DE1927432C3

DE1927432C3 - Elektrode zum Auftragsschweißen auf Stahlerzeugnisse

Info

Publication number: DE1927432C3
Application number: DE19691927432
Authority: DE
Inventors: Jurij A.; Lanina Tamara W.; Schinianowskij Wasilij P.; Gawrisch Wasilij A.; Paschenko Mark A.; Melnik Aleksandr W.; Kiew; Schurkowskij Igor S.; Waksin Moisej I.; Dnepropetrowsk Juswenko (Sowjetunion)
Original assignee: Institut Elektroswarki Imeni E.O. Patona, Kiew (Sowjetunion)
Priority date: 1968-06-28
Filing date: 1969-05-29
Publication date: 1976-05-26

Description

^Kff fi' h dh iht di Stifigkeit eines solchen Mantels fü

zefc h η efd fdei'Kern neben dehnten Jedoch reicht die Steifigkeit eines solchen Mantels für

Komponente Aluminiumpulver in einer Menge die Aufwicklung der Elektrode auf die Spule und von 1 bis 3 Gewichtsprozent enthält. « deren sichere Zufuhrung in d.e Brennzone des L.cht-

2. Elektrode nach Anspruch 1, dadurch gekenn- bogens bei mechanisierten Auftragsschweißverfahren zeichnet, daß der Kern zusätzlich Natriumsiliko- nicht aus.

fluorid (Na₂SiF₆) in einer Menge von 1 bis 3 Ge- Schweißstäbe aus einer Sinterlegierung sind zum

wichtsorozent enthält, mechanisierten Auftragsschweißen wenn sie auch

3. Elektrode nach Anspruch 1 und 2, dadurch 15 den maximalen Gehalt an Karbiden in der aufgegek-nnzeichnet, daß der Kern neben den genannten schweißten Schicht gewährleisten, wenig geeignet. Es Komponenten zusätzlich Chromborid oder Bor- ist schwierig, manchmal auch unmöglich, die Sinterkarbid bzw. Legierungen von Bor mit Chrom elektrode in Form von Draht herzustellen, der zum enthält Aufwickeln auf Spulen geeignet ist.

4. Elektrode nach Anspruch 1 bis 3, dadurch 20 Der Zweck der vorliegenden Erfindung besteht in gekennzeichnet, daß die genannten Komponenten der Beseitigung der genannten Nachteile.

der Elektrode in folgendem Prozentverhältnis zum Der Erfindung wurde die Aufgabe zugrunde gelegt,

Gesamtgewicht der Elektrode enthalten sind: eine Elektrode mit einem Kern einer solchen Zu-

^u 1 u-j „- r> * ^u- cn sammensetzung zu entwickeln, die eine hohe Ver-

Chromkarbid (Cr₃C₂) 40 bis 60 schleißfcstigkeit des aufgeschweißten Materials mit

Aluminiumpulver 1 bis 3 _{ejnem mäßigen Gehalt an} Karbiden gewährleistet.

Natriumsilikofluorid . .. 1 bis 3 _Dk „_{te Aufgabe wird} dadurch gelöst, daß in

Chromborid oder Borkarbid .. 1 bis 8 _{der Elektrode zum} Auftragsschweißen auf Stahl-

Nickelmantel Rest erzeugnisse, die aus einem Nickelmantcl und dem

5. Elektrode nach Anspruch 1 bis 3, dadurch 30 Kern besteht, der Chromkarbide, insbesondere das gekennzeichnet, daß die genannten Komponenten Chromkarbid (Cr₃C₂), enthält, neben der genannten der Elektrode in folgendem Verhältnis zum Ge- Komponente erfindungsgemäß Aluminiumpulver in samtgewicht der Elektrode enthalten sind: einer Menge von 1 bis 3 Gewichtsprozent enthalten ist.

