DE1758412B1

DE1758412B1 - Fuelldrahtelektrode zum herstellen von verschleissfesten schweissverbindungen oder aufschweissungen bei stahlteilen

Info

Publication number: DE1758412B1
Application number: DE19681758412
Authority: DE
Inventors: Lejnacuk Jevgenij I; Mozok Valentin M
Original assignee: Institut Elektrosvarki Imeni E O Patona Akademii Nauk Ukrainskoi Ssr
Current assignee: Institut Elektrosvarki Imeni E O Patona Akademii Nauk Ukrainskoi Ssr
Priority date: 1968-05-27
Filing date: 1968-05-27
Publication date: 1972-03-23

Description

Die Erfindung betrifft eine Fülldrahtelektrode zum Herstellen von verschleißfesten Schweißverbindungen oder Aufschweißungen bei Stahlteilen, bestehend aus einer rohrförmigen Hülle aus kohlenstoffarmem Stahl und einer pulverförmigen Kernfüllung. Die Schweißverbindungen sollen insbesondere verschleißfest zwischen verschleißfesten Stahlteilen sein, und auch die Aufschweißungen sollen verschleißfest sein.
Es ist ein Elektrodendraht bekannt, der eine Hülle aus kohlenstoffarmem Stahl aufweist, die mit pulverförmiger Beschickung gefüllt ist, welche aus Ferrotitan, Graphit und einer borhaltigen Komponente besteht (vgl. UdSSR-Urheberschein Nr. 200 073, K1. 21 b [entspricht der nachveröffentlichten deutschen Offenlegungsschrift 1558 889]). Die borhaltige Komponente ist Chromborid, von dem für den bekannten Draht große Mengen erforderlich sind.
Chromborid ist jedoch sehr teuer. Außerdem ist die Herstellung des Drahtes kompliziert.
Das mit dem bekannten Draht aufzuschweißende Metall ist brüchig und sogar gegen schwache Stöße empfindlich.
Es sind auch massive Elektroden bekannt, die in der Zusammensetzung des Uberzuges borhaltige Komponenten aufweisen. Die- Verwendung von massiven Elektroden ist aber durch niedrige Leistungsfähigkeit und große Verluste des Schweißgutes sowie durch erforderliches hohes Fachkönnen des Schweißers begrenzt.
Zweck der Erfindung ist es, die genannten Nachteile zu vermeiden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Elektrodendraht zu schaffen, der zur Erhöhung der Verschleißfestigkeit solcher Stahlteile besonders geeignet sein soll, die einem Naß- oder Trockenabrieb (Schmirgeln), gegebenenfalls bei Vorhandensein von schwachen Stößen, unterliegen.
Als Beispiel hierfür sind Teile von Saugbaggern zur Gewinnung von Sand, Teile von Schlammpumpen in Elektrizitätswerken und Aufbereitungsbetrieben, Teile von Rohrgebläsen und andere ähnliche Teile zu nennen.
Ferner soll der Elektrodendraht im Vergleich zum bekannten Elektrodendraht billiger und einfacher bei der Herstellung sein.
Diese Aufgabe wird durch eine Fülldrahtelektrode der eingangs angegebenen Art gelöst, die erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet ist, daß die Elektrode aus 2 bis 4% Ferrotitan, 2 bis 3,5% Graphit, 16 bis 28% Ferrochrom, 1 bis 2% Marmor oder Kreide als kalziumhaltige Komponente, 8 bis 15% Chromborid, Ferrobor oder Bor-Chrom-Eisenlegierung als borhaltige Komponente mit einem Borgehalt von mindestens 8%, Rest kohlenstoffarmer Stahl, besteht.
Vorzugsweise beträgt der Borgehalt der Elektrode 0,64 bis 1,5%. Die Verwendung von Bor-Chrom-Eisenlegierung ist besonders vorteilhaft.
Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung eingehend beschrieben: Beim erfindungsgemäßen Elektrodendraht wirken Kohlenstoff, Chrom und Bor gemeinsam auf die Erhöhung der Verschleißfestigkeit des Schweißgutes. Der Zusatz größerer Mengen Kohlenstoff (in Form von Graphit) zusammen mit Ferrochrom führt nicht nur zur Verfestigung der Eisenbasis, sondern auch zur Bildung von Chromkarbiden, welche hohe Mikrohärte und Verschleißfestigkeit besitzen. Der im Vergleich mit dem bekannten Draht (2,8 bis 3,5%) verhältnismäßig geringe Borgehalt (0,8 bis 1,5%) ermöglicht es, Bor nicht nur in Form von Chromborid, sondern auch in Form von erheblich billigeren Borlegierungen auf Eisenbasis - in Form von Ferrobor oder von Bor-Chrom-Eisenlegierung einzuführen.
Der bekannte Elektrodendraht gewährleistet das Legieren des Schweißguts vorzugsweise durch Chromboride, darunter auch höhere Chromboride, während der Kohlenstoff nur die Eisenbasis der Auftragsschweißung einigermaßen verfestigt.
Der erfindungsgemäße Anteil merklicher Bormengen (über 0,5%) in den Eisen-Kohlenstoff-Chromlegierungen führt zur Bildung von Chromboriden und zu einem komplizierten Eutektikum, wodurch der Verschleiß ebenfalls erhöht wird.
Der Marmor oder die Kreide wird in die Zusammensetzung des Drahtes zur Verbesserung der technologischen Eigenschaften desselben während des Aufschweißvorganges eingeführt, weil dadurch der Lichtbogen stabilisiert und die Ubertragung des Schmelzgutes verbessert werden.
Die Einführung von Ferrotitan in die Beschickung des Drahtes gewährleistet eine hohe Bormenge in der aufgeschweißten Schicht.

