DE1758005B2 - Schweissmittel fuer das verdeckte lichtbogenschweissen - Google Patents
Schweissmittel fuer das verdeckte lichtbogenschweissenInfo
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Description
Gew.-% bindet sich mit den Metallen des Werkstückes und/odei
Aluminiumoxid 21,7 der Elektiode und kann auf diese Weise ebenfalls zu
Calciumfluorid 23 einer unerwünschten Veränderung der Schweißraupe
Magnesiumoxid 29 35 führen.
Zirkonsilicat 5 Gewisse Oxide, wie Manganoxid, werden von dem
Siliciumdioxid 5,3 schmelzfiüssigen Eisen reduziert, wobei das Metall
Natriumsilicat 16,0 unter Bildung von Eisenoxid von der Schweiße aufgenommen
wird. Andere Oxide, wie SiO2 und TiO2,
6. Schweißmittel nach einem der Ansprüche 1 40 zerfallen in ihre Suboxide, die bei abnehmender Tembis
4, dadurch gekennzeichnet, daß es im wesent- peratur instabil sind und sich untereinander unter
liehen aus den folgenden Bestandteilen in folgenden Bildung des stabileren Dioxides verbinden, wobei sie
Anteilen besteht: überschüssige Metallatome an das Schweißmetall
Gew.-% abgeben.
Aluminiumoxid 25,1 45 Es ergibt sich somit, daß zahlreiche Bestandteile dei
Calciumfluorid 26,5 Schweißmittel zu einer unerwünschten Änderung dei
Magnesiumoxid 32,4 metallurgischen und mechanischen Eigenschaften dei
Natriumsilicat 16,0 Schweißnähte führen, wobei das Ausmaß dieser Ände·
rungen im allgemeinen nicht vorausbestimmbar ist, da
50 es von einer Anzahl variabler Größen abhängig ist,
Die Erfindung betrifft ein Schweißmittel für das ver- unter anderem von der Menge des im Schweißbetrieb
deckte Lichtbogenschweißen, welches als Haupt- aufgeschmolzenen Schweißmittels, die ihrerseits abbestandteile
in einem Gesamtanteü von mindestens hängig ist von den jeweiligen Schweißparametern,
70% des Schweißmittels Aluminiumoxid, eine Korn- wie Schweißstrom, Schweißspannung und Schweißponente
aus Zirkondioxid oder Magnesiumoxid sowie 55 vorschub. Da es in der Praxis außerordentlich schwieein
Fluorid von Calcium, Aluminium und Magne- rig, im allgemeinen sogar unmöglich ist, diese Schweißsium
enthält. parameter über längere Zeit hinweg oder selbst nui
Die Erfindung ist insbesondere auf ein Schweiß- über die begrenzte Zeitdauer eines einzelnen Schweißmittel
für das Schweißen hochfester, niedriglegierter Vorganges konstant zu halten, ergeben sich zwangs-Stähle,
wie der im Handel unter der Bezeichnung 60 läufig Schwankungen im Legierungsgehalt der Schweiß-Hy—80,
Hy—100 und T—1 bekannten Stähle ge- raupe, was außerordentlich schädlich sein kann. Füi
richtet, die sich durch hohe Kerbschlagzähigkeit vor das Schweißen hochfester, niedriglegierter Stähle wird
allem bei niedrigen Temperaturen auszeichnen. Die beim Lichtbogenschweißen mit einer Elektrode geherkömmlichen
Schweißmengen bestehen aus Ge- arbeitet, welche die Hauptmenge des Schweißmetalls
mengen verschiedener Bestandteile, wie insbesondere 65 liefert. Die Zusammensetzung der Schweißnaht, die
Kieselsäure und Oxide oder Silicate verschiedener hauptsächlich aus dem Zusatzwerkstoff der Elektrode
Metalle, wie der Alkali- und Erdalkalimetalle, des gebildet ist, braucht dabei nicht unbedingt mit der-Mangans,
Aluminiums, Magnesiums, Zirkons und jenigen des Grundmetalls des Werkstückes völlig
Übereinzustimmen. Sie sollte jedoch in ihren metallur- arbeitet wird. Schwankungen der Schweißparameter,
gischen Eigenschaften dem jeweiligen Anwendungs- wie insbesondere des Schweißstromes, der Schweißzweck angepaßt sein. Die Erfüllung dieser Bedingung spannung und des linearen Schweißvorschubes, sind
führt m der Praxis zu Schwierigkeiten, da, wie erwähnt, hierbei ohne besonderen Einfluß auf das Schweißdie
herkömmlichen Schweißmittel zwangsläufig zu 5 ergebnis. Mit dem erfindungsgemäßen Schweißmittel
Veränderungen der metallurgischen Beschaffenheit des lassen sich beim Lichtbogenschweißen Schweißnähte,
