DE2315356B2 - Seelenelektrode - Google Patents

Seelenelektrode

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DE2315356B2
DE2315356B2 DE19732315356 DE2315356A DE2315356B2 DE 2315356 B2 DE2315356 B2 DE 2315356B2 DE 19732315356 DE19732315356 DE 19732315356 DE 2315356 A DE2315356 A DE 2315356A DE 2315356 B2 DE2315356 B2 DE 2315356B2
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Description

IS,*. ^.,,--.JHg bezieht sich auf eine Seelenelektrode, insbesondere einen Elektrodendraht zum Lichtbogenschweißen von Gußeisen, beispielsweise unter Verwendung einer automatischen Schweißmaschine mit kontinuierlicher Drahtzufuhr von einer Spule.
Beim Verschweißen von Teilen aus Gußeisen einschließlich Grauguß und Gußeisen mit Kugelgraphit untereinander oder mit anderen verträglichen Metallen sind Schweißelektroden erforderlich, die eine graphithaltige Schweiße ergeben. Obgleich flußmittelumhüllte Fiektroden beim Schweißen von Gußeisen verwendet werden können, eignen sich diese im allgemeinen Der trnnaung liegt daher die Auigabe zugrunde, ,einen Schweißdraht zu schaffen, der sich für das inert-Sreie Schweißen von Guße.sen an Luft eignet
nie Lösung dieser Aufgabe besteht in emem
< Schweißdraht aus einem metallischen Mantel mit 45
bi;100%Nickeleinschließlicherschme zungsbedingter
Verunreinigungen sowie gegebenenfalls Eisen, dessen
Seele aus einer PuWermfewhung aus 0,7 bis 3,5% me·
SnscSem Magnesium, 5 bis 25% Graphit, 30 bis 75%
Kalzinmfluorid sowie Schlackenbildnern und. metalli-
fchen Zusätzen (bezogen auf das Kerngewicht) in einer
Menge besSt daß dir metallische Mantel 55 bis 80%
des Elektrodengewichts und das Gesamtgewicht des
metallischen Nickels und gegebenenfalls Eisens der
„ Elektrode 65 bis 85% bei einem Verhältnis von Nickel
zu Eisen von mindestens 0,67:1 ausmacht
Der Kern nthält voizugsweise Magnesium in Form einer Legierung, beispielsweise einer Nickel-Magnesium-Legierung oder einer Magnesium-Alum.n.um-TO Legierung, mit einem MagnesiumgehaIt von höchstens 70% und vorzugsweise höchstens 55%. So kann der Kern beispielsweise < bis 20% einer Nickel-Magnesium-Legierung mit 14 bis !7% Magnesium enthalten.
Als metallische Bestandteile kann die Seele, oezogen auf ihr Gewicht bis 10% Aluminium, bis 3% metal isches Kalzium in Form einer Legierung, bis /% Silizium beispielsweise Js Kalzium-Silizium mit 30% Kalzium und 70% Silizium oder t-Kernativ in Form einer Nickel-Legierung mit beispielsweise 60% Nickel, 3o7Sm und 10% Eisen, bis 15% Elektrolyt-Mangan oder bis 35% Ferromangan, bis 5% Titan gegebenenfalls als Ferrotitan, bis 25% Eisen und bis 36%
Nickel emscniieDiicii uca m~»-.~ ...........
