DE1935866B2

DE1935866B2 - Schweißelektrode zum elektrischen Lichtbogenschweißen in Luft

Info

Publication number: DE1935866B2
Application number: DE1935866A
Authority: DE
Inventors: Karel Christiaan Utrecht Ter Haar (Niederlande)
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1968-07-31
Filing date: 1969-07-15
Publication date: 1975-07-24
Also published as: NL6810908A; US3597584A; FR2014056A1; BE736830A; ES370008A1; SE344697B; GB1270998A; DE1935866A1; AT288813B

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine nackte Elektrode zum elektrischen Lichtbogenschweißen in Luft. Eines der Probleme, die sich beim elektrischen Lichtbogenschweißen ergeben, ist das Auftreten "on Porolität der Schweiße. Es wurden verschiedene Hilfsmittel 4<j tum Lösen dieses Problems gefunden. Beim elektrische;' Lichtbogenschweißen mit einer nackten Elektrode — in diesem Falle einer nicht mit schlackenbildenden und anderen Bestandteilen überzogenen Elektrode —, die aus massivem Metall oder aus einem Mantel und einem unter ariderem schlackenbildende bestandteile enthaltenden Kern bestehen kann, wird •ine Schutzgasatmosphäre ungewandt. Dabei ergibt •ich der Nachteil, daß das Schutzgas gesondert (in ttahlflaschen) herbeigeschafft werden muß und daß 5<> Maßnahmen getroffen werden müssen, um das Schutz-

g.s dem Schweißbogen und der Schweißstelle zuzuhren.

Die Erfindung bezweckt, e:in Verfahren zu schaffen, das einfacher und wirtschaftlicher ist und bei dem die Anwendung eines Schutzgases nicht erforderlich ist. t>er Schweißvorgang wird dabei in Luft durchgeführt.

Dies kann mit Hilfe einer Schweißelektrode (eines Schweißdrahtes) erzielt werden, die (der) aus einem rohrförmigen Mantel auf Basis von Eisen und einem Kern einer sehr genau bestimmten Zusammensetzung besteht.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schweißelektrode zum elektrischen Lichtbogenschweißen in Luft, die aus einem rohrförmigen Mantel auf Basis von Eisen und einem schlackenbildendes Material und Metallpulver enthaltenden Kern besteht, und ist dadurch gekennzeichnet, daß die Menge an schlackenbildendem

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Material 5 bis 15% des Gewichts der Elektrode beträgt, daß dieses Material Kalziumfluorid, Titandioxyd und Kalifeldspat in Mengen von 3,0 bis 7,5 Gewichts Prozent, 0,75 bis 3,0 Gewichtsprozent bzw. 0,25 bis 0,00 Gewichtsprozent enthält und ferner Kalziumkarbonat in einer Menge von 0 bis 7,3 Gewichtsprozent enthalten kann, mit der Maßgabe, daß das Verhältnis der Gewichtsmengen Kalziumkarbonat und Kalziumfluorid stets kleiner als 1 ist, und daß der Kern ferner Ferrotitan mit 15 bis 25 Gewichtsprozent Titan in einer Menge von 3,5 bis 9,5 Gewichtsprozent enthält.

Es wurde gefunden, daß sich die Elektrode nach der Erfindung besonders gut zum Anbringen abriebfester Schichten eignet. Überraschenderweise hat sich nämlich herausgestellt, daß ein erheblicher Teil des in der Elektrode vorhandenen Titans und Kohlenstoffs in das Schweißmaterial gelangt. Diesem Umstand ist die große Härte und die große Abriebfestigkeit des Schweißmetalls zuzuschreiben.

