DE2308298B1 - Lichtbogen-Schweisselektrode - Google Patents

Description

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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Schweißelektroden aus Stahl, insbesondere zur Verwendung in automatischen oder halbautomatischen Schutzgas-Lichtbogen-Schweißverfahren.

Bisher werden zum Schutzgas-Lichtbogen-Verschweißen von Stahl und Gußeisen vorzugsweise mit Kupfer überzogene Drahtelektroden aus Stählen mit niedrigem Kohlenstoffgehalt verwendet (siehe z. B. die deutsche Offenlegungsschrift 1919 296). Der Hauptzweck des Schutzüberzugs besteht darin, daß die normale (meistens unregelmäßige) Luftoxydation des aufgewickelten Elektrodendrahts vor seiner Verwendung verhindert wird. Der Überzug trägt übrigens dazu bei, eine glatte, gleichmäßige und elektrisch gut leitende Elektrodenoberfläche zu schaffen.

Es ist ebenfalls bekannt, die Drahtelektroden mit sonstigen Schutzüberzügen wie Zink bzw. Silber zu versehen, wie z. B. in der deutschen Auslegeschrift 1 483 417 bzw. in der deutschen Offenlegungsschrift 1 950 063 beschrieben ist.

Es wurde nun gefunden, daß ein zusätzlicher Metallüberzug, insbesondere Kupferüberzug, auf den Drahtelektroden zur Verhinderung der Luftoxydation weggelassen werden kann, wenn bestimmte thermische Behandlungen, wie hiernach beschrieben, die Rollen der Beschichtungen erfolgreich ersetzen.

Der Erfindung liegt also die Aufgabe zugrunde, einen länglichen Schutzgas-Lichtbogen-Schweißelektrodenkörper aus Stahl mit glatter und regelmäßiger Oberfläche zu schaffen, dessen überzugsfreie Oberfläche unter normalen atmosphärischen Bedingungen in Werkstätten, also z. B. an Luftsauerstoff, nicht oxydiert wird. Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Elektrodenoberfläche mittels einer thermischen Behandlung mit einer sehr dünnen und gleichmäßigen Eisenoxyd (Fe₃O₄) enthaltenden Deckschicht versehen ist.

Eine bevorzugte Elektrodenform ist zweifellos der runde Schweißdraht, und demzufolge wird der Erfindungsgegenstand an Hand der Behandlungen und Schweißleistungen von behandelten Drähten erläutert.

Als geeignete Ausgangsprodukte werden die üblichen Stahl-Schweißdrähte mit einem Gehalt an Kohlenstoff von 0,06 bis 0,19 Gewichtsprozent, an Silizium von 0,3 bis 1,1 Gewichtsprozent, an Mangan von 0,9 bis 1,95 Gewichtsprozent und Rest Eisen sowie Stahl-Schweißdrähte mit höherem Mangangehalt und mit weniger als 0,15 Gewichtsprozent Nickel und etwa 0,5 Gewichtsprozent Molybdän verwendet.

Der erfindungsgemäße runde Schweißdraht muß neben einem konstanten Durchmesser unbedingt eine glatte, saubere und regelmäßige Oberfläche erhalten. Dies wird dadurch erreicht, daß der Draht sehr genau und sorgfältig naßgezogen wird und daß Seifenreste und/oder sonstige Verschmutzungen von der Drahtoberfläche völlig entfernt werden. Anschließend an den Naßziehvorgang wird der aufgespulte Draht kontinuierlich unter Luftatmosphäre bei etwa 300 bis 55O°C ausgeglüht, wobei sich jetzt auf der Drahtoberfläche eine sehr dünne, gut haftende und kompakte Fe₃O₄ enthaltende Deckschicht oder Filmlage bildet, die dem Draht ein gleichmäßiges bläuliches Aussehen verleiht. Diese Deckschicht schützt den Draht weitgehend gegen weitere Luftoxydation. Das Eisenoxyd-Gef üge ist übrigens so kompakt, daß es sich im Gegensatz zu dem normalen Fe₂O₃-Oxyd durch Luftfeuchte kaum hydrolysieren läßt und daher die Drahtoberfläche während einer Lagerung nicht allmählich porös und uneben wird.

Die dünne des Films ist ebenfalls eine wichtige Eigenschaft, weil diese deren leichte Verformbarkeit, insbesondere Biegsamkeit ermöglicht, ohne daß eine Rißbildung in dem an sich harten oxydhaltigen Gefüge auftritt.

