DE2129463B2 - UP-Schweißpulver - Google Patents

Description

	A	B	C	D
CaCO3	35	55	40.	50
5 ZrSiO4	40	20	24	25
Na3AlF8	5	4	10	14
Na2O: SiO2	8	4	6	8
K.O: SiO2	—	4	—	2
ο MgU	10	—	20	—
FcSi	2	2	—	—
FeCr	—	3	—	1
SiO2	—	8	—	—

der Schweißung führt und eine schlechte Güte der
Schweißung zur Folge hat, insbesondere zu Porosität
führt. Wenn bei der Herstellung des Schweißpulvers
die Bestandteile auf über ungefähr 825° C erwärmt
werden, zerfällt das CaCO₃ in CaO und gasförmiges
CO₂. Das im Schweißpulver verbleibende CaO ist
hydroskopisch und nimmt Wasser auf, was für die
Schweißung schädlich ist

Andererseits stellt CaO einen erwünschten Bestandteil von UP-Schweißpulvern zum Verbindungschweißen io
oder Auftragschweißen von Metallen wie rostfreiem
Stahl dar, weil CaO mit den Bestandteilen des rostfreien Stahls nicht reagiert. Gelingt es daher, das CaO
nicht hygroskopisch zu machen, ist CaCO₃ ein erwünschter Schweäßpuiverbestandtei!, insbesondere, »s

wenn es um das Verbindungsschweißen oder Auftrag- Wie aus der vorstehenden Tabelle hervorgeht,

schweißen von rostsicheren Stahllegierungen geht. können weiiere Bestandteile wie MgO in Verbindung

Es wurde unerwarteterweise gefunden, daß sich bei mit den schlackebildenden Bestandteilen verwendet

Verwendung von großen Mengen an CaCO₃ ein nicht werden, um ein Schweißpulver mit den gewünschten

hygroskopisches Schweißpulver bildet, wenn das *o Eigenschaften zu erzielen.

CaCO₃ mit mindestens einem Natrium- oder Kalium- Als Ersatz für oder in Verbindung mit Na₃AlF₈ silikat abgebunden wird. Dabei erfolgt ein Erhitzen können auch andere Fluoride eingesetzt werden. Beiauf eine Temperatur zwischen ungefähr 787 und 982° C. spielsweise lassen sich CaF₂, LiF, NaF, MgF₂, AlF₃ Natrium- und Kaliumsilikate werden allgemein als und KF benutzen.

Bindemittel für die Bestandteile von UP-Schweiß- "5 Die Metalle, ihre Legierungen oder ihre Ferrolegiepulvern benutzt. Sie stehen in verschiedenen Verhält- rungen, beispielsweise SiMn, FeSi und FeCr, können nissen von Alkali zu Kieselerde sowohl in Pulverform nach Wunsch für Desoxydations- oder Legierungsais auch in flüssiger Form zur Verfügung. Sie werden zwecke zugegeben werden, um die chemische Zusamals lösliche Gläser betrachtet, die keinen wohldefinier- mensetzung der Schweißung in vorbestimmter Weise ten Schmelzpunkt besitzen. In Abhängigkeit von ihrer 3» zu beeinflussen. Beispiele anderer geeigneter Metalle Zusammensetzung oder ihrem Alkali-Kieselerde-Ver- sind Nickel. Niob, Molybdän, Mangan, Titan, KaI-hältnis beginnen sie bei ungefähr 620C zu erweichen; zium, Vanadium, Kobalt und Aluminium,
zwischen 760 und 845' C sind sie vollständig geschmol- Bei der Herstellung des Schweißpulvers werden die zen. Es wird infolgedessen angenommen, daß beim Ausgangsstoffe auf die gewünschte Größe gebracht. Erhitzen des Schweißpulvergemisches ?uf Tempera- 35 Die klassierten Stoffe werden innig trockengemischt, türen zwischen 787 und 982"C CaCO₃ in CaO umge- Die Kalium- und Natriumsilikate werden zur Auswandelt sowie mit Silikat gesättigt und überzogen wird, bildung von Körnern in flüssiger Form zugegeben. Das CaO-haltige Schweißpulver kann dann nach dem Die Mischung wird durch einen Rotierofen hindurch-Abkühlen kein Wasser absorbieren. geführt, wo sie auf eine Temperatur zwischen 787 und