Legierungen, bis 6% Niob, beispielsweise 10% Ferro- « niob, bis 4% Molybdän, beispielsweise 5% Ferromolybdän, bis 6% Seltene Erdmetall-Sihzide und bis 1% Wolfram enthalten.
Zu den geeigneten Schlackenbildnern gehören tos 15% Kryolith, bis 6% Ferikias, beispielsweise Magneto siumoxyd, bis 4% Bariumfluorid, bis 5% Bariumkarbonat bis 5% Strom,amkarbonat bis 25% Kalziumkarbonat bis 10% Mangandioxyd, bis 4% Zirkoniumoxyd, bis ->rw. aohranntp Tonerde, bis 10% Kalziumsihkat, bis 10% Eisen(Ul)-Oxyd. bis 5% Lithiumkarbonat bis 5% .. Lithiumfluorid, bis 20% Nephelinsyanit bis5% Kahum-Zirkoniumfluorid, bis »0% Titandioxyd und bis 10% Natriumfluorid.
Obgleich der Elektrodenmantei aus einem nannosen Rohr einer Nickel-Eisen-Legierung mit mindestens to 3% Eisen bestehen kann, wird der Mantel vorzugsweise aus Bandmaterial hergestellt. Das Band wird dabei zunächst U-förmig gebogen und alsdann die Seelenmischune eineefüllt, wonach die Längsseiten des U-förmig gebogenen"Blechs übereinandergebogen und das auf β-, diese Weise hergestellte Rohr gezogen wird. Im allgemeinen besteht die Seele aus einem vor der Verwendung gut durchmischten Pulver mit einer Teilchengröße unter 0,59 mm.
ner Mantelwerkstoff muß eine hinreichende Verf rmbarkeit besitzen, um aus dem Band Röhrchen tfeeen und diese oder auch nahtlose Röhrchen strang-
p«en oder ziehen zu können. Aus diesem Grunde P· d Kohlenstoffgehalte, wie sie bei Schweißdrähten
Nickel-Eisen-Legierungen verwendet werden, bei- *ie'sweise 2% Kohlenstoff, im Rahmen der Erfindung :--? l't ,uiässig Vielmehr kann der Mantelwerkstoff nl ßer Nickel und Eisen bis 0,35% Kohlenstoff, bis i% Clizium bis 1% Kupfer und bis 3% Mangan enthalten. nie Gehalte an Verunreinigungen wie Schwefel und Phosphor sollten so niedrig wie möglich gehalten w6{Lf der Verwendung der erfindungsgemäße« Elektrode stammt der wesentliche Anteil de« Kohler.,u,.,s, Mangans und des Siliziums in der Schwe'Be »-1 der Flektrodenseele. Im allgemeinen erybt sich in der «Lhweiße etwa eine Ausbeute von V1 d '-eien Kohlen-'ToHs der Hälfte des Aluminiums und Jes Siliziums sowie von 2/3 des Mangangehaib H=r Seele. Dagegen heträgt die Magnesium- und Kalziumausbeute in Form der entsprechenden Metalle in der Schweiße weniger als 10% Der überwiegende Teil des Magnesir.ms, Kalziums und des Kohlenstoffs der Elektrode dienen dazu eine unerwünschte Oxydation beim Schweißen zu verhindern. Der nicht in die Schweiße übergehende Teil des Magnesiums, Kalziums und Kohlenstoffs wirkt mit den Flußmittelbestandteilen zusammen; dies erlaubt das Schweißen an Luft ohne eine Schutzgasatmosphäre oder allzuviel Schlacke auf der Oberfläche des zu verschweißenden Metalls. Selbstverständlich kann die erfindungsgemäße Elektrode auch zum Schweißen unter Schutzgas, beispielsweise unter Kohlendioxyd, oder mit Schlackenüberschuß nach dem UP-Verfahren verwendet werden.
