DE2040704A1 - Selbstabschirmende Flussmittelmantelelektrode - Google Patents

Description

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Ishikawajlma-Harima Jukogyo Kabushiki Ealsha No. 2-1, 2-chome, Ote-machi, Chiyoda-ku, Tokyo-to (Japan)

Selbstabschirmetide llussmittelmantelelektrode

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine selbstabsehirmende Flusgmittelmantelelektrode.

Bei der automatischen Schweissung von gewöhnlichen Stählen ist es vorteilhaft, dass die zugeführte»Schweisshitze erhöht'wird, um die Schweissleistung zu erhöhen. Besonders wenn dicke Stahl- - " platten geschweisst werden ist es äusserst wirtschaftlich, in einer einzigen Lage unter grosser Hitzezuführung zu schweissen, gegenüber geringer Hitzezuführung und einer Anzahl von verschiedenen Schweisslagen, die zur Vervollständigung der Schweis-Bung erforderlich werden können. *

Bei grosser Hitzezuführung jedoch, speziell im Falle einer einzigen Schweisslage, wird die Kristallkorngrösse des geschweissten Stahls im allgemeinen grob und entsprechend wird

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die Dehnbarkeit, besonders gering, so dass die Schweissung in der Praxis nicht verwendet werden kann. Verglichen mit dem automatischen Schweissprozess, bei dem das Schutzgas oder das Plussmittel von aussen zugeführt wird, hat die selbstabschirmende, ein spezielles Flussmittel verwendende Mantelelektrode (zusammengesetzte Schweisselektrqden) die im folgenden beschriebenen Vorteile:

Zunächst einmal ist der Schweissvorgang einfach. Schweissmaschinen sind einfach in ihrem Aufbau und In ihrer Arbeitsweise und leicht zu transportieren. Alle Schweissstellungen sind möglich. Das automatische Schweissen hat jedoch einen entscheidenden Nachteil, nämlich den, dass die Struktur des geachweissten Metalls äusserst grob.ist. Eines der bedeutendsten Probleme besteht deshalb darin, die Kristallkorngrösse dee geschweiasten Metalls soweit wie möglich zu verfeinern.

Beim selbstabgeachirmten Lichtbogenschweissen wird ein hoher Betrag von Stickstoff aus der Schweissatmosphäre in das geschweisste Metall eingeführt, wobei Fehlstellen verursacht und die Dehnbarkeit herabgesetzt wird. Um diese Mängel zu vermeiden, wird ein verhältnismässig grosser Anteil von Aluminium dem geschweissten Metall zugegeben, so dass der dem ge-Bchweiesten Metall zugeführte Stickstoff in Aluminiumnitrid übergeführt wird, das die Schweissung nicht nachteilig beeinflusBt. Der Anteil von Aluminium, der dem geschweissten

Stahl zugegeben wird, liegt bei 0,75 l· in Form von in dem ge-

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^ ii ■

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schweissten Metall gelöstem Aluminium, so dass der Aufbau des gesehweissten Metalls äusserst grob ist und folglich die Dehnbarkeit entscheidend verringert wird. Aus diesem Grün- ^: de wird ein beträchtlicher Anteil von Nickel augenblicklich zugegeben, um die Dehnbarkeit des gesehweissten Metalls zu erhöhen, wobei jedoch Nickel ein äuss.erst kostspieliges Metall ist. . ' ·

Einige Eigenschaften gesehweissten Metalls unter Verwendung von selbstabschirmenden Flussmittelmantelelektroden, die hergestellt worden sind^ um die Grobkörnigkeit von gesehweissten Metallen zu verhindern, werden in Tabelle 1 aufgeführt.