Das Verhältnis der Komponenten des Drahtes wird derart gewählt, daß beim Aufschweißen mit offenem Lichtbogen durch einen Strom von 300 bis 400 A und bei einer Lichtbogenspannung von 26 bis 32 V das Schweißgut folgende chemische Zusammensetzung aufweist:

Kohlenstoff.............. 3,3 bis 3,8%

Chrom . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 bis 20%

0

Bor. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0,8 bis 1,5%

Titan . . .. . . . ........... . 0,2 bis 0,5%

Schwefel ................ höchstens 0,04%

Phosphor ............... höchstens 0,04°/a

Rest.................... Eisen

Die Rockwellhärte C nach dem Aufschweißen mit dem erfindungsgemäßen Draht beträgt 54 bis 58 HRC, in dem Gefüge ist eine große Menge von Karbiden, Chromboriden und Eutektikum zu verzeichnen, die hohe Verschleißfestigkeit beim nassen Schmirgelabrieb bedingen.

Die genannte chemische Zusammensetzung und die Eigenschaften des Schweißguts werden erzielt, wenn der Draht nach der Erfindung, auf das Gesamtgewicht bezogen, aus

Ferrotitan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 bis 4%

0

Graphit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 bis 3,5/o

Ferrochrom . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 bis 28%

Kalziumhaltiger Bestandteil

(entweder Marmor oder

Kreide) .... ... .. . ... . ..... 1 bis 2%

Borhaltiger Bestandteil

(entweder Chromborid oder

Ferrobrom oder Bor-Chrom-

Eisenlegierung mit einem Bor-

gehalt von mindestens 8%) . . 8 bis 15%

Kohlenstoffarmer Stahl ....... Rest

besteht. Der erfindungsgemäße Elektrodendraht ermöglicht es, die Leistung beim halbautomatischenAufschweißen um das 2,5 bis 3,2fäche im Vergleich zum Aufschweißen mit Einzelelektroden zu steigern. Die Leistung wird nicht nur durch die Mechanisierung des Vorganges, sondern auch hauptsächlich durch die Möglichkeit der Verwendung eines stärkeren Stromes und durch bessere Aufschweißeigenschaften des Drahtes erreicht.

Zum Vergleich werden in der Tabelle Angaben über die Eigenschaften der massiven Elektroden und des erfindungsgemäßen Pulverdrahtes beim Aufschweißen angeführt.

Leistung
Schmelz- Auf- Verbrauch in kg des
Strom koeffizient schweißungs- für 1 kg des Schweißguts
koeffizient Schweißguts während
1 Stunde
[A] [g/A, h] [g/A, h] [kg]
a) Massive Elektroden
200 9,3 6,6 1,42 1,4
300 11,0
7,1
1,55
2,3
b) Pulverdraht nach der Erfindung
210 20,8 18,3 1,14 3,8
300 24,2 21,4 1,11 6,4
400 30,1 26,8 1,12 10,7
510 32,5 28,0 1,16 14,3

Das durch die massiven Elektroden aufgeschweißte Gut enthält (in Gewichtsprozent):

Kohlenstoff... . ........ . . .. .. . . 3 bis 3,5

Chrom........................ 22 bis 27

Bor........................... 1,2

und weist eine Härte nach Rockwell C von mindestens 54 HRC auf.

