DE2052204A1

DE2052204A1 - Bogenschweißverfahren mit Elektrode fur rostfreien Stahl

Info

Publication number: DE2052204A1
Application number: DE19702052204
Authority: DE
Inventors: Albert Jerry Whittier Cahf Zvanut (VStA)
Original assignee: Stoody Co
Current assignee: Stoody Co
Priority date: 1969-11-24
Filing date: 1970-10-23
Publication date: 1971-06-09
Also published as: MY7700034A; FR2071831A5; US3585352A; NL7015623A; BE757977A; CA919260A; NO134452B; SE378778B; GB1322076A; NO134452C

Description

Bogenschweißverfahren mit Elektrode für rostfreien Stahl

Mit einer Seele aus Flußmittel versehene Elektroden sind zur Bogenschweißung von Stahl bekannt, wobei die Elektrode kontinuierlich und automatisch dem Werkstück zugeführt wird. Rohre aus schweißbarem Stahl oder aus Stahl mit niedrigem Kohlenstoffgehalt werden mit einer Mischung aus den Fluß fördernden, Schlacke bildenden Substanzen und Desoxydationsmitteln versehen um die Schweißstelle vor dem Oxydieren zu schützen. Bei Verwendung derartiger blanker Elektroden ist ein direkter elektrischer Kontakt möglich und beim Schmelzen der Elektrode im Lichtbogen wird die Mischung zum Schmelzen gebracht, als wie wenn die Substanzen einen Überzug auf der Elektrode bildeten. Da jedoch das blanke Elektrodenmaterial selbst der Außenatmosphäre ausgesetzt ist, müssen Schutzgase zur Erzielung einer einwandfreien Schweißstelle verwendet werden. Gewöhnlich werden Helium und Argon verwendet und dies bedeutet zusätzliche Kosten für umfangreiche Gasmeßvorrichtungen.Wenn kein Schutzgas verwendet wird, ergeben sich narbige, rauhe Schweißstellen, die oxydische Einschlüsse spröde machen.

Es ist schon versucht worden, blanke Elektroden zur Verwendung in Luft zu schaffen, sodaß sie ohne zusätzliche träge Gase oder andere Schutzatmosphären verwendet werden können. Die US-Patente 2,909,650 und 2,909,778 beschreiben diese Verfahren bzw. Vorrichtungen im einzelnen, wobei Desoxydationsmittel den zu verbindenden Metallen zugefügt werden, ferner Flußmittel zum "Schutz" reaktionsfähiger Desoxydationsmittel, sowie eine

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Schlacken bildende Substanz als Lösungsmittel für die Oxyde. Gewöhnlich wird eine ausreichende Menge von Siliziumdioxyd verwendet um eine saure Schlacke zu erhalten. Diese in der Patentliteratur beschriebenen Verfahren geben nicht ganz zufriedenstellende Ergebnisse, wenn sie zum Schweißen von rostfreiem Stahl verwendet werden.

Die vorliegende Erfindung beruht nicht auf einer bestimmten Theorie, da die beim Schweißen auftretenden chemischen und physikalischen Prozesse sehr verwickelt sind. Doch können einige, für die Entwicklung der vorliegenden Erfindung maßgebende Gesichtspunkte angeführt werden, die zugleich begründen, warum bisher keine geeigneten Verfahren zur Bogenschweißung von rostfreiem Stahl mit Flußmittel enthaltenden Elektroden in Luft gefunden werden konnten. Einer der Hauptgründe ist, daß die chemischen Unterschiede beim Schweißen von Schweißstahl und rostfreiem Stahl nicht berücksichtigt wurden. Zum Beispiel wurde behauptet, daß poröse Schweißstellen hauptsächlich auf Stickstoffgas zurückzuführen seien, das in der Form eines Metallnitrids in das flüssige Schweißmaterial gelangt und bei der Reaktion zwischen dem Metall und dem oberflächlichen Eisenoxyd entsteht. Diese Erklärung ist zufriedenstellend im Falle von Schweißstahl, da verhältnismäßig wenig Stickstoff in geschmolzenem Schweißstahl löslich ist. Gemäß bekannten Verfahren wird zur Beseitigung dieser Schwierigkeit ein Metall zugeführt, das ein Nitrid bildet. Dieseesinkt in das geschmolzene Schweiß-

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material, in dem weniger Eisenoxyd als an der Oberfläche vorhanden iet, und verhindert die Bildung von gasförmige* Stick- ■ stoff. Diese Verfahren können nicht zum Schweißen von durch Porosität nachteilig beeinflußten, rostfreiem Stahl verwendet werden, und man kommt zu dem Schluß, daß gasförmiger Stickstoff nicht für die Porosität von Schweißstellen auf rostfreiem Stahl verantwortlich sein kann. Rostfreier Stahl kann anscheinend mehr gasförmigen Stickstoff auflösen und vertragen, als Schweißstahl. Ein weiterer Unterschied zwischen rostfreiem Stahl und Schweißstahl ergibt sich aus*- der gaserzeugenden Wirkung des im Schweißstahl in starkem Maße vorhandenen Kohlenstoffs, der Gasblasen erzeugt.

Die chemischen Ursachen der Porosität in rostfreiem Stahl unterscheiden sich also von denen in Schweißstahl und dürften auf die Unlöslichkeit von Wasserstoff beim Verfestigen des rostfreien Stahls zurückzuführen sein. Die durch Wasserstoff hervorgerufene Porosität tritt offenbar auf, wenn Wasserstoff von einer anderen Quelle geliefert wird, sodaß die gesamte, zur Verfügung stehende Wasserstoffmenge die Löslichkeitsgrenze von Wasserstoff übersteigt. Poröse Stellen treten dann auf, wenn der Wasserstoffgehalt in der Schweißstelle die Lösliehkeitsgrenze für Wasserstoff bei der gegebenen Temperatur überschreitet. Poröse Stellen dieser Art spielen aber auch bei Schweißstahl eine Holle, doch ist ihr Auftreten in rostfreiem Stahl von größerer Bedeutung. In der Gegenwart von Feuchtigkeit

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beschleunigt Chrom die zu Poroaität führenden Reaktionen. Auch kann äußere Feuchtigkeit Wasserstoff liefern. Bei ihrer Herstellung durchlaufen mit einem Flußmittel versehene Schweißelektroden einen Ausheizprozeß zur Verringerung der in ihnen enthaltenen Feuchtigkeit, doch steigt der Feuchtigkeitsgehalt bei der Lagerung wieder soweit an, daß er poröse Schweißstellen erzeugen kann.

Die vorliegende Erfindung schafft ein Bogenschweißverfahren für rostfreien Stahl, das keine porösen Schweißstellen hinterläßt. Dazu werden erfindungsgemäß besondere Schweißelektroden mit niedrigem Feuchtigkeitsgehalt verwendet. Die Erfindung, deren Umfang durch die Patentansprüche gegeben ist, ist nicht auf die hier angeführte Theorie des Schweißprozesses bzw. deren Folgerungen beschränkt. Die folgenden Ausführungen beziehen sich auf mögliche Erklärungen und mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und den zugehörigen Elektroden erhaltene Ergebnisse.

Das erfindungsgemäße Schweißverfahren mit der neuartigen Elektrode zum Schweißen von rostfreiem Stahl sieht das Anlegen einer Spannung an die Elektrode vor, die mechanische Annäherung der Elektrode an das Werkstück, während ein Lichtbogen zwischen dem Werkstück und der Elektrode unterhalten wird, und den Feuchtigkeitsgehalt begrenzende Mittel, sodaß die Elektrode weniger als 1 % des Flußmittelgewichts Feuchtigkeit an die Schweißstelle liefern kann.

