DE2041050B2

DE2041050B2 -

Info

Publication number: DE2041050B2
Application number: DE19702041050
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Dr.-Ing. Mantel; Marjan Dipl.-Ing. Mursic; Anton 8044 Hollern Buchmeier
Original assignee: Linde GmbH
Current assignee: Linde GmbH
Priority date: 1970-08-18
Filing date: 1970-08-18
Publication date: 1975-12-18
Also published as: CH532980A; DE2041050A1; BE768101A; FR2101520A5; NL7111327A

Description

Die Erfindung betrifft die Verwendung von Fülldrahtelektroden zum elektrischen Lichtbogenschweißen, insbesondere Unterpulverschweißen, von verzinkten oder geprimerten Werkstücken aus Stahl.The invention relates to the use of filler wire electrodes for electric arc welding, in particular submerged arc welding of galvanized or primed workpieces made of steel.

Bekanntlich werden Werkstücke aus Stahl auf vielen technischen Anwendungsgebieten mit einem Rostschutz versehen. Bei diesen Rostschutzmitteln, die meist als Primer bezeichnet werden, sind im wesentlichen zwei Gruppen bekannt, nämlich die Eisenoxidprimer und die Zinkprimer.It is known that workpieces made of steel are provided with rust protection in many technical fields of application Mistake. These anti-rust agents, which are usually referred to as primers, are essentially two groups are known, namely the iron oxide primers and the zinc primers.

Es ist ferner bekannt, daß beim Lichtbogenschweißen solcher geprimerter Werkstücke gewisse Schwierigkeiten auftreten, für die vor allem bei der maschinellen Schweißung bisher keine Lösung bekanntgeworden ist, die sowohl in technischer als auch in wirtschaftlicher Hinsicht befriedigend wäre. Diese Schwierigkeiten bestehen in erster Linie in der starken Verdampfung und Qualmbildung, welche die Primerbestandteile hervorrufen und welche beim Schutzgasschweißen die Gleichmäßigkeit der Schutzgasatmosphäre stören und beim Unterpulverschweißen durch Beeinflussung der Schlackenkaverne die Entstehung einer glatten Oberfläche der Schweißnaht verhindern. Da die Lösungsmittel der Primer verschiedene Bestandteile, beispielsweise Wasserstoff, enthalten, die im Lichtbogen verdampfen, kann außerdem leicht eine unerwünschte Porosität im Schweißgut entstehen.It is also known to have certain difficulties in arc welding such primed workpieces occur, for which no solution has been known so far, especially in machine welding which would be satisfactory both technically and economically. These difficulties consist primarily of the strong evaporation and smoke formation that the primer components cause and which disturb the evenness of the inert gas atmosphere during inert gas welding and in submerged arc welding, the creation of a smooth surface by influencing the slag cavity prevent the weld seam. Since the solvent of the primer has different components, for example Hydrogen, which evaporate in the arc, can also easily create undesirable porosity arise in the weld metal.

Die bekannten Lösungen zur Vermeidung dieser Schwierigkeiten haben neben technischer Nachteile einen erheblichen Aufwand zur Folge und sind daher in wirtschaftlicher Hinsicht im allgemeinen nicht tragbar. So erfordert z. B. die mechanische Entfernung der Primerschichten vor der Schweißung einen zusätzlichen Aufwand, der vor allem bei großtechnischen Fertigungsstraßen, beispielsweise im Schiffsbau, keinesfalls akzeptiert werden kann. Es sind jedoch auch schon sogenannte Schweißhilfsmittel bekanntgeworden, die ausgehend von der bekannten Tatsache, daß der Einfluß von Wasserstoff bzw. von Feuchtigkeit durch Halogene, insbesondere durch Fluor bekämpft werden kann, fluorhaltige Bestandteile, insbesondere Fluorkohlenstoff-Verbindungen enthalten (DT-PS 11 90 597). Es hat sich hierbei gezeigt, daß diese Verbindungen auch in der Lage sind, die nachteilige Wirkung von Zinkdämpfen weitgehend zu unterdrücken. Die fluorierten Kohlenwasserstoffe werden dabei entweder den pulverförmigen Schweißhilfsmitteln oder den Umhüllungsmassen für Elektroden zugesetzt The known solutions for avoiding these difficulties have not only technical disadvantages result in a considerable effort and are therefore generally unsustainable from an economic point of view. So requires z. B. the mechanical removal of the primer layers before welding an additional Expenditure, especially in large-scale production lines, for example in shipbuilding, by no means can be accepted. However, so-called welding aids have also become known which based on the known fact that the influence of hydrogen or moisture through halogens, can be combated in particular by fluorine, fluorine-containing constituents, in particular fluorocarbon compounds included (DT-PS 11 90 597). It has been shown here that these compounds also are able to largely suppress the adverse effects of zinc vapors. The fluorinated Hydrocarbons are either the powdery ones Welding aids or the coating compounds for electrodes added

