DE1783126C3 - Umhüllte oder Seelenelektrode zum Niederlegen eines stellitischen Auftragsschweißgutes. Ausscheidung aus: 1533372 - Google Patents

Umhüllte oder Seelenelektrode zum Niederlegen eines stellitischen Auftragsschweißgutes. Ausscheidung aus: 1533372

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Description

783126
trode sieht jedoch vor, daß die den Kerndraht oder Mantel derselben bildende eisenhaltige Kobaltlegierung aus 3,8% Eisen, 1,5% Mangan, 0,04% KohJenstoff, unter 0,03% Schwefel, unter 0,03 % Phosphor, bis 0,5% Silizium, bis 0,25% Nickel sowie Kobalt als Rest besteht.
Die besonders gute Kaltverformbarkeit des Kerndrahts 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 Eisens die angegebenen Gehaltsgrenzen und GehaJtsverhällnisse vorliegen.
Die Kobaltlegierung des Kerndrahts oder Mantels der erfindungsgemäßen Elektrode besitzt die günstigen Kaltverformungseigenschaften, obwohl sie aus hexagonalen Kristallen oder einer Mischung aus hexagonalen Kristallen und kubisch flächenzentrierten Kristallen 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 Kobaltlegierung des Kerndrahts oder Mantels der erfindungsgemäßen Elektrode ist 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 Nicke! oder anderer, die Warmhärte herabsetzender Bestandteile besitzt das mit der Elektrode erzeugte Schweißgut auch eine zufiiedenstellende Warmhärte.
Infolgeäessen 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 Kobalüegierung 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 hexagonalen Struktur nicht als Legierungsbestandteil vorgesehen, sondern lediglich in geringen Mengen als Verunreinigung vorhanden. DerGehalt der Legierung anSilizium solldabei 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 Legierungsbesiandteile 3 4 5
teile
to 		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
ao Ρ··· · 0,22 0,009 0,25 0,05 0,25
Ni... 0,25
Sum 100,000 100,000 100,000 100,000
me 100,000
Die Kobaltlegierung des Kerndrahts oder Mantels der erfindungsgemäßen Elektrode wird nach pulvermetallurgischen Verfahren, durch Vakuumschmelzen, durch Schmelzen unter einer Schutzgasatmosphäre gegen Sauerstoff und Stickstoff, durch Schmelzen unter Schlacke oder auf andere Weise hergestellt.
Die Legierung kann ohne Schwiei igkeiten 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 auf 4 mm sind zwei Zwischenglühungen bei etwa 7 und 5 mm erforderlich. Nach einer Zwischenglühung während einer Stunde bei einer Mindesttemperatur von 900°C hat die Legierung eine Festigkeit von 45 bis 60 kg/mm* 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 inderUmhüllung eine genügende Menge an Reduktionsmetallen, wie Aluminium, Mangan oder Siiizium, vorhanden ist.
Aus diesem Grunde gibt ein Draht entsprechend der Legierungszusammensetzung in Spalte 1 der Tabelle bei einem Durchmesser von 4 mm und einem Gewicht von 50 g, welcher 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 befragt 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 angegebenen 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 %. 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 elemen- Pulvermischung betragen 46,8 : 160 = 29,25% für tarer Form und teilweise als Karbid in der Form von Chrom, 11,4:160 = 7,125% für Wolfram und Cr3Cj, WC oder WäC und besteht außerdem aus üb- 1,8 :160 = 1,125% für Kohlnestoff,
licherweise 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 zugegeben werden, so daß die Ergiebigkeit der Elektrode 15 Schmelzpunkt zugeführt. Bekanntlich liegt der Schmelzauf 200 bis 250% gesteigert wird. punkt von Wolfram bei 33800C und der vonWolfram-Die bei der erfindungsgemäßen Elektrode verwendete karbid W2C bei 27500C. Diese Temperaturen sind im Kobaltlegierung kann auch in Form eines Bandes her- allgemeinen zu hoch, und es besteht bei ihnen die Gegestellt werden, das zur Bildung des Mantels der Seelen- fahr, daß die Legierung während der Flammenauftragselektrode verwendet wird. Die zuvor beschriebene ao schweißung nicht völlig schmilzt. Es werden daher in Mischung, welche die schlackenbildenden Stoffe sowie diesem Falle vorzugsweise Legierungen 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 γόη 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 1900° C.
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 einer erfindungsgemäßen Elektrode dieser Art herabsetzt.