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In einer vorzugsweisen Ausführungsform wird eine Begrenzung des Feuchtigkeitsgehalts durch geeignete Zusammensetzung des Flußmittels und Auswahl geeigneter Elektrodenmaterialien erzielt. Die Elektrode besteht aus einem Stahlrohr mit (1) einem an ihrer Innenseite angebrachten, aus mehreren Legierungsmetallen bestehendem Füllstoff in Mengen, die zur Bildung einer Schweißstelle aus rostfreiem Stahl ausreichen, und (2) einem schlackenbildenden Material aus einer ersten Komponente und der Verbindung eines Metalls, dessen Oxyd im geschmolzenen Zustand eine zweite, von der ersten Komponente verschiedene, in der Schlacke lösliche Komponente bildet. Das Stahlrohr hat einen Durchmesser von 1-7,5 Millimeter, und das Gewichtsverhältnis von Füllstoffgewicht zu Stahlrohrgewicht ist 0,2:1 - 1,5:1, während das G-ewichtsverhältnis des schlackenbildenden Materials zum Legierungsmaterial 0,15:1 0,65:1 beträgt. Zur Begrenzung des Feuchtigkeitsgehalts wird ein Flußmittel, wie Kalziumfluorid, oder ein Derivat desselben dem Füllstoff in Mengen zugegeben, die dem zu erwartenden Feuchtigkeitsgehalt entsprechen und eine porenfreie Schweißstelle ergeben. Wie weiter unten unter Bezugnahme auf Kalziumfluorid erläutert, ist der Feuchtigkeitsgehalt durch die Linie A-B der Figur 2 der Zeichnungen gegeben. Es ist anzunehmen, daß das Kalziumfluorid mit Wasserdampf reagiert und Verbindungen bildet, die der Schweißstelle nicht achaden. Kalziumkarbonat kann auch zu Mischungen verwendet werden, die

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bei der Reaktion mit Wasserdampf bei der Schweißtemperatur entstehen und die Schweißstelle nicht stören. Man kann auch annehmen, daß Kalziumfluorid und Kalziumkarbonat die Basizität der Schlacke erhöhen, sodaß die Wasserstoffabsorption am Schweißmetall verringert wird. Zur weiteren Verringerung des Effekts der Feuchtigkeit werden die Komponenten des Schlackenbildenden Materials im Füllstoff so gewählt, daß der Füllstoff bzw. seine beim Schweißen entstehenden Folgeprodukte im Gleichgewichtszustand einen verhältnismäßig niedrigen Feuchtigkeitsgehalt aufweisen, nämlich weniger als 2 Gewichtsprozent bei 20° C und 90 $> relativer Feuchtigkeit. Um die Feuchtigkeitsaufnahme des schlackenbildenen Materials zu begrenzen, kann dieses Material zu glasähnlichen Teilchen vor dem Einfüllen in das Stahlrohr gesintert werden. Kalziumfluorid oder eine ähnliche Verbindung kann dem glasartigen Material zugefügt werden.

Das Metallderivat hat im geschmolzenen Zustand ein basisches oder amphoterea Oxyd, das sich von der ersten Schlakken bildenden Komponente unterscheidet. Das geschmolzene Oxyd des Metallderivat8 und die geschmolzene erste Komponente ergeben eine basische oder amphotere Mischung. In einer anderen Ausführungsform ist ein zweites Metallderivat vorgesehen, dessen basische oder amphotere Form in seiner Löslichkeit der des ersten Metallderivats ähnelt.

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In einer anderen Ausführurigsform der Erfindung ist zur Begrenzung des Feuchtigkeitsgehalts ein elektrisch leitender Halter für die Elektrode vorgesehen, der die Elektrode in " einem ausreichend großen Abstand von ihrer Stromzuführung hält, sodaß die Widerstandsheizung der Elektrode den in der Elektrode vorhandenen Feuchtigkeitsgehalt am Berührungspunkt zwischen Elektrode und Werkstück reduziert.

In einer anderen Ausführungsform wird eine Verringerung des Feuchtigkeitsgehalts durch Verpacken der Elektrode (vor ihrer Benutzung) in ein wasserabweisendes Material erreicht, dessen äußerst geringe Wasserdurchlässigkeit den Feuchtigkeitsgehalt in der Elektrode vor deren Gebrauch auf den zulässigen, niedrigen Werten hält.

Figur 1 zeigt verschiedene Querschnitte durch den erfindungsgemäßen Elektroden-Schweißdraht bei dessen Herstellung.

Figur 2 ist eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen Feuchtigkeitsgehalt, Kalziumfluoridgehalt und Porosität der Schweißstelle.

Figur 3 ist eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einem teilweisen Querschnitt derselben.

Figur 4 zeigt in graphischer Form den Zusammenhang zwischen Elektrodenlänge, Feuchtigkeitsgehalt und Kalziumfluoridgehalt.

Die Herstellung der erfindungsgemäßen Rohrelektrode

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zur Bogenschweißung ist in Figur 1 schematisch dargestellt.

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Ein Streifen eines flachen Metallbands 10 aus einem kaltverformbaren, eine Komponente der fertigen Drahtelektrode darstellenden Metalls wird zunächst auf die richtige Größe zugeschnitten. Der Streifen 10 in Figur 1a kann beispielsweise aus einem 1,2 cm breiten, 0,25 mm dicken Band aus Schweißstahl bestehen. Im ersten Herstellungsschritt wird der Streifen 10 durch geeignete Kräfte, die in Richtung der Pfeile 11 wirken, in eine längliche Rinne 12 (Figur 1b) verformt. Erfindungsgemäßer Füllstoff 14 wird über die gesamte Länge der Rinne in einem kontinuierlichen Einfüllprozeß verteilt. Danach wird Rinne 12 durch Anlegen von Kräften in Richtung der Pfeile 16 oben geschlossen (Figuren 1b und 1c), sodaß der Streifen 10 die Form eines Rohrs 18 (Figur 1d) annimmt. Die Herstellung des geschlossenen, Füllstoff 14 enthaltenden Rohrs kann fabrikmäßig gemäß US-Patent 1,629,748 oder US-Patent 1,640,859 (Erfinder W.F. Stoody) durchgeführt werden.

Wie in Figur 1d gezeigt, werden nach dem Schließen des Rohrs 18 zusätzliche radiale Druckkräfte beim Walzen oder Rollen des Rohrs angelegt um den Füllstoff 14 zusammenzudrücken, Dadurch wird der Durchmesser des Rohrs 18 auf den gewünschten Schweißdrahtdurchmesser verkleinert, wobei einige der Füllstoff teilchen zerquetscht werden. Der Prozeß ist in seinen Einzelheiten in der Patentanmeldung No. 724, 917 vom 29. April 1968, Erfinder M.D. Woods und A.J. Zvanut, beschrieben worden, in der die einzelnen Herstellungsschritte und das Einbringen des

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Füllstoffs 14 mit Teilchen unterhalb einer kritischen Größe sowie das Walzen eines vorgeformten Rohrs beschrieben sind. Der so erhaltene Schweißdraht hat einen Durchmesser von 1,5 mm oder noch geringere Durchmesser.

