DE1615322C - Process for producing a weld seam with great toughness by means of hidden arc welding - Google Patents
Process for producing a weld seam with great toughness by means of hidden arc weldingInfo
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Description
4040
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Schweißnaht durch verdeckte Lichtbogenschweißung, bei dem zwei verschiedene Pulveranteile getrennt voneinander auf der Schweißfuge angeordnet werden.The invention relates to a method for producing a weld seam by concealed arc welding, in which two different powder components are arranged separately from one another on the welding joint.
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 Schweißpulvers 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 zurückzuführen, daß die Kerbschlagzähigkeit 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.It is known that hidden arc welding uses two main types of welding flux one of which is weakly basic and the other is strongly basic. When using of the weakly basic welding powder, the silicate content of the weld seam increases, which is the so-called large non-metallic inclusion, which causes a decrease in the toughness of the weld seam causes. When acidic slags with a degree of basicity below -0.7 in practice are generated, the toughness of the weld seam decreases sharply. Since it is known to be strongly basic welding powder Are used, the toughness of the weld seam is increased. This peculiarity is in the welding fluxes currently on the market are taken into account. However, this peculiarity is only found in the manufacture of a weld seam applied through several layers at medium Heat generation is produced, whereby the efficiency of the weld is low. One It is not used for automatic welding with high heat generation. This is due to the The fact that the notched impact strength when welding a single layer or a low number of layers. Therefore, in the case of concealed arc welding, a large heat generation, the toughness of the weld seam is not simply increased by increasing the basicity of welding powder can be increased.
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.It is known from German Auslegeschrift 1116 514 that a powder consisting of SiO 2 , Al 2 O 3 and CaF 2 can be used to increase the notched impact strength. The notched impact strength is increased by the high fluoride content of the powder. However, no quantitative information is given, and no reference is made to the separation of the fluoride component from the rest of the welding flux.
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 Kerbschlagzähigkeit 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 Sehweißlagen möglichst hoch ist'In U.S. Patent 3,153,719, a submerged arc welding process is used described, in which two different powder components are arranged separately from one another on the weld joint. Any hints how to increase the notched impact strength with the usual welding flux, cannot be found in this patent specification. The present invention has the object based on designing a welding process with a hidden arc in such a way that the notched impact strength the weld seam when welding a single or a small number of visual white layers if possible high is'
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.Surprisingly, this problem could be solved in principle that on the weld joint two different powder portions are arranged separately from each other, directly on the weld joint a mixture of fluorides and above that a usual neutral or weakly acidic one Welding powder, where the welding takes place with great heat generation.
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.The method according to the invention for producing a weld seam by concealed arc welding is characterized in that the first welding powder covering the surface of the weld seam a fluoride or mixture of fluorides used in those directly under the arc prevailing temperatures that the first welding powder with a second, neutral or pyrolyzed weakly acidic, usual welding powder is covered, whereby one uses so many fluorides that the slag formed contains a total of 0.13 to 0.35 mol percent fluoride or fluoride mixture and that the degree of basicity of the slag is within the range of -0.50 to +1.25.
Bei dem Verfahren nach der Erfindung wird als Schweißpulver ein Fluorid, beispielsweise Calciumfluorid, 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. Danach 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.In the method according to the invention, a fluoride, for example calcium fluoride, is used as welding powder Magnesium fluoride, aluminum fluoride or a similar compound used at high Temperatures perpendicular under the electric arc is pyrolyzed and fluorine in gaseous form as a first product of a decompensation generated, which is with silicon oxide and silicates in a molten metal connects. After that, the silicon oxide and the silicate evaporate and also generate Metals as a second melting product that has a strong deoxidizing and desulphurising effect shows and recorded separately in the weld joint and from a weakly acidic or neutral welding powder is covered.
Nachfolgend wird die Erfindung an Hand der Figuren im einzelnen erläutert.The invention is explained in detail below with reference to the figures.
Die Fig. la, Ib und Ic veranschaulichen die Durchführung des Schweißprozesses in drei verschiedenen Ausführungsformen;Figs. La, Ib and Ic illustrate the Implementation of the welding process in three different embodiments;
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. 2 shows a diagram in which the. Total oxygen content is illustrated in the molten weld versus the molten amount of fluoride with respect to the weld powder;
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. 3 shows two diagrams in which the number of non-metallic inclusions against the diameter the non-metallic inclusions is applied;
F i g. 4 zeigt vier Diagramme, in denen die Metallgehalte der Schweißschmelze gegen die Menge des zugesetzten CaF2 veranschaulicht sind.F i g. 4 shows four diagrams in which the metal content of the weld puddle is illustrated against the amount of CaF 2 added.
Fig. la 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.Fig. La illustrates the welding process at to which the powdery fluoride has been added separately to the actual welding powder, with a conventional welding powder on which fluoride has been sprinkled. Fig. Ib shows an embodiment in which the fluoride in solid form around the Metal wire is arranged, or the fluoride is enclosed in the steel plate, or an iron pipe is made arranged in the welding joint on which the conventional welding powder is scattered. Fig. Ic Figure 3 illustrates a further embodiment in which the fluoride is externally applied by means of a tube through the upper layer of the welding flux of the welding joint by hand or automatically when welding is fed.
