DE2042797C2 - Verwendung eines zur Beschickung einer Flammspritzpistole geeigneten flexiblen Stranges - Google Patents
Verwendung eines zur Beschickung einer Flammspritzpistole geeigneten flexiblen StrangesInfo
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Description
50
Die Erfindung bezieht sich auf eine neue Verwendung eines zur Beschickung einer Flammspritzpistole geeigneten
flexiblen Stranges aus einem mit einem organischen Bindemittel gebundenen mineralischen Pulver für
das Herstellen von Überzügen, der in einer biegsamen Hülle aus organischem Material eingeschlossen ist, nach
Patent 13 01 752.
Ein Verfahren zum Lichtbogenschweißen besteht bekanntlich darin, daß man einen Lichtbogen zwischen
einem zu schweißenden Werkstück und einer schmelz- eo baren Elektrode zur Entzündung bringt, die aus Metall
oder einer Metallegierung besteht, woraus die Schweißzone bestehen soll. Wenn man als Elektrode einen
genügend biegsamen Metalldraht verwendet, der sich auf eine Spule aufwickeln läßt, ist es nachher auch
möglich, die Schweißzone kontinuierlich zu speisen und das Verfahren zu automatisieren. Indessen läßt sich eine
solche Lösung in der klassischen Schweißpraxis nicht immer anwenden, da Schwierigkeiten auftreten, um
einen schmelzbaren Draht zu schaffen, dessen Art einerseits dem zu verschweißenden Metall und andererseits
der Qualität der zu erhaltenden Verbindungsstellen anpaßbar ist
In der Mehrzahl der Fälle muß man, um eine
Schweißung guter Qualität zu erhalten, gleichzeitig mit dem metallischen Draht in die Lichtbogenzor.e ein
Flußmittel von geeigneter Zusammensetzung heranführen, das entweder der Entzunderung der Werkstücke
vor dem Schweißen oder zur Bildung einer Schutzschlacke für das geschmolzene Schweißmetallbad und
auch nach dem Schweißen im Lauf der Erstarrung dient; außerdem muß man gelegentlich ein Legierungselement
zuführen, das dazu bestimmt ist, sich mit der Legierung
des Metalldrahtes zu verbinden, um die Zusammensetzung der Schweißstelle richtig einzustellen. Eine erste
Lösung hierzu besteht darin, das Flußmittel in Form eines einfachen Pulvers unabhängig von der Elektrode
zuzuführen, doch trifft man dann die der Verwendung von Pulvern eigenen Nachteile an, wobei es insbesondere
um die unregelmäßige Verteilung der Bestandteile und die Schwierigkeit der Sicherung eines konstanten
Nachschubs geht.
Eine andere, schon vervollkommnete Lösung besteht darin, das Flußmittel mit der Elektrode zu vereinigen,
indem man es entweder im Inneren eines metallischen Rohres angeordnet oder umgekehrt eine Hülle aus dem
Flußmittel um einen metallischen Draht vorsieht Man trifft dabei auf andere Schwierigkeiten, deren hauptsächliche
darin besteht daß die Steifheit der so hergestellten Elektroden die Verwirklichung der
Schweißungen erschwert Außerdem ist es bei der ersten Variante dieser Lösung schwierig, bei der
Herstellung ein konstantes Verhältnis zwischen dem Flußmittelgewicht und dem des Metallrohres einzuhalten,
und bei der zweiten Variante macht die Anwesenheit der Umhüllung die Elektrode sehr
zerbrechlich hinsichtlich ihres Zusammenhalts und ihrer Verwendung und erschwert die Zuführung des elektrischen
Stroms. Außerdem ist es klar, daß alle diese Lösungen voraussetzen, daß der wesentliche Bestandteil
des Schweißmetalls eine zu Draht oder Rohr ziehbare Legierung ist.
