DE2129992C3

DE2129992C3 - Verfahren zur Herstellung von Schweißdrähten

Info

Publication number: DE2129992C3
Application number: DE2129992A
Authority: DE
Inventors: Dominique Thomas Francois Ougree Streel (Belgien)
Original assignee: Cockerill Ougree Providence et Esperance Longdoz
Current assignee: Cockerill Ougree Providence et Esperance Longdoz
Priority date: 1970-06-24
Filing date: 1971-06-16
Publication date: 1980-04-24
Also published as: US3779802A; FR2097997A5; NL7108567A; DE2129992A1; DE2129992B2; GB1325783A; BE752487A; LU63407A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Schweißdrähten, bestehend aus einem mit einem Zusatzelement beschichteten Stahlkern, bei dem Dämpfe des Zusatzelementes unmittelbar auf den Stahlkern niedergeschlagen werden.

Ein derartiges Verfahren ist beispielsweise aus der FR-PS 14 13 131 bekannt. Dabei wird der Kern dort durch einen Stahldraht gebildet, der beispielsweise einen Gehalt an Kohlenstoff von 0,1% und einen Gehalt von Mangan von 1,2% bis 1,4% oder von 1% aufweist Bei der Umhüllung handelt es sich dort im allgemeinen um solche, die aus Nickel, Chrom oder Nickel-Chrom bestehen. Die Umhüllung kann dort gegebenenfalls auch andere Elemente enthalten, beispielsweise Kobalt

Das zum Aufbringen der Umhüllung auf den Stahlkern dienende Verfahren ist dort zwar nicht im einzelnen angegeben, jedoch läßt sich der Beschreibung entnehmen, daß das Aufbringen der Beschichtung in verschiedener Weise erfolgen kann, beispielsweise durch chemische Methoden oder Elektrolyse.

Weiterhin ist es bekannt, für Lichtbogen-Schutzgasschweißungen und andere Schweißverfahren Schweißstäbe oder Schweißdrähte aus Stahl zu verwenden, deren chemische Zusammensetzungen von den auszuführenden Schweißungen und den Schweißbedingungen abhängen.

Zum Schweißen gewöhnlicher Stahlsorten kann man Schweißstäbe verwenden, deren Zusammensetzung ungefähr der des zu schweißenden Stahles entspricht, mit einem geringen Mangangehalt von 03% bis 0,9%, während für das Schweißen von SpezialStahl und insbesondere von rostfreiem Stahl Schweißstäbe mit einem wesentlich höheren Mangangehalt verwendet werden müssen, der üblicherweise zwischen 2% und 3% liegt.

Außerdem werden Schweißstäbe mit hohem Mangangehalt für Auftragsschweißungen verwendet, die dazu dienen, abgenutzte Werkstückstellen zu ersetzen.

Weiterhin ist es bekannt, Schweißstäbe oder -Drähte zu verwenden, deren Kern mit einer chemischen, durch Klebemittel anhaftenden Verbindung beschichtet ist, während in anderen Fällen diese Beschichtung aus einem mit Hilfe eines Klebstoffs aufgetragenen Zusatzmittel bestehen kann, das dazu dient, bei dem Stahl den Gehalt einer seiner Komponenten zu vergrößern.

Für Schutzgasschweißungen und ähnliche Schweißverfahren verwendet man hingegen üblicherweise relativ dünne blanke Drähte, die auf Stäbchenform zugeschnitten sein können und einen hohen Mangangein halt aufweisen.

Die als Schweißstäbe und Schweißdrähte verwendeten Stahlkerne mit hohem Mangangehalt müssen sehr sorgfältig hergestellt werden, besitzen aber andererseits gewisse mechanische Eigenschaften, wie z. B. eine große Härte, die beim Walzen und Drahtziehen Schwierigkeiten bereiten.

Aus diesem Grunde besitzen Schweii,_,täbe und Schweißdrähte aus Stahl mit hohem Mangangehalt den Nachteil, daß sie teuer sind, wobei der Preis noch dadurch erhöht wird, daß eine immer größere Anzahl verschiedenster Schweißstäbe und -Drähte mit verschiedenen Mangangehalten hergestellt werden muß, um den wechselnden Ansprüchen Rechnung zu tragen.

Infolgedessen können die für bestimmte Schweißbe-J5 dingungen mit einem gegebenen Mangangehalt benötigten Schweißstäbe oder -Drähte nie in größeren Mengen hergestellt werden, und es ist schwierig, stets über den entsprechenden Stahlkern zu verfügen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein jo Verfahren zur Herstellung von Schweißdrähten der oben genannten Art anzugeben, mit dem es möglich ist, beim Stahlkern den Gehalt von einer Komponente systematisch mit größter Genauigkeit den jeweiligen Schweißbedingungen anzupassen.

ν, Die erfindungsgemäße Lösung besteht darin, ein Verfahren der genannten Art so zu führen, daß ein das Zusatzelement bildendes reines Metall unter Vakuum in einem geschlossenen Behandlungsraum sublimiert wird, durch welchen der Stahlkern zum Niederschlagen der in Metalldämpfe kontinuierlich geführt wird.

In weiterer Ausbildung der Erfindung wird als Beschichtungszusatzelement reines Mangan verwendet.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn beim erfindungsgemäßen Verfahren das Beschichtungszusatzelement ■»■ unter einem Unterdruck von ungefähr 0,013 Pa sublimiert wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird zweckmäßigerweise so geführt, daß der Flußstahl des Stahlkernes einen auf 03% begrenzten Gehalt an N'ungan aufweist. >ii Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird in vorteilhafter Weise erreicht, daß die Dicke der Beschichtung u;,d damit die Menge an zugeführtem Material präzise eingestellt werden kann, wobei dieses Aufbringen des Zusatzelementes besonders gleichmä- ~'~> ßig erfolgen kann, weil der Stahlkern kontinuierlich durch den Behandlungsraum geführt wird, in dem das zugeführte Metall unter Vakuum sublimiert wird.