Um Elektrodendraht mit derartig kleinen Durchmessern zu schaffen, müssen die Füllstoffe, besonders die Legierungsmetalle, aus feinverteilten Teilchen bestehen, die durch ein Sieb der Maschenweite 60 gehen. Für Elektrodendraht von sehr kleinem Durchmesser, z.B. 0,15 cm, müssen durch Siebe mit den Maschenweiten 150 oder 200 gehende Teilchen verwendet werden, wobei die Zahl der durch ein Sieb mit der Maschenweite 325 gehenden Teilchen 25 $ des Gesamtgewichts des Füllstoffs 14 ausmachen muß. Die sich ergebende Mischung kann dann gepreßt, gesintert, und zum Einfüllen in das Schweißrohr gepulvert werden.

In der oben beschriebenen Weise können Elektrodendrähte mit Durchmessern von 0,12 cm bis 0,8 cm in einem kontinuierlichen Herstellungsprozeß mit einem Füllstoffgewicht-Rohrgewichtsverhältnis von 0,2:1 bis 1,5j1 preisgünstig hergestellt werden. Schweißdraht dieses Durchmessers mit diesem Füllstoff/Rohrgewichtsverhältnis und einem Gewichtsverhältnis von Schlacken bildendem Material zu Legierungsmetall gleich 0,5:1 bis 0,65:1 ist geeignet zur Herstellung von Schweißelektroden für rostfreien Stahl. In einer zum Bogenschweißen von

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rostfreiem Stahl geeigneten Elektrode muß der Füllstoff H die folgenden beiden Komponenten enthalten: 1. ein oder mehrere Legierungselemente in Mengen, die zur Bildung einer Schweißstelle aus rostfreiem Stahl der gewünschten Zusammensetzung ausreichen, und 2. Schlacken bildendes Material, bestehend aus einer ersten Schlacken bildenden Komponente und dem Derivat eines Metalls, dessen Oxyd im geschmolzenen Zustand sich von

^ der ersten Komponente unterscheidet und in der Schlacke löslich ist.

Die Art der zu verwendenden Legierungsmetalle hängt von der Zusammensetzung des zur Herstellung der Elektrode verwendeten Metallstreifens 10 und der gewünschten Zusammensetzung der Schweißstelle ab. Die Bezeichnung "Schweißstahl" bezieht sich gewöhnlich auf eine große Anzahl von Stählen, von Stählen mit niedrigem Kohlenstoffgehalt (0,005 - 0,15 1° Kohlenstoff) bis zu Stählen mit hohem Kohlenstoffgehalt (bis zu 1 $), und alle diese Stähle können für den Streifen 10 verwendet

" werden. Die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen ergeben einwandfreie Schweißstellen aus rostfreiem Stahl und die Legierungsmetalle umfassen deshalb mindestens 10 Gewichtsprozent Chrom. Andere Legierungsmetalle sind Aluminium, Molybdän, Nickel, Titan, Wolfram, Vanadium, Zirkon, Mangan, Kolumbium, Silizium, Eisenlegierungen, z.B. Ferrochrom-Legierungen, Perrosilizium-, Ferrokolumbium-, Perromangan-, Ferromolybdän- und ähnliche Legierungen, sowie andere, erwünschte Legierungeeffekte

ergebende Elemente.

Für die Schlacken bildende, erste Komponente geeignete Materialien sind an sich bekannt, so beispielsweise Titandioxyd (in der Form von Rutil oder einer anderen, in der Natur vorkommenden Form), Tonerde, Siliziumdioxyd (als feinkörnige Kieselerde, Feldspat oder Tafelspat), Mangandioxyd, Gemische aus Metalloxyden, z.B. Asbest, usw. Titandioxyd ist ein besonders wirksamer Schlackenbildner; andere bekannte Schlackenbildner, wie Kaliumtitanat, können im Rahmen der vorliegenden Erfindung zur Begrenzung de^s Feuchtigkeitsgehalts in der Elektrode verwendet werden. Wie im folgenden noch im einzelnen erläutert, kann aus Gründen der Feuchtigkeitsabsorption oder -adsorption die Verwendung von Kaliumtitanat zweckmäßig sein. Eine zum Abdecken der Schweißstelle ausreichende Menge eines Schlackenbildners muß vorgesehen werden. Dabei sind etwa 0,5 $ des Elektrodengewichts als Minimum für den Schlackenbildner selbst anzusetzen und bis zu 15 Gewichtsprozent für die Mischung aus Schlackenbildner und in der Schlacke löslichen Materialien.

Als Metallderivate kommen Materialien in Frage, die im geschmolzenen Zustand basische oder amphotere Oxyde bilden, die dann in der während des Schweißens gebildeten Schlacke löslich sind. Mehrere dieser Metallderivate können gleichzeitig verwendet werden. Die im geschmolzenen Zustand in der Schlacke löslichen Oxyde dürfen nicht das spezifische Gewicht der

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Schlacke über das des Schweißmetalls erhöhen, und ihre Mengen und Eigenschaften dürfen die Verfestigungstemperatur der aus dem Schlacken bildenden Metalloxyd und anderen echlaklenlosen Komponenten bestehenden Mischung bei der Schweißtemperatur nicht auf Werte über dem Verfestigungspunkt der Schweißstelle erhöhen. Abgesehen rom Schmelzpunkt und dem spezifischen Gewicht sind auch die Viskosität und die Oberflächenspannung der Schlacke von großer Bedeutung, da Im allgemeinen ) Schlacken hoher Viskosität und niedriger Oberflächenspannung erwünscht sind. Diese Gesichtspunkte sind durch geeignete Zusammenstellung des Füllstoffs zu berücksichtigen und eine Mischung aus Substanzen ist zu verwenden, die entweder selbst oder bei Zugabe einer weiteren Komponente die gewünschten Ergebnisse liefern.

Die Derivate werden zewckmäßigerweiee so gewählt, daß sie im geschmolzenen Zustand basische oder amphotere Oxyde ergeben, im Gegensatz zu den üblicherweise verwendeten sauren Oxydbestandteilen bekannter Mischungen. Die aus Schlacken bildendem Metalloxyd und Flußmittel bestehende, geschmolzene Mischung hinterläßt dann eine basische oder amphotere Schlacke. Die Begriffe "sauer", "basisch" und "amphoter" sind dem Fachmann auf dem Schweißgebiet bekannt und eine Klassifizierung kann durchgeführt werden aufgrund der Affinität eu basischen Materialien, z.B. zum Beispiel zu gebrannten Kalk im Falle einer sauren Mischung, oder der Äffinltat zu sauren Materialien, wie

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Kieselerde im Falle einer basischen Mischung, oder zu basischen und sauren Materialien im Falle einer amphoteren Mischung. Nichtmetalle ergeben gewöhnlich saure Oxyde, Metalle basische Oxyde, doch haben bestimmte Elemente der vierten und höherer Gruppen des Periodischen Systems oft basische und saure Oxyde, wobei der saure Charakter im allgemeinen mit dem Verhältnis Sauerstoff:Metall zunimmt. Es kann sich auch als zweckmäßig erweisen, Metalle zu benutzen, die weniger "edel" als Eisen sind, d.h. auch, die elektropositiver als Eisen sind, um eine eventuelle Oxydation von Eisen durch das Metallderivat auszuschließen.

