde. ■ . ■ ■ r ■

Tabelle 6 * < -

Zusammensetzung der Schlacke, die unter Verwendung eines Sehweißpulvers mit einer größeren Anzahl

von Fluoriden erzeugt wurde .. , . ■

(In diesem Falle wurden Schweißpulver der Gruppe 1 verwendet)

Erzeugte 5 Symbol	schlacke Bl	SiO2	MnO	CaO	CaF2	MgO	MgF2	Al2O3	TiO2 ·	FeO
S-A S-B	■ +2,14 +0,22	30 35	11 ·	32 26	12 11	18 4		3 2	3	1 6

Tabelle

Kerbschlagzähigkeit der Schweißnaht bei einer einzelnen Lage (In diesem Falle wurden Pulver der Gruppe 1 verwendet)

Schweißpulver
mit mehreren Fluoriden

• getestetes
Schweißpulver

gemischte Fluoride

Erzeugte Schlacke

Symbol

Schweiß-. draht

Stahlplatte

Schweißbedingung

Schweißmetall
Symbol

2-mm-V-Kerbe
Charpy-Wert

(kgm/cm*)
0°C

F-A
F-A
F-B
F-B

CaF₂, 15%
CaF₂, 15%
CaF₂, 25%
CaF₂, 25%

S-A
S-A
S-B
S-B

+2,14
+2,14
+0,22
+0,22

W-A
W-A-W-A
W-A

IN-C
IN-C
IN-C
IN-C

C-A
C-A
C-A
C-A

D-I
D-2
D-3-

0,50
0,50

1,4
1,3:
7,8
11,5

Wie die Tabellen zeigen, liegen die Charpy-Werte der Schweißnaht, die eine Schlacke mit einer Basizität von +2,14 erzeugte, ebenso niedrig wie bei Schweißpulver herkömmlicher Art ohne Rücksicht darauf, ob der Schweißdraht Mo enthält oder nicht, und , die Beigabe von CaF₂ zeigte überhaupt gar keine Wirkung. Aber bei "der Verwendung eines Schweißpulvers,: das eine Schlacke mit der Basizität von +0;22 erzeugt, steigen die Gharpy-Werte bei 0°C von 7,8 auf ll,5kgm/cm? an, unabhängig davon, wie die, Zusammensetzung des Schweißdrahtes gewählt, ist, p^schon, die gleiche ,Menge .der gleichen Mi von'Fluoriden Verwendung fand. Dieses Ergebnis zeigt!'daß eil Schweißpulver, dessen Schlacke neutral öder schwäch basisch ist, bei dem erfindüngsgemäßen Verfahren ^:güt Verwendung rinden kann. Es ist somit wichtig,, ein Sehweißpulver mit· angemessener Basizität für die Umwandlung der Oberfläche zu wählen. Weiter zeigt die Tabelle 8, daß bei der Verwendung eines Schweißpulvers der Gruppe 2, wie beispielsweise des Pulvers F-C, dessen Basizität —0,36 ist, der Kerbzähigkeitswert auf mehr als 10 kgm/cm² ansteigt, wenn die Basizität der Schlacke durch die getrennte Zuführung von Fluoriden Werte zwischen —0,54 und +1,13 annimmt, und es werden sogar 16 kgm/cm² bei steigendem Zusatz erzielt. Die gleiche : Tendenz ist bei der Verwendung von MgF₂ zu beobachten. Der Kerbschlagzähigkeitswert steigt dabei von 12 bis 17 kgm/cm² bei einem geringeren Zusatz von MgF₂ an im Vergleich zu der Verwendung von CaF₂.

Dieser Versuch zeigt darüber hinaus, daß die Basizität' der erzeugten Schlacke bei etwa —0,36 beim erfindüngsgemäßen Verfahren wirksam ist.