Die Schweiße selbst enthält freien Graphit so daß die Gefahr einer Entkohlung des Grundmetalls nicht it Darüber hinaus erlaubt der hohe Nickelgehalt trode t.ne Diffusion des Nickel in das Grundmeiaii «wdurch die Gefahr spröder Zonen im Bereich der Schweißverbindung vermieden wird. Be> einer besonders geeigneten Elektrode macht der Mantel mindestens 65%, vorzugsweise mindestens 75% des Gesamtgewichtes aus und enthält der ManteiwerLsiuf Vorteilhafterweise werden die miteinander zu verschweißenden Teile zunächst auf 250 bis 450 C vorgewärmt Gleichwohl können bei Grauguß auch ohne ein Vorwärmen gesunde Schweißverbindungen hergestellt werden. . .
Aus der nachfolgenden Tabelle I ergeben sich besonders bevorzugte Elektrodenzusammensetzungen Dabei brauchen die jeweils erwähnten Metalle ment elementar, sondern können auch in form von Legierungen untereinander vorliegen.
TabeUe I
(%) (%)
Kohlenstoff (Graphit) 3,60 1,5 bis 7,5
Mangan 1,55 bis 7,5
Eisen 33,70 9 bis 42
Nicke! 42,80 7.9,3 bis 76
Nickel + Eisen 76,50 65 bis 85
Silizium 0,875 bis 2,5
Kupfer 0,035 bis 0,7
Aluminium 0,030 bis 2
Kalzium 0,38 bis 1
Magnesium
CaF2 		0,42
13,10		 0,25 bis 1,0
8 bis 18
Na3AlF6
BaF1 		2,25
0,75		 0 bis 3
0 bis 1,5
XJat 2
Uofl		 0,51 0,25 bis 1,5
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen des näheren erläutert Aus einem 1 cm breiten und 0,035 cm dicken Rand
35 einer Legierung mit 55% Nickel, 0,35% Mangan, 0,030% Silizium, 0,05% Kohlenstoff, je 0,005% Schwefel und Phosphor, 0,5% Kupfer und etwa 44% Eisen wmden sechs Elektroden hergestellt Das Band wurde' /-iörmig gebogen und danach mit einer Seelenmischung bis zu
40 eine-n Verhältnis Band/Seele von 7:3 GT gefüllt. Alsdann wurde das Band zu einem Rohr mit einem Durchmesser von etwa 3 mm mittels eines Yoder-Walzwerks
gebogen.DasKonrwur Durchmesser2,77mm,
«uo -» ^'"'"-'"^"^ n, um die Seele
τ.I 11« II
I 3UCIIt; xi
Msi!".) - Ni
Graphit
Aluminium
Kalziumfhsorid
Magnesium-Oxyd
Kalzium-(30)-Silizium
Mangan
Kryolith
Bariumfluorid
Strontiumkarbonat
Eisenpulver
Beispiel
1 2
10.00
15,00
i,00
53.ÜO
2,00
5,00
5,00
5,00
10,00
15,00
6,00
42,00
2.00
4,00
5,00
6,00
10,00
Die Elektroden wuril· -. alsdann zum Schweißen in einer MC-750-Hobart-CP-Schweißmaschine mit einer 8,00
'3,00
1,00
54,00
2,00
4,00
8,00
8,00
2,00
10,00
6,00
39,00
2.00
4,00
5,00
6,00
10,00
10,00
λλ ηη
l'oo
52,00 2,00 5,00
9,00 2i00 1,00
10,00
15,00
6,00
44,00
2,00
5,00
4,00
4,00
10,00
automatischen S.A.-Hobart-Drahtzuführung einem Linde-Oszill'ator bei einer Lichtbogengleich-
23 131356