Tabelle 1
(einschichtig geschweisstes Metall, Kerbzähigkeit)

Elek troden	Schweiss- strom in (A)	vEo (kg.m)	1.3	2.0	Mittel
Komb.	500	gemessene Werte	2.0'	2.4	1.5
A	600	1.1	3.2	3.3	2.0
	700	1.5	l.B 2.9	3.7 3.2	2.7
Komb. B	500 600	1.7		-	2.3 2.4
	700	1.4 1.2	3.3 3.0	4.5 4.4	-
Komb. C.	500 600		3.2	4.0	3.3 3.2
	700	2.2 2.1		3.5
3.2

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ORIGINAL INSPECTED

(geschweisstes Metall, chemische Zusammensetzung in $>)

I	Komb.A Komb.B Komb.C	C	I'ln	Si	Al ool.	Ni	N
0.11 0.11 0.09	0.76 0.Θ9 0.75	0.24 0.13 0.14	0.76 0.Θ7 1.06	1.23 1.33 1.44	0.031 0.030 0.021

(mehrschichtig geschweisstes Metall, Kerbzähigkeit)

	Komb.	A '	Sch'weiss- strom in (A)	gemessene	6.4	vEo (kg	.α]	Mittel
i	Komb.	B	500	5.7	6.6	Werte		6.3
Komb.	C	500	5.7	3.9	6.7		6.5
	500 ,	3.8	7.2		4.4 I
	5.9

(FlUBsmittelmantelelektrode: 3,2 mm 0 )

Aus Tabelle 1 ist leicht zu ersehen, dasB der Spitzkerbschlagwert nach Charpy (vEo) 3,5 kg.m bei O⁰G beträgt, falle der geschweisste Stahl einen relativ hohen Anteil an Nickel enthält, der zwischen 1,0 bis 1,5 # liegt. Der ^wert für die Kerbschlagzähigkeit erreicht 4,0 bie 6,0 kg.m nur, wenn mehrere Schweisslagen hergestellt werden.

Es sind zahlreiche Versuche unternommen worden, um die Kri-

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■ " .. ■ 2OAf)ViM

stallkorngröeae au verringern und entsprechend die Dehnbarkeit zu erhöhen, es wurden jedoch bislang keine zufriedenstellenden Ergebnisse erreicht. a

Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, dass eine besonders ferine Struktur des geschweissten Metalls erreicht wird, wenn · z.B. 0,10 bis 0,20 56 Molybdän oder 0,02 bis 0,05 1° Niob zugefügt wird. Dabei.wird jedoch die Dehnbarkeit des geschweissten Metalls nicht notwendigerweise erhöht. Figur 1 zeigt die Be- · I Ziehung zwischen dem Spitekerbeohlagwert nach Oharpy CvEo) (.kg*in) und dem G-ehalt in ia von Mo oder Mb, der einem in einem einzigen Durchgang geschweissten Metall durch die selbstabschirmende Lichtbogenschweissung mit einer Flussmittelmantelelektrode. vom Durchmesser 3,2 mm und mit einem Schweissstrom von 700 A zugeführt wird. Es ist leicht zu ersehen, dass die Kerbschlagzähigkeit mit einem Anwachsen des Mo- oder Nb-Gehalts verringert wird. Andererseits ist es offensichtlich, dass die herkömmlichen selbstabschirmenden Flussmittelmantel- | elektroden einen relativ, hohen Betrag an kostspieligen Elementen wie z.B. Mo oder Nb enthalten, um die Dehnbarkeit des geschweissten Metalls zu erhöhen oder zu erhalten, was den klaren Nachteil hat, dass sie zu kostspielig'bei zu geringem Nutzeffekt sind.

Nach dem Stand der Technik ist es ebenfalls bekannt* dass die Hinzufügung von einem geeigneten Anteil von Titan,"das desoxidierende und denitrierende Eigenschaften hat„ die feine Struktur des gaechweissten Metalls und Erhöhung seiner Dehn-

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ί ϋ 4 C) 7 U 4

barkeit bewirken kann. Die Auswirkungen des Hinzufügens von Titan werden in Figur 2 und in Tabelle 2 gezeigt, aus der ersichtlich ist, dass die Dehnbarkeit durch Hinzufügen von Titan erhöht werden kann. Um jedoch die Dehnbarkeit auereichend zu erhöhen, muss ein relativ hoher Betrag an Titan, der zwischen 0,15 bis 0,25 i° liegt, hinzugefügt werden, was in der Praxis meist unmöglich ist, weil die Sohweissbarkeit mit dem Anwachsen des zugegebenen Titans stark abnimmt. Ein weiteres Problem tritt bei der Trennung und Entfernung der Schlacke auf.

