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SOHWEISSPULVER ZUR SCHWEISSUNG VON ALUMINIUM UND ALUMINIUB ,EGIERUNGEN
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet des Schweißens von NE-Metallen
und genauer auf Schweißpulver zur Schweißung von Aluminium und seinen Legierungen;
bevorzugt nach dem Elektroschlacke-Verfahren.
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Essind Schweißpulver zur Schweißung von Aluminium bekannt, welche
die folgende Zusammensetzung haben: Lithiumfluorid 1- 5%, Natriumfluorid 16 -24%,
Kalzinmfluorid 55- 81%, Boroxyd 2 16%, Borax 2- 16% (siehe z.B. das USA-Patent 2
507 751, Kl. 148 - 26 vom 16. Mai 1950).
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Der Nachteil der bekannten Sohweißulver ist, daß sie aus vielen Komponenten
bestehen und sich für die Elektroschlacke--Schweißung von Aluminium und dessen Legierungen
nicht eignen, da ihre physikalisch-ohemischen Eigenschaften und in erster Linie
die elektrische Leitfähigkeit, die Grenzflächenspannung,
die große
Dichte und die übermäßige Hygroskopizität befriedigend sind.
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Zweok der vorliegenden Erfindung ist die Beseitigung der erwähnten
Nachteile.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine solche Zusammensetsung
des Schweißpulvers zu entwickeln, die über die Gesamtheit solcher physikalisch-chemischer
Eigenschaften verfügt, welche einen stabilen Ablauf des Elektroschlackeprozesses
gewährleisten, und die es außerdem ermoglicht, die Elektroschlacke--Schweißung von
Aluminium und dessen Legierungen unter Erzielung von Schweißverbindungen hoher Qualität
zu verwirklichen, ohne daß hierbei die Korrosion des Schweißnahtwerkstoffs hervorgerufen
wird.
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Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß das Schweißpulver zur Schweißung
von Aluminium und dessen Legierungen, welches Lithiumfluorid, Natriumfluorid und
Kalzinmfluorid aufweist, erfindungsgemäß die genannten Bestandteile in dem folgenden
Gewichtwverhältnis (Gew.%) enthält: Lithiumfluorid ............. 20-50; Natriumfluorid
............. 30-60; Kalziumfluorid ............. 10-40.
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Das Schweißpulver der vorgeschlagenen Zusammensetzung besitzt eine
im Vergleich mit Aluminium niedrigere Schmeiztemperatur und die optimale Kennzahl
der elektrischen Leitfähigkeit im gesohmolzenen Zustand, wodurch ein schnelles Schmelzen
des Schweißpulvers zu Beginn des Elektroschlackeprozesses und die Entwicklung einer
genUgeenden Wärmemenge für das Abschmelzen des Schweißmetalls gewährleistet werden.
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Dieses Schweißpulver, welches im Vergleich mit Aluminium und dessen
Legierungen sich durch eine niedrigere Dichte auszeichnot, garantiert einen stabilen
Ablauf des Elektroschlackeprozesses, die vollständige Trennung des Metall- und des
Schlackenbades sowie das Fehlen von Schlackeneinsohltissen im Nahtwerkstoff.
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Ein großer Gehalt an Fluorionen schafft eine erhöhte Aktivität des
Schweißpulvers gegenüber den Oxydhäuten an der Oberfläche des Aluminiumsund seiner
Legierungen und steigert auch die Zähigkeit des @chweißpulvers sowie seine Grenzflächenspane
nung an der Grenze mit dem geschmolzenen Metall.
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Bei der Elektroschlacke~Schweißung von aluminium unter Anwendung
des erfindungsgemäßen Schweißpulvers erfolgt eine intensive Entfernung der Oxydhäute
von der Oberfläche des Aluminiuns und dessen Legierungen in der Schweißzone, wobei
eine gute Legierbarkeit des Nahtwerkstoffs mit dem Grundwerkstoff erreicht wird.