spannung mit umgekehrter Polarität von 25 bis 29 Volt und 350 bis 400 Ampere zum Verschweißen von Teilen aus Grauguß und Gußeisen mit Kugelgraphit verwen-, det.;JDer Grauguß ^enthielt ,3,35% Kohlenstoff, -2,11 % Silizium, 0,85% Mangan, 0ill0%"Schwefel und,i0,015% Phosphor/während das;Gußeisen mit'Kugelgraphit ,3)24%' Kphlenstoff,/2,'25% ,Silizium, 0,30%',Mangan, 0,030% Phosphor, 0,026% Schwefelund,0,055% metallisches ' Magnesium enthielt* Die Schweiße des Beispiels 1 enthielt außer Eisen 2,03% Kohlenstoff im wesentlichen in Form von Sphärolithen, 1,35% Mangan, 0,002% Schwefel, 0,87% Silizium, 51,29% Nickel, 1,36% Aluminium, 0,33% Titan und 0,32% Magnesium.
Erfindungsgemäße Elektroden wurden auch zum Verschweißen von Teilen aus Grauguß und Gußeisen mit Kugelgraphit, teilweise mit einem Vorwärmen auf beispielsweise mindestens 315°C verwendet. Die nachTabelle UI
folgende Tabelle III enthalt die Daten der mechanischen 'Untersuchungen1 vonJSchweißen sowohl in Längs-als auch'in Querrichtung. ■,' " - .
; Beim SchweißerC'Von^Gußeisenamit Kugelgraphit
ergaben sich wederPoren,"JRisW noch aridere„'Eeriler.
' ,-Unabhängig von einem etwaigen Vorwärmen „wiesen
' ^Schweißverbindungenfwan >t , Graugußteilen >,keine Schweißrisse'auf: ,Ohnelein Vorwärmen ,ergaben sieb jedoch größere Poreri auf der Schweißraupe in derNähe
ίο der wärmebeeinfiußten Zone des Grundwerkstoffs als im Falle eines Vorwärmens.
Weitere Schweißversuche wurden mit der Elektrode gemäß Beispiel 5 durchgeführt, deren Durchmesser 0,246 cm betrug. Die mechanischen Eigenschaften der betreffenden Schweißverbindungen sowie etwaige Wärmebehandlungen ergeben sich aus der nachfolgenden Tabelle IV.
Beispiel Werkstoff Probe Zug Dehnung Ein C-Gehält
festigkeit schnürung der
Schweiße
(cb) (%) (%) (%)
1 Grauguß quer 12,0 0,5 — 2,05
2 Grauguß quer 18,6 0,7 - -
2 Grauguß quer 21,8 0,7 - -
6 Grauguß quer 24,2 0,5 - 2,28
6 Grauguß quer 24,6 — - -
1 Grauguß längs 45,7 14 20,6 1,84
6 Grauguß längs 45,8 13,0 17,3 -
2 Gußeisen mit Kugelgraphit quer 38,0 2,8 6,0 -
2 Gußeisen mit Kugelgraphit quer 40,7 5,0 7,5 -
Tabelle IV
Werkstoff
Vorwärmen Probe
Ferritisiert*)
Zugfestigkeit
(cb)
Dehnung
Grauguß
Grauguß
Grauguß
Gußeisen
Gußeisen
Gußeisen
Gußeisen
Gußeisen
Gußeisen
Gußeisen
Gußeisen
Gußeisen
Gußeisen
Gußeisen
Gußeisen
mit Kugelgraphit
mit Kugelgraphit
mit Kugelgraphit
mit Kugelgraphit
mit Kugelgraphit
mit Kugelgraphit
mit Kugelgraphit
mit Kugelgraphit
mit Kugelgraphit
mit Kugelgraphit
mit Kugelgraphit
mit Kugelgraphit
315 315 315 315 315 315 315 315 315 315 315
Gußeisen mit Kugelgraphit
Gußeisen mit Kugelgraphit
quer ja 14,7 0,5
längs nein 36,2 3,5
quer ja 15,5 0,5
quer nein 40,7 4,0
quer nein 37,5 2,5
quer ja 42,2
quer ja 42,2 10,0
quer nein 44,3 6,0