Claims (5)

1 2 Derartige Elektroden sind bereits bekannt. Bei den Patentansprüche: bekannten Elektroden besteht deren metallischer Kerndraht oder Mantel aus einer kaltverformbaren
1. Umhüllte oder Seelenelektrode zum Nieder- Kobaltlegierung mit sehr hohem Kobaltgehalt, die bei legen eines stellitischen Kuftragsschweißgutes aus 5 Raumtemperatur eine kubisch flächenzentnerte Strukeinem metallischen Kerndraht oder Mantel und tür besitzt. Zur Bildung des metallischen Kerndrahts einer Umhüllung oder Kernfüllung aus einer oder Mantels der bekannten Elektroden gelangte Mischung aus Schlackenbildnern und Chrom, bereits eine Kobaltlegierung zur Verwendung, die 6 bis Wolfram und Kohlenstoff, dadurchgekenn- 11% Eisen oder 24 bis 30°/? Nickel enthält oder gleichzeichnet, daß der Kerndraht oder Mantel ge- ίο zeitig Eisen und Nickel mit einem Mindestverhältnis bildet ist von einer eisenhaltigen Kobaltlegierung, entsprechend der Beziehung
bestehend aus mindestens 93 °/0 Kobalt, wenigstens 0, F _i_ i/o/ xj} = 4 7
einem der drei Elemente Mangan, Titan und Alu- '° · '° \
minium, und zwar bis zu 4,5 °/0 Mangan, bis zu aufweist, und zwar mit der zusätzlichen Bedingung, 2% Titan und bis zu 2% Aluminium, Rest Eisen 15 daß jedes dieser beiden Legierungselemente mit minmit den üblichen herstellungsbedingten Verunreini- destens einem Prozent vorhanden sein soll. Dabei gungen, insbesondere an Nickel, Kohlenstoff, SiIi- wurde angestrebt, daß die Kobaltlegierung bei diesen zium, Schwefel und Phosphor, mit der Maßgabe, gleichzeitig vorhandenen Eisen- und Nickelgehalten daß der Gesamtgeftalt an Eisen, Mangan, Titan bei Raumtemperatur ihre für das Kaltschmieden erfor- und Aluminium der Formel ao derliche kubisch flächenzentrierte Struktur beibehält.
ο/ ζ.- «·, »/ v. n .c „, τ-· „ „, . ,„, Die bekannten Elektroden haben den Nachteil, daß
°/0 Per 0,3 · % Mn+ 0,45 · %Ti + 2 · % Al < 6% die Warmhärtedes mit ihnen erzielten Auftragsschweißgenügt, und daß die die Umhüllung oder Kern- gutes zu wünschen übrigläßt, und zwar insbesondere füllung bildende Mischung Chrom, Wolfram und infolge des Nickelgehaltes ihres metallischen Kern-Kohlenstoff in solchen Mengen enthält, daß ihre 25 drahts oder Mantels. Außerdem macht die Anwesen-Anteile, bezogen auf das Gewicht des Kerndrahtes heit von mindestens einem Prozent Nickel in dem me- oder Mantels und dieser drei Mischungsbestand- tallischen Kerndraht oder Mantel der Elektroden das teile, 25 bis 35°/0 Chrom, 3 bis 15°/0 Wolfram und von ihnen niedergelegte Schweißgut gegen die Ein-0,5 bis 8°/0 Kohlenstoff ausmachen. wirkung von Schwefel empfindlich, der oft in den mit
2. Umhüllte oder Seelenelektrode nach An- 30 dem Schweißgut in Berührung kommenden Stoffen spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die den enthalten ist.
Kerndraht oder Mantel bildende eisenhaltige Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde,