Geeignete Derivate sind Zinkoxyd, Bariumoxyd, Kalziumoxyd, Kalziumkarbonat, Magnesiumoxyd, Magnesiumkarbonat, Kobalt-(III)-Oxyd, Kalziumoxalat, Strontiumoxyd, Titandioxyd, Mangandioxyd, Kaliumoxalat, Lithiumkarbonat, Zirkonkarbonat, Zirkondioxyd, GalliumBesquioxyd, etc. Einige dieser Metallverbindungen wurden vorher als Schlackenbildner erwähnt. Das gewählte Metallderivat soll sich von allen anderen in der Mischung verwendeten Schlackenbildnern unterscheiden. Sehr gute Ergebnisse wurden mit Mangandioxyd allein oder in Verbindung mit Zirkondioxyd oder Kalziumkarbonat erhalten. Die zweckmäßigerweise zugesetzte Metallderivatmenge ist durch die oben erwähnten Gesichtspunkte gegeben und liegt gewöhnlich zwischen 0,1 und 3 Gewichtsprozent (bezogen auf die Elektrode).

Daneben kann zusätzlich ein Desoxydationemittel und

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ein Flußmittel dem Füllstoff zugegeben werden. Desoxydationsmittel haben die Aufgabe, Sauerstoff oder sauerstoffhaltige Verbindungen in der flüssigen Schweißstelle unwirksam zu machen oder im Metall als Schutz für den Fall eines Saueratoffzutritts zu verbleiben. Beim Desoxydationsmittel handelt es sich deshalb um ein Metall mit einer größeren Affinität zu Sauerstoff, als sie Eisen hat. Dieses Metall oxydiert sich unter Reduktion von Eisenoxyd zu Eisen. Mehr als ein desoxydierendes Metall kann fe verwendet werden, u.a. Chrom, Tantal, Niobium, Gallium, Aluminium, Silizium, Kalzium, Lanthan, Mangan, Vanadium, Zirkon, Beryllium, Titan, Bor, Barium, Magnesium, Strontium, Lithium, Aktinium, oder Legierungen dieser Metalle, besipielsweise lerrosilizium-, Ferrochrom-, Ferromangan- und andere Legierungen. Einige der Desoxydationsmittel wurden unter den Legierungsmetallen aufgeführt, und wenn ein Metall für beide Zwecke eingesetzt werden kann, muß ein genügend großer Überschuß für Desoxydationszwecke vorgesehen werden um zugleich den Legierungseffekt zu erhalten. Silizium selbst oder eine Ferroeilizium-Verbindung werden gewöhnlich als Desoxydationsmittel verwendet, doch werden normalerweise weniger als ein ein Gewichtsprozent zugesetzt. Mit den erfindungsgemäß für den Füllstoff H verwendeten Substanzen werden besonders gute Ergebnisse mit mehr als 1 # Silizium erzielt und ein günstiger Wertebereioh ist 1,1 bis 2 Gewichtsprozent Silizium. Geringere Mengen ergeben auch brauchbare Ergebnisse. Im allgemeinen sind 0,5 bis 2 Gewichtsprozent des Desoxydationsmittels (bezogen

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-- —. λ rs I

auf die Elektrode) ausreichend.

Der hohe Legierungsgehalt der Schweißdrähte macht es möglich desoxydierende Elemente, z.B. Silizium, wegzulassen, da der hohe Chromgehalt in rostfreiem Stahl desoxydierend wirkt.

Die Flußmittel haben die Aufgabe, die beim Schweißen gebildeten Oxyde aufzulösen und die Bezeichnung "Flußmittel" ist nur in diesem Zusammenhang zu verstehen, während in bekannten Elektroden das Flußmittel auch die Vermischung mit einem Oxyd fördern soll, das eine Schlacke mit einem günstigeren Schmelzpunkt und besserer Viskosität liefert. Es läßt sich dabei keine klare Unterscheidung zwischen Schutzschlacken und Flußmitteln treffen. Von den bekannten Flußmitteln sind zu nennen: Kalziumkarbonat, Kalziumoxyd (z.B. gebrannter Kalk), Kalziumfluorid (z.B. in der Form von Flußspat) und Natriumoxyd (das z.B. beim Schweißen aus Natriumkarbonat oder Natriumsilikat erzeugt wird).

Diese Materialien können in den angebenen Formen zugegeben werden, die sich bei der Herstellung der Elektrode zu anderen Formen umwandeln können. Es empfiehlt sich nur die Komponenten zu verwenden, die beim Herstellungsprozeß verhältnismäßig wenig Feuchtigkeit absorbieren oder adsorbieren. Die meisten Schlacken bildenden Komponenten des Füllstoffs sind zu einem gewissen Grad hygroskopisch, doch nehmen manche Komponenten weniger, manche mehr Flüssigkeit auf. Bei Aufstellung geeigneter Prüfbedingungen kann eine Unterscheidung zwischen geeigneten und ungeeigneten Komponenten getroffen werden. Wenn bei 20° C

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bestimmte Schlacken bildende Substanzen 90 $> relativer Feuchtigkeit während einer zur Einstellung des Feuchtigkeitsgleichgewichts ausreichenden Zeit ausgesetzt werden, ergeben die Substanzen mit einem Gleichgewichtsgehalt von weniger als 2 % Feuchtigkeit zufriedenstellende, porenfreie SchweißetelLen, während die mehr ale 2 fi Feuchtigkeit enthaltenden Substanzen gewöhnlich porige Ablagerungen an der Schweißstelle hinterlassen· Jede als Schlackenbildner geeignete Substanz kann damit durch

" einen Feuchtigkeitsgehalt von weniger als 2 Gewichtsprozent in der fertigen Füllstoffmischung charakterisiert werden. Das folgende Beispiel bezieht eich auf ein Verfahren zur Feststellung des Feuchtigkeitsgehalte im Gleichgewichtszustand.

Beispiel 1. Proben von etwa 7 Gramm der aufgeführten Materialien werden in vorgewogene Aluminiumschälchen verbracht. Die Schälchen werden in einem Ofen eine Stunde lang auf 285 C (oder, wo angegeben, 900° C) erhitzt gehalten um die Feuchtigkeit auszutreiben. Nach dem Abkühlen werden die Proben gewogen und der Vorgang wird wiederholt, bis nach etwa 5 Stunden Gewicht skons tanz erreicht ist. Dann werden die Aluminiumschälchen bei 20° C in einer Feuchtigkeitskammer bei 90 # relativer Luftfeuchtigkeit gehalten und in 24-Stunden Intervallen gewogen.

Das Gewicht erreicht seinen Maxiaalwert nach 216 Stunden und

dies gibt erfahrungsgemäß Aufschluß darüber, ob daa Material geeignet ist. Die Feuchtigkeitsaufnähme kann aus der Gewichtszunahme berechnet werden. Die folgenden Ergebnisse wurden mit

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verschiedenen Materialien erhalten.