Schweißmetalls fuhren. Außerdem haben die bekann- Schweißraupen u. dgl. von gleichmäßiger metallurgiten
Schweißmittel den Nachteil, daß sie Oxideinschlüsse, scher Beschaffenheit und hoher Qualität, insbesondere
welche die Kerbschlagzahigkeit beeinträchtigen, nicht hoher Kerbschlagzähigkeit, herstellen. Dabei weist
in dem gewünschten Maß aus dem Schweißmetall io das Schweißmetall einen außerordentlich niedrigen
entfernen. Gehalt an Oxideinschlüssen auf. Die besonderen Es besteht daher die Forderung nach einem Schweiß- Eigenschaften machen das Schweißmittel bei Verwenmittel
für das verdeckte Lichtbogenschweißen, welches dung geeigneter Elektroden in hervorragendem Maße
die üblichen Funktionen eines Schweißmittels, ins- auch für andere Anwendungszwecke, wie insbesondere
besondere den Schutz gegen die äußere Atmosphäre 15 für das Aufbringen hochlegierter, oberflächenharter
jowie die Formgebung der Schweißnaht, erfüllt, an- Schweißauflagen u. dgl., verwendbar,
dererseits jedoch im Schweißbetrieb weder zu uner- Das erfindungsgemäße Schweißmittel ist frei oder wünschten Änderungen der metallurgischen Beschaf- weitestgehend frei von den herkömmlichen Schweißfenheit des Schweißmetalls führt noch solche Verände- mittelkomponenten, wie Manganoxid, Siliciumdioxid, rungen fördert, und welches möglichst auch die Oxid- 20 Zirkonsilicat und Calciumsilicat, die unter den einschlüsse so weit herabsetzt, daß die Qualität des Schweißbedingungen instabil sind. Statt dessen werden Schweißmetalls erheblich verbessert wird. als Hauptbestandteile des Schweißmittels in den an-Aus DT-AS 11 16 514 ist ein Schweißmittel für das gegebenen Mengenverhältnissen die Oxide des Magne-Unterpulverschweißen bekannt, welches überwiegend siums, Zirkons und Aluminiums vorgesehen, die in der aus Aluminiumoxid und Calciumfluorid besteht und 25 Lichtbogenhitze hinreichend stabil sind und daher die mit Hilfe eines Bindemittels agglomeriert, gekörnt und metallurgischen Eigenschaften des Schweißmetalls gegebenenfalls geglüht wird. Dieses Schweißmittel nicht verändern oder unerwünschte Änderungen beweist keine freie Kieselsäure auf und hat .-inen Gehalt günstigen. Da die genannten Oxide, falls sie einzeln an Aluminiumoxid von mindestens etwa 45% und an oder in irgendeinem Mengenverhältnis gemeinsam Calciumfluorid von mindestens 10%. Außerdem kann 30 aufgeschmolzen werden, eine solch hohe Erstarrungsdas Schweißmittel ein Oxid von Mangan, Titan oder temperatur aufweisen, daß sie als Schweißmittel für Zirkon enthalten, um die Fließeigenschaften und die das Lichtbogenschweißen ohne weiteres nicht verwend-Schlackenstruktur zu beeinflussen. bar sind, ist es wesentlich, daß als weiterer Haupt-Ferner ist aus US-PS 26 71 040 ein Schweißmittel bestandteil ein Fluorid des Calciums, Aluminiums der eingangs genannten Art bekannt, welches im 35 oder Magnesiums vorgesehen wird, welches die Erwesentlichen aus 25 bis 55% Calciumfluorid, 35 bis starrungstemperatur des Schweißmittelgemenges unter 65% Aluminiumoxid und 10 bis 20% Magnesiumoxid die Erstarrungstemperatur des Schweißbades herabbesteht. Dieses Schweißmittel ist vor allem für das setzt und welches zugleich vorteilhafte Wirkungen im Elektro-Schlacke-Schweißen bestimmt. Hinblick auf die Beseitigung von Oxiden aus dem Aufgabe der Erfindung ist es, diese bekannten 40 Schweißbad hat. Da andererseits das Fluorid im Hin-Schweißmittel, welche sich mit besonderem Vorteil blick auf die Schlackenentfernungseigenschaft des für das Lichtbogenschweißen hochfester, niedrig- Schweißmittels einen ungünstigen Einfluß hat, kann legierter Stähle hoher Kerbschlagzähigkeit verwenden als einer der Oxidbestandteile z. B. Magnesiumoxid lassen, so herzurichten, daß sich mit ihnen selbst bei in geeigneter Menge zugegeben werden. Das Magnegrößeren Schwankungen der Schweißparameter, ins- 45 siumoxid wirkt auch dem Verlust an Mangan aus der besondere des Schweißstromes, der Lichtbogenbrenn- Schweiße entgegen.
