DE2338611C3 - Abschmelzende Drahtelektrode für das elektrische Lichtbogenschweißen in Luft - Google Patents
Abschmelzende Drahtelektrode für das elektrische Lichtbogenschweißen in LuftInfo
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Description
2 bis 10 Gewichtsprozent der Seele vorhanden sein.
Kalziümfluorid ist ebenfalls als Schlackebildner vorgesehen.
Die Menge des vorhandenen Kalziumfluorids hängt von der Menge und der Art der anderen im
Schweißpulver oder Flußmittel vorhandenen Schlackebildner ab. Beispielsweise kann ein gewisser Anteil des
Kalziumfluorids durch Titandioxid ersetzt werden. Etwas Kalziümfluorid muß jedoch vorhanden sein,
um die Benetzungswirkung zu unterstützen. Das Kalziümfluorid sollte in Mengen von 35 bis 70 Gewichtsprozent
der Seele vorliegen. Wie oben ausgeführt, kann jedoch der Kalziumfluoridgehalt verringert
werden, indem statt dessen eine gewisse Menge an Titandioxid verwendet wird.
Aluminium ist als Desoxydationsmittel und Nitridbildner vorhanden. Aluminium kann allein oder als
Teil einer Magnesium-Aluminium-Legierung vorgesehen sein. Es muß jedoch das kritische Verhältnis von
Magnesium zu Manganoxid aufrechterhalten werden. Überraschenderweise wurde gefunden, daß bei Aufrechterhaltung
des Verhältnisses von Magnesium zu Manganoxid die Art der Aluminiumzugabe nicht kritisch ist, wie dies bei anderen bekannten Elektroden
der Fall ist. Aluminium muß im Bereich von 5 bis 20 Gewichtsprozent der Seele vorliegen.
Die Seele umfaßt ferner kohlenstoffarmes Ferromangan
(FeMn), um für die gewünschten mechanischen Eigenschaften der Schweißung zu sorgen. An
Stelle des kohlenstoff armen Ferromangans kann jedoch auch Mangan oder kohlenstoffrdches Ferromangan
vorgesehen sein. In jedem Falle muß eine gewisse Manganmenge vorhanden sein, um brauchbare mechanische
Eigenschaften zu erzielen. Vorzugsweise wird mit kohlenstoffarmem Ferromangan gearbeitet,
das im Bereich von 3 bis 9 Gewichtsprozent der Seele vorhanden sein sollte.
Nickel kann dem Werkstoff der Seele zugesetzt werden, um für hohe Kerbschlagzähigkeiten zu sorgen.
Geringe Nickelzusätze dehnen die Gammaschleife aus und verringern das Wachstum der dendritischen
Struktur im Schweißgut. Verbesserte Kerbschlagzähigkeiten werden erzielt, wenn Nickel im Bereich
von 2 bis 5 Gewichtsprozent der Seele verwendet wird.
Eine bevorzugte Drahtelektrode (Elektrode A), besteht aus einer niedriggekohlten Stahlhülle mit einer
Seele, die in Gewichtsprozent der Seele 15,0% Aluminium, 58,3% CaF8,6,0% MgO, 1,2% Kaliumoxalat,
8,5% MnO, 6,0% kohlenstoffarmes FeMn und 5,0%
Magnesium enthält. Der Kern macht dabei 18% des Gesamtgewichts der Elektrode aus.
Um hohe Kerbschlagzähigkeiten zu erzielen, kann eine Drahtelektrode (Elektrode B) vorgesehen werden,
die eine Hülle aus niedriggekohltem oder unlegiertem Stahl und eine 18% des Gesamtgewichts der Elektrode
ausmachende Seele aufweist, die in Gewichtsprozent der Seele aus 11,0% Aluminium, 58,6% CaF2, 6,0%
MgO, 1,2% Kaliumoxalat, 8,5% MnO, 6,0% kohlenstoffarmem
FeMn, 5,0% Magnesium und 3,7% Nickel besteht.