Zur Beseitigung von Poren in der aufgeschweißten

Chromkarbid (Cr₃C₂) 40 bis 60 35 Schicht enthält der Kern zusätzlich Natriumsiliko-

Aluminiumpulver 1 bis 3 fluorid (Na₂SiF₆) in einer Menge von 1 bis 3 Gevvichts-

Natriumsilikofluorid 1 bis 3 prozent.

B—Cr-Fe—Al-Legierung Zur Verfestigung des Bindemittels enthält der Kern

(15 bis 25% B, 30 bis 50% Cr, zusätzlich Chromborid oder Borkarbid bzw. Legic-

2 bis 8% Al, im übrigen Fe) 2 bis 12 40 rungen von Bor mit Chrom.

Nickelmantel Rest Eine besonders günstige Lösung kann bei der Verwendung einer Elektrode herbeigeführt werden, deren

genannte Komponenten in folgendem Prozentverhältnis zum Gesamtgewicht der Elektrode enthalten 45 sind:

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Werk- Chromkarbid (Cr₁C₂) 40 bis 60

ttoffe zum Schweißen und Auftragsschweißen, ins- Aluminiumpulver 1 bis 3

besondere auf Elektroden zum Auftragsschweißen Natnumsilikofluorid 1 bis 3

auf Stahlerzeugnisse. Chromborid oder Borkarbid .... 1 bis 8

Die vorliegende Erfindung wird besonders erfolg- 50 Nickelmantel Rest
reich zum Auftragsschweißen auf Teile angewandt,

die unter den Bedingungen des Verschleißes bei Zur Verbilligung der Elektrode und zur Vereinnormalen und erhöhten Temperaturen betrieben wer- fachung deren Herstellungstechnologic werden die den. genannten Komponenten der Elektrode in folgendem Aus der Erfahrung ist bekannt, daß eine besonders 55 Prozentverhältnis zum Gesamtgewicht der Elektrode hohe Verschleißfestigkeit Legierungen aufweisen, die genommen:
größere Mengen von festen Karbiden enthalten. Zum

Auftragsschweißen solcher Legierungen verwendet Chromkarbid (Cr₃C₂) 40 bis 60

man Rohrelektroden, die aus einem Nickel- oder Aluminiumpulver 1 bis 3

Kobaltmantel und einem Kern bestehen, der Guß- 60 Natriumsilikofiuorid . 1 bis 3

wolframkarbide, seltener Karbide anderer Metalle, B—Cr — Fe—Al-Legierung

z.B. vom Chrom, enthält. (15 bis 25% B; 30 bis 50"% Cr;

Zum Auflragsschweißen verschleißfester Legie- 2 bis 8% Al; Rest Fe) 2 bis 12

rungen mit einem hohen Gehalt an Karbiden ver- Nickelmantel Rest

wendet man weitgehend auch Stäbe aus Sinterlegie- 65

rungen, z.B. aus einer Legierung Cr₁C₂ — Ni, die Nachstehend wird die vorliegende Erfindung durch

85% Cr₃C₈ und 15% Ni enthält (s. die Zeitschrift deren eingehende Beschreibung näher erläutert.

»Schweißtechnik', Nr. 6. 1965 —in Russisch). Das Maiuelmaterial und das Karbid sollen beim

Schmelzen eine minimale gegenseitige Löslichkeit aurweisen, wodurch es möglich wird, in der aufgeschweißten Schicht den maximalen Gehalt an Karbiden zu erhalten. Als Mantelmaterial wurde Nickel, als Karbid Chromkarbid (Cr₃C₂) gewählt.

Damit der Mantel starr und fest genug ist, soll dessen Gewicht mindestens 30 bis 40% vom Gesamtgewicht der Elektrode betragen. Die mit dieser Elektrode aufgeschweißte Schicht enthält eine erhöhte Menge von weichem Nickelbindemittel und eine ungenügende Mengevon Karbiden. Eine solche aufgeschweißte Schicht verschleißt ungleichmäßig; zunächst verschleißt nämlich der weiche Legierungsbestandteil, wobei die Karbide bloßgelegt werden und iiusbröckeln. Die Verschleißfestigkeit der mit dieser Elektrode aufgeschweißten Schicht ist niedrig.