Material	Feuchtigkeitsaufnahme (5*>1
Zirkonsilikat	0,04
Rutil	0,06
Kalziumfluorid	0,07
Kalium-Siliziumfluorid	0,07
Mineralit	0,19
Feldspat	0,20
Mangandioxyd	0,35
Zirkondioxyd	0,58
Tonerde	0,99
Kaliumtitanat	8,22
Kaliumoxalat	11,6
Bentonit	15,4
Natriumkarb onat	18,7
Natriumsilikat	163 (zerfließt)
Kaliumkarbonat	165 "
Kaliumfluo-rid	254 "

* auf 900° C erhitzt

Materialien, die unter den obigen Bedingungen weniger als 2 Gewichtsprozent Feuchtigkeit aufnehmen und damit besonders als Füllstoffe geeignet sind, laeeen sich damit leicht feststellen. Abgesehen von den in der Tabelle aufgeführten Materialien können noch Kaliumoxyd, Kalziumoxyd, Natriumoxyd und Natriua-Silizluafluorid verwendet werden. Komponenten, die mehr

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als 2 $> Feuchtigkeit aufnehmen, werden nur dann verwendet, wenn sie eich bei der Herstellung des Elektrodenfüllstoffs in ein durch niedrigere Feuchtigkeitsaufnahme gekennzeichnetes Material umsetzen. Die Karbonate von Kalium, Natrium und Kalzium können verwendet werden, wenn sie im Anfangsstadium des Herstellungsprozessee in den Füllstoff eingebracht werden, sodaß sie in die entsprechenden Oxyde umgewandelt werden, die zwar hygroskopisch sind, aber keine unzulässig hohen Wassermengen aufnehmen. Das gleiche gilt für Oxalate. Karbonate und Oxalate sollten nicht in einer Stufe des Herstellungsprozesses zugesetzt werden, in der sie notwendigerweise hygroskopisch sind, es sei denn, das gesamte Schlacken bildende Material hat unter den betreffenden Bedingungen einen Gleichgewichtsgehalt an Feuchtigkeit von weniger als 2 36, oder andere Vorkehrungen werden getroffen um zu gewährleisten, daß die Elektrode beim Berühren des Werkstücks einen niedrigen Feuchtigkeitsgehalt hat. Außer den angeführten Materialien sind Kalium-

" silikat und andere Formen natürlicher Tonerde im allgemeinen als Komponenten von Schlackenbildnern ungeeignet.

Zusätzliches Flußmittel kann zugesetzt werden, falls ein zu hoher Feuchtigkeitsgehalt Porosität bedingt. Die erfindungsgenäßen Flußmittel haben günstige Nebenwirkungen, die im Falle der Schweißelektroden für rostfreien Stahl die reine Flußmittelwirkung übertreffen. Wenn die als Flußmittel wirkenden Substanzen in Mengen zugesetzt werden, die die normalen

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Flußmittelmengen übersteigen, kann ein höherer Feuchtigkeitsgehalt ohne die Gefahr poröser Schweißstellen in Kauf genommen werden. Figur 2 zeigt in graphischer Form die entsprechende Abhängigkeit für Kalziumfluorid, wobei der Feuchtigkeitsgehalt des Elektrodenfüllstoffs gegen die Konzentration des zur Erzielung dichter, nichtporöser Schweißstellen notwendigen Kalziumfluorids, ausgedrückt in Prozent des Elektrodengewichts, aufgetragen ist. Die angegebenen Kalziumfluoridmengen sind zur Erzielung des Flußmitteleffekts und zur Kompensation der Feuchtigkeit notwendig. Die chemischen und physikalischen Struktureigenschaften der Füllstoffkomponenten können bei der Einfüllung des Füllstoffs in die Elektrode stark verändert werden, doch kann die "äquivalente" Kalziumfluoridmenge aus dem dem Kalziumfluorid entsprechenden Fluorgewicht berechnet werden. Die mit A-B bezeichnete Linie kann auch für andere Flußmittel verwendet werden, indem der "äquivalente" Gehalt der entsprechenden Substanz bestimmt wird, die bei ihrer Reaktion mit Wasser Kalziumfluorid gleichwertig ist. Die angegebenen Werte sind Näherungswerte, da sich Figur 2 auf sehr verschiedene Flußmittel bezieht, doch werden im allgemeinen kompakte Schweißstellen mit andernfalls zum Schweißen von rostfreiem Stahl ungeeigneten Elektroden erzielt, wenn die Zusätze so gewählt werden, daß sie in das Gebiet unterhalb der Linie A-B fallen. Der Feuchtigkeitsgehalt kann kutz vor der Verwendung der Elektrode bestimmt und auf dfb günstigsten, durch Figur 2 bestimm-

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baren Werten gebracht werden. Wenn zum Beispiel festgestellt wird, daß sich mit einer bestimmten, zum Schweißen von rostfreiem Stahl geeigneten Elektrode poröse Schweißstellen ergeben, können der Feuchtigkeitsgehalt des Füllstoffs analysiert und der richtige Kalziumfluoridgehalt bestimmt werden. Wenn der Kalziumfluoridgehalt im Füllstoff unter den durch die Linie A-B in Figur 2 gegebenen Werten liegt, kann durch Zugabe von Kalziufafluorid der in der Figur angegebene Gehalt eingestellt werden. Die Elektrode liefert dann feste, nichtporöse Schweißstellen.

Jedes der oben aufgezählten Materialien kann als Flußmittel statt Kalziumfluorid oder in Verbindung mit Kalziumfluorid verwendet werden, so z.B. Kalziumoxyd, Natriumoxyd und dergleichen. Im allgemeinen ist es zweckmäßig als Flußmittel ein Material zu verwenden, das keine bedeutenden Wassermengen aufnimmt. Falls die Verwendung eines Feuchtigkeit stark absorbierenden Flußmittels notwendig erscheint, empfiehlt es sich, ) . die Flußmittelsubstanz am Anfang des Füllstoffherstellungsprozesses zuzusetzen, vorausgesetzt, daß der Füllstoffherstellungsprozeß die hygroskopischen Eigenschaften der Flußmittelsubstanz verändert.

Der Feuchtigkeitsgehalt der Elektrode kann ferner verringert werden, indem man die Schlacken bildenden Materialien vor ihrer Vereinigung mit den Legierungsmetallen zu glasartigen Teilchen zusammensintert. Rohechlacke und Fluß-

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mittel werden gemischt, um die erwünschte theoretische Mischung zu ergeben, worauf die Mischung in einem Ofen geschmolzen wird. Das geschmolzene Gemenge wird mit Wasser abgeschreckt, wobei sich ein grobkörniges Pulver ergibt. Das Pulver wird getrocknet, gemahlen und die gewünschte Korngröße wird ausgesiebt. Anschließend werden die Legierungsmetalle zugegeben und die gesamte Mischung wird in der unter Bezugnahme auf Figur 1 beschriebenen Weise in einen Elektrodendraht eingefüllt.

Die folgenden Ausführungsbeispiele der Erfindung dienen zur Erläuterung:

Beispiel 2. Eine Elektrode zur Bogenschweißung kann unter Bezugnahme auf Figur 1 aus den folgenden Komponenten (angegeben in Grewichtsprozent) aufgebaut werden:

Komponente	% der Elektrode	fo der Schlacke
Chrom	20,0
Nickel	10,0
Mangan	1,5
Ferrosilizium (85# Si)	1,5
Rutil	5,0	66,7
Mangandioxyd	1,0	13,3
Kalziumfluorid	1,0	13,3
Zirkondioxyd	0,5	6,7
Schweißetahletreifen	59,5
Zur Herstellung	einer fortlaufenden	Drahtelektrode

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werden die Füllstoffkomponenten reduziert, gepreßt und dann zermahlen. Dann werden die Füllstoffe in das kaltgewalzte Rohr eingebracht, daa durch Rollpressen auf 0,15 cm Durchmesser zusammengedrückt wird.

Eine andere fortlaufende Elektrode wird mit den oben angegebenen Komponenten erhalten durch Zermahlen derselben in ein feines Pulver, gründliches Vermischen und Einfüllen in den Schweißstahlstreifen, der in der oben beschriebenen Weise zu einem Rohr mit 0,2 cm Durchmesser verformt wird.