Auch werden Schweißpulververluste über Undichtigkeiten der naht formenden Vorrichtungen
und die Möglichkeit zum Eindringen von Flulnitteleinschlüssen in den Nahtwerkstoff
ausgeschlossen und die Qualität der zchwei8naht verbessert.
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Das Schweißpulver der vorgeschlagenen Zusammensetzung ist nicht hygroskopisch
und nicht wasserlöslich, was seine Benut sung und Aufbewahrung erleichtert.
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Zur besseren Verständnis der Erfindung werden im folgenden konkrete
Beispiele fUr die Zusammensetzung des Schweißpulvers und seine Anwendung angefUhrt.
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Beigniell.
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Das aus 20% Lithiumfluorid, 40% Natriumfluorid und 40% Kalziumfluorid
bestehende
Schweißpulver wurde durch mechanisches Vermischen von reinen Komponenten zubereitet.
Das Schweißpulver wurde zur Elektroschlacke-Schweißung von Aluminiumbldcken mit
einem Querschnitt von 240 x 600 mm verwendet. Die 3löcke können entweder monolithisch
oder zu Paketen aus vier Blöcken von 60 x 600 mm Querschnitt zusanmengesetzt sein.
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Die hergestellte Naht hatte eine zufriedenstellende Dichte, Struktur
und folgende mechanische Eigenschaften: Festigkeitsgrad über 0,95; Biegewinkel von
Musterstücken von 40I60 mm Querschnitt 180°.
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Beispiel 2, Das aus 40% Lithiumfluorid, 40,' Natriumfluori und 20*
Ealziumfluorid bestehende und durch mechanisches Vermischen von reinen Ausgangskomponenten
zubereitete Schweißpulver wurde zur Elektroschlacke-Schweißung von Aluminium-Stromschienen
mit elastischen Elementen verwendet, die ein aus dünan (0,8 - 1 mm) Lamellen zusammengesetztes
Paket mit 60 x 430 am Querschnflt darstellen. Die mechanischen Eigenschaften der
Schweißnaht sind den im Beispiel 1 dargelegten ähnlich. Das nach der Schweißung
in den Spalten zwischen den Lamellen zurückgebliebene Schweißpulver ruft keine Korrosion
des Schweißwerkstoffs hervor.
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3eisiel3.
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Das aus 35,5% Lithiumfluorid, 41,5 Natriumfluorid und 23% Kalziumfluorid
bestehende Schweißpulver wurde durch Umsohmelzen eines Gemisches der Ausgangskomponenten
bei einer Temperatur
von 800°C, durch Abkühlen der Schmelze und
nachfolgende mechanische Zerkleinerung bis zu einer Teilchengröße von 1-5 mm zubereitet.
Dieses Schweißpulver, welches eine niedrige (autoktische) Schmelztemperatur hatte,
wurde zur Elektroschlacke -Schweißung von Erzeugnissen aus Aluminiumlegierungen
verwendet. So zum Beispiel wurden bei der Schweißung einer Alumin Mangan-Legierung
folgenden mechanische Eigenschaften der Schweißnaht ermittelt: Bruchfestigkeit 15-
17 kp/mm2, spezifische Dehnung 18- 25%, Biegewinkel der Musterstücke von 40x60 mm
Querschnitt 130- 1800.
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Auf diese Weise gestattete es das Schweißpulver der erfindungsgeiäßen
Zusammensetzung, die E1ekt roschlacke-Schwe ißung von Aluminium und dessen Legierungen
zu verwirklichen, die gegenüber der Lichtbogen- Mehrlagenschweißung von Hand sich
durch hohe Leistung, gute Qualität der Schweißverbindungen und gezündere Arbeitsbedingungen
für die Schweißer kennzeichnet. Die~ ges Schweißpulver ermöglicht es, das Metall
mit einer Dicke bis zu 200 - 300 mm mit einer Geschwindigkeit von 5-6 m/h in einem
Durchgang zu schweißen.