quer nein 42,5 5,5
quer ja 42^ 9,5
quer ja 43,2 10,5
quer nein 39,0 2,5
quer nein 38,3 2,0
quer ja 40,7 7,0
quer ja 41,8 7,0
quer nein 43,6 13,5
quer nein 41,8 10,0
quer ja 44,3 14,5
quer ja 44,9 16,2
längs nein 42,2 13,5
längs nein 46,0 13,5
•l Das Ferntisieren nach dem Schweißen bestand aus einem dreistündigen Halten bei 840 bis 9000C mit Ofenabkühlung auf 690° ( und fünfstündigem Halten auf dieser Temperatur, Ofenabkühlung auf 590°C und anschließendes Abkühlen in LufL 1 Reines Schweißmetall
4M
puiVer οϊΐικ Vorwärmen verwendet Die dabei crmittel-^ < ^QUer ·£ f 52,2 4 v ΛΊ 0 > ten Ergebnisse sind in der nächtigenden Tabelle V zu- γ ,„ ^-/'Ί? /"/<* ^* \
Zug- Detifestigkeit nung
Härte Rb
Werkstoff
Längs Quer
51,6 44,6
17,0 4,5
82
Grauguß Gußeisen mit Kugelgraphit Die Zusammensetzungen der Schweißen, deren mechanische Eigenschaften sich aus den Tabellen IV und V ergeben, sind einander ähnlich mit der einen Ausnahme, daß die Schweißen des UP-Verfahrens (Tabelle V) etwa 3% und die anderen Schweißen (Tabelle IV) etwa 1% Mangan enthielten. In der nachfolgenden Tabelle VI sind die gemittelten und aufgerundeten Zahlenwerte zusammengestellt
Tabelle VI
Verfahren
Mn Si
(H)
Ni
(H)
Al
Ti
Mg
An Luft UP-Schweißen
1,7 1,6
1,1 3,0
0,8
0,7
53,5
51,0
0,35
0,14
0,2
0,04
0,01
Weitere Ausführungsbeispiele erfindungsgemäßer Schweißelektroden ergeben sich aus der nachfolgenden Tabelle VII.
Tabelle.VII
11
Mantel Ni (%) Mn (%) Si (%)
Fe (%)
Anteil des Mantels am Gesamtgewicht Seele Mg(14) - Ni Graphit Aluminium CaF2 MgO Kalzium(30) Silizium-Mangan Kryolith Bariurp^uorid Eisenpulver Nickelpulver
Eine weitere Schweißelektrode (Beispiel „ aus einem Band mit mindestens 99% Nickel ei *---
lieh einer geringen Verunreinigung ^ K°b~/-"^6I KoWenstoflo,18%Mangan,0^%E«en,0,(X)5^Schwe
fei, 0,18% Siliium und 0,13% Kupfer hergestellt Dies geschah etwa in der im Zusammenhang mit oe beschriebenen Weise. Die an Luft erzeugte-mit dieser hochnickelhaltigen Elektrode una cisen-Grundwerkstoff enthielt 1,67/« *
60 50 53,9 56,3 55,1
0,37 0,31 0,42 0,24 0,35
0,25 0,20 0,11 0,30 0,22
0,07 0,06 0,05 0,0 0,03
Rest Rest Rest Rest Rest
0,65 0,75 0,80 0,60 0,70
10 10 8 11 8
15 15 18 10 12
3 2 — — 1
49 45 51 35 75
2 1 2 1 1
5 5 6 4 4
5 5 10 8 4
5 5 10 8 4
2 2 1 2 1
4 - — 10 —
in 5 10 —
1,02% Mangan, 9,83% Eisen, 0,002% Schwefel, 0,92% Silizium, 0,34% Aluminium, 0,07% Titan und 0,043% Magnesium, Rest im wesentlichen Nickel. Die Schweiße enthielt auch in diesem Falle ebenso wie bei allen anderen Versuchen über 1,1% Kohlenstoff, während das Eisen im wesentlichen aus dem Grundwerkstoff stammte.
Die erfindungsgemäSe Schweißelektrode eignet sich zum Verschweißen von Grauguß, Gußeisen mit Kugel-
609528/256