Jede dieser Elektroden wurde in Schweißversuchen mit einem tragen Gas (Argon) geprüft. Auf rostfreiem Stahl ergaben sich glatte, saubere Schweißstellen mit leicht entfernbarer Schlacke. Die mit der 0,15 cm dicken Elektrode erzielten Schweißstellen waren sauberer.

Ähnliche Schweißversuche wurden in Luft durchgeführt, d.h. ohne eine Schutzgasatmosphäre. Auch in diesem Fall ergaben sich glatte Schweißstellen mit wenig verspritztem Material und leicht entfernbarer Schlacke. Die 0,15 cm dicke Elektrode hatte etwas günstigere Eigenschaften. Die Schweißstellen waren in allen Fällen brauchbar und stellten wesentliche Verbesserungen gegenüber bisher bekannten Schweißstellen dar, die mit einer Schutzgasatmosphäre erzeugt worden waren.

Beispiel 3, Schweißelektroden mit Durchmessern von 0,15 ca und 0,2 cm wurden wie in Beispiel 2, doch mit den folgenden Komponenten (ausgedrückt in Gewichtsprozent) herge-

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stellt.	% der Elektrode	% der Schlacke
Komponente	20,5
Chrom	8,8
Nickel	1,5
Mangan	1,5
Ferrosilizium (85% Si)	5,0	52,7
Rutil	1,0	10,5
Kaliumtitanat	0,5	5,3
Zirkonoxyd	. 2,0	21,0
Kalziumfluorid	1,0	10,5
Mang and i ο xy d	58,2
Schweißstahlstreifen

Die Mischung wird gepreßt, gesintert und vor dem Einfüllen in das Rohr zermahlen; dabei wird das Kaliumtitanat entwässert. Sofort nach Herstellung des Schweißdrahts wurden Versuche in Argon und in Luft durchgeführt. In beiden Fällen ergaben sich zufriedenstellende Schweißstellen mit Eigenschaften, die denen des Beispiels 2 ähneln.

Poröse Schweißstellen ergaben sich, wenn die Elektroden des Beispiels 3 nach einigen Monaten Lagerung verwendet wurden; dies ist nicht der Pail mit den Elektroden des Beispiels 2. Absorption oder Adsorption von Wasser durch das im Überschuß vorhandene, vom Kalziumfluorid unkompensierte Kaliumtitanat ist die Ursache dee Versagens der Elektroden nach Lagerung.

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Beispiele 4-7« Um die Absorption und Adsorption von Wasser in der Schlackenmischung zu verhindern, wurden in der vorher beschriebenen Weise die Schlackenmischung zu glasartigen Teilchen gesintert. Die Auegangsgemengβ hatten die folgenden Zusammenset ssungen:

Beispiel No. Komponente ^JJ. j? §___ 7

* Rutil 52,0$ 52,19ε 50,0% 50,1%

Flußspat (CaF₂) 19,5% 21,1% 23,1% 23,1% Manganoxyd 12,8% \\t& 11,2% 11,2%

Kaliumkarbonat 7,6% 7,5% 7,5%

Zirkon 4,1% 4,1% 4,1% 4,1%

Natriumkarbonat 4,0%

Kalium-Siliziumfluorid — 4,0% 4,0% Natrium-Siliziumfluorid — — — 4,0%

Nach dem Wiegen, Mischen und Schmelzen des Ausgangsgemenges in einem Ofen wird durch Abschrecken mit Wasser die Schmelze in sandartige Teilchen zerstäubt. Der Sand wird getrocknet, zermahlen und durch ein Sieb der Masehenweite gesiebt. Nach weiterem Aussieben ergibt eine Analyse die folgenden Zusammensetzungen:

Beispiel No. Komponente 4 ....'.? 67

TiO₂ 52,6% 52,4% 50,5% 50,8%

CaO 14,8* 15,3* 16,8% 16

Komponente

MnO K₂O ZrO₂

Bei	s ρ	i β	1	6	N ο.	7
4	5		5		5,996
4,396	5,	396	8	,7%	8,596 .
9,596	8,	496	6	,496	—
5,296	6,	996	3	,9%	3,496
3,496	3,	496	O	,496	6,396
2,896	O,	496	6	,496	6,996
5,796	6,	696	0	,696	0,596
0,896	ο,	896	O	,796	0,596
0,996	ο,	596	,696

SiO₂ Fe₂O₃

andere Substanzen

Der größte Teil des Fluors wird bei der Herstellung des gesinterten Sands ausgetrieben. Die genauen Formeln der Fluorverbindungen im glasartigen Sand sind nicht bekannt. Die allgemeine Bezeichnung F₂-O der Tabelle kann sich auf Silizium-Fluor-Verbindungen beziehen, beispielsweise SiF,. Ferner sind instabile Gleichgewichte mit Fluor denkbar, die durch neuerliches Erhitzen in Kristallformen übergeführt werden können. Die Ergebnisse von Fluoranalysen einiger der Sande und die äquivalenten KaI-ziumfluoridmengen sind wie folgt:
Beispiel No. F₂ (96) äquivalentes CaF₂ (#)

4 0,79 1,62

5 1,17 2,40

6 1,30 2,67

SohweiBelektroden mit einem Durchmesser von 0,15 on

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wurden wie in Beispiel 1 hergestellt, doch mit den folgenden Komponenten (ausgedrückt in Gewichtsprozent):

Komponente Prozent der Elektrode

Chrom 20,0

Nickel 10,0

Mangan 1,5

Ferrosilizium (85 Ί» Si) 1,5

gesinterter Sand 10,5

Schweißstahlstreifen 56,5

Die Elektroden wurden in Probesehweißungen in Luft und in einer Schutzgasatmosphäre geprüft. In jeder Hinsicht zufriedenstellende, nichtporöse Schweißstellen ergaben sich in allen Fällen.

Beim Einbringen des glasartigen Sands und der Metallegierungsteilchen in das Stahlrohr kann zusätzlich Kalziumfluorid oder ein anderes Flußmittel zugegeben werden, um erhöhten Feuchtigkeitsschutz zu erzielen. Im Falle der in Beispielen ψ 4-7 angegebenen Zusammensetzungen kann man 1 Gewichtsprozent Kalziumfluorid zusammen mit den übrigen Füllstoffmaterialien in das Rohr einfüllen, um mit größerer Sicherheit poröse Schweißstellen zu vermeiden.

Figuren 3 und 4 beziehen eich auf eine andere Ausführungsform der Erfindung mit Maßnahmen zur Begrenzung des Feuchtigkeitsgehalts der Schweißelektrode. Die Neigung zur Bildung poröser Schweißeteilen steht in Besiehung sun Feuchtigkeits-

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gehalt in der Elektrode bei deren Anlegen an das Werkstück. Die spezielle Ausführungsform ermöglicht die Benutzung von Elektroden, deren Wassergehalt gewöhnlich den zur Erzielung nichtporöser Schweißstellen zulässigen Wassergehalt beträchtlich übersteigt, d.h. auch, der Wassergehalt liegt oberhalb der Linie A-B in Figur 2. Die spezielle Ausführungsform macht Gebrauch von der Tatsache, daß die Aufheizung einer Schweiß-

2
elektrode dem Produkt I R proportional ist, d.h., Verdopplung der Länge des freiliegenden Elektrodenteils bedeutet eine Vervierfachung der erzeugten Hitze. Durch Vergrößerung der herausgeschobenen Elektrodenlänge kann ein Vorheizen des Schweißdrahts stattfinden, wobei die Feuchtigkeit ausgetrieben wird. Ee ist an sich bekannt, die freiliegende Elektrodenlänge zu vergrößern, um die Geschwindigkeit beim automatischen Schweißen zu erhöhen (siehe US-Patent 2,721,249), doch ist der Nutzen vergrößerter Elektrodenlängen zur Verringerung der durch Feuchtigkeit erzeugten Porosität von Schweißstellen bisher nicht erkannt worden.

