DE1783126B2

DE1783126B2 - Umhuellte oder seelenelektrode zum niederlegen eines stellitischen auftragsschweissgutes

Info

Publication number: DE1783126B2
Application number: DE19661783126
Authority: DE
Inventors: Jean Albert Francois Waterloo Sunnen (Belgien)
Original assignee: La Soudure Electnque Autogene, Procedes Arcos, S A , Brüssel
Priority date: 1965-04-12
Filing date: 1966-04-06
Publication date: 1973-06-07
Also published as: GB1148321A; DE1783126A1; BE662408A; DE1783126C3; JPS4827584B1; SE326089B; US3445624A

Description

Fe - 0,3 · ° ο Mn - 0,45 · ° „Ti + 2

· °/₀ Al

6%

genügt, und daß die die Umhül.ung oder Kernfällung bildende Mischung Chrom, Wolfram und Kohlenstoff in solchen Mengen enthält, daß ihre Anteile, bezogen auf das Gewicht des Kerndrahtes oder Mantels und dieser drei Mischungsbestandteile, 25 bis 35o/_o Chrom, 3 bis !5·/. Wolfram und 0,5 bis 8·/. Kohlenstoff ausmachen

2 Umhüllte oder Seelenelektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die den Derartige Elektroden sind bereits bekannt. Bei den κ vlnnfen Elektroden besteht deren metallischer bekannten Hetor^ ^ UaUverformbaren

Raumtempera u' _{des metalIischen} Kerndrahts

tür besitzt ^ur d ^^ _Elektroden gelangte oder Manici * .. - _zur Verwendung, die 6 bis

^f_of'⁶^ ^ ° ,4 _b^ ₃₀ oL Nickel enthält oder gleich-Il /0 t»^seE1 ouc ^ Mindestverhältnis

zeitig Eise η und ™*f' ™^r
entsprechend der Beziehung

0^ p_e + V°/o ^Nl = ⁴'⁷

_d zusätzlichen Bedingung.

aufweist "^{nd zwar} ™^l Legierungselemente mit mini t₅ da Gjede * ^d^^er ™ _vof_hand|n sein se*. Dabei destens einem.ντο _KobaHkgiening bei diesen

wurde angestreR ™^B ™^e£°_n_ _u|_{d Ni}ckelgehalten ^^^^Ss Kaltschmieden erfoä^trierte Struktur beibehält. ^^^_1εη Elektroden haben den Nachteil, daß _die Warmhärte des mit ihnen erzielten Auftragsschweiß-

gutes ^^Α^Α°£ infolge des JJ^dff halt«>i
,5 drahts ode^ Mante^ aub

heit von mindestens emem ^r _{Elektroden das}

talhschen ^K=™^d"*™^r _s^i_{ßgut gege}n die Einvon ^!hn;"ⁿⁱ ^_mp nd ch der oft in den mit

Tm sTweiß^Tn BeSung kommenden Stoffen dem Sdiweiügut in Deruai g

enthalten ist Aufgabe zugrunde.

Nickel sowie Kobalt als Rest besteht.

eine zufrieden-

¹S ^ A.u^
mit den üblichen

s!r= wtugsr^^u

wie^yA.uminiu_m, Mangan, Silizium und Kohlenstoff <₅

^bT^hUmhü..te Elek ode nach einem der An- ^

sprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die gu"e⁶"';"⁵^^⁶^^⁶^ MaSfab

Umhüllung einen Zusatz an pulverförmigem Ko- Schwefel und Phosphor, mit der MaBgab
bait zur Steigerung ihrer Ergiebigkeit auf 200 bis 50 Gesamtgehalt an Eisen, Mangan, Titan und

25O⁰' aufweist. nium der Formel

5. 'Elektrode nach einem der Ansprüche 1 bis 4, _o/_o pe -τ 0,3 · °/₀ Mn -H 0,45 · ⁰Z₀Ti + 2 · °/„ Al
dadurch gekennzeichnet, daß zu ihrer Verwendung i_mhiillune oder

als ZusatLerkstoff bei der Gasschmelzschweißung genügt, und daß die die U*u„8 öd«

Alum.

< 6⁰Z₀ i in«

60 8 % Kohlenstoff ausmachen.