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.The diagram according to FIG. Fig. 2 illustrates the oxygen content in the puddle in the case of a very tough fine-grained steel, the percentage of fluoride in the enamel with reference to plotted on the welding powder on the ordinate and the total amount of oxygen on the abscissa is.
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 (Viooo mm) des nicht metallischen Einschlusses auf der Ordinate und die Zahl der nicht metallischen Einschlüsse durch Auszählen in jedem Punkt' auf der Abszisse aufgetragen ist. F i g. 3 a zeigt die Ergebnisse bei einem herkömmlichen Verfahren und F i g. 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.F i g. 3 illustrates the degree of purity of the weld melt, which was determined by the point counting method [JIS. GO 55]) on a cross section of the weld seam, with the diameter (Viooo mm ) of the non-metallic inclusion on the ordinate and the number of non-metallic inclusions Inclusions by counting at each point 'is plotted on the abscissa. F i g. 3 a shows the results in a conventional method, and FIG. 3 b when carrying out the method according to the invention: The diagrams according to FIG. 4 illustrate the metal content of the weld melt in the case of fine-grained, very tough steel, the amount of separately added CaF 2 (per 200 mm of the weld seam length) being plotted on the ordinate.
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 F i g. 1 b 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 Fig. Ib vorgeht. Dabei ummantelt das Stahlrohr 6 das Fluorid 3 und wird automatisch der Schweißfuge zugeführt. Mit der Bezugsziffer 1 "ist das zu verschweißende Material und mit der Bezugsziffer 5 der Schweißdraht bezeichnet. In jedem Fall 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.In Fig. la is a method of concealed arc welding illustrated with great heat generation, its integral part in the double cover of the weld joint 2 can be seen. This is achieved by having an appropriate Amount of certain compounds (fluorides) which refine the melt flow are scattered on the weld joint 2 which are then usually given a neutral. Welding powder 4 of known type with one high efficiency is covered. The aforementioned purpose of the invention can moreover be achieved by the in FIG. 1 b is applied. This will be Fluoride 3 is applied to the welding wire, or the conventional welding wire is through a replaced by a wire surrounded by a steel tube, in which the wire to be applied to the weld joint 2 Fluoride is included. The conventional welding powder 4 is then sprinkled over this. The The method according to the invention can also be carried out in such a way that, as shown in the figure proceed according to Fig. Ib. The steel pipe is sheathed 6 the fluoride 3 and is automatically fed to the weld joint. With the reference number 1 "is denotes the material to be welded and the reference number 5 denotes the welding wire. In any case it is necessary that the fluoride is added just below the electric arc so that the dissolved products, which are obtained by pyrolysis (decomposition) of the fluoride, are located just below of the electric arc and thus react to the full extent.
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 Schweißschmelze 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, MgF2, AlF2 u. dgl., zufriedenstellende Ergebnisse liefert.Fluorides which are not hygroscopic but which can be pyrolyzed below the electric arc are preferably used, with part of the reaction product being generated in gas form, which displaces the silicon compound from the metal by acting on the silicate compound (large, non-metallic inclusions) in the weld puddle. This creates another part of the product with the deoxidizing effect, and the deoxidized product is made basic. It has been experimentally determined that mixing with more than one fluoride, such as CaF 2 , MgF 2 , AlF 2, and the like, gives satisfactory results.
Obwohl das Schweißpulver beim verdeckten Lichtbogenschweißen bekannter Art für Schmiedeeisen kleine Anteile bestimmter Fluoridarten enthält, bezweckt der Zusatz die Regulierung des Schlackeflusses 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.Although the welding powder in concealed arc welding of the known type for wrought iron contains small proportions of certain types of fluoride, the purpose of the additive is to regulate the slag flow and increase the efficiency; because CaF 2 is mainly used and forms only a few percent. Since the fluorides show only a weak ennobling effect, such a good result can never be expected as with the method according to the invention.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden also MgF2, CaF2, AlF2 usw. intensiv direkt unter dem einfachen oder mehrfachen elektrischen Licht-, bogen 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 Schicht 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 Desoxydieruhg der Oxyde in der Schlacke eintritt, nachdem diese mit dem Schweißpulver in der oberen Schicht flüssig gemacht.ist. Diese überschüssigen Silikate bewegen sich bei dem herkömmlichen Verfahren in die Schmelze, wo sieIn the method according to the invention, MgF 2 , CaF 2 , AlF 2 , etc. are intensively supplied directly under the single or multiple electric arc, whereby a relatively high density is achieved, and the reaction product and the remaining fluorides are in a composition of Contain slag, which is liquefied together with the welding powder in the upper layer. Therefore, it has been found that the appropriate amount of fluoride to be effective can be determined by the amount of fluoride remaining in the slag. For example, it has been found that in the case of CaF 2 the amount of about 14 to 25% of the melt flow (in weight of the welding powder) in the upper layer is very favorable, and if this amount exceeds 30% the toughness can decrease again. The density of the CaF 2 remaining in the slag under advantageous conditions is between 10 and 20% (0.13 to 0.26 mol percent). When using MgF 2 , a smaller amount is more favorable. In addition to the direct effect on the function of the fluoride, there is an automatic elimination of superfluous silicates because the oxides in the slag are deoxidized after they have been made liquid with the welding powder in the upper layer. In the conventional process, these excess silicates move into the melt, where they are
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 Gesämterfolg des Verfahrens erforderlich,'damit die erwartete Wirkung auch tatsächlich eintritt. Wenn der Schmelzfluß durch die verdeckte Lichtbogen-. schweißung 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.cause the formation of harmful silicate compounds. Because the remaining fluoride in relationship are associated with these reactions in the slag and a considerable proportion of the fluoride is lost, a sufficient amount is required in view of the overall success of the process, 'so that the expected effect actually occurs. When the melt flow through the concealed arc. weld is made using the so-called melting welding powder, the Fluorides with these properties are added during welding, a poorer efficiency than the method according to the invention, because it is very clear that the real The proportion of fluoride remaining in the melt flow is greatly reduced. Although a little better effect can be obtained by using welding powder in which the fluoride are mechanically admixed, this effect is also worse than the procedure after method according to the invention because the density of fluorides in the sweat flux as a result of the limitation the efficiency is kept low.