Tabelle 8

Kerbschlagzähigkeit der Schweißnaht bei einer einzelnen Lage (Schweißpulver der Gruppe 2)

Schweißpulver	Abdeck-	Erzeugte	Schlacke	Schweiß	Stahl	Schweiß	Schweißmetall	Mo	2-mm-V-Kerbe
mit mehreren Fluoriden	pulver			draht		bedingung		(%)	Charpy-Wert
getrennt	F-C							0,60	(kgm/cm2)
zugeführte Fluoride	F-C	Symbol	Bl	W-B	IN-C	C-A	Symbol	0,60	00C
-	F-C	S-I	-0,54	W-B	IN-C	C-A	N-I	0,60	10,6
CaF2, 5 g	F-C	S-2	+0,65	W-B	IN-C	C-A	N-2	0,60	11,7
CaF2, 10 g	F-C	S-3	+0,93	W-B	IN-C	C-A	N-3	0,60	13,5
CaF2, 15 g	F-C	S-4	+1,13	W-B	IN-C	C-A	N-4	0,60	15,8
CaF2, 20 g	F-C	S-5	+1,05	W-B	IN-C	C-A	N-5	0,50	16,2
CaF2, 25 g	F-C	S-6	+0,63	W-A	IN-C	C-A	N-6	. 0,50	11,0
MgF2, 4 g	F-C	S-20	+0,64	W-A	IN-C	C-A	N-20	0,50	' 9,0
MgF2, 8-g	F-C	S-21	+0,82	W-A	IN-C	C-A	N-21 .	0,50	15,7
MgF2, 12g	F-C	S-22	+0,81	W-A	IN-C	C-A	N-22	0,50	17,0
MgF2, 16 g	S-23	+0,73	W-A	IN-C	C-A	N-23	13,2 ·
MgF2, 20 g-	S-24	+0,72			N-24	10,3

Die Menge der getrennt zugeführten Fluoride ist durch die Menge angegeben, die für eine Schweißnahtlänge von 200 mm .benötigt wird.

In der Tabelle 9 ist die Basizität und die chemische Zusammensetzung der Schlacke beim Schweißen veranschaulicht. .

Tabelle 10 zeigt die chemische Zusammensetzung der Schweißnaht unter Verwendung eines Schweißpulvers der Gruppe 2.

Tabelle 9

Schweißpulver	"luorids	ier Fluorid-Bestandteile und der chemischen Bestandteile	SiO2	MnO	CaO	CaF3	MgO	MgF2	Al2O3	der Schlacke	FpO	Bl
Schweißpulver des'.	Abdeck	Symbol
Schweißpulver	pulver	der erzeugten	37	17	17	9	- 4	—	2	TiO2	3	-0,54
getrennt zugeführt	F-C	achlacke	33	17	25	9	4	—	. 2		3	+0,65
	F-C	S-I	31	16	26	13	4	—	2	3	2	+0,93
CaF2, 5 g	F-C	S-2	29	. 15	27	16	. 4	-—	2	3	2	+1,13
CaF2, 10 g	F-C	S-3	27	14	25	20	3	—	2	3	2	+ 1,05
CaF2, 15 g	F-C	S^	26	13	22	26	5	—	2	3	2	+0,63
CaF2, 20 g	F-C	S-5	33	- 20	19	10	7	—	3	3	4	+0,64
CaF2, 25 g	F-C	S-6	.32	18	19	10 .	9	2	2	3	5	+0,82
MgF2, 4 g	F-C	S-20	31	16	18	9	9	3	2	3	6	+0,81
MgF2, 8 g	F-C	S-21	30	14	18	9	10	9	2	3	5	+0,73
MgF2,. 12 g	F-C	S-22	29	13	17	8	10	12	2	3	5	+0,72
MgF2, 16 g -	F-C	.S-23							3
MgF2, 20 g	S-24	.3

Tabelle 10

Chemische Zusammensetzung des Schweißmetalls (Schweißpulver der Gruppe 2)

Symbol	C	Mn	Si	P	S	Mo	Al insgesamt	Al : rein	Al2O3 '	AlN .	N
des Schweiß* metalls	0,10	1,30	0,35	0,018	0,013	0,60	0,170	0,140	0,054	0,001	0,014
N-I	0,10	1,25	0,33'	0,018	0,014	0,60	0,042	0,022	0,038	0,001	0,014
N-2	0,10	1,28	0,31	0,017	0,013	0,60	0,067	0,035	0,060.	0,001	o;oi4
N-3	0,10	1,25	0,29-	0,018	• 0,014	0,60	0,080	. 0,045	0,066	0,001	; 0,014
N-4	0,10	1,25	0,29	0,018	0,014	0560	0,045	0,011	0,065	0,001	.0,014
N-5