Kobaltlegierung aus 3,8 °/0 Eisen, 1,5% Mangan, eine Elektrode der eingangs genannten Art zu schaffen, 0,04% Kohlenstoff, unter 0,03% Schwefel, unter welche die aufgezeigten Nachteile der bekannten Elek-0,03% Phosphor, bis 0,5% Silizium, bis 0,25% 35 troden nicht besitzt und einerseits eine besonders gute Nickel sowie Kobalt als Rest besteht. Kaltverformbarkeit ihres metallischen Kerndrahts oder
3. Umhüllte Elektrode nach Anspruch 1 oder 2, Mantek aufweist sowie andererseits eine zufriedendadurch gekennzeichnet, daß der Anteil an Chrom, · stellende Warmhärte des mit ihr erzielbaren Auftrags-Wolfram und Kohlenstoff in der Umhüllung teil- schweißgutes ergibt.
weise in elementarer Form und teilweise als 40 Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch geKarbid in der Form von Cr3C2, WC oder W2C vor- löst, daß der metallische Kerndraht oder Mantel der liegt und daß die Umhüllung außerdem aus Elektrode gebildet ist von einer eisenhaltigen Kobaltüblicherweise als Schlackenbildner verwendeten legierung, bestehend aus mindestens 93% Kobalt, Oxyden und wenigsten:, einem Reduktionsmittel wenigstens einem der drei Elemente Mangan, Titan wie Aluminium, Mangan, Silizium und Kohlenstoff 45 und Aluminium, und zwar bis zu 4,5% Mangan, bis besteht. zu 2% Titan und bis zu 2% Aluminium, Rest Eisen
4 Umhüllte Elektrode nach einem der An- mit den üblichen herstellungshedingten Verunreinisprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die gungen, insbesondere an Nickel, Kohlenstoff, Silizium, Umhüllung einen Zusatz an pulverförmigem Ko- Schwefel und Phosphor, mit der Maßgabe, daß der bait zur Steigerung ihrer Ergiebigkeit auf 200 bis 50 Gesamtgehalt an Eisen, Mangan, Titan und Alumi-250% aufweist. nium der Formel
5. Elektrode nach einem der Ansprüche 1 bis 4, 0/ Fe + „ 3 .0/Mn + 0)45 . o/ Ti + 2. ., A1 < 6 e/ dadurch gekennzeichnet, daß zu ihrer Verwendung ' °
als Zusatzwerkstoff bei der Gasschmelzschweißung genügt, und daß die die Umhüllung oder Kernfüllung Chrom, Wolfram und Kohlenstoff in der Schlacken- 55 der Elektrode bildende Mischung Chrom, Wolfram bildner enthaltenden Mischung in Form von Le- und Kohlenstoff in solchen Mengen enthält, daß ihregierungen mit oder ohne Zusatz von Bor mit einem . Anteile, bezogen auf das Gewicht des Kerndrahtes Schmelzpunkt unter 250O0C vorliegen. oder Mantels und dieser drei Mischungsbestandteile,
25 bis 35% Chrom, 3 bis 15% Wolfram und 0,5 bis 60 8% Kohlenstoff ausmachen.
Gemäß einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Elektrode kann die den Kerndraht oder Mantel
Die Erfindung betrifft eine umhüllte oder Seelen- derselben bildende eisenhaltige Kobaltlegierung beielektrode zum Niederlegen eines stellitischen Auf- spielsweise 3,5% Eisen, 2% Mangan, 1% Titan und tragsschweißgules aus einem metallischen Kerndraht 65 0,5% Aluminium aufweisen, denn 3,5%+ 0,3-2% oder Mantel und einer Umhüllung oder KcrnfüHung + 0,45 · 1 % + 2 · 0,5% ist gleich 5,55%, d. h. kleiner aus einer Mischung aus Schlackenbiidnern und Chrom, als 6 %.
Wolfram und Kohlenstoff. Eine bevorzugte Ausführungsform der neuen Elek-
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