Tabelle 2

(alleiniges Hinzufügen von Titan-Kerbschlagzähigkeit des geschweissten Metalls)

Ti-Gehalt in i» bezo gen auf dae geschweißt Mejall	0.011	0.023	0.045	0.067	0.090	0.126	0.164	0.213	0.277
vBo (kg..)	0.7	1.6	2.2	2.4	4.5	2.9	9.2	4.5	4.5
0.9	1.9	2.Θ	3.2,	4.9	3.1	12.9	10.3	6,6 !

(einlagig geschweisstes Metall mit zusammengesetzter Sohweisselektrode mit 3,2 mm 0 )

(Schweiasstrom: 600 A. Einzeldurchgang) .

Es ist beobachtet worden, dass die gleiche Wirkung erreicht

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werden kann durch Hinzufügen von Zirkon, das aus den gleichen im Zusammenhang mit der Zugabe von Titan oben beschriebenen Gründen nicht anwendbar ist.

Neuerdings ist eine selbetabschirmende Lichtbogenschweissung bekannt geworden, bei der ein relativ hoher Betrag von Aluminium, Titan oder Zirkon zugesetzt ist oder ein Schweisselektrodendraht damit umkleidet wird, ohne Verwendung eines Flussmittels. Die mechanischen Eigenschaften ebenso wie die Qheraische Zusammensetzung des geschweiesten Metalls,, das duroh diese Methode erhalten wird,sind in "Tabelle 3 wiedergegeben.

Tabelle 3
(Schweissbedingungen)

Elektrode	SchweiBS- strom in. A	Schweiss- spannung in V	zu verschweis- sendes Mate rial in 12mm Stärke	Verbindungs art Durchgang
Al - Legie rung umman telt 1,6 0	400 .	37	12	Stumpf-' schweissung Einmaliger Durchgang

(Chemische Zusammensetzung in # des verschweissten Metalls)

C	Hn	Si	Ti	Zr	Al	N	lösl.	inlösl	JlgfSndie- cm^/iOOi?	InLO- Teilen de Millior
0.10	1.26	0.43	0.22	0.10	0.41	0.007	0.037	\ 22	130

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(Mechanische Eigenschaften des geschweissten Metalls)

Fliese- ' grenze kg/mm2	Zugfestig-T keit in kg/mm2	Dehnung in 56 (GL=4d)	Rück- Btellung In ·#	Kerbschlsg- zähigkeit (vEoJ in kg.m	Zer- reies- prpbe
46 to 48	56 to 58	27 to 31	55 to 62	3.2 to 5.6

In diesem Fall ist der Spitzkerbschlagwert nach Charpy (vEo) 3 bis 6 kg.m; er zeigt einen recht guten Wert. Der Schweissstrom beträgt 400 A..Es sei jedoch angemerkt, dass die Kerbschlagzähigkeit abnimmt, wenn die grosse Hitzezufuhr von 600 A angewandt· wird.

Mannigfaltige Versuche zur Verringerung der Korngrösse und zur Verbesserung der Dehnbarkeit des geschweissten Metalls wie oben beschrieben, haben keine zufriedenstellenden Ergebnisse gezeitigt. '

Im Hinblick auf das oben /Ausgeführte, beabsichtigt vorliegende Erfindung eine selbstabschirmende Flussmittelmantelelektrode vorzuschlagen, die in der Lage ist, die Dehnbarkeit des in einer Lage geschweissten Metalls merklich zu verbessern, und zwar bei einer ziemlich hohen Hitzezufuhr. Die selbstabschirmende Flussmittelmantelelektrode gemäsB vorliegender Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass einem Flussmittel (Schlacken bildendem Mittel) ode,r einem Metall als Mantelmaterial eine Pulvermischung ausgezogen auf das Gesamtgewicht der Elektrode,von 0,001 bis 0,006 Gew.# Bor (B), 0,002 bis 0,020 Gew.i* Zirkon