Diese Feststellung wurde bei der Entwicklung eines 4° 982 C erhitzt wird. Bei diesen Temperaturen wird das

Schweißpulvers mit 30 bis 60 Gewichtsprozent CaCO₃ CaCO₃ in CaO und gasförmiges CO₂ umgewandelt,

zum Auftragschweißen von niedriglegierten Stählen Das CaO wird mittels der verflüssigten und geschmol-

mit rostfreiem Stahl ausgenutzt. Das Schweißpulver zenen Silikatbindemittel gesättigt und überzogen,

enthält femer Zirkonsand und Kyrolith als zusätzliche Nach dem Abkühlen ist das CaO mit Silikat beschich-

schlackenbildende Bestandteile, um ein Schweißpulver 45 tet; es ist gegenüber Feuchtigkeit undurchlässig und

zu erhalten, das sämtliche Eigenschaften besitzt, die kann keine Feuchtigkeit absorbieren,

beim Auftragschweißen von niedriglegierten Stählen Nach einer den vorstehenden Angaben entsprechen-

mit rostfreiem Stahl erwünscht sind. Zu diesen Eigen- den Verarbeitung hatte das obengenannte bevorzugte

schäften gehören die Ausbildung einer sich frei ab- Schweißpulver die folgende Zusammensetzung in

lösenden Schlacke und ein guter Übergang der ehe- 5° Gewichtsprozent:

mischen Zusammensetzung der Schweißelektrode auf CaO 32V^- CO 1,0°/; ZrSiO 35%;

rl o c ^ch Wei ßViSfi

Es wurde gefunden, daß ein bevorzugtes Schweiß- SiO₂ 5,5%; Na₃AlF, 12%; Na₂O: SiO₂ 7,5%;

pulver, dessen Ausgangsstoff in Gewichtsprozent K₂O : SiO₂1,5%; FeCr 3%; FeSi 2,5%.

48% CaCO₃, 27% ZrSiO₄. 10% Na₃AlF₆, 6% Na- 55

triumsilikat (Na₂O : SiO₂), 1 % Kaliumsilikat (K₂O. Im folgenden sind typische Beispiele für Schweiß-

SiO₂), 4% SiO₂ und jeweils 2 % Ferrochrom und Ferro- prozesse angegeben, bei denen das Schweißpulver

silizium enthält, zu Schweißraupen aus rostfreiem Stahl nach der Erfindung verwendet wurde,
auf niedriglegiertem Stahl führt, die porenfrei sind und

eine einwandfreie Kontur besitzen. Die Schlacke ließ ⁶° B e i s ρ i e 1 1
sich einfach von der Schweißung entfernen; es trat

praktisch kein Verlust an Legierungsbestandteilen ein. Eine 50 mm dicke Platte aus niedriglegiertem Stahl

In der folgenden Tabelle sind Beispiele für die wurde mit einem Draht aus rostfreiem Stahl vom Typ

Zusammensetzung der Ausgangsstoffe von verschie- ASTM 309 L auftraggeschweißt, wobei eine Wechsel-

denen weiteren Schweißpulvern angegeben, die sich 65 stromquelle und das Unterpulver-Serien-Lichtbogen-

als geeignet für das Verbindungsschweißen und Auf- schweißverfahren gemäß der US-PS 26 69 640 benutzt

tragschweißen von rostfreiem Stahl und anderen wurden. Die Schweißbedingungen waren folgende:

Metallen erwiesen. zwei 309 L-Drähte von 4 mm Durchmesser lagen in

5 6

einem Serien-Wechselstromkreis. Das Schweißpulver Die Schweißelektrode bestand aus rostfreiem Stahl wurde aus folgenden Ausgangsstoffen hergestellt: ASTM 308 und hatte einen Durchmesser von 3,2 mm.