Figur 3 zeigt schematisch eine Vorrichtung zur Vergrößerung der herausgeschobenen Elektrodenlänge. Die Schweißelektrode 30 ist durch eine biegsame Rohrführung 32 gesteckt und ragt aus ihr in ein elektrisch leitendes Rohrstück 34, das an seiner Außenseite vom Isolierstück 36 umgeben ist. Die Schweißelektrode 30 wird kontinuierlich vom Rohrstück 34 dem Werkstück 38 zugeführt, an dem die Schweißarbeiten mittels weiterer, nicht dargestellter, zur Schweißung benötigter Teile

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durchgeführt werden.

Beim normalen Bogenschweißen ragt der Endabschnitt dee Schweißdrahts etwa 2 cm über dae Ende des leitenden Eohrstücke 34 hinaus. In der vorliegenden Ausführungsform ist der Vorderteil 40 des äußeren, rohrförmigen Isolierstücks 36 mit einem Gewinde versehen, auf das der Abschnitt 42 des Isolierrohrs 44 aufgeschraubt ist. Das Isolierrohr 44 wird zweckmäßigerweise aus einem Keramikmaterial mit geringer Wärmeausdehnung hergestellt. Die Form des Isolierrohrs 44 ist nicht kritisch; ebenso kann die Verbindung zur Schweißelektrode 30 in jeder geeigneten Weise hergestellt werden. Ein Abschnitt 46 von etwa 2 cm Länge ragt über das Ende des Isolierrohrs 44 hinaus, doch ist die Länge des durch Widerstandeheizung erhitzten Elektrodenabschnitts durch die Länge des Abschnitts 46 plus der Länge des nichtleitenden, sich über das Vorderende des Rohrstücks 34 erstreckenden Abschnitts des Isolierrohrs 44 gegeben. Durch geeignete Größenwahl können beliebige Überschreitungen der herausragenden, 2cm ) Standardlänge erzielt werien.

Figur 4 zeigt in graphischer Form die herausragenden Längen, die zur Kompensation verschiedener Feuchtigkeitsgehalte bei bestimmten Flußmittelgehalten (angegeben als Kalziumfluorid)

notwendig sind. Der Kalziumfluoridgehalt ist dabei in Prozenten <

des Elektrodengewichte ausgedrückt, während der Feuchtigkeitsgehalt in. Prozenten dee Füllstoffgewichte auegedrückt ist. Die Darstellung ist vereinfacht, da die tatsächliche Beziehung

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zwischen herausragender Länge und Feuchtigkeitsgehalt von den die Elektrode bildenden Komponenten abhängt. Durch analytische Methoden kann der vorhandene Flußmittelgehalt als wirksames Kalziumfluorid bestimmt werden, und ebenso kann der Feuchtigkeitsgehalt in Prozenten des Elektrodenfüllstoffs vor Verwendung der Elektrode ausgedrückt werden. Bei Kenntnis dieser Werte kann dann Figur 4 verwendet werden, oder besser noch eine Kurve, die sich auf die speziell verwendete Elektrodensusammensetzung bezieht. Aus den Kurven der Figur 4 läßt sich die herausragende Länge bestimmen, die eingehalten werden muß, um porenfreie, kompakte Schweißstellen zu erzielen. Wenn beispielsweise eine Elektrode mit 2 Gewichtsprozent Kalziuafluorid als Flußmittel und 0,5 Gewichtsprozent Wasser verwendet wird, ergibt die normale, 2 cm betragende Elektrodenverlängerung eine poröse Schweißstelle, während sich einwandfreie Schweißstellen ergeben, wenn die Elektrodenverlängerung den Mindestwert übersteigt, der durch die mit ^M2 i» CaF₂" bezeichnete Linie definiert ist. Ein Isolierrohr 44 kann gewählt werden, das die Elektrode um mindestens 3,8 cm verlängert. Die Verlängeruag muß bo gewählt werden, daß der auf Kalziumfluorid (oder ein anderes Flußmittel) bezogene Feuchtigkeitsgehalt unterhalb der mit A-B bezeichneten Linie der Figur 2 liegt.

In einer anderen Aubführungβform der vorliegenden Erfindung wird der Feuchtigkeitegehalt der das Werkstück verschweisienden Elektrode durch besondere Verpackungsmaßnahmen begrenzt.

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Die Elektrode wird zunächst in trockener Form hergestellt, d.h. mit einem Feuchtigkeitsgehalt, der nicht zu Porosität Anlaß gibt, und dann derart verpackt, daß der Feuchtigkeitsgehalt in der Elektrode vor ihrer Verwendung auf Werte begrenzt bleibt, die nicht die Gefahr poröser Schweißstellen mit sich bringen. Erfindungsgeaäß wird die Elektrode in ein wasserabweisendes Material verpackt, dessen Wasserdurchlässigkeit so klein ist, daß der Feuchtigkeitsgehalt der Elektrode vor ihrer Verwendung auf für Schweißzwecke ungefährlichen Werten gehalten wird. Dies bedeutet in Bezug auf Figur 2, daß die Wasserdampfdurchlässigkeit des Verpackungsmaterials gering genug ist, sodaß der auf das Flußmittel bezogene Feuchtigkeitsgehalt bzw. der auf die Umwandlungsprοdukte des Flußmittels bezogene Wassergehalt unterhalb der durch die Linie A-B bestimmten Mengen bleibt. Die zulässige Wasserdurchlässigkeit hängt von der voraussichtlichen Lagerzeit ab. Es kann vorkommen, daß ein Material mit einer

. extrem niedrigen Wasserdurchlässigkeit nicht am zweckmäßigsten ist. Die günstigsten Verpackungsmaterialien und ihre Dicke sind durch die Zusammensetzung der Elektrode bestimmt, doch können die genauen Mengen mit den oben beschriebenen Verfahren ermittelt werden. Wenn beispielsweise die Elektrode dee Beispiels 3 sofort nach ihrer Herstellung in 0,08 am dicke Polyäthylenfolie verpackt wird, ergeben eich auch nach mehrmonatiger Lagerung keine porösen Schweißstellen, während ohne eine derartige Ver-

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packung poröse Schweißstellen nach einigen Monaten Lagerung durch den in der Elektrode angesammelten Feuchtigkeitsgehalt, bewirkt werden.