dererseits jedoch im Schweißbetrieb weder zu uner- Das erfindungsgemäße Schweißmittel ist frei oder wünschten Änderungen der metallurgischen Beschaf- weitestgehend frei von den herkömmlichen Schweißfenheit des Schweißmetalls führt noch solche Verände- mittelkomponenten, wie Manganoxid, Siliciumdioxid, rungen fördert, und welches möglichst auch die Oxid- 20 Zirkonsilicat und Calciumsilicat, die unter den einschlüsse so weit herabsetzt, daß die Qualität des Schweißbedingungen instabil sind. Statt dessen werden Schweißmetalls erheblich verbessert wird. als Hauptbestandteile des Schweißmittels in den an-Aus DT-AS 11 16 514 ist ein Schweißmittel für das gegebenen Mengenverhältnissen die Oxide des Magne-Unterpulverschweißen bekannt, welches überwiegend siums, Zirkons und Aluminiums vorgesehen, die in der aus Aluminiumoxid und Calciumfluorid besteht und 25 Lichtbogenhitze hinreichend stabil sind und daher die mit Hilfe eines Bindemittels agglomeriert, gekörnt und metallurgischen Eigenschaften des Schweißmetalls gegebenenfalls geglüht wird. Dieses Schweißmittel nicht verändern oder unerwünschte Änderungen beweist keine freie Kieselsäure auf und hat .-inen Gehalt günstigen. Da die genannten Oxide, falls sie einzeln an Aluminiumoxid von mindestens etwa 45% und an oder in irgendeinem Mengenverhältnis gemeinsam Calciumfluorid von mindestens 10%. Außerdem kann 30 aufgeschmolzen werden, eine solch hohe Erstarrungsdas Schweißmittel ein Oxid von Mangan, Titan oder temperatur aufweisen, daß sie als Schweißmittel für Zirkon enthalten, um die Fließeigenschaften und die das Lichtbogenschweißen ohne weiteres nicht verwend-Schlackenstruktur zu beeinflussen. bar sind, ist es wesentlich, daß als weiterer Haupt-Ferner ist aus US-PS 26 71 040 ein Schweißmittel bestandteil ein Fluorid des Calciums, Aluminiums der eingangs genannten Art bekannt, welches im 35 oder Magnesiums vorgesehen wird, welches die Erwesentlichen aus 25 bis 55% Calciumfluorid, 35 bis starrungstemperatur des Schweißmittelgemenges unter 65% Aluminiumoxid und 10 bis 20% Magnesiumoxid die Erstarrungstemperatur des Schweißbades herabbesteht. Dieses Schweißmittel ist vor allem für das setzt und welches zugleich vorteilhafte Wirkungen im Elektro-Schlacke-Schweißen bestimmt. Hinblick auf die Beseitigung von Oxiden aus dem Aufgabe der Erfindung ist es, diese bekannten 40 Schweißbad hat. Da andererseits das Fluorid im Hin-Schweißmittel, welche sich mit besonderem Vorteil blick auf die Schlackenentfernungseigenschaft des für das Lichtbogenschweißen hochfester, niedrig- Schweißmittels einen ungünstigen Einfluß hat, kann legierter Stähle hoher Kerbschlagzähigkeit verwenden als einer der Oxidbestandteile z. B. Magnesiumoxid lassen, so herzurichten, daß sich mit ihnen selbst bei in geeigneter Menge zugegeben werden. Das Magnegrößeren Schwankungen der Schweißparameter, ins- 45 siumoxid wirkt auch dem Verlust an Mangan aus der besondere des Schweißstromes, der Lichtbogenbrenn- Schweiße entgegen.