Eine derartige vorteilhafte Sublimation in der angegebenen Weise ist jedoch bei dem oben angegebewi nen, bekannten Verfahren gar nicht möglich, weil dort Nickel, Chrom und Kobalt als Umhüllungsmaterialieri oder Zusatzmatcrialien verwendet werden, die nicht sublimieren, sondern schmelzen, bevor sie verdampfen. Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestell-'·■ > ten Schweißdrähte eignen sich somit besonders gut für Schweißungen und Auftragsschweißungen von Teilen aus sehr hartem Stahl, insbesondere auf der Basis von Mangan, während die bei dem bekannten Verfahren

verwendeten Materialien eher dafür geeignet sind, Schweißungen an Teilen aus weniger hartem Stahl auf der Basis von Nickel-Chrom durchzuführen.

In Anbetracht der Tatsache, daß Vakuumverdampfungseinrichtungen als solche zur Herstellung von Metallüberzügen bekannt sind, erscheint eine nähere Beschreibung entbehrlich.

Im vorliegenden Fall soll lediglich darauf hingewiesen werden, daß erne derartige Einrichtung einen Behandlungsraum aufweist, in dem ein Vakuum von ungefähr 0,013 Pa herrscht und durch den der zu beschichtende Schweißdraht längs der Achse eines torischen Tiegels geführt wird. Dabei ist über dem Tiegel ein Konus aus Tantal angebracht, dessen innere Oberfläche auf eine Temperatur von ungefähr 1000⁰C erhitzt wird und die aus dem Tiegel unter der Wirkung einer Elektronenkanone austretenden Metallatome zurückprallen läßt

Enthält der Tiegel Mangan, also ein Metall mit hohem Dampfdruck, so ist "5 unmöglich, dieses zum Schmelzen zu bringen, da das Mangan bei einer Temperatur von 1050⁰C sublimiert und sein Dampfdruck dann einen Wert von 13,3 Pa besitzt Das Metall Mangan eignet sich somit besonders gut zur Herstellung von Überzügen oder Beschichtungen.

Das Mangan, das in Abhängigkeit von dem beim Schweißen erforderlichen Gehalt in unterschiedlichen Mengen aufgebracht wird, verteilt sich über die gesamte zu überziehende Oberfläche in einer Schicht, deren Dicke sich gemäß der nachstehenden, vereinfachten Formel berechnen läßt:

C_M. 21) H _w„ Cx, R H-, "

wobei folgende Abkürzungen verwendet sind

Gm„ — Gewicht des Mangans

Gst — Gewicht des Stahlkerna

D — Schichtdicke in Millimetern

R — Drahtradius in Millimetern

Whin— spezifisches Gewicht des Mangans

Wsi — spezifisches Gewicht des Stahlkerns

Mit dieser Formel kann man berechnen, daß der Auftrag von 1,5 g Mangan auf einen Schweißdraht mit

ίο einem Radius von 3 mm und einer Länge von 1 m aus gewöhnlichem Schweißstahl mit einem Mangangehalt von ungefähr 0,4% zu einem Manganüberzug mit einer Schichtdicke von 22 μπι führt und beim Schweißen einen Stahl liefert, dessen mittlerer Mangangehalt

1-> ungefähr 3% beträgt

Selbstverständlich können beim erfindungsgemäßen Verfahren auch andere Metalle verwendet werden, sofern sie die Eigenschaft besitzen, daß sie unter Vakuum in einem geschlossenen Behandlungsraum sublimieren.

Zusammenfassend ist festzustellen, daß das erfindungsgemäße Verfahren wirtschaftlich ist, da man, ausgehend von einem als Trägermaterial dienenden Draht mit einer ganz bestimmten Zusammensetzung,

J) Schweißdrähte mit den verschiedensten Gehalten an bestimmten Metallen herstellen kann. Dabei ist es in vorteilhafter Weise möglich, diese verschiedenen Gehalte mit größter Genauigkeit zu bestimmen. Außerdem bietet sich die Möglichkeit, mit dem oben

in beschriebenen, einfach und leicht durchzuführenden Verfahren völlig neuartige Schweißlegierungen herzustellen.

Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Schweißdrähte können, den jeweiligen Anwen-

r. dungszwecken entsprechend, nach dem Aufbringen der Umhüllung aufgespült oder zugeschnitten werden.

Claims

Patentansprüche:

!. Verfahren zur Herstellung von Schweißdrähten, bestehend aus einem mit einem Zusatzelement beschichteten Stahlkern, bei dem Dämpfe des Zusatzelementes unmittelbar auf den Stahlkern niedergeschlagen werden, dadurch gekennzeichnet, daß ein das Zusatzelement bildendes reines Metall unter Vakuum in einem geschlossenen Behandlungsraum sublimiert wird, durch welchen der Stahlkern zum Niederschlagen der Metalldämpfe kontinuierlich geführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Beschichtungszusatzelement reines Mangan verwendet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Beschichtungszusatzelement unter einem Unterdruck von etwa 0,013 Pa sublimiert wird.
4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Flußstahlkern mit einem auf 03% begrenzten Gehalt an Mangan eingesetzt wird.