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 Fluorids 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 CaF2 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 F i 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 Temperatür 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 Schlackeneinschluß 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 Schlackeneinschluß (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 wurde, 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 abgetrennten nicht metallischen Schlackeneinschlusses hat ergeben, daß die Anteile von Si, Fe und S stark reduziert wurden, wie dies in F i g. 4 veranschaulicht ist. Das liegt daran, daß das gasförmige Fluor durch die Trennung des Fluorids 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.In the following, an explanation will be given of the reason why the weld seam of a single layer or a small number of layers in concealed arc welding with high heat generation using a fluoride and a separately supplied welding powder of the conventional type achieves this high degree of toughness, with on some experimental results are referred to. In the above-mentioned welding process with separately supplied fluoride, the welding joint was filled with 20% of the total welding powder with CaF 2 , onto which an almost neutral welding powder of a conventional type was sprinkled. All of the contents of the oxide were made during welding. of a single layer with a concealed arc. The test results are shown in FIG. 2, the total amount of oxygen in the weld seam was reduced more during welding compared to the case in which only conventional welding powder was used. The same results were obtained with the raw steel, a high strength steel and a low temperature tough steel. This is because the fluoride such as CaF 2 , MgF 2 and SiF 2 is pyrolyzed at a high temperature immediately under the electric arc. A strong oxidizing metal such as Ca, Mg, Al, etc. was generated. These metals have oxidized as a result of the combination with the oxygen present in the welded metal. Microscopic experiments have shown that the degree of purity is higher than that of the weld seam produced by a conventional welding process and that the large inclusion of slag in particular is greatly reduced. In addition, only fine particles are indefinitely shattered according to the examination by the microscope and the electron microscope. This means that the large slag inclusion (A and B type of slag inclusion, which is between 1 and 25 micromillimeters), which is conventionally believed to have adverse effects on mechanical properties, has been reduced in size below 10, and it Numerous slag inclusions below 1 (0.1-0.5) occurred, which were found to be splintered under the microscope. The chemical analysis of the separated non-metallic slag inclusion has shown that the proportions of Si, Fe and S have been greatly reduced, as shown in FIG. 4 is illustrated. This is due to the fact that the gaseous fluorine is generated by the separation of the fluoride into SiO 2 and other silicate compounds in the weld seam and the SiF 4 and is separated out of the metal in gaseous form. This shows that O 2 has combined with Ca, Mg, etc. and remains in a splintered form in the weld seam as fine CaO and MgO. The ennobling effect is presumably generated primarily by the movement of the melt exactly under the electric arc.
Im nachfolgenden sollen die Gründe dafür angegeben werden, warum die Schweißnaht veredelt ist und die Zähigkeit durch -das erfindungsgemäße Verfahren so verbessert wird, und zwar durch das Hauptmerkmal, daß das Metallfluorid der Schweißfuge getrennt zugeführt wird und das Schweißen mit großer Wärmeentwicklung erfolgt. Die erste Wirkung besteht darin, daß gasförmiges Fluor durch die hohe Temperatur des Fluorids 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.In the following, the reasons will be given why the weld seam is refined and the toughness is improved by the method according to the invention, namely by the main feature that the metal fluoride is fed separately to the weld joint and the welding takes place with a large amount of heat. The first effect is that gaseous fluorine is released vertically under the arc due to the high temperature of the fluoride and acts on SiO 2 , whereupon the silicate compound in the weld melt evaporates on the one hand as SiF 4 gas and is precipitated from the metal. On the other hand, however, the gaseous fluorine also escapes in various forms of disadvantageous gases (H 2 H 2 etc.), which is contained in the weld melt together with the SiF 4 gas due to the aforementioned movement of the melt. The second effect is that the highly deoxidizing metal, such as Ca and Mg, by separating the fluoride, on the one hand, strongly deoxidizes the warm molten metal through various types of oxides, and on the other hand, the metals act on the sulfur to prevent its absorption into the slag to facilitate a more stable sulfide.