Spannung, des Schweißvorschubes, eine Schweißnaht Die günstigen Eigenschaften der einzelnen Bestand-
von gleichmäßiger hoher Güte erzeugen lallt. teile des Schweißmittels in bezug auf das Schweiß-
Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß ergebnis lassen sich bei gleichzeitiger Unterdrückung
ein Schweißmittel vorgeschlagen, dessen vorgenannten 50 ihrer ungünstigen Eigenschaften dadurch erreichen,
Hauptbestandteile in folgenden relativen Gewichts- daß die einzelnen Bestandteile des Schweißmittels in
enteilen vorhanden sind: genau eingestellten Anteilen verwendet werden.
Wie erwähnt, ist das erfindungsgemäße Schweiß-Aluminiumoxid: Komponente = 0,7: 1 bis 1,4: 1 mittel zumindest weitgehend frei von Siliciumdioxid,
Komponente: Fluorid = 0,7 : 1 bis 1,4: 1 55 Zirkonsilicat und Calciumsilicat, wobei der Anteil an
Silicium höchstens etwa 6Gew.-% betragt. Falls
Silicium im Schweißmittel vorhanden ist, so liegt
wobei der Rest 0 bis 6 Gew.-% Silicium enihält. dieses zweckmäßig in Form der Kieselsäure, eines
Bei dem erfindungsgemäßen Schweißmittel handelt Silicates, ζ. B. des Zirkonsilicates, oder Mischungen
es sich um ein im wesentlichen neutrales Schweiß- 60 derselben vor. Diese Zusätze führen zu einer Verbessemittel,
welches dem Schweißmetall keine unerwünsch- rung des Schweißmittels hinsichtlich seiner Benetzungsten
Legierungsbestandteile oder sonstigen Stoffe zu- eigenschaften und hinsichtlich der Schlackenentferführt
und auch keine Stoffe aus dem Schweißmetall nung. Wird der Siliciumanteil auf nicht mehr als etwa
entfernt. Etwaige Legierungsbestandteile werden hier 6% eingestellt, so ist die nachteilige Beeinflussung der
über die Elektrode dem Schweißmetall zugeführt. Bei 65 metallurgischen Eigenschaften des Schweißmetalls
Verwendung eines solchen neutralen Schweißmittels aufgrund der Zersetzung der Siliciumkomponente
ist es für die metallurgische Beschaffenheit der Schweiße unbedeutend, während die Vorteile dieser Komponente
ohne Bedeutung, mit welchem Schweißvorschub ge- im Hinblick auf die Benetzungseigenschaft des
Schweißmittels und die Entfernung der Schlacke voll Masse wird dann auf die gewünschte Korngröße auf-
rur Wirkung kommen. gemahlen. Es versteht sich, daß die Verwendung des
Falls das erfindungsgemäße Schweißmittel in Form Natriumsilicatbinders dazu führt, daß sich in dem
eines Agglomerates seiner Bestandteile eingesetzt wird, Schweißmittel eine zusätzliche kleine Menge an SiO1
io wird als Bindemittel iweckmäßig Natriumsilicat 5 einstellt, welche eine geringe Siliciumaufnahme des
vorgesehen. In diesem Fall verflüchtigt sich das Schweißmetalls bewirkt. Die aufgenommene Menge
natriumhaltige Zerfallprodukt unter der Lichtbogen- ist jedoch so gering, daß sie das angestrebte Ergebnis
hitze, wobei es aus der Umgebung des Schwe-ßbades nicht nennenswert beeinflußt.
entweicht, ohne dieses nennenswert zu verunreinigen. Es hat sich gezeigt, daß die Kerbschlagzähigkeit des
Es empfiehlt sich, die verschiedenen Schweißmittel- 20 Schweißmetalls beim Schweißen niedriglegierter Stähle,
bestandteile in den angegebenen relativen Gewichts- wie der Stähle T—1, Hy-80 und Hy-100 mit dem
anteilen in fein aufgemahlener Form mit Natrium- erfindungsgemäßen Schweißmittel noch weiter an-
silicat zu mischen und die Mischung dann unter BiI- gehoben werden kann, wenn für diese Stahltypen die
dung des Agglomerates zu erhitzen. Die entstehende Schweißmetallanalyse wie folgt festgelegt wird:
C Mn Si Ni Mo
0,08 ma-.. 0,75—1,05 0,60 max. 1,5—2,00 0,70 max.