Die Anwendung solcher bei hohen Temperaturen zerfallenden Halogenverbindungen, insbesondere Fluorkohlenstoff-Verbindungen, in der Praxis scheitert jedoch bisher stets daran, daß es äußerst schwierig ist, diese Verbindungen so in die Schweißhilfsmittel einzubringen, daß sie voll zur Wirkung kommen. Insbeson-The use of such halogen compounds which decompose at high temperatures, in particular Fluorocarbon compounds, in practice, however, has so far always failed because it is extremely difficult to bring these compounds into the welding aids in such a way that they come into full effect. In particular

dere hat es sich gezeigt, daß ein homogenes Einbringen der Fluorkohlenstoff-Verbindungen in das Schweißpulver für die Unterpulverschweißung weder durch Mischen oder Einschmelzen noch durch Agglomerieren oder Aufspritzen in befriedigender Weise gelingt.it has been shown that a homogeneous introduction neither by mixing the fluorocarbon compounds in the flux for submerged arc welding or melting still succeeds in a satisfactory manner by agglomeration or spraying.

Brauchbare Schweißergebnisse können beim Unterpulverschweißen deshalb nur erzielt werden, wenn ein Vielfaches der an sich erforderlichen Menge dieser Verbindungen verwendet wird, was jedoch bei dem hohen Preis dieser Verbindungen aus wirtschaftlichenUseful welding results can therefore only be achieved with submerged arc welding if a A multiple of the amount of these compounds required per se is used, which is, however, at the high level Price of these compounds from economic

το Gründen völlig untragbar ist und zudem auch auf Kosten anderer notwendiger Eigenschaften des Schweißpulvers, beispielsweise dessen Rieselfähigkeit, geht. Schließlich verbietet sich eine gasförmige Zugabe dieser Verbindungen zum Schutzgas beim Schutzgasschweißen durch die bei den notwendigerweise hohen Konzentrationen auftretenden Vergiftungen der umgebenden Atmosphäre. το reasons is completely intolerable and also at the expense of other necessary properties of the welding powder, for example its flowability. Finally, it is not possible to add these compounds in gaseous form to the shielding gas during gas-shielded welding due to the poisoning of the surrounding atmosphere that occurs in the necessarily high concentrations.

Aus der DT-OS 18 00 116 sind ferner Fülldrahtelektroden bekannt, in deren Füllung anorganische Fluorverbändungen, wie z. B. Natriumfluorid enthalten sind. Diese Elektroden dienen zum verschleißfesten Aufschweißen von Stahlteilen. Eine Verbesserung des Schweißens von verzinkten oder geprimerten Werkstücken wird dadurch nicht erreicht.From DT-OS 18 00 116 cored wire electrodes are also known, in the filling of which inorganic fluorine compounds, such as B. sodium fluoride are included. These electrodes are used for wear-resistant welding of steel parts. An improvement in the welding of galvanized or primed workpieces is not achieved by this.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit für das elektrische Lichtbogenschweißen, insbesondere Unterpulverschweißen, von verzinkten oder geprimerten Werkstücken aus Stahl zu finden, die sowohl in technischer als auch in wirtschaftlicher Weise befriedigt.The invention is based on the object of providing a possibility for electric arc welding, in particular submerged arc welding, to find galvanized or primed workpieces made of steel that satisfied both technically and economically.

Diese Aufgabe wird gelöst durch die Verwendung von Fülldrahtelektroden, enthaltend halogenierte Polymere, insbesondere Fluorkohlenstoffverbinciungen, in einer Gewichtsmenge von höchstens 3%, vorzugsweise 0,5 bis 1%, des Gesamtgewichtes der Fülldrahtelektrode. This object is achieved through the use of cored wire electrodes containing halogenated polymers, in particular fluorocarbon compounds, in an amount by weight of at most 3%, preferably 0.5 to 1% of the total weight of the cored wire electrode.