Gemäß einer Ausführungsform der erfindungsge-

mäßen Elektrode kann die den Kerndraht oder Mantel

Die Erfindung betrifft eine umhüllte oder Seelen- derselben ^^.««"^fJ^WS £ϊ

elektrode zum Niederlegen eines stellitischen Auf- spielswe.se 3,5 % Eisen, 2< >/₀ Mangan 1 /,, litan und

ragsschweißgu.es aus einem metallischer Kerndraht e₅ 0,;·/. Aluminium «»'5««». ^" ^V°d"h ilefni?

oder Mantel und einer Umhüllung oder KernfüUung + 0,45 · 1 °/o + 2 · 0,5 ·/„ ist gle.cn 5,55 /„, d. ti. Kiemer

Ä^™ "^{d ChrOm alS}" A»sr_ah,_U„_es,o™ der neuen EW,

trode sieht jedoch vor, daß die den Kerndraht oder Mantel derselben bildende eisenhaltige Kobaltleaerung aus 3,8% Eisen, 1,5% Mangan, 0,04% Kohlenstoff, unter 0.03 % Schwefel, unter 0.03 % Phosphor, bis 0,5% Silizium, bis 0,25% Nickel sowie Kobalt ak Rest besteht.

Die besonders gute Kaltverformbarkeit des Kerndrahis oder Mantels der erfindungsgemäßen Elektrode beruht zum Teil darauf, daß diese bis zu weniger als 6% Eisen enthält. Vorzugsweise beträgt hierzu der Eisengehalt der Legierung 3 bis 4%.

Vor allem aber wird die besonders gute Kaltverformbarkeit des Kerndrahts oder Mantels der erfindungsgemäßen Elektrode dadurch erreicht, daß die Kobaltlegierung des Kerndrahts oder Mantels wenigstens eines der drei Elemente Mangan, Titan und Aluminium aufweist und daß dabei bezüglich dieser Elemente sowie des "sens die angegebenen Gehaltsgr?nzen und Gehaltsverhältnisse vorliegen.

Die Kobaltlegierung des Kerndrahts oder Mantels der erfindungsgemäßen Elektrode besitzt die günstigen Kalnerformungseigenschaften, obwohl sie aus hexagonalen Kristallen oder einer Mischung aus hexagonalen Kristallen und kubisch flächenzent-ierten Knollen besteht. Infolge ihrer besonders guten Kaltverformbarkeit kann sie auf einen Durchmesser von weniger als 2 mm gezogen und auf eine Blechstärke von unter 0.3 mm kaltgewalzt werden.

In der Kobaltlegieruug des Kerndrahts oder Mantels der erfindungsgemäßen Elektrode iA Nickel lediglich in geringen Mengen als Verunreinigung der Legierungsbestandteile enthalten und wird in diese im wesentlichen als Verunreinigung von Kobalt eingebracht. Infolge des NichtVorhandenseins größerer Mengen an Nickel oder anderer, die Warmhärte herabsetzender Bestandteile besitzt das mit der Elektrode erzeugte Schweißgut auch eine zufriedenstellende Warmhärte.

Infolgedessen daß bei der Kobaltlegierung des Kerndrahts oder Mantels der erfindungsgemäßen Elektrode der Mangangehalt 4,5% nicht übersteigt, wird eine Verminderung der Neigung des mit der Elektrode hergestellten Schweißgutes zur Rißbildung erreicht.

Die bei der Kobaltlegierung des Kerndrahts oder Mantels der erfindungsgemäßen Elektrode vorgesehenen Gehalte von bis zu 2% Titan und bis zu 2% Aluminium wirken sich dahingehend aus, daß diese im Schweißbad eine stark reduzierende Wirkung ausüben, wodurch dort die Aufnahme der härtend wirkenden Elemente, wie Chrom, Wolfram und Kohlenstoff, begünstigt wird.

Silizium, das ebenfalls als Reduktionsmittel wirkt, ist in der Kobaltlegierung des Kerndrahts oder Mantels der erfindungsgemäßen Elektrode wegen seiner Begünstigung der Bildung einer nexagonalen Struktur nicht als Legierungsbestandteil vorgesehen, sondern lediglich in geringen Mengen als Verunreinigung vorhanden. Der Gehalt der Legierung an Silizium soll dabei möglichst 0,5% nicht überschreiten.

In der Kobaltlegierung des Kerndrahts oder Mantels der Elektrode nach der Erfindung sind Schwefel und Phosphor ebenfalls unerwünscht und kommen lediglich als Verunreinigungen vor. Ihr Gehalt in der Legierung soll nicht mehr als 0,03% betragen.

Kohlenstoff stellt in der Kobaltlegierung des Kerndrahts oder Mantels der Elektrode gleichfalls eine Verunreinigung dar und ist ebenso wie Nickel vor allem als Verunreinigung des Kobalts anzusehen. Der Kohlenstoffgehalt der Legierung soll auch sehr gering sein und unter 0,05 % betragen.