Schließlich sehen, wenn man sich schon zum Schutz des Schweißflußmittels durch eine Hülle entschlossen
hat um ein Schweißen unter Wasser zu ermöglichen, die vorgeschlagenen Lösungen stets Elektroden in Form
von starren Stäbchen mit einer metallischen Drahtseele oder einer äußeren Metallhülle vor.
Es ist weiter bekannt (DE-PS 6 81 203 und 7 30 149), zum Lichtbogenschweißen die Schweißnaht vor dem
Überfahren mit dem Lichtbogen mit einem aus einer Düse austretenden pastosen schlackebildenden Flußmittelstrang
zu bedecken, wobei das Flußmittel auch Legierungsmaterial und Cellulose enthalten kann und
ggf. beim Auftragen der Flußmittelschicht über der Schweißnaht ein Längsspalt flußmittelfrei gehalten
wird.
Schließlich ist es bekannt (US-PS 24 68 371 und 24 68 372), zum Lichtbogenschweißen einen Flußmittelstrang zuzuführen, der in einer biegsamen Hülle aus
organischem Material eingeschlossen ist und auf die zu schweißenden Werkstücke aufgelegt oder an diese
angeklebt wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die verschiedenen Nachteile der bekannten Schweißtechniken
zu überwinden und insbesondere eine kontinuierli-
ehe Zuführung von Schweißzusatzmaterialien mittels eines regelmäßig zusammengesetzten Erzeugnisses zu
ermöglichen, daß sich leicht herstellen und verarbeiten läßt, wenig zerbrechlich, freitragend und stabil zum
Aufbewahren ist, so daß auch ein Schweißen in Zwangslagen ohne weiteres möglich ist
Es wurde gefunden, daß sich ein flexibler Strang der eingangs genannten Art, d. h. gemäß Hauptpatent, zur
Verwendung beim Schweißen von Metallen eignet
Gegenstand der Erfindung ist daher die Verwendung eines zur Beschickung einer Flammspritzpistole geeigneten
flexiblen Stranges aus einem mit einem organischen Bindemittel gebundenen mineralischen Pulver für
das Herstellen von Oberzügen, der in einer biegsamen
Hülle aus organischem Material eingeschlossen ist, nach Patent 13 01 752,-ium Zuführen von Flußmittelbestandteilen
beim Schweißen von Metallen.
Das mineralische Pulver umfaßt in diesem Fäll die Bestandteile eines Schweißflußmittels. Das Bindemittel
und das Material der biegsamen Hülle wählt man allgemein vorteilhaft so aus, daß sie bei der Verwendungstemperatur
des Flußmittels völlig verbrennbar sind.
Dabei kann die Schweißeiiergie durch einen Lichtbogen
oder auch durch eine Acethylen-Sauerstoffflamme erzeugt werden.
Der Strang kann in Ausgestaltung der Erfindung außer dem mineralischen Flußmittelpulver mindestens
einen Bestandteil einer Schweißlegierung in Pulverform enthalten.
Er kann auch mehrere getrennte, zur Bildung der Schweißlegierung während des Schweißens geeignete
Bestandteile in Pulverform enthalten.
Das Flußmittelpulver des Stranges kann auch Elemente enthalten, die metallisch in die Zusammensetzung
der Schweißstelle eingehen.
Eine besondere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß die Schweißlegierungspulver und das Flußmittelpulver
mit einem organischen Bindemittel gemischt als getrennte koaxiale Zonen angeordnet und von einer
organischen Hülle umgeben sind.
Um den Strang kann außerhalb der Hülle ein elektrisch leitender Draht wendelförmig aufgewickelt
sein.
Vorteilhaft liegt der Anteil des organischen Bindemittels
in der Seele des Stranges zwischen 0,5 und 30 Gewichtsprozent.
Der Zusammenhang, die mechanische Festigkeit und die Beständigkeit werden durch die Schutzhülle
gesichert, die gleichzeitig für die Biegsamkeit des Stranges sorgt
Dieser Strang ist wie nach dem Hauptpatent, vorzugsweise durch gemeinsames Strangpressen leicht
herzustellen.