Da die beim Schweißen erzeugte Schlacke hiervon unberührtes CaF2 oder HgF2 enthält, das mit demSince the slag produced during welding contains unaffected CaF 2 or HgF 2 , which with the
. Schweißpulver der oberen Schicht zusammengeschmolzen ist, und da der nicht metallische Schlackeneinschluß 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 Fluorids in Beziehung zu den physikalischen. Welding powder of the upper layer is melted together, and since the non-metallic inclusion of slag escapes from the melt, it is necessary that the welding powder connection on the upper layer is well adjusted in order to maintain the basicity for the purpose of the effectiveness of the chemical reaction of this slag at a certain level keep. In practicing the welding method of the present invention, it is desirable that the welding powder used for the top layer be weakly acidic or neutral. In one embodiment of the invention, the welding powder exhibits a weak basicity when it has converted into slag after welding. Concerning the above-described reaction of the welding powder, a similar fact has been observed in the conversion to slag after welding, the welding powder (containing fluoride) being recovered in a water-cooled steel mold after melting. In addition, it is known in this case that the mixture of CaF 2 and MgF 2 components is more advantageous than CaF 2 alone, since something can be saved in the amount used and, moreover, because the notched impact strength can be increased. Because the amount of unconverted fluoride in relation to the physical
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.Properties, in particular the melting point and the flow properties of the slag produced, it is not desirable that the amount of fluoride retained is particularly large or one certain amount has a short lifespan. The test results have confirmed that that in the process of the invention a conversion of the fluoride content of about 5 to 20% takes place. When determining the fluoride content (the total content), the composition of the Slag after welding, the chemical composition of the weld, the shape of the Oxides, the melting point and the like are taken into account.
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.Table 1 shows, as an example, an advantageous mixture of a welding powder that is used to achieve a high toughness of the weld seam according to the method according to the invention is particularly suitable. This mixture of fluoride welding powder is fed separately to the welding joint and from the mentioned other welding fluxes.
Bestandteilepowder
Components
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.A typical example of a mixture of welding powder shows more than one type of compound, which can be FeO, Na 2 O, K 2 O, BaO, LiO 2 , Al 2 O 3 , ZrO, etc.
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 Schweißpulver besteht in den basischen Oxyden, sauren Oxyden und Fluoriden, die gemischt sind und als Ganzes keinen extrem sauren oder extrem basischen Charakter zeigen.Each component of this composition is provided with a number in the table and is largely used as a conventional welding powder by itself. The common characteristic of this Welding powder consists of basic oxides, acidic oxides and fluorides mixed together and as a whole do not show an extremely acidic or extremely basic character.
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 zu dem schwach basischen Charakter reichen.The above-mentioned basicity was calculated by the following formula, and a basicity of -0.5 to +1.25 of the slag is appropriate for the ingredients given in Table 1; h. that their Values approximate from neutrality to weakly basic character.
BL (Basizität) = Σ aiNi,
worin B L (basicity) = Σ aiNi,
wherein
Ni: Mol des entsprechenden Oxyds, Ni: mole of the corresponding oxide,
ai: eine für das verwendete· Oxyd bezeichnende Konstante. ai: a constant indicative of the oxide used.
1L = +4,80 (Mol des MnO in Prozent)
+ 6,05 (Mol des CaO in Prozent)
+4,00 (Mol des MgO in Prozent)
+ 3,40FeC 1 L = +4.80 (mol of the MnO in percent)
+ 6.05 (mol of CaO in percent)
+4.00 (mol of the MgO in percent)
+ 3.40FeC
-6,31 (Mol'des SiO2 in Prozent)
-4,97 TiO .
-0,20Al2O3 -6.31 (mol of SiO 2 in percent)
-4.97 TiO.
-0.20Al 2 O 3
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.With reference to the composition of the core wire used in the method according to the invention Is used, there is no specific requirement, and the conventional types of materials can find use with a satisfactory effect, especially welding wires with a Mo content suitable for improving toughness.
Im nachfolgenden wird eine Erklärung der Versuchsergebnisse, betreffend die chemischen Bestandteile und die Basizität der Schlacke, gegeben werden, wobei den Versuchsergebnissen 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 —20° C usw.In the following an explanation of the test results regarding the chemical constituents and the basicity of the slag is given, the test results using samples with a 2 mm V-notch of the weld seam at 0 ° C. to determine the "Charpy" values , and also the oxide content of the weld seam, the change in the chemical constituents of the separate non-metallic slag inclusions and the like in the concealed arc welding of different types of steel when welding only one layer with high heat generation, whereby the welding wires were replaced, the welding conditions changed and the welding powder modified became. In addition, the chemical components of the weld seam and the changes in the results of the impact tests at temperatures between 0 and -17 ° C were determined when the welding process mentioned is used with two concealed arc electrodes. Also the test result regarding the constituents of the welding powder, the generation of the slag, the slag. itself, the chemical composition of the weld seam, the notched impact tests with the samples mentioned at temperatures from 0 to -20 ° C, etc.