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(Zr), 0,010 bis 0,100.Gew.$ Titan (Ti) und 1,40 bis 2,50 Gew.# Aluminium (Al) oder deren Legierungen zugesetsf wird. Die Antöi-Ie (in Gew.^) der oben beschriebenen Elemente, wie Zr, .Ti, Al und B wurden als Ergebnisse von umfangreichen Studien und Experimenten bestimmt. Es wurde gefunden, dass, wenn mehr als O,ÖO1 Gew.^ B zugesetzt wird, eine feine Korngrösse des geschweissten Metalls erhalten wird, wenn jedoch Bor allein zugesetzt wird, wird keine feine Korngrösse erreicht. Die Zusetzung von weniger als 0,002 Gew.$ Zirkon bringt keine Verbesserung der Dehnbarkeit. Die Zusetzung von mehr als 0,020 Gew.^ Zirkon (Zr) neigt· zur Bildung von mehr Zirkonnitrit und-oxyd, so dass die Kerbschlagzähigkeit geringere Weibe zeigt. Das Zusetzen von mehr als 0,100 Gew.^ Titan bewirkt eine Abnahme der Dehnbarkeiti Aluminium ist gewöhnlich in einer selbstabschirmenden Flussmittelmantelelektrode in einer verhältnismässig grossen Menge enthalten, es ist jedoch nicht vorteilhaft, mehr als 2,5.0 Gew.$ Aluminium im Hinblick auf die Verbesserung der Dehnbarkeit zuzufügen.

Aus den von dem Erfinder durchgeführten Experimenten ist herausgefunden worden, dass die Kerbschlagzähigkeit des in einer einzigen Lage geschweissten Metalls mit grosser Hitzezuführung gleich oder besser als diejenige eines mehrlagig geschweissten Metalls mit einer relativ geringen Hitzezuführung bei Verwendung einer herkömmlichen selbstabschirmenden 3?lussmittelmantelelektrode war.

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Das oben ausgeführte sowie weitere Gegenstände, Merkmale und Vorteile vorliegender Erfindung soll nun anhand der Beschreibung einiger. Ausführungsbeispiele in Verbindung mit den zugehörigen Zeichnungen weiter verdeutlicht werden.

Die Figuren 1A und 1B sind Darstellungen, die die Beziehung zwischen dem Nb-und Mo-Gehalt der dem geschweissten Metall durch die selbstabschirmende Lichtbogenschweissung bei Verwendung herkömmlicher zusammengesetzter LichtbogenschweisBelektroden zugesetzt wird, sowie den Spitzkerbsohlagwert nach Charpy (vEo) zeigt; Figur 2 ist eine grafische Darstellung des Verhältnisses zwischen den Titananteilen, die auf dem geschweissten Stahl und in dem geschweissten Stahl durch die selbstabschirmende Lichtbogenschweissung bei Verwendung von herkömmlichen Lichtbogenelektroden zugeführt veden. Figur 3 ist eine grafische Darstellung, die die Verbesserungen bezüglich der Dehnbarkeit geschweisster Metalle aufgrund, der Verwendung verbesserter Lichtbogenelektroden in tlbereinstim- j mung mit vorliegender Erfindung zeigt; Figur 4 ist eine grafi-j sehe Darstellung des Spitzkerbschlagwertes nach Charpy (vEo) einlagig geschweisster Metalle, die durch Verwendung von Elektroden gemäss vorliegender Erfindung hergestellt wurden; die Fotografien 1, 2 und 3 zeigen die Mikrostrukturen von einlagig geschweissten Metallen, die durch die selbstabschirmende Lichtbogenschweissung bei Verwendung der herkömmlichen Lichtbogenelektrode bzw. der Elektroden gemäss vorliegender Erfindung hergestellt wurden. Die gleichzeitige Zusetaung von

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Bor, Zirkon* Titan und Aluminium in geringer Menge zu den geschweissten Metallen durch die selbstabschirmende Lichtbogenschweissung in Übereinstimmung mit vorliegender Erfindung verbessert stark die Dehnbarkeit des geschweissten Metalls. Diese Tatsache kommt am besten in Pigur 3 und Tabelle 4 zum Ausdruck. Der Schweissstrom betrug 4QOAj 5O°V-Schneide5 28mm-Schmiedeeisenplatte; die Schlagprobe Nr. 1/2, 2 mm V-Kerbung nach Charpy. .