Fortsetzung

Symbol	C	Mn	Si	P	S	Mo	Al	Al	AI2O^	AlN	N
des							insgesamt	rein
Schweiß metalls	0,10	1,25	0,30	0,019	0,014	0,60	0,044	0,009	0,065	0,001	0,014
N-6	0,09	1,07	0,34	- 0,017	0,013	0,50	0,034	0,015	0,037	0,001	0,011
N-20	0,09	1,05	0,30	0,015	0,012	0,50	0,041	0,011	0,057	0,002	0,010
N-21	0,09	1,02	0,29	0,017	0,012	0,50	0,033	0,007	0,039	0,002	0,010
N-22	0,09	0,99	0,28	0,015	0,013	0,50	0,031	0,006	0,044	0,002	0,009
N-23	0,09	1,02	0,29	0,019	0,012	0,50	0,042	0,014	0,054	0,001	0,012
N-24

Das Ergebnis der Analyse nach der »Activac«-Methode (Neutronen-Bestrahlungsverfahren) des Gesamtinhalts des Sauerstoffs in der Schweißnaht, die durch das erfindungsgemäße Verfahren bei der Verwendung herkömmlichen Stahls erzeugt wurde, zeigt im Stahl enthaltene Aluminium-Nitride und einen 50 kg/mm² feinkörnigen Stahl bei der Verwendung eines Schweißpulvers der Gruppe 2 (Basizität +0,37), und hierbei wurde ein Schweißdraht herkömmlicher Art verwendet, der in der Tabelle' 11 bezeichnet ist. Das Ergebnis zeigt, daß der Oxydanteil in der Schweißnaht niedriger hegt als im Fall der Verwendung von CaF₂ und MgF₂ im Vergleich zu den Fällen, in denen eine getrennte Zuführung nicht erfolgt war, wodurch nachgewiesen ist, daß das erfindungsgemäße Schweißverfahren zur Herabsetzung des Oxydgehalts der Schweißnaht wirksamer ist als die bekannten Verfahren.

Tabelle 11

Gesamtinhalt des Sauerstoffs im Schweißmetall (%)
(Schweißpulver der Gruppe 2)

Schweißpulver η in Verbir Schweißpulver getrennt zugeführt	lit Fluoriden idung Schweißpulver für die Umwandlung	Schweißdraht	Schweißbedingung	Schmiedeeisen	Schmiedeeisen mit Aluminium-Nitrid Schweißmetall (FLT2)	•	IN-Stahl Schweißmetall (IN-C)
	F-D	W-A	C-A	0,074	0,063	0,070
CaF2, 10g	F-D	W-A	C-A			0,072*)
CaF2, 17,5 g	F-D	W-A	C-A
CaF2, 25 g	F-D	W-A	C-A			0,056*)
MgF2, 6 g	F-D	W-A	C-A	0,051		0,045
MgF2,12 g	F-D	W-A	C-A		0,038*)	0,050*)
MgF2,20 g	F-D	W-A	C-A
		0,047*)
		0,058
0,050		0,049
	0,043*)	0,047*)
	0,044*)

*) In den unteren Spalten bedeutet, daß der Mo-Anteil 0,50% beträgt. .

Tabelle 12 zeigt das Ergebnis der chemischen Analyse der Schweißnaht im Fall einer Verwendungeines Schweißpulvers mit einer Basizität von + 0,37 und im Fall der getrennten Zuführung von CaF₂, auf dem das gleiche Pulver aufgestreut ist.

1. C 1 C ,O Jt O■'■

17 18

Tabelle 12'
Chemische Zusammensetzung des Schweißmetalls (%)

Symbol	C	Mn	Si	P	s r	.. ■ -	Al •insges.	, ·	Al2O3	Mg	Ti :	Ca	N
des Schweiß- metalls	0,11	1,22	.0,35 -.	0,018	0,013'	Mo	0,034	Al - lein	0,022,	Q,006	0,003	0,001	0,013
M.54	0,10	1,20	0,36	0,017	0,013	:■-	0,043	■0,023-.	0,024 ;,	0,006	0,003	0,001	0,013
-M.55	σ,ΐ2.	I5Il	0,28	0,018	0,013	0,50,	0,027	0,031 .	0,037	0,003	0,002	0,001	,0,012
M 52	0,11	1,11	0,30 :	0,018	0,013	—,	0,029:	0,008	0,042 ,	0,007	0,004	0,001	0,012
M. 53					0,50.	0,006 ,

Tabelle 13 zeigt das Ergebnis der chemischen Analyse des Nichtmetalleinschlusses, der von dem Material der Schweißnaht durch das elektrolytische Trennverfahren abgesondert wurde.; ·.-■■;-'