Zur Beseitigung dieses Nachteils muß der weiche Legierungsbestandteil (das Bindemittel) verfestigt werden.

Dies wird dadurch erreicht, daß in den Kern der Elektrode neben dem Chromkarbid Aluminium eingeführt wird, wodurch sich in dem Bindemittel der aufgeschweißten Schicht das lntermetallid Ni₃Al bildet, das das Bindemittel verfestigt. Eine wesentlichere Verfestigung des Bindemittels, das eine Legierung auf Nickelgrundlage darstellt, wird durch Boride herbeigeführt. Deshalb führt man in den Kern der Elektrode zusätzlich Pulver von Chromborid oder von Borkarbid oder Pulver einer B—Cr—Al — Fe-Legierung ein. Diese Legierung weist die folgende Zusammensetzung auf: 15 bis 25% B; 30 bis 50% Cr; 2 bis 8% Al; Rest Eisen. Diese Legierung läßt sich gut mahlen, sie ist billiger als das Chromborid oder das Borkarbid.

In der nachstehenden Tabelle 1 werden zum Vergleich Daten angeführt, die den Effekt der Verfestigung des Bindemittels des aufgeschweißten Metalls veranschaulichen.

Tabelle 1

Auftragsschweißbedingungen

Härte des aufgeschweißten Metalls

mittlere Härte Mikrohärte (kp/mm⁵)

(kp/mm²) von Bindemittel von Karbiden
3 4

Hand-Lichtbogenauftragsschweißen mit einem Stab aus 48 bis einer Sinterlegierung, die 85% Cr₃C₂ und 15% Ni enthält

Automatisches UP-Lichtbogenauftragsschweißen mit 42 bis einer Elektrode, die 59% Cr₃C₂, 1% Na₂SiF₆, 40% Ni enthält

Automatisches UP-Lichtbogenauftragsschweißen mit 42 bis

einer Elektrode, die 55% Cr₃C₂, 3% Al, 41%Ni,
1% Na₂SiF₆ enthält

Automatisches UP-Lichtbogenauftragsschweißen mit 55 bis

einer Elektrode, die 51% Cr₃C₂, 1,5% Al, 1% Na₂SiF₆, 8% Legierung von Bor mit Chrom (Zusammensetzung siehe oben)

180 bis 220 2000 bis 2200

200 bis 250 2000 bis 2200

320 bis 400 HOOO bis 2200

552 bis 662 2000 bis 2200

Aus den Angaben der Tabelle 1 ist zu ersehen, daß die Einführung von Aluminium und borhaltigen Verbindungen in den Kern der Elektrode es möglich macht, die Mikrohärte des Bindemittels zu erhöhen, in dem feste Chromkarbide verteilt sind.

Durch die Steigerung der Mikrohärte des Bindemittels bietet es sich an, den Verschleiß des aufgeschmolzenen Metalls zu vermindern.

Die Verschleißprüfungen wurden durch Belüftung der Proben mit einem Gasstrom, der 10 Gewichtsprozent Teilchen von Schleifmittel enthält, durchgeführt. AlsSchleifmittel verwendete maiiQuarzsandoderGichtgasstaub von Hochöfen. Die Temperatur der Probe war 400° C, der Gasdruck vor der Düse 2 atü, der Auftreffwinkel des Schleifmittels auf die zu verschleißende Oberfläche (Einfallwinkel) 10, 30. 45 und 75°, die Prüfdauer 15 Minuten.