Eine weitere Drahtelektrode (Elektrode C) wurde unter Verwendung einer Aluminium-Magnesium-Legierung
hergestellt. Die Elektrode wies eine Hülle aus niedriggekohltem Stahl und eine 18% des Gesamtgewichts
der Elektrode ausmachende Seele auf, die in Gewichtsprozent der Seele 1,0% Aluminium, 55,0%
CaF2, 11,0% Eisenpulver, 5,0% MgO, 1,0% Kaliumoxalat, 7,0% MnO, 5,0% kohlenstoffarmes FeMn
und 15,0% Mg-Al (Legierung mit 50% Mg) enthielt.
Eisenpulver wurde als Füllstoff vorgesehen, um für eine kompakte Seele zu sorgen, weil die Mg-Al-Legierung
eine andere spezifische Dichte als Aluminiumoder Magnesiumpulver allein hat und infolgedessen
in der Seele weniger Raum einnimmt.
Eine weitere Elektrode (Elektrode D) wurde unter Verwendung einer Aluminium-Magnesium-Legierung
und von Nickelzusätzen hergestellt. Die Elektrode bestand aus einer Hülle aus niedriggekohltem Stahl
und einer 18% des Gesamtgewichts der Elektrode ausmachenden Seele folgender Zusammensetzung in
Gewichtsprozent der Seele: 1,0% Aluminium, 55,0% CaFi, 8,0% Eisenpulver, 5,0% MgO1 1,0% Kaliumoxalat,
7,0% MnO, 5,0% kohlenstoffarmes FeMn, 15,0 Mg-Al (Legie.Ting mit 50% Mg) und 3,0% Ni.
Die Erfindung ist im folgenden an Hand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Eint Elektrode von 2,4 mm Durchmesser mit einer 18% des Gesamtgewichts ausmachenden Seele vom
Typ A wurde hergestellt und für mehl lagige Schweißungen bei einer 19 mm dicken Platte aus niedriggekohltem
Stahl eingesetzt. Es wurde mit 390 A, 28 V und einer Schweißgeschwindigkeit von 38 cm/min
gearbeitet.
Die Schweißung hatte die folgenden mechanischen Eigenschaften: Zugfestigkeit 5 807 kp/cm2; Streckgrenze
4 794 kp/cm2. Die Kerbschlagzähigkeit betrug 0,67 kpm bei -17,80C und 0,54 kpm bei -29CC.
Die Elektrode ergab einen ruhig brennenden Lichtbogen; die Spritzerbildung war gering.
Eine Nickel enthaltende Elektrode vom Typ B wurde mit einem Durchmesser von 2,4 mm hergestellt und
benutzt, um mehrlagige Schweißungen bei 19 mm dicken Platten aus niedriggekohltem Stahl durchzuführen.
Es wurde mit 350 A und 26 V bei einer Schweißgeschwindigkeit von 38 cm/min gearbeitet.
Die folgenden mechanischen Eigenschaften wurden erhalten: Zugfestigkeit 6 285 kp/cm2; Streckgrenze
5 265 kp/cm2; Kerbschlagzähigkeit 3,57 bis 3,11 kpm bei -17,80C und 2,72 bis 2,90 kpm bei -290C. Dies
steht in deutlichem Gegensatz zu bekannten Elektroden, die einen harten, stark spritzenden Lichtbogen
ergeben und bei denen die Kerbschlagzähigkeit für gewöhnlich ungefähr 0,83 bis 0,98 kpm bei -17,8CC
und 0,69 bis 0,83 kpm bei -29° C beträgt.
Es wurde eine Elektrode vom Typ C mit einem Durchmesser von 2,4 mm hergestellt und entsprechend
Beispiel I getestet. Dabei wurden die folgenden Ergebnisse erhalten: Zugfestigkeit 5 617 kp/cm2; Streckgrenze
4 541 kp/cm2 und Kerbschlagzähigkeit 1,55 kpm bei -17,80C und 0,90 kpm bei -290C. Der Lichtbogen
brannte ruhig und spritzerfrei.
Es wurde eine Elektrode vom Typ D mit einem Durchmesser von 2,4 mm hergestellt und entsprechend
Beispiel I geprüft. Folgende Ergebnisse wurden erzielt: Zugfestigkeit 6 918 kp/cm2; Streckgrenze
und Kerbschlagzähigkeit 3,85
-17,8°C und 2,95 bis 2,83 kpm
-17,8°C und 2,95 bis 2,83 kpm
bis bei
6 331 kp/cm2
3,71 kpm bei
-29°C.