Beim praktischen Einsatz des erfindungsgemäß zu verwendenden Stranges zum Lichtbogenschweißen
kann man evtl. eine schmelzbare Elektrode getrennt vom Schweißflußmittel verwenden, wobei das letztere
die Form eines oben definierten Stranges aufweist. Es kann auch vorteilhaft sein, das Flußmittel warm auf die
Schweißzone mittels eines Gebläsebrenners aufzusprühen, der die Verbrennung der organischen Stoffe, das
Schmelzen der Flußmittelbestandteile und die Vorerhit-7.1mg der zu schweißenden Werkstücke sichert, indem
damit geschmolzene Flußmittelteilchen auf diese gc- es
schleudert werden.
Die Erfindung wird anhand der Fig. 1—3 näher
erläutert: Die
Fig. 1—3 zeigen Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäß zu verwendenden Stranges unabhängig
von der Art seiner Herstellung und Zusammensetzung.
In F i g. 1 enthält der Strang lediglich die Flußmittelbestandteile,
die beim Schweißen die Schutzschlacke des geschmolzenen Metallbades bzw. anschließend der
Schweißstelle im Lauf der Erstarrung bilden. Das Flußmittel besteht aus mehreren Mineralelementen
oder -verbindungen. Diese mineralischen Bestandteile, die teilweise durch einen geringen Anteil an organischem
Bindemittel, und zwar z. B. in einer Menge von 0,5—8 Gewichtsprozenten, agglomeriert sind, bilden die
Seele des Stranges. Diese ist von einer äußeren HOlie 2
umgeben, die aus einer schmiegsamen Haut aus organischem Material einer Dicke von 0,1 bis 0,5 mm
besteht
Während eines Schweißvorganges wird das Ende des Stranges nach und nach in die Zone eines zwischen den
zu verschweißenden Teilen und einer aus dem Metall oder der Legierung zur Bildung der Schweißstelle
zusammengesetzten schmelzbaren Elektrode gebildeten elektrischen Lichtbogens eingeführt
Nach einer besonders vorteilhaften Abwandlung der Ausführungsart der Erfindung können die Verbrennung
der organischen Stoffe und das Schmelzen des Flußmittels statt durch den Lichtbogen durch einen
Gebläsebrenner gesichert werden, der an der Seite der Schweißzone angeordnet ist Der Brenner schleudert
dann die geschmolzenen Flußmittelteilchen auf die Oberfläche der zu verschweißenden Teile und nimmt so
an der Erhitzung der Teile im Bereich der herzustellenden Schweißung teil.
Nach einem anderen Ausführungsbeispiel fügt man der Mischung der Bestandteile des Schweißflußmittels
ein zusätzliches Metall in Pulverform oder sogar ein Pulver, das sämtliche Bestandteile der Schweißstelle
enthält, zu. Dieses Pulver kann direkt aus der Legierung, die für die Schweißung verwendet wird, oder aus einem
Metall bzw. einer Legierung im nicht endgültigen Zustand und anderen verschiedenen Bestandteilen
bestehen, die sich während des Schweißens legieren.
Als Abwandlung, entsprechend der Darstellung in F i g. 2, kann man einen Mehrschichtstrang herstellen,
indem man die Seele des Stranges aus zwei koaxialen Zonen formt: Pas mit einem organischen Bindemittel
agglomerierte Metallpulver bildet den inneren zylindrischen Teil 3 und ist koaxial von dem auf gleiche Weise
agglomerierten Flußmittel umgeben. Die Hülle 2 aus organischem Werkstoff umgibt die genannte Einheit.
Je nach den praktischen Gegebenheiten kann man den Strang in der Schweißzone mit einer feuerfesten
Elektrode oder mit einer schmelzbaren Elektrode schmelzen. In dem ersten Fall enthält der Strang mit
dem Flußmittel alle Schweißstellenbestandteile. Im zweiten Fall ist es möglich, in die Schweißzone
gleichzeitig mit dem Flußmittel noch ein oder mehrere Legierungselemente einzuführen, die es bei der
Vereinigung mit dem Metall oder der Legierung der schmelzbaren Elektrode beim Schweißen ermöglichen,
die Zusammensetzung der Schweißstelle als Funktion der Art des zu schweißenden Materials und der
erwünschten Eigenschaften einzustellen.
Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel, das in F i g. 3 erläutert ist, weist der erfindungsgemäß zu
verwendende Strang außerdem einen metallischen Draht 5 auf, der auf den Strang außerhalb der
organischen Hülle aufgewickelt ist. Diese Anordnung ermöglicht die elektrische Leitfähigkeit des Stranges an
der Oberfläche und infolgedessen eine Erleichterung seiner Verwendung als Elektrode, wobei gleichwohl die
Eigenschaften seiner Biegsamkeit erhalten bleiben und der Zusammenhang und der Schutz des Pulvers durch
das Bindemittel und die organische Hülle gesichert sind.
Auf welche der vorstehend beschriebenen Ausführungsarten auch immer die Verwendung erfolgt, der
Strang läßt sich vorzugsweise herstellen, indem man ihn unter gemeinsamem Formen der inneren Seele aus
Bindemittel und mineralischem Pulver (ggf. zu zwei ι ο koaxialen Teilen) und der organischen Hülle strangpreßt.
In dem besonderen Fall, wo man einen thermoplastischen Kunststoff sowohl als Seelenbindemittel
als auch für die Hülle verwendet, wendet man vorzugsweise das Warmstrangpressen an. Im anderen
Fall wird der Vorgang vorzugsweise kalt durchgeführt, wobei sich die Stoffe dann in Emulsion oder Lösung in
einem geeigneten Verdünnungsmittel befinden, das anschließend durch Trocknen entfernt wird. Die
Verwendung eines organischen, nicht wäßrigen Verdünnungsmittels ermöglicht es, die Brüchigkeit der
Schweißstelle zu vermeiden, die durch Wasserstoff hervorgerufen werden könnte, der bei der Dissoziation Kohlenstoff
des Wassers in einem elektrischen Lichtbogen frei Chrom würde. Der Zusatz eines Weichmachers ermöglicht eine 25 Nickel
Verbesserung der Biegsamkeit des Endprodukts. Molybdän
Vorzugsweise wird das gleiche organische Bindemit- Eisen
tel einerseits für die das mineralische Pulver enthaltende Seele und andererseits für die äußere organische Hülle
verwendet, man kann jedoch auch ebenso organische Bindemittel verschiedener Arten verwenden. Allgemein
enthält der Teil der organischen Hülle etwa 10 Gewichtsprozent der gesamten Bestandteile der Seele
und der Hülle, um beim Endprodukt zu einer Dicke der Hülle in der Größenordnung von 0,10—0,15 mm zu
führen, was ausreichend ist, um den Schutz und die Biegsamkeit zu sichern. Die mineralischen Bestandteile
der Seele werden mit dem organischen Bindemittel in Form eines Pulvers einer Korngröße vorzugsweise
unterhalb 0,5 mm gemischt. Der Anteil des organischen Bindemittels in der Seele Hegt allgemein zwischen 0,5
und 8 Gewichtsprozent, doch wird eine größere Menge, die insbesondere bis zu 30 Gewichtsprozent reichen
kann, vorteilhaft verwendet, wenn es sich um ein zellulosehaltiges Flußmittel handelt, um eine CO2-Abgabe
während des Schweißens auszunutzen. Der gleiche Effekt kann auch durch Erhöhung der Dicke der Hülle
erzielt werden.
Die Zusammensetzung des erfindungsgemäß zu verwendenden Stranges wird nun in einigen besonderen
Ausführungsbeispielen näher angegeben:
D c i S p i c ι I
Zum Schweißen von gängigem Konstruktionsstahl mit schwachem Kohlenstoffgehalt stellt man einen
biegsamen Strang entsprechend F i g. 1 her.