/Ergebnis der chemischen Analyse des Niehtmetalleinschlusses im Schweißmetall ' " (Durch elektrolytisches Trennverfahren) (Schweißpulver der Gruppe 2j

"-"-';··.·-.··'■ .-.--·- Schweißpulver mit fluoriden

Schweiß pulver

Schweiß- draht

X j

Schweiß bedin gung

--■' ■·

Mo

Al

Mn

Si

S

Fe

Mo

"' -"

. zur

Stahl platte

—

C

getrennte

Um-

Schweißmetall

0,50

·'

Fluoridzuführung

wand- lung

ί ί if

—

F-D

W-A

if-'

C-A

0,50

0,019

0,007

0,007

<J;008'

0,038

—-

F-D

W-A

IN-C

C-A

Symbol

0,022

0,007

0,010

0,012

0,024

0,008

0,016

. F-D

W-A

IN-C

C-A

:M54

0,033

0,005

0,001

0,001

0,019

0,002

0,057

CaF2, 17,5 g

F-D-

W-A

IN1C

C-A

M55

0,031

0,005

0,004

0,003

0,007

0,001

0,057

CaF2, 17,5 g

IN-C

M52

0,097

M 53

Dieses Ergebnis zeigt klar, daß der Siliziumanteil, der deh^Hauptbestandteil in dem großen metallischen Einschluß bildet, gering ist, wodurch nachgewiesen ist, daß die Silikatverbindung nur einen geringen Anteil ausmacht, und demzufolge liegt auch die Gesamtmenge des, Sauerstoffs niedrig. Es ist offensichtlich, daß, wie bereits-erwähnt, das Fluorid von der Zersetzung des CaF₂ oder MgF₂ herrührt, wobei Silizium- oder Silikatverbindungen getrennt werden und in Gasform aus dem Metall ausgeschieden werden.

Jetzt werden die in TabeUe 14 zusammengefaßten Versuchsergebnisse besprochen, wobei zum Zweck

des Vergleichs einmal nur ein Fluorid zusammen mit dem Schweißpulver nach Gruppe 2 und zum andern mehr als eine .Art verwendet worden ist.

' In jedem Falle war die Basizität der Schlacke etwa +0,73 bis +1,13, und die Ergebnisse der Kerbschlagversuche nach C h a r ρ y wurden wieder mit der V-förmigen 2-mm-Kerbe aus einem Material der ■Schweißnaht bei Temperaturen ' von 0⁰C durchgeführt. Hierbei wurden Werte von 12,6 bis 20,2 kgm/cm² erreicht, ■ und es geht auch daraus hervor, daß auch bei der Verwendung mehrerer Arten ein gutes Ergebnis erzielt wird.

Tabelle

Kerbschlagzähigkeit der Schweißnaht bei einer einzelnen Schweißschicht (Schweißpulver der Gruppe 2 zusammen mit Fluoriden)

Durch das erfindungsgemäße	MgF2	CaF2	+0,81	Schweiß	Stahl	Schweiß	Schweiß™ ptflii	Mo	2-mm-V-Kerbe
Schweißverfahren erzeugte Schlacke	(Mol	(Mol	+0,82	draht		bedingung		(%)	Charpy-Wert
	prozent)	prozent)	+1,13					0,25
	0,06	0,13	+0,82		IN-A			0,25	(kgm/cm2)
Symbol	0,04	0,13	+0,64	W-A	IN-A	C-A	Symbol	0,25	O0C
	—	0,23		W-A	IN-A	C-A		0,20	17,1
S-100 *	0,04	0,13		W-F	IN-A	C-A	T-60	0,20	15,2 -
S-105	0,02	0,13	W-E	IN-A	C-A	T-66		13,7
S-115			W-E		C-A	T-17	15,3
S-105				T-64	20,2
S-110			T-40