Hierbei empfiehlt es sich, die Verunreinigungen, 20 Selbst mit dem Natriumsilicatbinder, der lediglich
wie Schwefel, Phosphor, Sauerstoff und Stickstoff, so etwa 2,38% Silicium, bezogen auf das Gewicht des
niedrig wie möglich zu halten. behandelten Schweißmittelmaterials, enthält, wird auf
Da das erfindungsgemäße Schweißmittel praktisch diese Weise eine Schweißmittelzusammensetzung erfrei
ist von Metallen, die beim Schweißvorgang in das halten, die zu keinen unerwünschten Änderungen in
Schweißbad gelangen, ist die sich bildende Schweiß- 25 dem Analysenwert der Schweißraupe und damit auch
metallegierung nicht von der Menge des aufgeschmol- zu keiner nachteiligen Beeinflussung der mechanischen
zenen Schweißmittels, sondern von der Menge des Eigenschaften der Schweiße führt. Dies gilt selbst für
geschmolzenen Elektrodenmaterials abhängig. Die den Fall, daß die Betriebsparameter des Schweiß-Elektrode
kann aus einem massiven Legierungskörper Vorganges Schwankungen innerhalb weiter Grenzen
oder aus einem Stahlrohr bestehen, welches im 30 unterworfen werden. Die Anteile der Hauptbestand-Inneren
pulverförmige Legierungsstoffe enthält. teile des Schweißmittels waren so aufeinander abge-
Bei dem erfindungsgemäßen Schweißmittel kann als stimmt, daß das Schweißmittel die Sauerstoff- und
Aluminiumoxid praktisch jede im wesentlichen reine, Stickstoffeinschlüsse in der Schweiße weitgehend
wasserstofffreie Tonerde verwendet werden. Vorzugs- reduzierte und überdies bei ausreichend niedriger
weise findet eine Tonerde Verwendung, die frei ist von 35 Temperatur erstarrte.
Phosphor, da diese Verunreinigung die Güte des
Phosphor, da diese Verunreinigung die Güte des
Schweißmetalls bekanntlich nachteilig beeinflußt. Als Beispiel II
Magnesiumoxid kann gebranntes Magnesit, vorzugsweise totgebranntes Magnesit, verwendet werden, Das Verfahren gemäß Beispiel I wurde mit folgender welches weniger Verunreinigungen enthält. Die Si- 40 Zusammensetzung der Schweißmittelbcstandteile wieliciumkomponente kann, wie erwähnt, aus Silicium- derholt:
dioxid oder aus einem Aluminium-, Magnesium-, Gew.-%
Magnesiumoxid kann gebranntes Magnesit, vorzugsweise totgebranntes Magnesit, verwendet werden, Das Verfahren gemäß Beispiel I wurde mit folgender welches weniger Verunreinigungen enthält. Die Si- 40 Zusammensetzung der Schweißmittelbcstandteile wieliciumkomponente kann, wie erwähnt, aus Silicium- derholt:
dioxid oder aus einem Aluminium-, Magnesium-, Gew.-%
Calcium- oder Zirkonsilicat bestehen. Al2O3 21,7
n . ... CaF2 23
BeisPiel l 45 MgO 29
Die nachstehenden Schweißmittelbestandteile wur- ZrSiO4 5
den in den angegebenen Mengenanteilen in fein auf- SiO2 5,3
gemahlener Form (mit Ausnahme der letztgenannten Natriumsilicatlösung
Komponente) in einem rotierenden Trockenofen ein- (43 % Feststoffe) 16,0
geführt: 50
Gew.-% Diese Zusammensetzung enthält Silicium in Form
Al2O3 25,1 der Kieselsäure, des Zirkonsilicats und des Natrium-
CaF1 26,5 silicats, wobei der Gesamtsiliciumgehalt in dem be-
MgO 32,4 handelten Schweißmittelmaterial lediglich etwa 5,53 %
Natriumsilicatlösung 55 beträgt. Diese geringe Menge an Silicium führt selbst
(43% Feststoffe) 16,0 bei starken Schwankungen der Schweißparameter zu
keiner nachteiligen Beeinflussung der metallurgisch-
Der Drehofen wurde auf eine Temperatur von mechanischen Eigenschaften der Schweiße,
etwa 8000C aufgeheizt und so lange in Drehung vtv- Die gegenüber dem Schweißmittel gemäß Beispiel I. setzt, bis sich die einzelnen Komponenten innig ver- 60 geringfügig größere Siliciummenge dieses Schweißmischt hatten und große Klumpen bildeten, wobei mittels bewirkt eine Verbesserung hinsichtlich seiner das Natriumsilicat als Bindemittel diente. Schlackenentfernungs- und Benetzungseigenschaften.