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.was laid down, the aforementioned welding method being used for welding with Co 2 gas, and these test results are summarized below.
Table 2 shows the types of steel used in the tests, the symbols, the wall thicknesses of the steel plates and the chemical composition. Table 3 shows the conventional welding wires used in the experiments, the symbols for the composition of the wires and the results of the chemical analysis of the welding wires. In the tables, IN steel is a fine-grain steel with aluminum nitride components.
Darüber, hinaus sind die Schweißbedingungen (Sch weiß verfahren, Formen und Winkel der Schweißfuge, Spannung und Stromstärke, Schweißgeschwindigkeit und die Zahl der Lagen) in der Tabelle 4 angegeben.In addition, the welding conditions (welding process, shapes and angles of the welding joint, Voltage and amperage, welding speed and the number of layers) in table 4 specified.
209 643/195209 643/195
9 109 10
Tabelle 2 (Nummer 1)Table 2 (number 1)
Versuchsstahl und seine chemische Zusammensetzung (%)Test steel and its chemical composition (%)
Art des StahlsType of steel
der Plattestrength
the plate
Al
insgesamtAl
all in all
IN Stahl (40kg) IN steel (40kg)
IN Stahl (40 kg). IN steel (40 kg).
IN Stahl (50kg) IN steel (50kg)
IN Stahl (50kg) IN steel (50kg)
1 N Stahl (HY 80) 1 N steel (HY 80)
Aluminiumnitrid mit StahlAluminum nitride with steel
(für niedrige Temperatur) Hochfester Stahl(for low temperature) high-strength steel
(50kg) (50kg)
0,071 0,095 0,097 0,057 0,0640.071 0.095 0.097 0.057 0.064
Tabelle 2 (Nummer 2) Versuchsstahl und seine chemische Zusammensetzung (%Table 2 (number 2) test steel and its chemical composition (%
Art des StahlsType of steel
Symbolsymbol
der Plattestrength
the plate
IN Stahl (40kg) IN steel (40kg)
IN Stahl (40kg) IN steel (40kg)
1 N Stahl (50kg) 1 N steel (50kg)
IN Stahl (50kg) IN steel (50kg)
1 N Stahl (HY 80) 1 N steel (HY 80)
Aluminiumnitrid mit StahlAluminum nitride with steel
(für niedrige Temperatur) Hochfester Stahl(for low temperature) high strength steel
(50 kg) (50 kg)
IN-A IN-B IN-C IN-D IN-80IN-A IN-B IN-C IN-D IN-80
FLT SMFLT SM
Tabelle 3 Chemische Zusammensetzung des Schweißdrahtes (%)Table 3 Chemical composition of the welding wire (%)
des Drahtessymbol
of the wire
Tabelle 4
Zusammenfassung der SchweißbedingungenTable 4
Summary of the welding conditions
geschwinSweat
speed
Kerbschlagzähigkeit der Schweißnaht bei einer einzelnen Lage (Schweißpulver der Gruppe 2)Notched impact strength of the weld seam in a single layer (group 2 welding flux)
pulverCover
powder
(%)Mon
(%)
zugeführte Fluorideseparated
supplied fluoride
00C(kgm / cm 2 )
0 0 C
Die Menge der getrennt zugeführten Fluoride ist durch die Menge angegeben, die für eine Schweißnahtlänge von 200 mm benötigt wird.The amount of separately supplied fluoride is given by the amount required for one weld seam length of 200 mm is required.
In der Tabelle 9 ist die Basizität und die chemische Zusammensetzung der Schlacke beim Schweißen veranschaulicht. Table 9 shows the basicity and the chemical composition of the slag during welding.
Tabelle 10 zeigt die chemische Zusammensetzung der Schweißnaht unter Verwendung'eines Schweißpulvers der Gruppe 2.Table 10 shows the chemical composition of the weld seam using a welding powder of group 2.
erzeugtenthe
generated
Chemische Zusammensetzung des Schweißmetalls (Schweißpulver der Gruppe 2)Chemical composition of the weld metal (group 2 welding flux)
insgesamtAl
all in all
rein Al ■
pure
Schweiß
metallsof
Sweat
metals
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.The constituents of the mixture of different welding fluxes that are used as a top layer over the fluorides and the basicity of the components are given in Table 5 below.
; Chemische Zusammensetzung des Schweißpulvers (%) ; Chemical composition of welding powder (%)
Die nun folgende Tabelle 6 zeigt die chemischen Bestandteile und die Basizität BL der Schlacke, und zwar bei der Verwendung eines herkömmlichen Schweißpulvers der Gruppe 1.The following Table 6 shows the chemical constituents and the basicity B L of the slag when using a conventional welding powder of group 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.Table 7 shows the results of the impact tests with the 2mmV notched Charpy specimens of the weld at 0 0 C, wherein a welding powder of the group 1 and the fluoride CaF 2, fed separately in amounts of from 15 to 25%, was used.