Der Kern der Elektrode kann neben den erwähnten kennzeichnenden Bestandteilen in Pulverform Eisen, Legierungsmetalle, z. B. Chrom oder Nickel, Ferromangan, Siliziumkarbid und Kohlenstoff enthalten. Die Mengen dieser Stoffe können auf bekannte Weise den an das Schweißmetall zu stellenden Anforderungen angepaßt werden

Es hat sich herausgestellt, daß unter Umständen beim Schweißen mit Elektroden mit mehr als 5 Gewichtsprozent Kalziumfluorid eine gewisse Rauch- und Gestanksentwicklung auftritt. Daher werden vorzugsweise Elektroden angewandt, die weniger als 5 Gewichtsprozent Kalziumfluorid enthalten. Bei bevorzugten Ausführungsformen der Elektrode nach der Erfindung enthält das schlackenbildende Material Kalziumfluorid, Titandioxyd und Kalifeldspat in Mengen von 3,5 bis 4,5 Gewichtsprozent, 0,9C bis 1,5 Gewichtsprozent bzw. 0,35 bis 0,5u Gewichtsprozent.

Es wurde ferner gefunden, daß die erwähnte Rauch- und Gestanksentwicklung dadurch unterdrückt werden kann, daß dem schlackenhildenden Material Kalziumkarbonat zugesetzt wird. Um eine gut fließende Schlacke zu erhalten, soll die Gewichtsmenge an Kalziumkarbonat kleiner als die an Kalziumfluorid sein. Vorzugsweise werden diese Stoffe in einem Gewichtsverhältnis von etwa 2:3 angewandt.

Die in der Beschreibung und in den Patentansprüchen angegebenen Mengen in Gewichtsprozent bezeichnen stets Gewichtsprozent der Elektrode (somit des Mantels und des Kernes'».

Die Erfindung wird an Hand der folgenden Beispiele näher erläutert.

Mit einem Schweißdraht (Durchmesser 2,4 mm) der folgenden Zusammensetzung wurden Auftragsschweissungen hergestellt:

Beispiel 1
Kern:

Kalzi'imfluorid 5,5

Titandioxyd 1,5

Kalifeldspat 0,5

Ferrotitan 4,6

(mit 20 Gewichtsprozent Ti)

Ferromangan 0,5

(mit 80 Gewichtsprozent Mn)
Eisenpulver 24,4

Mantel:
Weichstahl 63,0

Die Gehalte sind, wie auch beim nachstehenden Beispiel, in Gewichtsprozent des Schweißdrahtes ausgedrückt.

Bei einigen Versuchen wurde mit Gleichstrom und bei anderen Versuchen mit Wechselstrom geschweißt. Stromstärken 300 bis 600 A, Schweißspannung 28 bis 34 V. Die herausragende Länge des Drahtes betrug 20 bis 30 mm.

Es stellte sich heraus, daß das Schweißmetall 0,07% C; 0,036% N; 0,55% Ti; 0,20% Si und 0,60% Mn (Gewichtsprozent) enthielt. Die Härte des Schweißmetalls war Brinell 275. (Die Härte eines derartigen Stahls ohne Titan ist erheblich geringer.)

Bei einem zweiten Beispiel war die Zusammensetzung des Schweißdrahts (Durchmesser 2,4 mm) wie folgt (in Gewichtsprozent des Drahtes):

Beispiel 2

Kern:

Kalziumfluorid 5,5

Titandioxyd 1,5

Kalifeldspat 0,5

Ferrotitan 4,6

(mit 20 Gewichtsprozent Ti)
Ferromangan 0,5

(mit 80 Gewichtsprozent Mn)
Ferromolybdän 1,5

(mit 70 Gewichtsprozent Mo)
Chromeisen 7,2

(mit 70 Gewichtsprozent Cr und

7 Gewichtsprozent C)
Eisenpulver 15,7

Mantel:
Weichstahl

.63,0 gehalt; die beiden übrigen Beispiele beziehen sich auf Elektroden, die zum Unterdrücken dieser Rauch- und Gestanksentwicklung Kalziumkarbonat enthalten. Die Gehalte sind auch in diesem Falle in Gewichtsprozent der Elektrode angegeben.