Die chemische Analyse der Elektrode war wie folgt: 48% CaCO₃; 27% ZrSiO₄; 10% Na₃AIF,;

6%Na_iO:SiO₁; 1%Κ_ΣΟ:5ΐΟ, ₅ {* \'\\\\'.\\\\'.\".'.'.'. 9,80

und jeweils 2% FeCr und FeSi. Mehrere Schweiß- _{Mn χ}'₈₃

raupen wurden nebeneinander ausgebildet, um eine q 0054

einzige Lage zu erhalten. Bei der Ausbildung der .," q^

einzelnen Schweißraupen wurde mit 30 V und 450 A io

für jeden Draht sowie mit einer Schweißgeschwindig- Es wurde das Schweißpulver D gemäß der Tabelle keit von 380 mm/min gearbeitet. Die erhaltenen Rau- benutzt. Die Schweißbedingungen waren: 450 A pen hatten einen gleichförmigen niedrigen Einbrand. Wechselstrom, 30 V, Schweißgeschwindigkeit 360 mm/ Die geschmolzene Schlacke löste sich frei ab. Biege- min. Es wurde ein Mehrlagenschweißverfahren benutzt, proben, die den Schweißraupen entnommen wurden, 15 Die geschmolzene Schlacke ließ sich nach jeder Lage waren frei von Bruchstellen und Rissen; sie ließen ein leicht entfernen. Die Schweißung war fehlerlos und fehlerfreies Schweißgut erkennen. Eine chemische von Rissen frei; sie entsprach allen mechanischen AnAnalyse der Schweißraupen ergab 20% Chrom, 10% forderungen. Die chemische Analyse des Schweißgutes Nickel und 0,05% Kohlenstoff, was den chemischen ergab:
Daten für diesen Anwendungsfall entspricht. 20 Cr 21,48

Ni 9,40

Beispiel H Si 0,56

Mn 1,15

63,5 mm dicke rostsichere Stahlplatten (ASTM 304) C 0,061

wurden im Unterpulverschweißverfahren verschweißt. 25 Mo 0,23

Claims (8)

_ 9, Verfahren zur Herstellung des UP-Schweiß- Patentanspruche: pu,vers nacJl ^n der vorhergehenden Ansprüche,

1. Agglomeriertes oder gesintertes UP-Schweiß- dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgangsstoff pulver, dadurch gekennzeichnet, daB auf 787 bis 982⁰C erhitzt wird.

sein Ausgangsstoff in Gewichtsprozent im wesent- 5
liehen aus 30 bis 60% CaCO₃, 20 bis 40% ZrSiO₄,
bis 20% Fluoriden und 4 bis 10% (Trockengewicht) mindestens eines Natrium- oder Kaliumsilikats besteht

2. UP-Schweißpulver nach Anspruch 1, dadurch io

gekennzeichnet, daß sein Ausgangsstoff zusätzlich

bis zu 5 % Metalle oder Metallegierungen enthält.

3. UP-Schweißpulver nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß sein Ausgangsstoff
zusätzlich bis zu 20% MgO enthält. 15

4. UP-Schweißpulver nach den Ansprüchen 1 Die Erfindung betrifft ein agglomeriertes oder ge- »nd 2, dadurch gekennzeichnet, daß sein Ausgangs- sintertes UP-Schweißpulver, insbesondere zum Schweiitoff in Gewichtsprozent aus ßen von rostfreiem Stahl oder zum Auftragschweißen

48% CaCO₃, von niedriglegierten Stählen mit rostfreiem Stahl.