etwa 8000C aufgeheizt und so lange in Drehung vtv- Die gegenüber dem Schweißmittel gemäß Beispiel I. setzt, bis sich die einzelnen Komponenten innig ver- 60 geringfügig größere Siliciummenge dieses Schweißmischt hatten und große Klumpen bildeten, wobei mittels bewirkt eine Verbesserung hinsichtlich seiner das Natriumsilicat als Bindemittel diente. Schlackenentfernungs- und Benetzungseigenschaften.
Die Klumpen wurden dann aus dem Ofen heraus- Die Anwesenheit einer geringen Menge an Zirkon-
genommen, aufgemahlen und abgesiebt. Das Material silicat gibt der Schweißnaht bzw. der Schweißraupe
unter 14 und über 100 Maschenweite wurde als 65 ein glänzendes Aussehen.
Produkt zurückgewonnen; es bestand aus kleinen Die Bestandteile des Schweißmittels sind mengen-
Agglomeraten der Schweißmittelpartikel, die durch mäßig so aufeinander abgestimmt, daß das Schweiß-
das Natriumsilicat abgebunden waren. mittel bei hinreichend niedriger Temneratur erstarrt
und überdies in der Lage ist, den Stickstoff und Sauerstoff weitgehend aus der Schweiße zu entfernen.
Die Wirksamkeit des erfindungsgemäßen Schweißmittels ergibt sich aus dem nachfolgenden Vergleichstest. Bei beiden Versuchen wurden Blechabschnitte
eines 25,4 mm starken T—1-Stahls bei gleichen Schweißbedingungen
im verdeckten Lichtbogenschweißen miteinander verschweißt, wobei in beiden Fällen dieselbe
handelsübliche Elektrode verwendet wurde. Lediglich die verwendeten Schweißmittel waren unterschiedlich.
Bei dem ersten Versuch wurde das vorstehend im Beispiel II angegebene Schweißmittel verwendet, während
bei dem zweiten Versuch ein handelsübliches Schweißmittel zur Anwendung kam.
Die Blechanalyse des T—1-Stahls ergab folgende
Werte:
C | Mn | Si | Ni | Mo | Cr | Cu | V | B | S | P |
0,15 | 0,80 | 0,25 | 0,85 | 0,50 | 0,52 | 0,32 | 0,05 | 0,004 | 0,04 | 0,04 |
Als Elektrode wurde eine handelsübliche Elektrode mit 4 mm Durchmesser verwendet, deren Analyse
folgende Werte ergab:
C | Mn | Si | Ni | Mo | Cr | Cu | S | P |
0,128 | 1,89 | 0,04 | 2,62 | 0,45 | 0,31 | 0,50 | 0,006 | 0,003 |
Die Schweißparameter waren folgende:
Betriebsenergie Gleichstrom +
Stromstärke 500 A
Lichtbogenbrennspannung 30 V
Schweißvorschub 508 mm/min
Die Schweißverbindungen wurden dann bei einer Temperatur von etwa 596° C spannungsfrei geglüht
und anschließend einem Kerbschlagtest nach der Charpy-Methode (V-Kerbe) unterworfen, der foigende
Ergebnisse brachte:
Versuch Charpy-V-Kerbschlageigenschaiten
(kg · cm)
Temperatur, 0C
Raum — 18 — 108
Temperatur, 0C
Raum — 18 — 108
773 690
510 358
510 358
414
248
248
Diese Angaben bestätigen, daß die Verwendung des erfindungsgemäßen Schweißmittels bei hochfesten,
niedriglegierten Stählen zu einer Schweißverbindung führt, die eine beträchtlich höhere Kerbschlagzähigkeit
hat als die mit den bekannten Schweißmitteln erzeugte Schweißverbindung.