Der wesentliche Gedanke, der der Erfindung zugrunde liegt, besteht demnach darin, die an sich für den angestrebten Zweck bekannten Halogenverbindungen nicht, wie bei den bisherigen Vorschlägen, einem Schweißhilfsmittel, sondern den Schweißzusatzwerkstoff selbst, d. h. der Elektrode, zuzugeben. Die technische und die wirtschaftliche Bedeutung, die diesem Erfindungsgedanken zukommt, besteht darin, daß die Verwendung einer, die Halogenverbindungen enthaltenden Fülldrahtelektrode wegen des hierdurch möglich gleichmäßigen Einbringens dieser Verbindungen in die Schweißschmelze zur Folge hat, das wesentlich geringere Mengen der Halogenverbindungen als es bisher für möglich gehalten wurde, bereits ausreichen, um die angestrebte Wirkung zu erzielen. Insbesondere ist die erfindungsgemäße Art und Weise des Einsatzes der Halogenverbindungen möglich, ohne in irgendeiner Weise die zur Anwendung kommenden Schweißhilfs-The essential idea on which the invention is based is therefore that of the intended Purpose known halogen compounds not, as in the previous proposals, a Welding aids, but the welding filler material itself, d. H. the electrode. The technical and the economic importance attached to this idea of the invention is that the Use of a filler wire electrode containing the halogen compounds is possible because of this uniform introduction of these compounds into the weld puddle has the consequence that the significantly lower Amounts of halogen compounds than was previously thought possible are already sufficient to achieve the to achieve the desired effect. In particular, the inventive manner of use is Halogen connections possible without in any way the welding auxiliary

⁶S mittel — beim Schutzgasschweißen des Schutzgases, beim Unterpulverschweißen der Schweißpulver — zu stören. ⁶ S medium - with inert gas welding of the shielding gas, with submerged arc welding of the welding flux - to disturb.

Es hat sich gezeigt, daß bereits Mengen von 0,5%It has been shown that even amounts of 0.5%

des Gesamtgewichts der Elektrode an Halogenverbindungen ausreichen, um vollkommen befriedigende Ergebnisse zu erzielen. Bei Versuchen, die wirksamen Fluorkohlenstoff-Verbindungen durch Agglomerieren an das Pulver zu binden, waren über 2 Gewichtsprozent dieser Verbindungen im Schweißpulver notwendig, um überhaupt eine Wirkung zu erreichen. Der Anteil in bezug auf den wiedergeschmolzenen Draht wäre noch höher. In Anbetracht der Steigerung der Kosten durch die Verwendung von teueren Halogenverbindungen an sich ist diese geringe Menge von 0,5% des Gesamtgewichtes der Elektrode ein außergewöhnlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Elektrode, der vor allem dann in auffallender Weise in Erscheinung tritt, wenn die Halogenverbindungen Fluorkohlenstoff-Verbindungen sind. Diese geringen Mengen der zur Anwendung kommenden Halogenverbindungen lassen zudem keine nennenswerte Vergiftung der Atmosphäre befürchten. Das Schutzgasschweißen unter Anwendung von Halogenverbindungen schließlich, das bisher we- » gen der Vergiftungsgefahr überhaupt nicht eingesetzt werden konnte, wird durch die erfindungsgemäße Verwendung von halogenierte Polymere enthaltenden Fülldrahtelektroden erst möglich.of the total weight of the electrode of halogen compounds are sufficient to give completely satisfactory results to achieve. When trying to find the effective fluorocarbon compounds by agglomerating to bind to the powder, more than 2 percent by weight of these compounds in the welding powder were necessary, to have any effect at all. The proportion related to the remelted wire would be even higher. In consideration of the increase in cost due to the use of expensive halogen compounds in itself, this small amount of 0.5% of the total weight of the electrode is an exceptional one Advantage of the electrode according to the invention, which is particularly noticeable then, when the halogen compounds are fluorocarbon compounds are. These small amounts of the halogen compounds used can also be used do not fear any significant poisoning of the atmosphere. Gas shielded welding using Finally, of halogen compounds, which until now »have not been used at all because of the risk of poisoning could be, through the inventive use of containing halogenated polymers Cored wire electrodes only possible.