Zusammensetzung der Schlacke, die unter Verwendung eines Schweißpulvers mit einer größeren AnzahlComposition of the slag made using a welding powder with a larger number
von Fluoriden erzeugt wurdewas generated by fluorides
(In diesem Falle wurden Schweißpulver der Gruppe 1 verwendet)(In this case Group 1 welding fluxes were used)
Kerbschlagzähigkeit der Schweißnaht bei einer einzelnen Lage (In diesem Falle wurden Pulver der Gruppe 1 verwendet)Notched impact strength of the weld seam in a single layer (In this case, Group 1 powders were used)
Schweißpulver
mit mehreren FluoridenWelding powder
with several fluorides
getestetes
ίβΙtested
ίβΙ
gemischte Fluoridemixed fluorides
Erzeugte SchlackeProduced slag
Symbolsymbol
Schweißdraht welding wire
Stahlplatte steel plate
Schweißbedingung Welding condition
SchweißmetallWeld metal
Mo
SymbolMon
symbol
2-mm-V-Kerbe
Charpy-Wert2mm V-notch
Charpy value
(kgm/cm2)
' O0C(kgm / cm 2 )
'O 0 C
F-A
F-A
F-B
F-BFA
FA
FB
FB
CaF2, 15%
CaF2, 15%
CaF2, 25%
CaF2, 25%CaF 2 , 15%
CaF 2 , 15%
CaF 2 , 25%
CaF 2 , 25%
S-A
S-A
S-B
S-BSA
SA
SB
SB
+ 2,14
+ 2,14
+ 0,22
+0,22 ·+ 2.14
+ 2.14
+ 0.22
+0.22
W-A
W-A
W-A
W-AWA
WA
WA
WA
IN-C
IN-C
IN-C
IN-CIN-C
IN-C
IN-C
IN-C
C-A
C-A
C-A
C-ACA
CA
CA
CA
D-I
D-2
D-3Tue
D-2
D-3
0,50
0,500.50
0.50
,1,4, 1.4
1,31.3
7,87.8
11,511.5
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 Charpy-Werte bei 00C von 7,8 auf 11,5 kgm/cm2 an, unabhängig davon, wie die Zusammensetzung des Schweißdrahtes gewählt ist, obschon die gleiche Menge der gleichen Art von Fluoriden Verwendung fand. Dieses Ergebnis zeigt, daß ein Schweißpulver, dessen Schlacke neutral oder schwach basisch ist, bei dem erfindungsgemäßen Verfahren gut Verwendung finden kann. Es ist somit wichtig, ein Schweißpulver 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.As the tables show, the Charpy values of the weld, which produced a slag with a basicity of +2.14, are as low as with conventional welding flux, regardless of whether the welding wire contains Mo or not, and the addition of CaF 2 had no effect at all. But when using a welding powder, which produces a slag having basicity of +0.22, the Charpy values increase at 0 0 C from 7.8 to 11.5 kgm / cm 2, regardless of how the composition of the Welding wire is chosen, although the same amount of the same type of fluoride was used. This result shows that a welding powder whose slag is neutral or weakly basic can be used well in the method according to the invention. It is therefore important to choose a welding flux with adequate basicity for surface transformation. Further, Table 8 shows that when a Group 2 welding powder such as FC powder whose basicity is -0.36 is used, the notch toughness value increases to more than 10 kgm / cm 2 when the basicity of the slag is separated The addition of fluorides assumes values between -0.54 and +1.13, and even 16 kgm / cm 2 are achieved with increasing addition. The same tendency can be observed when using MgF 2. The notched impact strength value increases from 12 to 17 kgm / cm 2 with a lower addition of MgF 2 compared to the use of CaF 2 .
Dieser Versuch zeigt darüber hinaus, daß die Basizität der erzeugten Schlacke bei etwa —0,36 beim erfindungsgemäßen Verfahren wirksam ist.This experiment also shows that the basicity of the slag produced is about -0.36 is effective in the method according to the invention.
Fortsetzungcontinuation
metallsSweat
metals
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 liegt 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.The result of the analysis according to the "Activac" method (neutron irradiation method) of the total content of oxygen in the weld seam, which was produced by the method according to the invention using conventional steel, shows aluminum nitrides contained in the steel and a value of 50 kg / mm 2 fine-grain steel when using a welding powder of group 2 (basicity +0.37), and here a welding wire of conventional type, which is shown in Table 11, was used. The result shows that the oxide content in the weld seam is lower than in the case of using CaF 2 and MgF 2 in comparison with the cases in which a separate supply was not carried out, which proves that the welding method according to the invention is used to reduce the oxide content the weld seam is more effective than the known methods.
Gesamtinhalt des Sauerstoffs im Schweißmetall (%)
(Schweißpulver der Gruppe 2)Total content of oxygen in the weld metal (%)
(Group 2 welding flux)
in Verbin
Schweißpulver
getrennt zugeführtWelding powder rr
in connection
Welding powder
fed separately
dung
Schweißpulver
für die
Umwandlunglit fluorides
manure
Welding powder
for the
conversion
Aluminium-Nitrid
Schweißmetall
(FL T 2)Wrought iron with
Aluminum nitride
Weld metal
(FL T 2)
Schweißmetall
(IN-C)IN steel
Weld metal
(IN-C)
4 CaF 2 , 10 g
4th
*) In den unteren Spalten bedeutet, daß der Mo-Anteil 0,50% beträgt.*) In the lower columns means that the Mo content is 0.50%.