Nachstehend sind einige Legierungszusammensetzungen für den Kerndraht oder Mantel der Elektrode gemäß der Erfindung angegeben.

Be stand	1	"/„ der Legierungsbestandteile	3	4	5
teile	93.911	²	95,133	97,212	95,410
Co ..	3,8	94,491	3,95	2,0	3,1
Fe..	1,5	3,90	0,20		1,1
Mn..	—	0,40	—	—	—
₁₅ Ti ...	—	0,50	—	0,60	—
Al...	0.04	0,30	0,04	0.02	0,03
C ...	0,50	0,036	0,40	0,10	0,07
Si ...	0,012	0,10	0,012	0,008	0,025
S ...	0,017	0,014	0,015	0.01	0,015
p	0,22	0,009	0,25	0,05	0,25
Ni...		0,25
Sum	100,000		100.000	100,000	ICO 000
me	100,000

Die Kobaltlegierung des Kerndrahts oder Mantels der erfindungsgemäßen Elektrode wird nach pulvermetallurgischen Verfahren, durch Vakuumschmelzen, durch Schmelzen unier einer Schutzgasatmosphäre gegen Sauerstoff und Stickstoff, durch Schmelzen unter Schlacke oder auf andere Weise hergestellt.

Die Legierung kann ohne Schwierigkeiten zu Stangen von 10 mm Durchmesser gewalzt oder warm gezogen werden. Diese Stangen werden dann anschließend in 15 bis 20 Zügen auf 4 oder 3,25 mm Durchmesser und sogar auf weniger als 2 mm Durchmesser gezogen. Während des Ziehens von 10 au? 4 mm sind zwei Zwischenglühungen bei etwa 7 und 5 mm erforderlich. Nach einer Zwischenglühung während einer Stunde bei einer Mindesttemperatur von 900^c C hat die Legierung eine Festigkeit von 45 bis 60 kg mm² und eine Dehnung von 45 bis 20%.

Bildet ein aus der Legierung hergestellter Draht den Kern einer umhüllten Elektrode, nach der Erfindung, dann enthält deren Umhüllung die Legierungselemente einer Stellit-Legierung, nämlich Chrom, Wolfram und Kohlenstoff in Form von Pulver, Legierungen oder Karbiden. Ein Teil der Legierungselemente kann in Form von Chromoxyd und'oder Wolframoxyd vorliegen, wenn im Draht oder in der Umhüllung eine genügende Menge an Reduktionsmetallen, wie Aluminium, Mangan oder Silizium, vorhanden ist.

Aus diesem Grunde gibt ein Draht entsprechend der LegierurigszusEimmensetzung in Spalte 1 der Tabelle hei einem Durchmesser von 4 mm und einem Gewicht von 50 g, welche · mit einer Paste von 50 g umhüllt ist. die 24 g Chrommetall, 4 g Wolframmetall und 2,7 g Graphit enthält und deren Rest aus schlackenbildendem Material besteht, eine Elektrode mit einer Ergiebigkeit von 150% sowie einen Auftrag entsprechend folgender Analyse: Kobalt 60%, Chrom 30%, Wolfram 5,5 %„ Kohlenstoff 1 %, Eisen 2,5 % und einen Rest von 1 %, der aus Mangan, Silizium und Nickelspuren besteht.

Bei dieser Elektrode beträgt der Gewichtsanteil an Chrommetall mit Bezug auf das Gewicht des Drahtes, welches durch das Gewicht des Chrommetalls, des Wolframmetalls und des Kohlenstoffs vermehrt ist,

24: 80,7 = 29,74°/„. In gleicher Weise betragen die beträgt das Gewicht des Chrommetalls in der Pulver-Gewichtsanteile von Wolframmetall und Kohlenstoff mischung 60 g · 78/100 = 46,8 g, das Gewicht des zu dem ansegebenen Gesamtgewicht 4: 80,7 = 4.95% Wolframs 60 g · 19/100 = 11,4 g und das Gewicht des und 2,7 : 80,7 = 3,34°/₀. Kohlenstoffs 60 g · 3/100 = 1,8 g.