Einem pulverförmigen Flußmittel folgender Zusammensetzung:
ist, setzt man 200 Gewichtsteile Stahlpulver mit geringem Kohlenstoffgehalt einer mittleren Korngröße
von 100 Mikron zu.
Anschließend setzt man je 100 Teile Mischung 5 Teile
Polyvinylazetat in Lösung in 20 Teilen Äthylazetat zu. Nach Zugabe von 0,5 Teilen eines Weichmachers
(Dibutylphthalat) wird das ganze eine Stunde zwecks Homogenisierung vermischt.
Die erhaltene Paste wird durch Strangpressen in die gewünschte Form gebracht, wobei man gleichzeitig eine
andere Paste strangpreßt, die in gleicher Weise, jedoch ohne mineralisches Pulver hergestellt Würde und die
Hülle bildet.
Am Ausgang der Strangpresse wird das Strangpreßprodukt 24 Stunden einer Trocknung bei Raumtemperatur
unterworfen, um das Lösungsmittel auszutreiben.
Zum Schweißen von nichtoxydierendem Molybdänstahl mit der folgenden Zusammensetzung:
Gewichtsprozent
0,03
18
12
18
12
2,8
Rest
stellte man einen Strang entsprechend F i g. 2 mit einerseits der Schweißlegierung, die mit der zu
schweißenden nicht oxydierenden Legierung identisch war, und andererseits einem Flußmittel der folgenden
Zusammensetzung her:
Kalziumkarbonat
Flußspat Silikoaluminat
Titanoxid
Ferromangan
Ferrosilizium
Ferronickel
Ferrochrom Gewichtsprozent
35
30
10
30
10
4
10
10
| Gewichtsteile | |
| Kalziumkarbonat | 40 |
| Flußspat | 25 |
| Kryolith | 4 |
| Titandioxid | 10 |
| Ferromangan | 5 |
| Ferrosilizium | 10 |
60
65
das auf eine Korngröße unterhalb 150 Mikron gesiebt Nach dem Vermischen einerseits des Legierungspulvers
und andererseits des Flußmittelpulvers mit dem Bindemittel zu zwei verschiedenen Pasten wurde der
Strang durch gemeinsames Strangpressen in seine Form gebracht, wobei die Schweißlegierung die zentrale Zone
von etwa 4 mm Durchmesser wurde und das Flußmittel darum einen Hohlzylinder mit einem Außendurchmesser
von 6,7 mm bildete. Der Anteil des Bindemittels lag in der Größenordnung von 5 Gewichtsprozent Äthylenzellulose,
nachdem das ais Verdünnungsmittel verwendete Äthanol abgedampft war.
Die organische Hülle wurde hergestellt, indem man von einer Äthylzellulosepaste in Äthanol ausging und
der Mischung 5 Gewichtsprozent Dibutylphtalat zusetzte. Das Verhältnis dieser Paste zu der, die die Seele
bildete, war etwa 10 Gewichtsprozent und führte zu einer Hülle von 0,15 mm Dicke bei einem Außendurchmesser
von 7 mm.
Um die Abgewandelte Ausführungsart nach F i g. 3 beispielsweise zu verwirklichen, macht man die
vorstehend beschriebenen Stränge nach den Beispielen 1 und 2 elektrisch leitend, indem man einen
Metalldraht von geringem Durchmesser (J mm) wendel-
förmig um die Hülle wickelt.
Zum Schweißen eines gängigen Konstruktionsstahls mit schwachem Kohlenstoffgehalt wird die Seele des
Stranges aus folgenden Bestandteilen hergestellt:
10
15
| Gewichtsteile | |
| Thermoplastisches Bindemittel | |
| (Äthylzellulose) | 25 |
| Rutil | 16,7 |
| Silikoaluminat | 5 |
| Kalziumkarbonat | 2,7 |
| Eisenlegierung | 0,6 |
| Stahlpulver | 50 |
uie mineralischen Bestandteile in rorm von Puiver
einer Korngröße unterhalt 125 Mikron werden mit dem pulverförmigen thermoplastischen Bindemittel gemischt.