Tabelle 12 zeigt das Ergebnis der chemischen Analyse der Schweißnaht im Fall einer Verwendung eines Schweißpulvers mit einer Basizität von +0,37 und im Fall der getrennten Zuführung von CaF2, auf dem das gleiche Pulver ' aufgestreut ist. : , :Table 12 shows the result of chemical analysis of the weld in the case of using a welding powder with a basicity of +0.37 and in the case of separately supplying CaF 2 on which the same powder is scattered. :,:
17 1817 18
Tabelle 12 Chemische Zusammensetzung des Schweißmetalls (%)Table 12 Chemical composition of weld metal (%)
insges.Al
total
reinAI
pure
Schweiß
metallsof
Sweat
metals
Tabelle 13 zeigt das Ergebnis der chemischen Analyse des Nichtmetalleinschlusses, der von dem Material der Schweißnaht durch das elektrolytische Trennverfahren abgesondert wurde.Table 13 shows the result of chemical analysis of the nonmetal inclusion produced by the material of Weld was separated by the electrolytic separation process.
Ergebnis der chemischen Analyse des Nichtmetalleinschlusses im Schweißmetall (Durch elektrolytisches Trennverfahren) (Schweißpulver der Gruppe 2)Result of the chemical analysis of the non-metal inclusion in the weld metal (By electrolytic separation process) (Group 2 welding flux)
öcdin~Sweat
öcdin ~
(%)Mon
(%)
lungWall
lung
Dieses Ergebnis zeigt klar, daß der Siliziumanteil, der den 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 offen- ' sichtlich, 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.This result clearly shows that the silicon content, which is the main component in the large metallic inclusion, is small, thus proving that the silicate compound is small, and hence the total amount of oxygen is also small. It is evident that, as already mentioned, the fluoride results from the decomposition of the CaF 2 or MgF 2 , with silicon or silicate compounds being separated and exiting in gaseous form. be precipitated from the metal.
Jetzt werden die in Tabelle 14 zusammengefaßten Versuchsergebnisse besprochen, wobei zum ZweckThe experimental results summarized in Table 14 will now be discussed, with for the purpose of
des Vergleichs einmal nur ein Fluorid zusammen mit dem Schweißpulver nach Gruppe 2 und zum andern mehr als eine .Art verwendet worden ist.the comparison once only a fluoride together with the welding powder according to group 2 and for others have used more than one species.
In jedem Falle war die Basizität der Schlacke etwa +0,73 bis +1,13, und die Ergebnisse der Kerbschlagversuche nach Charpy 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.In each case, the basicity of the slag was approximately +0.73 to +1.13, and the results of the Charpy notch impact tests were carried out again with the V-shaped 2 mm notch made from a material of the weld seam at temperatures of 0 ° C . Values of 12.6 to 20.2 kgm / cm 2 were achieved here, and it is also apparent from this that a good result is obtained even when several types are used.
Kerbschlagzähigkeit der Schweißnaht bei einer einzelnen Schweißschicht (Schweißpulver der Gruppe 2 zusammen mit Fluoriden)Notched impact strength of the weld seam in a single weld layer (Group 2 welding powder together with fluorides)
Sch
Symbol . ":]
Sch
symbol
weißverfahr
MgF2
(Mol
prozent)) through the e
white process
MgF 2
(Mol
percent)
sn erzeugte Sc
CaF2
(Mol
prozent)according to the invention
sn generated Sc
CaF 2
(Mol
percent)
ilacke
BL
Iße "
ilacke
B L
I.
drahtSweat
wire
bedingungSweat
condition
Mometal
Mon
Charpy'-Wert
(kgm/cm2)
- o°c 2mm V-notch
Charpy 'value
(kgm / cm 2 )
- o ° c
Die nun folgende Tabelle 15 zeigt die Charpy-Werte des Schweißnahtmaterials bei 00C, 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.The following table 15 shows the Charpy values of the weld seam material at 0 ° C., the basicity of the slag when welding steel being mixed with a mechanical mixture according to group 2 and MgF 2 and CaF 2 . It was found that in this case the values of the slag are all between 15 and 18 kgm / cm 2 .
Kerbschlagzähigkeit des Schweißmetalls bei einer Einzellage
(Beim Schweißen von Schmiedestahl)Notched impact strength of the weld metal in a single layer
(When welding forged steel)
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 Schweißverfahren wirkt.As is illustrated in the following Table 16, with a basicity of the slag of +0.82 and the mentioned 2 mm V-notch, Charpy values of 4.8 kgm / cm 2 at -75 ° C. are achieved when a high-toughness and high-strength steel is welded. The fact that this value can be achieved at such a low temperature shows how this welding process works.