Aus der nachfolgenden Untersuchung ergibt sich, daß das Schweißmittel gemäß der Erfindung selbst
bei stärkeren Schwankungen der Schweißparameter bzw. der Betriebswerte des Schweißvorganges keine
nennenswerte Veränderungen in der Beschaffenheit der Schweißraupe herbeiführt und daß es auch keine
nennenswerte Auflegierung bewirkt
Bei dem ersten Versuch wurde das Schweißmittel gemäß Beispiel II mit einem herkömmlichen Schweißmittel bei zwei Lichtbogenbrennspannungen verdienen. Die Werte für das Blech, die Elektrode and die
anderen Schweißparameter wurden dabei konstant gehalten.
Die Schweißparameter waren folgende:
Betriebsenergie Gleichstrom +
Stromstärke 500 A
Lichtbogenbrennspannung 28 V und 35 V
Schweißvorschub 508 mm/min
Die Zusammensetzung der Elektrode und die Analysenwerte der Schweißraupe bei beiden Schweißmitteln
für jede der beiden Lichtbogenbrennspannungen sind in der nachstehenden Tabelle wiedergegeben:
4o Tabelle I
Schweiß- Span- C Mn Si S P
mittel nung
Elektrode — 0,117 1,04 0,60 0,021 0,006 (4 mm)
Herkömm- 28 V 0,058 1,59 0,80 0,018 0,018
lieh
Beispiel II 28 V 0,085 0,77 0,42 0,015 0,007 Herkömm- 35 V 0,067 1,74 0,87 0,018 0,023
lieh
Aus dieser Aufstellung ergibt sich insgesamt, daß
bei Verwendung des erfindungsgemäßen Schweißmittels die Analysenwerte für die Schweißraupe bei 23
und 35 Volt Betriebsspannung im Vergleich zu den Analysenwerten, die bei Verwendung eines herkömmlichen Schweißmittels erhalten werden, erheblich geringeren Schwankungen unterworfen sind.
Es wurde ein weiterer Test durchgeführt, der im wesentlichen mit dem vorstehenden Test übereinstimmt, wobei jedoch eine Elektrode von abweichender
Zusammensetzung verwendet wurde. Die Zusammensetzung der Elektrode sowie die Analyse der Schweiß
raupe für die beiden Schweißmittel bei beiden Lichtbogenbrennspannungen sind der nachfolgenden Tabelle zu entnehmen:
9 | C | 17 | Mn | 58 005 | Cr | 10 | Ni | S | P | |
0,051 | 1,64 | Ή.29 | 10.16 | 0;011 | 0:011 | |||||
Tabelle II | Spannung | |||||||||
Schweißmittel | 0,053 | 1,87 | Si | 20,28 | 9,99 | 0,015 | 0,018 | |||
Elektrode | 0,042 | 1,43 | 0,29 | 20,62 | 10,08 | 0,008 | 0,014 | |||
(4 mm) | 28 V | 0,051 | 1,92 | 19,82 | 9,97 | 0,016 | 0,023 | |||
Herkömmlich | 28 C | 0,043 | 1,37 | 0,68 | 20,60 | 10,15 | 0,008 | 0,015 | ||
Beispiel Il | 35 V | 0,41 | ||||||||
Herkömmlich | 35 V | 0,79 | ||||||||
Beispiel II | 0,44 | |||||||||
Auch diese Aufstellung läßt erkennen, daß die Schwankungen in den Analysenwerten der Schweißraupe
bei 28 und 35 Volt Betriebsspannung bei dem erfindungsgemäßen Schweißmittel erheblich geringer
sind als bei Verwendung eines herkömmlichen Schweißmittels.
Von Bedeutung ist die Eigenschaft des Magnesiums der Elektrode als Desoxydations- und Entschwefelungsmittel.