Tabelle 4 : Verbesserungen zusammengesetzter Flussmittelmantelelektroden zur Verwendung bei selbstabschirmender Lichtbogenschweissung (Siehe Pigur 3).

Elektroden	Jruppe 1	ZUSaminen-	Zusammen- setüUTiff I	Zusammen- setzune 0	Zusammen- BetzuTiiy D	ohne Zugabe von Ti, Zr und B
In Gew.56 zugegebe ne Elemen te bezo gen auf das ge^ schweisste	1. 2	Ti=OiOlQ^, Zrt*/aijger als Ο,ΟΟ^ί, B=veniger als 0,001 ?ί
,1 3	Ti=0.02Cpi, Zr=O. OO3& BaO. OOI96
u 4	TinO.O29^t ZraO.003^ B=O.002^ ,

Figur 4 und Tabelle 5 zeigen die Verbesserungen bezüglich des Spitzkerbschlagwertes· nach Charpy (vEo) des einlagig geschweissten Metalls bei Verwendung von 4 mm - Elektroden und einem Schweissstrom von 6.00 bis 700 A, d.h. einer relativ hohen Hitzezuführung. Die übrigen Bedingungen waren die gleichen wie bei Beispiel 1. In Figur 4 war die irobe 1 das durch die

Verwendung der herkömmlichen 3_f2 mm-Lichtbogenschwe"isselektrode erhaltene geschweisste Metall.

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Tabelle 5« Verbesserte einlagig geschweisste Metalle, chemische Zusammensetzungen (siehe Figur 4).

Pro	Allgemeine in %>	Mn	Sl	Zusammensetzung	Ni	Al. ^l	Spezielle Zusammenset zung in "fa	Zr	B
ben	C	0.Θ5	0.08	N	0.93	0.63	Ti		-■ '
1	0.10	0.Θ8	0.07	0.033	0.87	0.67	-	0.003	0.001
2	0.10	0.87	0.09	0.032	0.85	0.69	0.021	0.004	0.001
3	0.09	0.87	0.07	0.031	0.89	0.70	0.030	0.005	0.002
4	0.10	0.033	0.042

Beachte! Probe 1 ist unter Verwendung herkömmlicher 3,2 mm-Elektroden geschweisstes Metall.

Aus den Figuren 3 und 4 und den Tabellen 4 und 5 ist leicht zu ersehen, dass der Spitzkerbschlagwert nach Charpy (vEo) oder die Dehnbarkeit des geschweissten Metalls durch die Zusetzung der gemäss vorliegender Erfindung ausgewählten SIemente stark verbessert ist. Die Kerbschlagzähigkeit ist höher als diejenige der herkömmlich einlagig geschweissten Metalle unter Verwendung herkömmlicher Elektroden.

Die Fotografien 1, 2 und 3 dienen zum Vergleich bezüglich der Mikrostrukturen geschweisster Metalle, die durch herkömmliche Elektroden und durch verbesserte Elektroden gemäss vorliegender Erfindung erhalten werden. Foto 2 zeigt die MikroStruktur des geschweissten Metalls, das durch die erfindungsgemäss¹ aufgebaute Elektrode, die die speziellen Elemente in relativ geringer Menge enthält, erhalten wird, während Foto 5 die Mikro-

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Struktur des geschweigeten Metalls zeigt, das durch eine erfindungsgemässe Elektrode erreicht wird, die die speziellen Elemente in relativ grosser Menge enthält. Es soll bemerkt werden, dass so geschweisstes Schweissgut gemäss vorliegender Erfindung sehr feine Kornmikrostrukturen aufweist, die bisher bei Verwendung herkömmlicher Elektroden nicht erreicht wurden, es sei denn in dem Pail) bei dem das geschweisste Metall in einer Anzahl von getrennten Durchgängen gebildet wurde, um auf diese Weise die örtlichen Strukturen zu verbessern.