Beispiel 3

Kalziumfluorid 3,5

Titandioxyd 0,95

ίο Kalifeldspat 0,40

Ferrotitan (mit 21 % Ti) 4,1

Eisenpulver 28,8

Mantel (Weichstahl) 62,25

Beispiel 4

Kalziumfluorid 4,2

Titandioxyd 1,2

Kalifeldspat 0,45

Ferrotitan (mit 21 % Ti) 6,15

ao Eisenpulver 26,0

Mantel (Weichstahl) 62,0

Beispiel 5

Kalziumfluorid 4,0

Kalziumkarbonat 2,6

Titandioxyd 1,6

Kalifeldspat 0,4

Ferrotitan (mit 21 % Ti) 4,0

Eisenpulver 26,0

Mantel (Weichstahl) 61,4

Beispiel 6

Die Vickers-Härte des SchweißmeteHs war 590 bis 700.

Bei beiden Beispielen war nur eine überraschend geringe Menge des zugesetzten Kohlenstoffs und der zugesetzten Legierungselemente verbrannt. Bei dem zweiten Beispiel, bei dem der Gesamtkohlenstoffgehalt des Schweißdrahts 0,60 Gewichtsprozent betrug, enthielt das Schweißmetall 0,50 Gewichtsprozent Kohlenstoff. Der Titangehalt des Schweißdrahts betrug 0,93 Gewichtsprozent, der des Schweißmetalls 0,53 Gewichtsprozent.

Nachstehend folgen einige Beispiele von Elektroden nach der Erfindung, bei denen das Auftreten einer Rauch- und Gestanksentwicklung unterdrückt ist. Die beiden ersten Beispiele beziehen sich auf Elektroden mit einem verhältnismäßig niedrigen Kalziumfluorid-

Kalziumfluorid 5,0

Kalziumkarbonat 3,3

Titandioxyd 1,75

Kalifeldspat 0,45

Ferrotitan (mit 21 % Ti) 4,0

Eisenpulver 23,5

Mantel (Weichstahl) 62,0

Der Schweißdraht nach der Erfindung eignet sich vorzüglich zum automatischen und halbautomatischen elektrischen Lichtbogenschweißen in Luft. Es hat sich herausgestellt, daß beim Schweißen auch keine Porositat im Schweißmetall auftritt, wenn der Bogen einem Seitenwind ausgesetzt ist. Beim Schweißen ist das Spritzen auf ein Mindestmaß beschränkt. Es können Schweißen mit einem sehr glatten Äußeren erhalten werden. Die Schlackenschicht läßt sich leicht entfernen.

Es ist auch wichtig, daß mit der erfindungsgemäßen Schweißelektrode mit Wechselstrom geschweißt werden kann.

Claims

19 Patentansprüche:

1. Schweißelektrode zum elektrischen Lichtbogenschweißen in Luft, die aus einem rohrförmigen Mantel auf Basis von Eisen und einem schlackenbildendes Material und Metallpulver enthaltenden Kern besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge an schlackenbildendem Material 5 bis 15 % des Gewichtes der Elektrode beträgt, daß dieses Material Klaziurnfluorid, Titandioxyd und Kalifeldspat in Mengen von 3,0 bis 7,5 Gewichtsprozent, 0,75 bis 3,0 Gewichtsprozent bzw. 0,25 bis 0,80 Gewichtsprozent enthält und ferner Kalziumkarbonat in einer Menge von 0 bis 7,5 Gewichtsprozent enthalten kann, mit der Maßgabe, daß das Verhältnis der Gewichtsmengen Kalziumkarbonat und Kalziumfluorid stets kleiner als 1 ist, und daß der Kern ferner Ferrotitan mit 15 bis 25 Gewichtsprozent Titan in einer Menge von 3,5 bis 9,5 Gewichtsprozent enthält.

2. Schweißelektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das schlackenbildende Material Kalziumfluorid, Titandioxyd und Kalifeldspat in Mengen von 3,5 bis 4,5 Gewichtsprozent, 0,90 bis 1,5 Gewichtsprozent bzw. 0,35 bis 0,50 Gewichtsprozent enthält.

3. Schweißelektrode nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das schlackenbildende Material Kalziumkarboaat enthält und daß das 3<> Gewichtsverhältnis der Mengen Kalziumkarbonat und Kalziumfluorid etwa 2:3 ist.