27 ν ZrSiO₄, 30 UP-Schweißpulver lassen sich in geschmolzene und

10 '£ Na₃AlF₈, nicht geschmolzene (agglomerierte und gesinterte)

6'<, Na»O: SiO₂, Schweißpulver unterteilen. Bei agglomerierten und

1 % (CgO: SiO₂, gesinterten Schweißpulvern wird ein Bindemittel, für

4 % SiO₂, gewöhnlich Natrium- oder Kaliumsilikat, verwendet,

2>OFeCr, 25 mit Hilfe dessen ein körniger Mischstoff aus feinge-

2% FeSi mahlenen Schweißpulverbestandteilen gebildet wird.

besteht Die Körner oder Kügelchen werden dann erhitzt, um

5. UP-Schweißpulver nach den Ansprüchen 1 Feuchtigkeit und gasförmige Produkte auszutreiben, bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sein Ausgangs- Die Wärmebehandlung der agglomerierten Bestandstoff in Gewichtsprozent aus 30 teile erfolgt für gewöhnlich zwischen einer Mindest-

35%CaCO₃, temperatur von 315 und einer Höchsttemperatur von

40% ZrSiO₄, ungefähr 110O⁰C.

5% Na₃AlF₆, In der Praxis besteht ein Bedarf an agglomeriertem

8% Na₂O: SiO₂, oder gesintertem UP-Schweißpulver, das sich besser

10% MgO, 35 als bekannte Schweißpulver für das Schweißen von

2% FeSi rostfreiem Stahl oder für das Auftragschweißen von

besteht. niedriglegierten Stählen mit rostfreiem Stahl eignet.

6. UP-Schweißpulver nach den Ansprüchen 1 Damit ein Schweißpulver bei rostfreiem Stahl mit und 2, dadurch gekennzeichnet, daß sein Ausgangs- Erfolg eingesetzt werden kann, sollte das Schweißstoff in Gewichtsprozent aus 40 pulver in der Lage sein. Metalle von der Elektrode

55% CaCO₃, aus durch das Schweißpulver hindurch zum Schweißgut

20%ZrSiO₄, übergehen zu lassen; es sollte ferner eine Schlacke

4% Na₃AlF₈, liefern, die von der Schweißung leicht gelöst werden

4% Na₂O: SiO₂, kann. Das Schweißgut muß eine gute Kontur besitzen,

4% K₂O: SiO₂, 45 einwandfrei ausgebildet und frei von Fehlstellen sein.

2% FeSi, Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein

3% FeCv, für das Verbindungs- oder Auftragschweißen geeig-

8% SiO₂ netes agglomeriertes oder gesinterts UP-Scheißpulver

besteht. zu schaffen, das einen einwandfreien, nicht von che-

7. UP-Schweißpulver nach den Ansprüchen 1 50 mischen Änderungen begleiteten Übergang des Werk- und 2, dadurch gekennzeichnet, daß sein Ausgangs- stoffes von der Schweißelektrode zur Schweißung erstoff in Gewichtsprozent aus laubt, im wesentlichen nicht hygroskopisch ist und eine

50% CaCO₃, sich weitgehend frei ablösende Schlacke bildet.
25% ZrSiO₄, Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch 14% Na₃AlF₈, 55 gelöst, daß der Ausgangswerkstoff des Schweißpulvers 8% Na₂O: SiO₂, in Gewichtsprozent im wesentlichen aus 30 bis 60% 2% K₂O: SiO₂, CaCO₃, 20 bis 40% ZrSiO₄, 4 bis 20°_o Fluoriden und 1 % FeCr 4 bis 10% (Trockengewicht) mindestens eines Natriumbesteht, oder Kaliumsilikats besteht.

8. UP-Schweißpulver nach den Ansprüchen 1 60 Es sind agglomerierte oder gesinterte Schweißpulver und 3, dadurch gekennzeichnet, daß sein Ausgangs- bekannt, die CaCO₃ in kleinen Mengen enthalten. Bis stoff in Gewichtsprozent aus jetzt wurde jedoch große Mengen wie 30 bis 60 Ge-

40% CaCO₃, wichtsprozent nicht benutzt. Es wurde vielmehr allge-

24% ZrSiO₄, mein angenommen, daß Kalziumkarbonat in großen

10% Na₃AlF₈, 65 Mengen für UP-Schweißpulver unbrauchbar ist. Falls

6% Na₂O : SiO₂, erhebliche Mengen CaCO₃ im Schweißpulver enthalten

20% MgO sind, kann unter dem Wärmeeinfluß des Lichtbogens

besteht. CO₁₁-GaS freigesetzt werden, das zu einem Verwerfen