Die Prüfergebnisse sind in F i g. 1 dargestellt: F i g. 1 a zeigt die Prüfergebnisse mit Quarzsand, F i g. 1 b diese mit Gichtgasstaub. Die Kurve 1 zeigt die Abhängigkeit des Verschleißes der aufgeschweißten Schicht, z.B. des Kohlenstoffstahls (0.45% C) von dem Einfallwinkel. Die Kurve 2 zeigt die Abhängigkeit des Verschleißes der aufgeschweißten Schicht. y η der Rohrelektrode mit hohem ChrOii-.gchah (3,0 bis 3,5% C, 25 bis 30% Cr, 2 bis 4% Ni, 2 bis 4% Si, 0,8 bis 1,51 % Mn) von dem Einfallwinkel. Die Kurve 3 zeigt die Abhängigkeit des Verschleißes des Metalls, das mit einer Pulverelektrode aufgeschweißt wurde, die einen Nickelmantel (40%) und Chromkarbid (60%) enthält, von dem Einfallwinkel. Die Kurve 4 zeigt die Abhängigkeit des Verschleißes des Metalls, das mit der Elektrode mit einem Stab aus Sinterlegierung (85% Cr₃C₂ + 15%, Ni) aufgeschweißt wurde, von dem Einfallwinkel.

Die Kurve 5 zeigt die Abhängigkeit des Verschleißes des Metalls, das mit der ernndungsgemäßen Elektrode aufgeschweißt wurde, von dem Einfallwinkel.

Aus den Prüfergebnissen ist zu ersehen, daß die erfindungsgemäßen Elektroden eine hohe Verschleißfestigkeit des aufgeschweißten Metalls gewährleisten und den Stäben aus einer Sinterlegierung, die 85% Cr₃C₂ enthält, nicht nachstehen.

Zur Beseitigung von Poren in der aufgeschweißten Schicht wird in den Kern der Elektrode Natriumsilikofluorid (Na₂SiF₀) in einer Menge von 1 bis 3 Gewichtsprozent eingeführt. Die Mengen der anderen Komponenten der Elektrode werden derart gewählt, daß eine maximale Verschleißfestigkeit und möglichst geringe Sprödigkeit der aufgeschweißten Schicht ge-

währleistet wird. Eine Vergrößerung der Menge von borhaitigen Komponenten über die Norm hinaus wird von einer Zunahme der Zahl und Größe von Rissen begleitet. Eine Verringerung der Menge von borhaitigen Komponenten führt zur Senkung di Verschleißfestigkeit der aufgeschweißten Schicht. Zui besseren Verständnis der Erfindung werden in di Tabelle 2 konkrete Ausführungsbeispiele angefiihr

Tabelle 2

Nr. der Zusammensetzung
der Elektrode

Gehalt an Komponenten, Gewichtsprozent
Chromkarbid Chromborid Borkarbid

Legierung 15 bis 25% B. 30 bis 50% Cr, 2 bis 8 % Al, im übrigen Fe	Aluminium pulver	Na₁SiF,	Nicki manl·
	1,5	2,0	Rest
—	1,5	2,0	Rest
—	1,5	2,0	Rest
2	1,5	2,0	Rest
6	1,5	2,0	Rest

1.	59
2.	57
3.	57
4.	57
5.	53

Die Elektroden können in Form von Draht runden in dem ersten Fall ein Nickelband z.B. von 0,3 X 22 m

Querschnitts (von 5-^6 mm Durchmesser) oder in Querschnitt, in dem zweiten Fall zwei Bänder μ

Form von Band mit einem Querschnitt von 20 X 3 mm »s 0,3 X 22 mm bzw. 0,3 χ 24 mm Querschnitt, ausgeführt werden. Für den Mantel verwendet man

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Die Rohrelektroden mit dem Kern aus Wolfrarn- PatentansDriiche- karbid gewährleisten nicht eine gleichmäßige Ver- ratentansprucne. teilune der Karbide in der aufgeschweißten Schicht . kar g Patentanspruche. «|[ng J^ ^^ .n ^ aufgeschweißlen Schicht)

1. Elektrode zum Auftragschweißen auf Stahl- da die Wolframkarbide^ein großes ^fisch« Ge-

erzeugnisse, die aus einem Nickelmantel und einem 5 wicht ^weisen In dem Bestreben Jen Ge.ult der