Aus dem vorangehenden ist zu entnehmen, dass die einlagig geschweissten Metalle, die durch Verwendung von erfindungsgemässen Elektroden erhalten werden, sehr feine Kornstrukturen und eine,verbesserte Dehnbarkeit bei einer derartigen Schweissung aufweisen. Die durch Verwendung einer mehrlagigen Schweissung, erbaltenen Verbesserungen werden in üJabelle 6 gezeigt. ' ^ >

' Tabelle 6

Einkerbung

6 Durchgänge

Schweissbedingungen

Schweissstrom 400 A Spannung 27 V

Geschwindigkeit 25cm/

,mit

Drattabmessung 45 mm

* yBo (kg.β)

13.0 18.0 20,0

Mittelwert 17.0

Die hobeä Werte dee Spitzkerbsoblagwertes nach Obarpy (vEe) die sieb von 15,0 bis 20,0 kg.m eretrecken, sollten wohl be-

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ORIGINAL JNSPEGTED .

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merkt mit dem Maximalwert von 10 kg.m im Falle der Verwendung von herkömmlichen Elektroden verglichen werden.

Flussmittelmantelelektroden eignen sich besonders zur Zugabe spezieller Elemente zu den geschweissten Metallen. Wenn die Dehnbarkeit des geachweissten Metalls durch Zugabe von ausschliesslich Titan (Ti) (im allgemeinen Ti-Fe) erhöht werden soll, ist eine relativ grosae Menge von Titan, die zwischen 0,15 bis 0,25 i» liegt, erforderlich mit dem Ergebnis Veränderlicher Wirkungen. Demgegenüber liegι bei der erfindungegeraüeaen Elektrode der erforderliche Titangehalt nur zwischen 0,010 bis 0,100 $> bei hervorragenden Ergebnissen. Deshalb kann der Sohweissvorgang nicht ungünstig beeinflusst werden durch die Zugabe von Titan in grosser Menge wie im Falle der herkömmlichen Schweisselektrode. Gemäss vorliegender Erfindung werden verschiedene Elemente zusammen mit Titan zugegeben, so dass, wie am besten in figur 2 gezeigt, die Ausbeute oder der Betrag an

Titan, der in dem geschweissten Metall verbleibt, sehr verbessert und zugleich stabilisiert ist, wobei dadurch sehr zuverlässige Schweiösmetalle erhalten werden·

Aus den Figuren 2, 3 und 4 und den Tabellen 2, 4 und 5 können folgende Ergebnisse entnommen werden.

Ausbeute an Titan t . ί

Ausbeute an Titan wenn ausschliosslioh Titan zugegeben wirdt 35 bie 65 i (Mittelwertι 50*) (1)

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OBfGiN INSPECTED

:'/·■ 204Ö704

Ausbeute an IJ.tan, wenn es in Verbindung mit anderen Elementen zugegeben wird: ' ,

85 bis 100 ?£ (Mittelwert: 93#) ' (2) (0/(2) = 1/3 bis 1/2 ..,■'.'■

Aus den experimentellen Ergebnissen ist herausgefunden worden, dass die Zugabe von Bor zwischen 0,001 bis 0,006 ^aj> nicht nur die Mikrostruktur sondern ebenso die Dehnbarkeit von einlagig geschweisstem Metall verbessert. Die Wirkung der Zugabe von Bor in einer Menge von über 0,006$ wurde als nachteilig befunden. Die erwarteten Ergebnisse wurden nicht gefunden als' aus*- schliesslich Bor der zusammengesetzten Elektrode zugegeben wurde. Daraus ist leicht zu ersehen, dass die Verbesserung des geschwelssten Metalls durch die Verwendung der speziellen Legierung für die Gesamtwirkung, die durch die oben beschriebenen speziellen Elemente bewirkt wird, notwendig ist. Durch die Experimente wurde bestätigt, dass die oben beschriebenen' Anteile dieser Elemente für diese Zwecke am besten geeignet sind.