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Claims

PAfHIAHSfBjCHE

lötverfahren zur Herstellung einer Schweißstelle aus rostfreiem Stahl auf einem Werkstück (38), gekennzeichnet durch Verwendung einer mit Flußmittel als Füllstoffseele (14) versehenen Schweißelektrode (30), die eine Schweißstelle aus rostfreiem Stahl der gewünschten Zusammensetzung liefern kann; mechanische Zuführung der an einen geeigneten Stromkreis angeschlossenen Elektrode (30) an das Werkstück während ein Licht-" bogen zwischen dem Ende der Elektrode und dem Werkstück aufrechterhalten wird; und Bereitstellung von Feuchtigkeitsgehalt begrenzenden Mitteln, sodaß die am Werkstück (38) anliegende Elektrode einen Feuchtigkeitsgehalt von weniger als ein Prozent bezogen auf das Gewicht des Füllstoffs (H) hat.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode (3ü) über ein elektrisch leitendes Rohrstück (34) mit dem speisenden Stromversorgungsgerät verbunden ist und daß die den Feuchtigkeitsgehalt begrenzenden Mittel ein

t Isolierrohr (44) umfassen, da« eine Verlängerung des Hohrstücks (34) umschließt, sodaß die Widerstandsheizung der verlängerten Elektrode (30) den Feuchtigkeitsgehalt derselben am Werkstück (38) auf die zulässigen Werte verringert.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Elektrode (30) ein Flußmittel oder ein Uewandlungsprodukt eines Flußmittels i* Füllstoff (14) verwendet wird und

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daß das die Elektrode (30) verlängernde Rohrsttick (54-) in seiner Länge so bemessen ist, daß der auf das Flußmittel oder das Umwandlungsprodukt desselben bezogene Feuchtigkeitsgehalt unterhalb der durch die mit A-B bezeichnete Linie der Figur 2 definierten Werte liegt.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode (30) vor ihrer Verwendung in ein Material verpackt wird, dessen Wasserdurchlässigkeit gering genug ist um die Feuchtigkeitsgehalte in der Elektrode (30) vor ihrer Verwendung auf zulässigen Werten zu halten.
5. Verfahren nach Anspruch 4-, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode (30) als Füllstoff (H) ein Flußmittel oder ein Umwandlungsprodukt desselben enthält, und daß die Wasserdurchlässigkeit des Verpackungsmaterials niedrig genug ist, um den auf das Flußmittel oder ein Umwandlungsprodukt desselben (ausgedrückt durch das äquivalente Kalziumfluoridgewicht) bezogenen Feuchtigkeitsgehalt unterhalb der durch die mit A-B bezeichneten Linie der Figur 2 definierten Werte zu halten.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode (30) ein Stahlrohr (18) und einen in demselben angebrachten Füllstoff (14) umfaßt, bestehend aus einem oder mehreren Legierungsmetallen in zur Herstellung von Schweißstellen aus rostfreiem Stahl ausreichenden Mengen, und einem Schlacken bildenden Material mit einer ersten Schlacken bildenden Komponente und einer Metallverbindung als zweiter Komponente,

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deren geschmolzenes Oxyd sich von der ersten Komponente unterscheidet und in der Schlacke löslich ist, wobei der.Durchmesser des Stahlrohrs 1 mm bis 8 mm, das Gewichtsverhältnis von Füllstoff (14) zu Stahlrohr (18) 0,2:1 bie 1,5j1, und das Gewichtsverhältnis von Schlackenbildner zu Legierungsmetallen 0,15»1 bis 0,65:1 beträgt.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ^ der Füllstoff (14) eine bei oder unterhalb der Schweißtemperatur mit Wasser reagierende Verbindung enthält, die den Wassergehalt des Füllstoffs (14) verringert.
8. Verfahren nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch Zugabe von Kalziumfluorid oder eines Umwandlungsprodukts desselben zum Füllstoff (14) in Mengen, die mindestens dem Feuchtigkeitsgehalt des Füllstoffs gemäß der" Linie A-B der Figur 2 entsprechen.
9. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlacken bildenden Komponenten so gewählt werden, daß das Schlacken bildende. Material oder aeine Umwandlungsprodukte bei

' 20° C und 90^ relativer Feuchtigkeit einen Feuchtigkeitsgehalt von weniger als 2 Gewichteprozent im Gleichgewichtszustand aufweisen.
10. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Schlacken bildende Material vor dem Einfüllen in das Stahlrohr (18) zu glasartigen Teilchen gesintert wird.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß Kalziumfluorid zusammen mit den glasartigen Teilchen in

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das Stahlrohr (18) eingefüllt wird in Mengen, die dem Feuchtigkeitsgehalt des Füllstoffs (14) in dem durch die Linie A-B der Figur 2 definierten Verhältnis Rechnung tragen,
12. Schweißelektrode, gekennzeichnet durch ein mit einem Füllstoff (14) gefülltes Stahlrohr (18)j ein oder mehrere Legierungsmetalle in Mengen, die zur Herstellung einer Schweißstelle aus rostfreiem Stahl ausreichen; und Schlacken bildendes Material, bestehend aus einer ersten, als Schlackenbildner wirkenden Komponente und einer Metallverbindung als zweiter Komponente, deren geschmolzenes Oxyd sich von der ersten Komponente unterscheidet und in der Schlacke löslich ist, wobei der Durchmesser des Stahlrohrs 1 mm bis 8 mm, das Gewichtsverhältnis von Füllstoff (14) zu Stahlrohr (18) 0,2:1 bis 1,5:1, und das Gewichtsverhältnis von Schlackenbildner zu Legierungsmetallen 0,5:1 bis 0,65:1 beträgt.
13. Schweißelektrode nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch Komponenten des Schlacken bildenden Materials oder seiner Umwandlungsprodukte mit einem Feuchtigkeitsgehalt von weniger als 2 Gewichtsprozent im Gleichgewichtszustand bei 20° C und 90 io relativer Feuchtigkeit.
14. Schweißelektrode nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallverbindung ein basisches oder amphoteres Oxyd hat, und daß die Mischung aus geschmolzenem Oxyd der Metallverbindung und dem geschmolzenen Schlackenbildner basisch oder amphoter ist. ,

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15. Schweißelektrode nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Füllstoff (14) ausreichende Mengen von Flußmittel enthält, um bei oder unterhalb der Schweißtemperatur mit Wasser zu reagieren und den Wassergehalt des Füllstoffs unter die poröse Schweißstellen ergebenden Werte zu vermindern.
16. Schweißelektrode nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlackenbildner Kalziumfluorid in Mengen enthält, die dem durch die Linie A-B der Figur 2 definierten

Feuchtigkeitsgehalt des Füllstoffe (14) entsprechen.
17. Schweißelektrode nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch eine weitere Metallverbindung mit einem im geschmolzenen Zustand basischen oder amphoteren Oxyd, das bei der Schweißtemperatur den Schlackenbildner verändert, sodaß seine Verfestigungstemperatur nicht über der Verfestigungstemperatur der Schweißstelle liegt und er im geschmolzenen Zustand basisch oder amphoter ist.
18. Schweißelektrode nach Anspruch 12, gekennzeichnet

durch ein Schlacken bildendes Material bestehend aus 50 # Rutil, 23 i» Flußspat, 11 io Manganoxyd, 7,5 1° Kaliumkarbonat, 4 $ Zirkondioxyd und 4 $ Alkali-Siliziumfluorid oder die Schmelz- und Umwandlungsprodukte dieser Verbindungen.
19. Schweißelektrode nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch ein Schlacken bildendes Material bestehend aue 67 fl Rutil, 13 i> Kalziumfluor id, 13 $> Mangandioxyd und 7 i> Zirkondioxyd oder die Schmelz- oder Umsetzungsprodukte dieser Verbindungen.

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20. Schweißelektrode nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch ein Schlacken bildendes Material bestehend aus 53 $ Rutil, 21 $> Feldspat, 11 # Kalziumfluorid, 10 # Kalziumkarbonat und 5 i° Mangandioxyd oder die Schmelz- oder Umsetzungsprodukte dieser Verbindungen.

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