19

Fortsetzung

2ft

I	MgF2	- -.	' +'1,13 "'"	""-- ι*--' '	.. f ...'.', ,-	■ > ■ ■ '	Schweißmetall	Mo	2-mm-V-Kerbe
3urch das erfindungsgemäße	(MoI-	CaF2	+0,73.,	- - ,i - . /		Schweiß		(%)	Charpy-Wert
Schweißverfahren erzeugte Schlacke	prozent)	(Mol-:	' +1,05 '..	Schweiß	C* UI	bedingung		0,20 '	; ■--· *-- . :
	- :"'	Prozent)·	.· +1,13.	draht	Stahl			u 0,12:	(kgm/crn*)·
	0,08	0,23	' +1,13 :.				Symbol ' "	• - , -."■"".
Symbol	— .	0,13 ...			C-A		.0,25··	15,4
	- -^- .	' "0,31.,	;; "W-F '	-IN-A	C-A .	τ-3έ ■'	0,25·;	:.. .13,4-
S-115	— :	0,23 ...	W-F	IN-A	C-A .	T-24. .		■/=· 13,3 ...
S-120	■ 0,23 - :'	,W-D/	,IN-A ,	. C-A -■	. T-27 ,.	■., >12,6 . .
S-125		-W-A- .	- IN-A-.	C-A	• -T-29 :..	13,7
S-115.		W-D·	MN-A ·	T-89· .
3-il'5 -

Die nun folgende Tabelle 15 zeigt die Charpy-Werte des Schweißnahtmaterials bei Ö°C; wobei die Basizität der Schlacke beim Schweißen von Stahl mit einer mechanischen Mischung nach Gruppe 2 und MgF₂ sowie CaF₂ gemischt ist. Es wurde festgestellt, daß in diesem Fall die Werte der Schlacke alle zwischen 15 und 18 kgm/cm² liegen. .... . . . . .· . ··.. ·■■'■■· ^: · .·.'"."'

.:--.-■■ Tabelle 15 _ . =.■-...--.:/■

Kerbschlagzähjgkeit des. Schweißmetaiis bei einer Einzelläge
• . (Beim Schweißen von Schmiedestahl) ... .......

beil Symbol	Erzeug B erfindung MgF2- ■ (Mol· Prozent)	te Schlacke ägemäßen Verl GaF2 (Mol prozent)	ahren. BL '	Schweiß draht '■	Stahi- maferial	Schweiß bedingung	Schweil Symbol	Jmetali Mo-" *	2-mm-V^Kerbe Charpy-Wert (kgm/cm2) O0C
S-115	—	O;23	;+l,13	.W-A	FLT -.·.	C-A	R-31	__- ,	15,4
S-IOO	0,06	0,13	+0,81	. W-A	FLT	G-A	- R-42	—r'.'	18,3 '
S-130	—- -	0,27	+0,95	.. W-C	SM 50	C-A	R-62	.—	15,4
S-130	—	0,27	+0,95 ..	- ■■} W-C	SM 50	C-A	■-. R-63	J0,50 ·	16,2 :

Wie in der nun folgenden Tabelle 16 veranschaulicht ist, werden bei einer Basizität der Schlacke von +0,82 und der erwähnten 2-mm-V-Kerbe Charpy-Werte von 4,8 kgm/cm² bei —75° C erreicht, wenn ein hochzäher und hochfester Stahl verschweißt wird. Die Tatsache, daß dieser Wert bei einer so niedrigen Temperatur erreicht werden kann, zeigt, wie dieses Schweißveffahren wirkt.

Tabelle 16 "

Kerbschlagzähigkeit einer einzelnen Schweißlage
= . ■ ■ , (Hochfester IN-Stahl) .- · . . , .

Erzeugte Schlacke Bi	Schweißdraht	Stahl	Schweißbedingung	Schweiß Symbol	metall Mo '(%)	2-mm-V-Kerbe Charpy-Wert '(kgm/cm2) . -75°C
+0,82	W-B	' IN-80	C-B	H 20	0,70	4,8

Das Ergebnis bei einem entsprechenden Versuch mit zwei verdeckten. Lichtbogendrähten ist in den Tabellen 17 und 18 zusammengestellt. Wenn die Basizität der Schlacke in ähnlicher Weise bei etwa 0,23 gehalten ist, werden Kerbschlagwerte des Schweißnahtmaterials von 15,9 kgm/cm² bei 0°C und 13,4 kgm/cm² bei -17⁰C gleichfalls erreicht. Tabelle 18 zeigt das Ergebnis der chemischen Analyse des Schweißnahtmaterials.