Die erfindungsgemäß verwendete Fülldrahtelektrode kann als Füllung ausschließlich bei hohen Temperaturen zerfallende halogenierte Polymere enthalten. Der Hohlraum der Fülldrahtelektrode kann dann sehr klein gehallen werden. Es hat sich jedoch gezeigt, daß der Füllung mit Vorteil auch Metalle in Pulverform zugegeben werden können, die der Desoxidation und/oder der Verfeinerung der Schweißguterstarrung dienen. Beispielsweise kann eine solche Fülldrahtelektrode neben Halogenverbindungen eines oder mehrerer der Metalle Silizium, Aluminium, Titan, Niob, Mangan, Vanadium und Zirkon enthalten.The filler wire electrode used according to the invention can be used as a filling only at high temperatures contain decomposing halogenated polymers. The cavity of the filler wire electrode can then be very small be echoed. It has been shown, however, that metals in powder form are also advantageously added to the filling can be used to deoxidize and / or refine the solidification of the weld metal. For example Such a filler wire electrode can be one or more of the metals in addition to halogen compounds Contains silicon, aluminum, titanium, niobium, manganese, vanadium and zirconium.

Wie bereits ervähnt, kann die erfindungsgemäße Verwendung von Fülldrahtelektroden sowohl beim Schutzgasschweißen als auch beim Unterpulverschweißen erfolgen. In Weiterbildung des Erfindungsgedankens, nämlich die Halogenverbindungen nicht den Schweißhilfsmitteln, sondern den Schweißzusatzwerkstoffen zuzugeben, wurde für das Unterpulverschweißen ein Schweißverfahren entwickelt, das speziell auf die erfindungsgemäße Verwendung von Fülldrahtelektroden zugeschnitten ist und die einwandfreie Beherrschung von Schweißvorgängen an verzinkten oder geprimerten Werkstücken aus Stahl ermöglicht.As already mentioned, the inventive Use of cored wire electrodes for both inert gas welding and submerged arc welding take place. In a further development of the inventive concept, namely the halogen compounds not the Welding aids, rather than adding welding consumables, was used for submerged arc welding a welding process developed specifically for the inventive use of filler wire electrodes is tailored and the perfect mastery of welding processes on galvanized or primed Allows workpieces made of steel.

Bei dieser erfindungsgemäßen Verwendung werden mehrere Elektroden hintereinander an der Nahtfuge entlanggeführt, wobei die erste oder die ersten Elektroden Fülldrahtelektroden sind, die halogenierte Polymere, insbesondere Fluorkohlenstoffverbindungen, enthalten. Wenn beispielsweise drei Elektroden zum Einsatz kommen, ist die erste dieser Elektroden eine Fülldrahtelektrode, die als Füllung Halogenverbindungen enthält und unter anderem der Beseitigung der störenden Schichten dient, während die folgenden Elektroden beliebige dem vorliegenden Zweck angepaßte Elektroden sind. Es hat sich gezeigt, daß auf diese Weise ohne Schwierigkeiten und ohne vorhergehende Bearbeitung der Werkstückoberfiächen in großtechnischem Maßstab Stahlbleche miteinander verschweißt werden können, die die verschiedenartigsten Schichten aufweisen können. Überraschenderweise können nicht nur geprimerte oder verzinkte Bleche, sondern auch feuchte und rostige Bleche einwandfrei verschweißt werden, was vor allem für den Schiffsbau von großer Bedeutung ist.With this use according to the invention, several electrodes are attached one behind the other to the seam guided along, wherein the first or the first electrodes are cored wire electrodes, the halogenated polymers, especially fluorocarbon compounds. For example, if three electrodes are used the first of these electrodes is a filler wire electrode that contains halogen compounds as a filling and, among other things, serves to remove the interfering layers, while the following electrodes are arbitrary are electrodes adapted to the present purpose. It has been shown to work this way without Difficulties and without prior machining of the workpiece surfaces on an industrial scale Steel sheets can be welded together, which have the most varied of layers can. Surprisingly, not only primed or galvanized sheets, but also damp and rusty metal sheets are perfectly welded, which is particularly important for shipbuilding.

Claims

Patent claims:

1. Use of filler wire electrodes containing halogenated polymers, in particular fluorocarbon compounds, in an amount by weight of at most 3%, preferably 0.5 to 1% of the total weight the filler wire electrode, for electric arc welding, especially submerged arc welding, of galvanized or primed workpieces made of steel.

2. Use of filler wire electrodes according to claim 1 for submerged arc welding with several electrodes guided one behind the other along the seam, with only the first or the first cored wire electrodes are.

3. Use of cored wire electrodes according to claim 2 for welding damp or rusty Sheet metal.