Die Glätte der Oberfläche bleibt also erhalten. Dies ist erheblich, um seinereits einen gleichmäßigen Kontakt mit den Stromübertragungsklammern zu gewährleisten, um aber auch Hemmungen beim Abwickeln zu vermeiden. Die konstante Zuführgeschwindigkeit des Drahts an der Schweißstelle ist ja eine Voraussetzung für die Stabilität des Lichtbogens und so für den guten Schweißerfolg. Eine Filmdicke von weniger als 1 μΐη hat sich als zweckmäßig erwiesen.

Insgesamt werden also die guten Eigenschaften der Kupferüberzüge, d. h. Oxydationsverhinderung und Glattheit erhalten, während gleichzeitig die Nachteile dieses zusätzlichen Überzugs aufgehoben werden. Erstens wird durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen erreicht, daß die an sich aufwendige Beschichtung fortfällt, was erheblich arbeits- und kostenersparend wirkt. Zweitens ist das erhaltene Schweißgut kupferfrei. Dadurch wird die bekannte Sprödigkeit von Kupfer enthaltenden Schweißnähten vermieden. Außerdem wird der jetzt unerwünschten Zunahme von Kupfer, die sich allmählich beim Wiederaufschmelzen von Abfall geschweißten Eisens ergibt, zweckmäßig entgegengewirkt.

Beispiel

Ein runder Walzdraht aus Stahl mit 0,06 bis 0,12 Gewichtsprozent C, 0,7 bis 1 Gewichtsprozent Si, 1,3 bis 1,6 Gewichtsprozent Mn wurde in üblicher Weise bis auf einen Durchmesser von 1,2 mm gezogen. Der Naßziehvorgang wurde sorgfältig durchgeführt, und insbesondere die letzte Naßziehstrecke fand in öl statt; damit eine glänzende Oberfläche erhalten wurde; alle Seifenreste wurden von der Drahtoberfläche abgewaschen. Danach wurde der Draht kontinuierlich mit einer Verweilzeit von 2 Minuten durch einen Glühofen in einer Luftatmosphäre bei etwa 500⁰C hindurchgeleitet und nach Abkühlung aufgewickelt.

Der Draht hatte ein bläuliches Aussehen, und eine Analyse der Drahtoberflächenschicht zeigte, daß sich eine Deckschicht mit einem Gehalt von mehr als 90% Fe₃O₄ gebildet hatte. Die Dicke der Deckschicht betrug 0,8 bis 0,9 μπι, und die Oberflächen-Unebenheiten stiegen nirgendwo über 3 μπι hinaus.

Dieser Draht wurde dann zum semi-automatischen CO₂-Lichtbogen-Verschweißen unter üblichen Schweißbedingungen für verkupferte Schweißdrähte eingesetzt: Spannung 23 V, Stromstärke 180 A, Elektrodengeschwindigkeit 6 m/Minute.

Die Schweißvorgänge verliefen ohne Schwierigkeiten und ergaben ausgezeichnete Schweißnähte.

Obwohl runde Drähte die nächstliegenden Elektroden sind, die für automatische oder halb-automatische Schutzgas-Lichtbogenschweißverfahren verwendet werden, können ebenfalls Drähte mit anderen Querschnittsformen, z. B. quadratischem, drei- oder rechteckigen Querschnitt, Verwendung finden.

Flache und um ihre Längsachse wenig oder mehr gebogene Stahlstreifen kommen ebenfalls in Betracht, sowie grundsätzlich auch Drahtseile oder Stahlkabel, in denen die diese bildenden Drähte vorzugsweise nach dem Verdrillen ausgeglüht werden. Sonstige geeignete Kombinationen der obenerwähnten länglichen Stahlkörper sind ebenfalls verwendbar.

In der Zeichnung ist schematisch in starker Vergrößerung ein Teil 1 eines Drahtquerschnitts dargestellt. Die verhältnismäßig dünne Oxyd-Deckschicht ist mit 2 bezeichnet.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Lichtbogen-Schweißelektrode aus Stahl, dadurch gekennzeichnet, daß der längliehe Elektrodenkörper (1) mit glatter Oberfläche eine höchstens 1 μίτι dicke, gleichmäßige, Fe₃O, enthaltende Deckschicht (2) aufweist.

2. Schweißelektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Fe₃O₄-Gehalt in der Deckschicht (2) mindestens 80% beträgt.

3. Schweißelektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Unebenheiten der Elektrodenoberfläche nicht über 3 μιτι hinausreichen.

4. Verwendung der Schweißelektrode nach Anspruch 1 bei automatischen oder halb-automatischen Schutzgas-Lichtbogen-Schweißverfahren.

5. Verwendung der Schweißelektrode nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Schutzgas mindestens teilweise aus CO₂ besteht.