Bei den bekannten Schweißmitteln, deren Hauptbestandteile freie negative Energien aufweisen,
die gleich oder niedriger liegen als diejenigen des Siliciumdioxids, hat es sich als schwierig oder sogar
unmöglich erwiesen, Magnesium zu verwenden. Der Grund hierfür besteht darin, daß das Magnesium,
bevor es in das Schweißmetall gelangen kann, die Bestandteile des Schweißmittels, die geringere negative
Freienergien aufweisen, reduziert, wobei freie Metalle (wie Mangan oder Silicium) entstehen und das Magnesium
als Desoxydations- und Entschwefelungsmittel für das Schweißmetall wirkungslos wird. Diese
freien Metalle würden dann in das Schweißmetall
ao gehen und dessen metallurgische Eigenschaften verändern.
Bei Verwendung des erfindungsgemäßen Schweißmittels, welches als Hauptbestandteile lediglich
Stoffe mit höherer negativer Freienergie enthält, kann das in Mengen im Bereich von etwa 0,1 bis
l,5Gew.-% der Gesamtelektrode verwendete Magnesium den Lichtbogen überbrücken und das
Schweißmetall wirksam desoxydieren und entschwefeln, ohne daß das Schweißmetall hierbei in seiner
metallurgischen Beschaffenheit nennenswert verändert wird.
Claims (5)
1. Schweißmittel für das verdeckte Lichtbogen- dem können die bekannten Schweißmittel ein Fluoric
schweißen, welches als Hauptbestandteile in einem des Calciums oder Natriums in kleineren Mengen
Gesamtanteü von mindestens 70% des Schweiß- 5 die üblicherweise unter 10% liegen, sowie in ent
mittels Aluminiumoxid, eine Komponente aas sprechend geringen Mengen ein Metall, z. B. Mangan
Zirkondioxid oder Magnesiumoxid sowie ein Silicium, Aluminium, Titan entweder als freies Metal
Fluorid von Calcium-, Aluminium- und Magne- oder als Ferrolegierung, enthalten.
sium enthält, dadurchgekennzeichnet, Da die bei den herkömmlichen Schweißmitteln ver
daß die Hauptbestandteile in folgenden relativen io wendeten Stoffe vielfach unter dem Einfluß der Licht-Gewichtsanteilen
vorhanden sind: bogenhitze nicht stabil sind und daher weder die sich Aluminiumoxid: Komponente = 0,7:1 bis 1,4:1 im Schweißbetrieb einstellenden Änderungen der in·
Komponente: Fluorid = 0,7 :1 bis 1,4:1 stabilen Komponenten noch die Auswirkungen diese.
Änderungen auf die Schweiße mit hinreichendei
wobei der Rest 0 bis 6 Gew.-% Silicium enthält. 15 Sicherheit vorausgesagt werden konnten, mußten bishei
2. Schweißmittel nach Anspruch 1, dadurch ge- die Mengenanteile der verschiedenen Schweißmittel·
kennzeichnet, daß das Schweißmittel die Form komponenten mehr oder weniger empirisch bestimml
eines Agglomerates mit 'Natriumsilicat als Binde- werden. Beispielsweise haben bei hohen Temperamittel
hat. türen, insbesondere bei der Schmelztemperatur des
3. Schweißmittel nach Anspruch 1 oder 2, da- 10 Stahls oder der höheren Lichtbogentemperatur, selbst
durch gekennzeichnet, daß bei Anwesenheit von sinige der vorstehend erwähnten Oxidkomponenter
Silicium zumindest ein Teil desselben in Form von der herkömmlichen Schweißmittel solch niedrige freie
Zirkonsilicat vorliegt. negative Energien, daß sie in reines Metall und Sauer-
4. Schweißmittel nach einem der Ansprüche 1 stoff zerfallen. Ein Teil des Metalls wandert in die
bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei Anwesen- »5 Schweißraupe und bildet hier entweder eine Legierung
heit von Silicium dieses in Form der Kieselsäure, oder eine Verunreinigung. In beiden Fällen ist dei
eines Silicates oder Mischungen derselben vorliegt. Übergang des Metalls in die Schweißraupe häufig un-
5. Schweißmittel nach einem der Ansprüche 1 erwünscht, da hierdurch die metallurgischen Eigenbis
4, dadurch gekennzeichnet, daß es im wesent- schäften der Schweiße und damit die mechanischer
liehen aus den folgenden Bestandteilen in folgenden 30 Eigenschaften der Schweißnaht nachteilig beeinfluß!
Anteilen besteht: werden können. Der Sauerstoff entweicht oder ver-
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