Ein bemerkenswertes Merkmal vorliegender Erfindung liegt in der Tatsache, dass die Verwendung von kostspieligem Nickel (Ni), das bislang entscheidend für dieVerbesserung der Kerbschlagzähigkeit gewesen ist, vollkommen unterbleiben kann, so dass die erfindungsgemässen Elektroden mit geringeren Kosten hergestellt werden können. Weiterhin ist die feine Mikrostrukturkorngrösse des geschweissten Metalls bei Verwendung von erfindungsgemässen Elektroden als eines der bemer-

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kenswerten Merkmale ,vorliegender Erfindung herausgestellt worden. Bislang ist eine derartige feine Mikrostrukturkorngrösse nur durch die Zugabe relativ grosser Mengen von sehr kostspieligem Nickel zu den herkömmlichen Elektroden erhalten worden, während die von den Erfindern durchgeführten Experimente deutlich zeigen, dass die Dehnbarkeit, die durch die Zugabe von Nickel erreicht wird, auf einfache Weise durch die Verwendung von erfindungsgemässen Elektroden erreicht werden kann. Diese Tatsache wird deutlich in Tabelle 7, die nachdrücklich die Tatsache bestätigt, dass die Dehnbarkeit von geschweisstem Metall bei Verwendung zusammengesetzter Elektroden gemäss vorliegender Erfindung nicht herabgesetzt wird, selbst wenn der Gehalt an Nickel (Ni), der im allgemeinen in dem geschweissten Metall bei Verwendung herkömmlicher Elektroden gefunden wird, verringert ist. Das bedeutet, dass die erfindungsgemässo Elektrode in vorteilhafterer Weise die selbstabschirmende Lichtbo-. genschweissung wirtsohaftlicher machen kann.

Tabelle 7
(Einlagig geschweisste Metalle)

geschw. Metalle	Ni in Ji	vEo (kg.m)	Mittelwerte
in herktiim— llßherYfeise	0.85	gemessene Werte	5·4
nach vor liegender Erfindung	O	5.0 5.5 4.0	5.9
0.55	5.5 5.9 6.2	7.2 ·
0.Θ5	7.0 7.0 7.5	9.5
9.1 9.4 ' 9.5

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(Mehrlagig geschweisste Metalle)

geschw.	Ni in $> . ■	vEo (kg.m!	5.9	7.9	■
■Metalle		gemessene Werte	8.2	. 10.1	• Mittelwert
in herkömm licher VMse	. 1.5	5.8	7.9	8.6	6.4
nach vor	O	7.9	9.5-	10.4	8.7
liegender Erfindung	0.6	7.5	8.0
	1.5	8.7	9.5

Ein weiteres Merkmal vorliegender Erfindung besteht darin, dass der Anteil von Aluminium (Al), das in grosser Menge der zusammengesetzten Elektrode zugegeben wird, damit Fehlstellen verhindert werden, in beträchtlichem Ausmasse verringert werden kann. Es ist bekannt geworden, dass, wenn zusammengesetzte Elektroden für selbstabschirmende Lichtbogenschweissung auf dem Markt verwendet werden, der Anteil von Aluminium bei einlagig gescHv/eisstem Metall wenigstens Q,65 °ß> beträgt und im Falle mehrlagig geschweissten Metalls 0,80$. Aus Sicherheitsgründen liegt in Wirklichkeit der' Aluminiumgehalt höher als die oben angegebenen Werte. Ein grosser Teil des den Elektroden zugegebenen Aluminiums (Al) liegt in dem geschweissten Metall als feste Lösung vor,/ so dass die Bildung von Perriten in dem geschweiserfcen Metall stark erleichtert ist, verglichen mit geschweisstem Metall, das die ursprüngliche Zusammensetzung aufweist, durch die die Dehnbarkeit verringert ist. Wegen der besseren Ergebnisse jedoch, die durch den Gesarateffekt verschiedener Elemente erreicht wur-

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den, die den Elektroden gemäss vorliegender Erfindung zugege- ■ ben wurden, wurde. Aluminium oder ein Teil einer Aluminiummagnesiumlegierung, die im allgemeinen in Form eines Pulvers für den oben beschriebenen Zweck zugegeben wird, ursprünglich mit einer Al-Fe-Legierung zusammen mit einem grossen Anteil an Eisen legiert, das ebenfalls gewöhnlich in Form von Pulver zugegeben wird. Danach wurden die oben beschriebenen speziellen Elemente dieser Legierung zugesetzt. Dieser Versuch zeigte, dass der Aluminiumanteil in der Elektrode zur Verhinderung der Porosität, der Fehlstellen oder Hohlräume gegenüber herkömnilichen Elektroden entscheiden verringert werden kann.