Tabelle 17

Kerbschlagzähigkeit des Schweißnahtmetalls einer einzigen Schweißlage, die mittels
eines doppelten verdeckten Lichtbogens (Tandem-System) hergestellt wurde

Erzeugte Schlacke

+0,23

Schweiß'draht

W-E

Stahl

IN-B

Schweißbedingung

C-C

Schweißmetall

Symbol

A-19

Mo

0,21

2-mm-V-Kerbe — Charpy-Werte

O⁰C (kgm/cm²)

15,9

-17°C (kgm/cm²)

13,4

Tabelle 18

Chemische Zusammensetzung eines Schweißmetalls bei doppeltem verdecktem Lichtbogenschweißen

(Tandem-System) (Werte in %)

.Symbol des Schweiß metalls	C	Mn	Si	P	S	Mo	Al insges.	Al allein	Al2O3	AlN	N
A-19	0,09	1,50	0,29	0,016	0,015	0,21	0,055	0,031	0,044	0,002	0,012

Das erfindungsgemäße Schweißverfahren kann darüber hinaus beim KohlenstofFdioxydschweißen angewendet werden, und das Ergebnis ist genau das gleiche, wie zuvor erwähnt. Dies kann der Tabelle 19 entnommen werden, die die Basizität der erzeugten Schlacke,im Lichtbogen unter CO₂ erzeugt, zeigt, wobei das Fluorid eine Basizität von etwa —0,40 bei Zugaben von CaF₂ und MgF₂ zeigte, und wobei die Charpy-Werte mit der 2-mm-V-Kerbe bei 0 und —20⁰C ermittelt wurden. Dabei zeigten sich Charpy-Werte von 13,4 bis 21,3 kg-m/cm² beiO°C und 11,1 bis 14,9 kg-m/cm² bei-20°C.

Tabelle 19.
Kerbsehlagzähigkeit des in einer einzigen Lage mittels des CO₂-Lichtbogens geschweißten Metalls

Schweißpulver mit mehreren Fluoriden	gemischte Fluoride	Erzeugte Schlacke	-0,26	Schweiß	Stahl	SchweiB-	Schweißmetall	Mo (%)	2-mm-V-Kerbe Charpy-Wert	-200C (kgm/cm2)
Schweiß pulver	CaF2, 13%	Symbol		draht	IN-B	bedingung	Symbol	0,12	00C (kgm/cm2)	11,1
F-E	CaF2, 13%	S-30		W-C	IN-B	C-C	D-118	0,33	13,6	11,2
• F-E	CaF2, 13%	S-31		W-E	IN-B	C-C	D-28	— '■	13,4	—
F-E	CaF2, 13%	S-32		W-F	IN-B	C-C	D-80	0,12	15,7	—
F-E	CaF2, 13%	S-33	-0,05	W-F	IN-B	C-C	D-81	0,24	21,3	—
F-E	MgF2, 15%	S-34		W-F	IN-B	C-C	D-85	0,12	17,0	12,5
F-E	MgF2, 15%	S-35		W-C	IN-B	C-C	D-124	0,12	16,2	14,4
F-E	MgF2, 15%	S-36		W-D	IN-B	C-C	D-101	0,12	15,0	14,9
F-E	MgF2, 15%	S-37		W-F	IN-B	C-C	D-133	0,12 .	17,0	•—
F-E		S-38		W-F		C-C	D-82		19,2
Eine
Schmelze	—	-		IN-B			;		13,2
F-E	S-39	W-F	c-c	D-137	15,6

Die nun folgende Tabelle 20 zeigt die Basizität, die chemische Zusammensetzung usw. der im CÖ₂-Lichtbogen erzeugten Schlacke.

Tabelle 20

	Chemische Zusammensetzung der	gemischte	Symbole	TiO2	im CO2-Lichtbogen	MnO	SiO2	erzeugten Schlacke (%	CaO	CaF2	4	MgP2	bl
	Schweißpulver mit mehreren Fluoriden	Fluoride	der erzeugten Schlacke								4
Schweiß pulver	Schweiß			27	Al2O3	13	12	FeO	—.	•1— '	9	- —	-0,40
	pulver	CaF2, 13%	—	30		17	6		6	10		—	-0,26
F-E	—	MgF2, 15%	S-30	29	4	18	4	30	—-"	.■—		11	-0,05
—	F-E	S-35	18		2.
—·	F-E		12	2

Die Tabelle 21 zeigt die chemische Analyse des Metalls der Schweißnaht.