Kerbschlagzähigkeit einer einzelnen Schweißlage
(Hochfester IN-Stahl)Notched impact strength of a single weld
(High-strength IN steel)
BL Produced slag
B L
SymbolSweat
symbol
Mo
(%)metal
Mon
(%)
Charpy-Wert
(kgm/cm2) ■
-750C2mm V-notch
Charpy value
(kgm / cm 2 ) ■
-75 0 C
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 —17° C gleichfalls erreicht. Tabelle 18 zeigt das Ergebnis der chemischen Analyse des Schweißnahtmaterials.The result of a corresponding test with two concealed arc wires is summarized in Tables 17 and 18. If the basicity of the slag is similarly kept at about 0.23, notched impact values of the weld seam material of 15.9 kgm / cm 2 at 0 ° C and 13.4 kgm / cm 2 at -17 ° C are also achieved. Table 18 shows the result of chemical analysis of the weld material.
Kerbschlagzähigkeit des Schweißnahtmetalls einer einzigen Schweißlage, die mittels
eines doppelten verdeckten Lichtbogens (Tandem-System) hergestellt wurdeNotched impact strength of the weld metal of a single weld layer, which is achieved by means of
a double concealed arc (tandem system) was established
Schlacke
.:■' BL Generated
slag
.: ■ ' B L
bedingungSweat
condition
SymbolSchweil
symbol
Mo
(%)!metal
Mon
(%)
O0C
(kgm/cm2)2mm V-notch
O 0 C
(kgm / cm 2 )
-17°C
(kgm/cm2) .- Charpy value "
-17 ° C
(kgm / cm 2 ).
•22• 22
Chemische Zusammensetzung eines Schweißmetalls bei doppeltem verdecktem LichtbogenschweißenChemical composition of a weld metal in double hidden arc welding
(Tandem-System) (Werte in %)(Tandem system) (values in%)
Schweiß
metallsSymbol of
Sweat
metals
insges.Al
total
alleinAl
alone
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 bei O0C und 11,1 bis 14,9 kg-m/cm2 bei-2O0C.The welding method according to the invention can also be applied to carbon dioxide welding, and the result is exactly the same as mentioned above. This can be seen in Table 19, which shows the basicity of the slag produced in the arc under CO 2 , the fluoride exhibiting a basicity of about -0.40 with the addition of CaF 2 and MgF 2 , and the Charpy- Values with the 2-mm-V-notch at 0 and -20 0 C were determined. In this case, the Charpy values 0 C and 11.1 to 14.9 kg m / cm 2 at 2O showed 13.4 to 21.3 kg m / cm 2 at 0 ° C.
. Tabelle 19. Table 19
Kerbschlagzähigfceit des in einer einzigen Lage mittels des CO2-Lichtbogens geschweißten MetallsNotched impact strength of the metal welded in a single layer by means of the CO 2 arc
mit mehreren FluoridenWelding powder
with several fluorides
Charpy-Wert2mm V-notch
Charpy value
(kgm/cm2)-20 0 C
(kgm / cm 2 )
pulverSweat
powder
(kgm/cm2)O 0 C
(kgm / cm 2 )
Die nun folgende Tabelle 20 zeigt die Basizität, die chemische Zusammensetzung usw. der im CO2-Lichtbogen erzeugten Schlacke.The following Table 20 shows the basicity, the chemical composition, etc. of the slag generated in the CO 2 arc.
Tabelle 20
Chemische Zusammensetzung der im C O2-Lichtbogen erzeugten Schlacke (%)Table 20
Chemical composition of the slag generated in the CO 2 arc (%)
Schweißpulver Welding powder
Schweißpulver
mit mehreren FluoridenWelding powder
with several fluorides
Schweißpulver Welding powder
gemischte
Fluoridemixed
Fluoride
SymboleSymbols
derthe
erzeugten Schlackegenerated slag
TiO2 TiO 2
Al2O3 Al 2 O 3
MnOMnO
CaOCaO
CaF2 CaF 2
MgOMgO
MgF2 MgF 2
BL B L
F-E
F-EFE
FE
CaF2, 13%
MgF2, 15%CaF 2 , 13%
MgF 2 , 15%
S-30 S-35S-30 S-35
27 30 2927 30 29
4 18 124 18 12
13 17 1813 17 18
1010
1111th
-0,40 -0,26 -0,05-0.40 -0.26 -0.05
Die Tabelle 21 zeigt die chemische Analyse des Metalls der Schweißnaht.Table 21 shows the chemical analysis of the metal of the weld.
Tabelle 21
Chemische Zusammensetzung der Schweißnaht in CO2-LichtbogenTable 21
Chemical composition of the weld seam in a CO 2 arc
Schweiß
metallsSymbol of
Sweat
metals
insges.Al
total
alleinAI
alone
D-28
D-80D-118
D-28
D-80
0,090.08
0.09
1,531.21
1.53
0,710.36
0.71
0,0090.010
0.009
0,0170.016
0.017
0,0230.022
0.023
0,0290.026
0.029
0,0040.010
0.004
0,0060.005
0.006
0,0130.012
0.013
Claims (6)
Family
ID=
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