Es jat auB 'dem Stand der Technik bekannt, dass Titan tatsächlich Fehlstellen in der Oberfläche von Gussstahl verhindern kann und es ist ebenfalls erprobt, dass die Zugabe von Titan gleichfalls zur Vermeidung von Fehlstellen in geschv/eisstem Metall, das durch die Erfinder hergestellt wurde, wirksam ist. Dieser Umstand ist einer der Gründe, warum der Aluminiumgehalt wie oben beschrieben verringert werden kann. Die von den Erfindern durchgeführten Experimente bestätigen ebenfalls, dass die Verringerung des Aluminiumgebalts in der erfindungsgemässen Elektrode eng mit der Reduzierung des Aluminiumgehalts, wie es erforderlich ist, um in der zusammengesetzten Elektrode im Hinblick auf den der Al-Fe-Legierung eigenen thermischen Widerstand und im Zusammenhang mit der Verringerung des Aluminiumgehalts in dem geschweiften Metall, wie es für zufriedenstellend geschweiastee Metall erforderlich

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ist, zusammenhängt. '

Die gleichzeitige Zusetzung spezieller Elemente, wie z.B. Aluminium, Titan, Zirkon und Bor zu der zusammengesetzten Elektrode ist entscheidend zur Bewirkung des oben beschriebenen Gesamteffektes und der Merkmale vorliegender Erfindung.

Tabelle 8 zeigt die Beziehung zwischen den kritischen Anteilen an Aluminium. (Al) zur Vermeidung der Porosität oder Fehlstellen, wenn die oben beschriebene Al-Fe-Legierung verwendet wurde, und den Aluminiumgehalt in dem geschweissten Metall.

Tabelle '8
(Einlagig geschweisstes Metall)

Elektrode, 3,	Al $,	2 mm 0	Elemente in dem geschweissten Metall in $ .	Al gel	, Ti	Zr	B	Fehl
	2.35	Spezielle Elemente	N	1.01	-	-	-	stel len
her kömm lich	2.15	-	0.032	0.82	-	-		keine
her kömm lich	1.95	- .	0.035	0.63	0.038	0.004	0.002	keine
gem.d. Erftadun;	1.65	Ti«O.O75ji	0.030	0.45	0.040	0.004	0.002	keine .
gem.d· Er fining	1.50	Zr=O.013^	0.038	0.37	0.035	0.003	Oi 002	keine
gem.d«	B-0.003?*	0.037	keine

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Aus Tabelle θ ist zu ersehen, dass der Aluminiumanteil unter 1,5 # ausreicht, um Fehlstellen bei den Elektroden gemäss vorliegender Erfindung zu verhindern. Es soll jedoch bemerkt werden, dass eine Zugabe von Aluminium unter 1,4 '/° nicht mehr ausreicht, um Fehlstellen zu verhindern. Aus dem vorangehenden ist zu entnehmen, dass bei Verwendung der zusammengesetzten Elektrode_/die vorher bestimmte Anteile an Bor, Zirkon, Titan und Aluminium gemäss vorliegender " Erfindung enthält, eine Mikrostruktur, die feine Korngrössen des geschweissten Metalls hat, erhalten werden kann, mit gleichzeitiger Erhöhung der Dehnbarkeit oder des Spitzkerbschlagwertes nach Charpy (vEo). Darüberhinaus enthält die erfindungsgemässe Elektrode kein kostspieliges Nickel, so dass sie mit geringeren Kosten hergestellt werden kann.

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Claims (1)

1. Patentanspruch

   Selbstabschirmende Lichtbogenschwelsselektrode, dadurch gekennzeichnet, dass sie, bezogen auf eine Plussmittelmantelelektrode zur gewöhnlichen Stahlschweissung,
   0,001 bis 0,006 Gew."# Bor, 0,002 bis 0,020 Gew.# Zirkon, 0,010 bis 0,100 Gew.# Iitan und 1,40 bis 2,50 Gew.$
   Aluminium enthält.

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