3,71 kpm bei
-29°C.
Die vorstehenden Ergebnisse lassen erkennen, daß mit der beschriebenen Elektrode Kerbschlagzähigkeiten
erhalten werden, die fast das zwei- bis dreifache der Kerbschlagzähigkeilswerte von bekannten Elektroden
betragen, und daß gleichzeitig für einen ruhig brennenden, spritzerannen Lichtbogen gesorgt in. Die
vorstehenden Beispiele betreffen eine Seelendrahtelektrode, bei der die Seele 18% des Gesamtgewichts
der Elektrode ausmacht. Dieses Gewichtsverhältnis kann jedoch zwischen ungefähr 16 und ungefähr
20 Gewichtsprozent variiert werden. Im übrigen kann die Seelendrahtelektrode auch andere Durchmesser als
den genannten Durchmesser von 2,4 mm haben.
Claims (10)
1. Abschmelzende urahtelektrode für das elektrische
Lichtbogenschweißen in Luft mit einer hohlen Hülle aus niedriggekohltem Stahl und einer
Seele, dadurch gekennzeichnet, daß die Seele in Gewichtsprozent der Seele im wesentlichen
aus 5 bis 20% Aluminium, 35 bis 70% KaI-ziumfluorid (CaF,), 2 bib 10% Magnesiumoxid
(MgO), 0,5 bis 2,5% Kaliumoxalat (K2C2O1).
1,5 bis 20% Manganoxid (MnO), 3 bis 9% kohlenstoffarmem FeMn und 3 bis 10% Magnesium besteht,
das Verhältnis von Manganoxid zu Magnesium zwischen 0,5:1 und 2,0:1 liegt und die
Seele 16 bis 20%, vorzugsweise 16 bis 18%, des Gesamtgewichts der Elektrode ausmacht.
2. Drahtelektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Seele zusätzlich 2 bis
5 Gewichtsprozent Nickel enthält.
3. Drahtelektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Magnesium in Form einer
Magnesium-Aluminium-Legierung vorliegt und die Seele zusätzlich bis zu 11 Gewichtsprozent Eisenpulver
enthält.
4. Drahtelektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Seele in Gewichtsprozent
aus 15,0% Aluminium, 58,3% CaF2, 6,0% MgO, 1,2% Kaliumoxalat, 8,5% MnO, 6,0% kohlenstoffarmem
FeMn und 5,0% Magnesium besteht und die Seele 18% des Gesamtgewichts der Elektrode
ausmacht.
5. Drahtelektrode nach Ansprucn 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Seele in Gewichtsprozent
aus 11,0% Aluminium, 58,6% CaF2, 6,0% MgO, 1,2% Kaliumoxalat, 8,5% MnO, 6,0% kohlenstoffarmem
FeMn, 5,0% Mg und 3,7% Nickel besteht und die Schweißpulverseele 18 % des Gesamtgewichts
der Elektrode ausmacht.
6. Drahtelektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Seele in Gewichtsprozent
aus 1,0% Aluminium, 55,0% CaF2, 11,0% Eisenpulver, 5,0% MgO, 1,0% Kaliumoxalat, 7,0%
MnO, 5,0% kohlenstoffarmem FeMn und 15,0% Mg-Al (Legierung mit 50% Mg) besteht und die
Schweißpulverseele 18% des Gesamtgewichts der Elektrode ausmacht.
7. Drahtelektrode nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Seele in Gewichtsprozent
aus 1,0% Aluminium, 55,0% CaF2, 8,0% Eisenpulver, 5,0% MgO, 1,0% Kaliumoxalat, 7,0%
MnO, 5,0% kohlenstoffarmem FeMn, 15,0% Mg-Al (Legierung mit 50% Mg) und 3,0% Nickel
besteht und die Seele 18% des Gesamtgewichts der Elektrode ausmacht.