Die Umhüllung der erfindungsgemäßen Elektrode 5 Die Gewichtsanteile dieser drei Bestandteile mit enthält bei einer vorteilhaften Ausführungsform Bezug auf das Gesamtgewicht des Bandes und der Chrom, Wolfram und Kohlenstoff teilweise in eTemen- Pulvermischung betragen 46,8 : 160 = 29,25 °/„ für tarer Form und teilweise als Karbid in der Torrn von Chrom, 11,4:160 = 7,125% für Wolfram und Cr₃C₂, WC oder W₂C und besteht außerdem aus üb- 1,8:160 = 1,125% für Kohlnestoff,
!icherweise als Schlackenbildner verwendeten Oxyden io Wenn die erfindungsgemäße Elektrode als Zusatz- und wenigstens einem Reduktionsmittel, wie Alumi- werkstoff bei einer Gasschmelzschweißung verwendet nium, Mangan, Silizium und Kohlenstoff. wird, dann wird Wolfram vorzugsweise in Form einer Der Umhüllung der erfindungsgemäßen Elektrode pulverförmigen Legierung aus Chrom, Wolfram und können mit Vorteil auch pulverförmige Kobaltzusätze Kohlenstoff mit einem unterhalb von 2500° C liegenden zugegebenwerden,sodaßdieErgiebigkeitderEiektrode 15 Schmelzpunktzugeführt. Bekanntlich liegt der Schmelzauf 200 bis 250% gesteigert wird. piinkt von Wolfram bei 338O°C und der vonWolfram-Die bei der erfindungsgemäßen Elektrode verwendete karoid W₂C bei 2750⁰C. Diese Temperaturen sind im Kobaltlegierung kann auch in Form eines Bandes her- allgemeinen zu hoch, und u> besteht bei ihnen die Gegestelll werden, das zur Bildung des M? UeIs der Seelen- fahr, daß die Legierung währenu der Flammenauftragselektrode verwendet wird. Die zuvor beschriebene ao schweißung nicht völlig schmilzt. Es werden daher in Mischung, weiche die schlackenbildenden Stoffe ^owie diesem Falle vorzugsweise Legierungei. aus Wolfram, die Zusatzelemente enthält, wird dabei innerhalb dieses Chrom und Kohlenstoff mit oder ohne Zusatz von rohrförmigen Mantels als Kernfüllung angeordnet. Bor verwendet, die einen möglichst niedrigen Schmelz-Ausgehend von einem zu einem rohrförmigen Man- punkt, d. h. einen solchen unter 2500⁰C, haben,
tel zusammengefallenen Band entsprechend der Legie- 25 Eine Legierung von Chrom, Wolfram und Kohlenrungszusammensetzung der Ziffer 5 in der vorstehen- stoff, die z. B. 55% Chrom, 38% Wolfram, 3% Kohden Tabelle mit 30 mm Breite vor dem Falten und lenstoff und einen aus Aluminium, Silizium und Eisen 0,3 mm Banddicke kann durch Hinzufügen von 60 g gebildeten Rest aufweist, hat einen verhältnismäßig einer Pulvermischung aus 78 % Chrom, 19% Wolfram niedrigen Schmelzpunkt von etwa 1900⁰C.
und 3 % Kohlenstoff zu 100 g des gefalteten Bandes 30 An Stelle einer Rohrform mit kreisrundem Quereine Seelenelektrode von 4 mm Durchmesser gebildet schnitt kann die erfindungsgemäße Seelenelektrode werden, die folgenden Schweißauftrag ergibt: Kobalt auch eine abgeplattete Form haben, die im allgemeinen 61%, Chrom 28%, Wolfram 6,5%, Kohlenstoff 1%, das Eindringen des Auftragsschweißgutes in die mit Eisen 3% und einen Rest von 0,5%, der aus Mangan, einer Auftragsschweißung zu versehenden Teile verSilizium und Spuren von Nickel besteht. 35 mindert und damit die Verdünnung des Schweißgutes Bei e^:ner erfindungsgemäßen Elektrode dieser Art herabsetzt.

Claims

Patentansprüche:

1. Umhüllte oder Seelenelektrode zum Niederlegen eines stellitischen Auttragsschweißgutes aus einem metallischen Kerndraht oder Mantel und einer Umhüllung oder Kernfüllung aus einer Mischung aus Schlackenbildnern und Chrom, Wolfram und Kohlenstoff, dadurchgekenn-ζ e i c h η e t. daß der Kerndraht oder Mantel gebildet ist von einer eisenhaltigen Kobaltlegierung, bestehend aus mindestens 93°/₀ Kobalt, wenigstens einem der drei Elemente Mangan, Titan und Aluminium, und zwar bis zu 4,5»/. Marian, bis zu 2"/₀ Than uad bis zu 2»/. Aluminium, Rest Eisen mit den üblichen hörstellungsbedingten Verunreiniguneen, insbesondere an Nickel, Kohlenstoff, SiIi-Lm, Schwefel und Phosphor, mit der Maßgabe, daß der Gesamtgehalt ,., Eisen. Mangan, T,tan und Aluminium der Formel