Tabelle 21
Chemische Zusammensetzung der Schweißnaht in GO₂-Lichtbogen

Symbol des Schweiß metalls	C	Mn	Si	P	S	Mo	Ti	Al insges.	Al allein	AlN	N
D-118 D-28 D-80	0,08 0,09	1,21 1,53	0,36 0,71	0,010 0,009	0,016 0,017	■—	0,022 0,023	0,026 0,029	0,010 0,004	0,005 0,006	0,012 0,013

Fortsetzung

Symbol des Schweiß	C	Mn	Si	P	S	Mo	Ti	Al	Al	AlN	N
metalls								insges.	allein
D-81	0,08	1,53	0,65	0,010	0,018	0,11	0,032	0,024	0,007	0,003	0,011
D-85	0,10	1,15	0,38	0,011	0,017	0,16	0,027	0,034	0,014	0,004	0,014
D-124	0,09	1,20	0,27	0,010	0,015	0,11	0,018	0,030	0,016	0,003	0,013
D-IOl	0,10	1,33	0,28	0,010	0,016	0,13	0,025	0,027	0,012	0,006	0,014
D-133	0,10	1,25	0,49	0,010	0,016	0,12	0,021	0,025	0,011	0,004	0,011
D-82	0,09	1,28	0,54	0,009	0,017	0,12	0,020	0,023	0,010	0,003	0,012
D-137

Es ist vorstehend dargelegt worden, daß eine hohe Zähigkeit der Schweißnaht mittels des CO₂-Lichtbogens erzielt werden kann, wobei die relativen Bestandteile der Fluoride und der Schweißpulver herkömmlicher Art so ausgewählt wurden, daß die Basizität der Schlacke neutral oder schwach sauer wurde, so wie das beim verdeckten Lichtbogenschweißen der Fall ist, bei dem die Fluoride und die Schweißpulver gleichfalls der Schweißfuge getrennt zugeführt wurden. Man hat festgestellt, daß die so erzeugte Schlacke Werte der Basizitätsgrade zwischen — 1,00 und +1,25 annahm.

Darüber hinaus wurde durch die Versuche nachgewiesen, daß eine Schweißnaht mit hoher Zähigkeit durch Schweißpulver erzielt werden kann, deren Hauptbestandteil Titanoxyd ist, wenn die Basizität der Schlacke in dem erwähnten Bereich gehalten wird. Die nächste Tabelle 22 zeigt ein Ausführungsbeispiel für eine typische Zusammensetzung.

Tabelle 22

Ein Beispiel für ein Schweißpulver, dessen Hauptbestandteil Titan-Oxyd ist

TiO₂ 26 bis 37%

Al₂O₃ ., 12 bis 24%

MnO 8 bis 20%

SiO₂ 4 bis 15%"

FeO 3 bis 12%

CaF₂ 10 bis 20%

MgF₂ 6 bis 20%

CaO 4 bis 10%

MgO 5 bis 15%

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen 209 513/204

Claims (6)

1. Patentansprüciie:

   L Verfahren zur Herstellung einer Schweißnaht durch verdeckte Lichtbogenschweißung,, bei dem zwei verschiedene Pulveranteile getrennt voneinander auf der Schweißfuge angeordnet werden, dadurch gekennzeichnet, daß man als erstes, die Oberfläche der Schweißnaht bedeckendes Schweißpulver ein Ffuorid oder eine Mischung von Fluoriden verwendet, das bei den direkt unter dem. Lichtbogen herrschenden Temperaturen pyrolysiert, daß das erste Sehweißpulver mit einem zweiten, neutralen oder schwach sauren, üblichen Schweißpulver abgedeckt wird, wobei man so viel Fluoride verwendet, daß die gebildete Schlacke insgesamt 0,13 bis 0,35 Molprozent Fluorid oder Fluoridgemisch enthält und daß der Basizitätsgrad der Schlacke innerhalb des Bereiches von—0,50 bis+1>25 liegt.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das verwendete Fluorid oder Fluoridgemisch während des Schweißens fortlaufend durch ein Rohr zugeführt wird.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das verwendete Fluorid oder Fluoridgemisch in an sieh bekannter Weise in fester Form um einen Kerndraht herum in der Schweißfuge angeordnet wird.
4. 4. Verfahren nachÄnspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Fluorid oder Fluoridgemisch in einer schlauchartig ummantelten Form in die Schweißfuge eingebracht wird.
5. 5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es unter einer Argon-, Helium- oder Köhlendioxydatmosphäre durchgeführt wird.
6. 6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein doppelter verdeckter Lichtbogen verwendet wird.