Der erfindungsgemäße Elektrodendraht besitzt ähnliche Kenndaten wie der bekannte Draht. Die Herabsetzung des Borgehalts ungefähr um das 2fache im Vergleich zum bekannten Draht ermöglicht es nicht nur, den Verbrauch teurer borhaltiger Komponenten zu vermindern, sondern auch billigere borhaltige Komponenten zu verwenden, wodurch die Herstellung des erfindungsgemäßen Drahtes erleichtert und verbilligt wird.
Durch Untersuchungen von Laufrädern von Saugbaggern wurde bestätigt, daß im Vergleich zu massiven Elektroden die Leistungsfähigkeit beim halbautomatischen Aufschweißen um nicht weniger als das 2,5fache und die Verschleißfestigkeit der Teile beim Betrieb im Sandgrund um das 1,2- bis 1,6fache gesteigert werden. Der Draht ist zur Erhöhung der Verschleißfestigkeit von stoßfrei oder mit schwachen Stößen betriebenen Teilen besonders geeignet, die nassem oder trockenem, schmirgelndem Abrieb unterworfen sind. Es ist zweckmäßig, für große Oberflächen an Stelle einer mehrschichtigen Auftragsschweißung nur eine einschichtige zu verwenden.

Zum besseren Verständnis der Erfindung wird im nachfolgenden ein Ausführungsbeispiel erläutert. Beispiel Es wird ein Draht aus folgenden Bestandteilen verendet

Ferrochrom ....................... 23%

Bor-Chrom-Eisenlegierung . . . . . . . . . . . 12

0

Graphit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2,8%

Ferrotitan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2,5%

Marmor .......................... 1

Kohlenstoffarmer Stahl . . . . . . . . . . . . . Rest

der folgende chemische Zusammensetzung aufweist:

Kohlenstoff. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4,3%

0

Titan .. ..... .... . ... .... .......... 0,8%

Bor. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1,8%

Eisen ............................. Rest

Beim Aufschweißen mit offenem Lichtbogen mit einem Strom von 380 bis 400 A bei einer Lichtbogenspannung von 28 bis 30 V und einem Durchmesser des Drahtes von 3,2 mm weist das Schweißgut folgende chemische Zusammensetzung auf:

Kohlenstoff.. ...... ..... . 3,5 bis 3,6%

Chrom . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18,5 bis 19%

0

Bor. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1,3 bis 1,4%

Titan ... ..... ... ........ 0,2 bis 0,3%

Schwefel ................ höchstens 0,04%

Phosphor ............... höchstens 0,04%

Rest . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Eisen

Die Rockwellhärte C der aufgeschweißten Schicht beträgt 57 bis 58 HRC. Das Gefüge des Schweißgutes ist stengelartig (prismenartig), und es ist eine große Menge an Eutektikum und an rhomboidalen Kristallen der Chromkarbide und -boride zu verzeichnen.

Die Mikrohärte der bei Belastung von 50 p gemessenen Kristalle der Chromkarbide und -boride beträgt 1800 bis 2200 kg/mm2, die Mikrohärte des Eutektikums beträgt 600 bis 980 kg/mm2. Die herabgesetzte Mikrohärte von Geflügelbestandteilen trägt zur Erhöhung der Beständigkeit der Aufschweißung bei schwachen Stößen bei.
Der erfindungsgemäße Draht wird vorzugsweise zum mechanisierten (automatischen und halbautomatischen) Aufschweißen mittels offenem Lichtbogen, d. h. ohne zusätzlichen Schutz des flüssigen Schweißbades gegen die Einwirkung der Luft verwendet.
Der erfindungsgemäße Draht kann jedoch auch zum Aufschweißen unter gleichzeitiger Verwendung von Schweißpulver eingesetzt werden.

Claims

Patentansprüche: 1. Fülldrahtelektrode zum Herstellen von verschleißfesten Schweißverbindungen oder Aufschweißungen bei Stahlteilen, bestehend aus einer rohrförmigen Hülle aus kohlenstoffarmem Stahl und einer pulverförmigen Kernfüllung, d a d u r c h gekennzeichnet, daß die Elektrode aus 2 bis 4% Ferrotitan, 2 bis 3,5% Graphit, 16 bis 28% Ferrochrom, 1 bis 2% Marmor oder Kreide als kalziumhaltige Komponente, 8 bis 15% Chromborid, Ferrobor oder Bor-Chrom-Eisenlegierung als borhaltige Komponente mit einem Borgehalt von mindestens 8%, Rest kohlenstoffarmer Stahl, besteht.
2. Elektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Borgehalt von 0,64 bis 1,5% aufweist.
3. Elektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus folgenden Bestandteilen besteht: Ferrochrom 23%, Bor-Chrom-Eisenlegierung 12%, Graphit 2,8%, Ferrotitan 2,5%, Marmor l%, Rest kohlenstoffarmer Stahl und daß sie die folgende chemische Zusammensetzung aufweist: Kohlenstoff 4,3°l0, Chrom 23%, Titan 0,8%, Bor 1,8%, Rest Eisen.