Claims (6)

  1. Patentansprüche:
    to
    ·„■ ί. Seelenelektrode, dadurch gekennzeichnet, daß deren Mantel aus mindestens 45% Nickel einschließlich erschmelzungsbedingter Verunreinix gungen und als Wahlkomponente Eisen sowie einer iSeele aus 0,7 bis 3,5% metallischem Magnesium, 5 ibis 25% Graphit, 30 bis 75% Kalziumfluorid sowie 'Schlackenbildnern und metallischen Bestandteilen in solcher Menge besteht, daß der Mantel 55 bis 80% des Elektrodengewichts und der Gesamtgehali tan metallischem Nicket und Eisen der Elektrode 65 bis £5% bei einem Verhältnis von Nickel zu Eisen von mindestens 0,67 : 1 ausmachen. >
  2. 2. Elektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß deren Seele, bezogen auf ihr Gesamtgewicht bis 10% Aluminium, bis 3% Kalzium, bis 7% Silizium, bis ' <% Mangan, bis 5% Titan, bis 25O/ Eisen, bis 36% Nickel, bis 6% Niob, bis 47o M lybdän, bis 6% seltene Erdmetallsilizide und bis 1% Wolfram enthält.
  3. 3. Elektrode nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet daß die Seele a!s Schlackenbildner bis 15% Kryolith, bis 6% Magnesiumoxyd, bis 4% Bariumfluorid, bis 5% Bariumkarbonat bis 5% Strontiumkarbonat bis 25% Kalziumkarbonat bis 10% Mangandioxyd, bis 4% Zirkoniumoxyd, bis 20% Tonerde, bis 10% Kalziumsilikat bis 10% Eisen(IH)-Oxyd, bis 5% Lithiumkarbonat, bis 5% Lithiumfluorid, bis 20% Nephel'nsyanit bis 5% Kalium-Zirkonium-Fluorid, his 10% Titanoxyd und bis 10% Natriumfluorid enthält.
  4. 4. Elektrode nach einem oder menreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet daß der Mantel aus einer Nickel-Eisen-Legierung mit höchstens 75% Nickel besteht
  5. 5. Elektrode nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis von metallischem Nickel zu metall! schem Eisen 0,82:1 bis Ι,ό: 1 beträgt
  6. 6. Schweißelektrode nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet daß diese insgesamt 1,5 bis 7,5% Kohlenstoff, 29 bis 76% Nickel, 9 bis 42% Eisen bei einem Gesamtgehaltan Eisen und Nickel von 65 bis 85%, bis 7,5% Mangan, bis 2,5% metallisches Silizium, bis 0,7% Kupfer, bis 2% Aluminium, bis 1% metallisches Kalzium. 8 bis 18% Kalziumfluorid, bis 3% NatriunvAluminium-Fiuorid, 0,25 bis 1% metallisches Magnesium, bis 1,5% Bariumfluorid und 0,25 bis 1,5% Magnesiumoxyd enthält.
    fticht beim automatischen Lichtbogenschweißen, da S Schwierigkeiten bei der Aufrechterhaltung des eStrischrnKontaktes mit der Etektrode ergeben und H ^Gefahr eines Abplatzens der Umhüllung teim AufwÄ des Elektrodendrahtes besteht Außerdem erfordern die herkömmlichen Drahtelektroden zum Schweißen von Gußeisen eine Inertgas-Atmosphäre Se bei dem bekannten MIG-Verfahren Das Schweifen unter Inertgas bringt jedoch eine Reihe von Schwie-
DE19732315356 1972-03-29 1973-03-28 Seelenelektrode Expired DE2315356C3 (de)

Applications Claiming Priority (2)

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US23935172A 1972-03-29 1972-03-29
US23935172 1972-03-29

Publications (3)

Publication Number Publication Date
DE2315356A1 DE2315356A1 (de) 1973-10-25
DE2315356B2 true DE2315356B2 (de) 1976-07-08
DE2315356C3 DE2315356C3 (de) 1977-02-17

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Also Published As

Publication number Publication date
FR2178080B1 (de) 1977-08-05
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JPS4914336A (de) 1974-02-07
DE2315356A1 (de) 1973-10-25
JPS5526957B2 (de) 1980-07-17
LU67302A1 (de) 1973-10-03
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