Das ganze wird durch Warmextrusion geformt. Die Hülle wird durch gleichzeitiges Strangpressen aus
dem gleichen Bindemittel erzeugt.
Gemäß allen vorstehend beschriebenen Beispielen ist es möglich, einen ausreichend biegsamen, erfindungsemäß
zu verwendenden Strang zu erhalten, der auf eine Spule aufgewickelt und folglich kontinuierlich einer
Schweißeinrichtung zugeführt werden kann. Dieser Strang weist die gleichen Vorteile wie metallische
25 Drähte auf, was die Unempfindlichkeit gegenüber mechanischen und Wärmestößen betrifft. Er ist
gleichfalls sehr gut kalibriert. Andererseits weist er zusätzlich den Vorteil auf, daß man mit ihm Zusammensetzungen
darstellen kann, die bei metallischen Drähten nicht möglich wären, indem er die Bestandteile des
Flußmittels oder beispielsweise auch schwierig strangzupressende Legierungselemente enthält. Seine Hülle
aus organischem Material schützt ihn vor äußeren Verunreinigungen und macht ihn unempfindlich gegenüber
Feuchtigkeitsschwankungen der umgebenden Atmosphäre. Außerdem ist der Strang nicht wie die
losen Pulver Feuchtigkeitsschwankungen und Zuführungsmengenschwankungen
unterworfen, da er mechanisch zugeführt wird. Er ist nicht zerbrechlich und daher
leicht zu speichern und handzuhaben.
im Vergleich mit den bekannten umhüllten Elektroden ermöglicht er dank seiner Unempfindlichkeit
gegenüber Feuchtigkeit, die Gefahren der Bildung von Schweißblasen zu verringern. Die aufgebrachte
Schweißnaht ist arm an Wasserstoff, dessen Wirkung die Sprödigkfcit begünstigen würde. Das Schmelzen der
Elektrode ist weniger turbulent, die Spritzer sind an Zahl und an Volumen vermindert. Schließlich sind die
mechanischen Eigenschaften der Schweißverbindungsstellen
durch den erfindungsgemäß zu verwendenden Strang verbessert.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen 230 244/23
Claims (10)
1. Verwendung eines zur Beschickung einer Flammspritzpistole geeigneten flexiblen Stranges
aus einem mit einem organischen Bindemittel gebundenen mineralischen Pulver für das Herstellen
von Oberzügen, der in einer biegsamen Hülle aus organischem Material eingeschlossen ist, nach
Patent 1301 752, zum Zuführen von Flußmittelbestandteilen
beim Schweißen von Metallen.
2. Schweißverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schweißenergie durch
einen Lichtbogen erzeugt wird.
3. Schweiß verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schweißenergie durch eine is
Acethylen-Sauerstoffflamme erzeugt wird.
4. Strang nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er außer dem mineralischen Flußmi'telpulver
mindestens einen Bestandteil einer Schweißlegierung in Pulverform enthält
5. Strang nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel und die Hülle
bei der Verwendungstemperatur des Flußmittels und/oder der Schmelztemperatur der Schweißstelle
verbrennbar sind.
6. Strang nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß er mehrere getrennte, zur
Bildung der Schweißlegierung während des Schweißens geeignete Bestandteile in Pulverform enthält
7. Strang nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Flußmittelpulver Elemente enthält, die
metallisch in die Zusammensetzung der Schweißteile eingehen.
8. Strang nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schweißlegierungspulver und das
Flußmittelpulver mit einem organischen Bindemittel gemischt als getrennte koaxiale Zonen angeordnet
und von einer organischen Hülle umgeben sind.
9. Strang nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß um ihn außerhalb
der Hülle ein elektrisch leitender Draht wendelförmig aufgewickelt ist
10. Strang nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß'der Anteil des organischen Bindemittels in der Seele des Stranges
zwischen 0,5 und 30 Gewichtsprozent liegt.
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