8. Drahtelektrode nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Magnesiumoxid
ganz oder teilweise durch Titanoxid, Siliziumdioxid oder Zirkoniumdioxid ersetzt ist.
9. Drahtelektrode nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Kalziumfluorid
teilweise durch Titandioxid ersetzt ist.
10. Drahtelektrode nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das kohlenstoffarme
Ferromangan durch Mangan oder kohlcnstoffreiches Ferromangan bzw. Mangan ersetzt ist.
Die Erfindung befaßt sich mit elektrischen Lichtbogenschweißelektroden
und betrifft insbesondere eine Seelendrahtelektrode für das elektrische Lichtbogenschweißen
in Luft.
Die Vorteile einer langen zusammenhängenden nackten Metallelektrode, die eine Seele aus Schweißpulver
oder Flußmittel aufweist, sind jetzt in der Schweißtechnik allgemein anerkannt, insbesondere
wenn es um die allgemeine Verarbeitung von niedriggekohltem oder unlegiertem Stahl geht. Elektroden
dieser Art enthalten für gewöhnlich Halogenide, Oxide,
Desoxydationsmittel und in einigen Fällen Legierungsstoffe. Elektroden dieser Art werden allgemein mit
Erfolg eingesetzt, doch besteht das Bedürfnis nach
einer verbesserten Elektrode, die bewirkt, daß der zwischen Elektrode und Werkstück gebildete Lichtbogen
weniger hart ist und zu einer geringeren Spritzerbildung führt.
Der Erfindung liegt dementsprechend die Aufgabe
Der Erfindung liegt dementsprechend die Aufgabe
zugrunde, eine Seelendrahtelektrode zu schaffen, die einen ruhig brennenden Lichtbogen liefert und bei dev
Spritzer in geringerem Umfang auftreten als dies bei bekannten Elektroden der Fall ist. Werden dem Material
der Seele Legierungsstoffe, beispielsweise Nickel.
zugesetzt, soll ferner dafür gesorgt sein, daß die Elektrode Schweißungen mit höherer Kerbschlag/ahigkeit
herzustellen gestattet, als dies mit bekannten Elektroden möglich ist.
Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung eine abschmelzende Drahtelektrode für das elektrische Lichtbogenschweißen in Luft vor, die eine hohle Hülle aus niedriggekohltem Stahl und eine Seele aufweist, die in Gewichtsprozent der Seele aus 5 bis 20% Aluminium, 35 bis 70% Kalziumfluorid (CaF2), 2 bis 10% Magnesiumoxid (MgO), 0,5 bis 2,5% Kaliumoxalat (K2C2O4), 1,5 bis 20% Manganoxid (MnO), 3 bis 9% kohlenstoffarmem FeMn und 3 bis 10% Magnesium besteht, wobei das Verhältnis von Manganoxid zu Magnesium zwischen 0,5: 1 und 2,0: 1 liegt und die Seele 16 bis 18% des Gesamtgewichts der Elektrode ausmacht.
Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung eine abschmelzende Drahtelektrode für das elektrische Lichtbogenschweißen in Luft vor, die eine hohle Hülle aus niedriggekohltem Stahl und eine Seele aufweist, die in Gewichtsprozent der Seele aus 5 bis 20% Aluminium, 35 bis 70% Kalziumfluorid (CaF2), 2 bis 10% Magnesiumoxid (MgO), 0,5 bis 2,5% Kaliumoxalat (K2C2O4), 1,5 bis 20% Manganoxid (MnO), 3 bis 9% kohlenstoffarmem FeMn und 3 bis 10% Magnesium besteht, wobei das Verhältnis von Manganoxid zu Magnesium zwischen 0,5: 1 und 2,0: 1 liegt und die Seele 16 bis 18% des Gesamtgewichts der Elektrode ausmacht.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann die Seele zusätzlich 2 bis 5 Gewichtsprozent Nickel enthalten.
Es wurde gefunden, daß das Verhältnis von Manganoxid zu Magnesium im Material der Schweißpulverseele
zwischen 0,5:1 und 2,0: 1 gehalten werden sollte.
Ist der Gehalt an Manganoxid zu hoch, wird der Lichtbogen instabil und wird die gebildete Schlacke zu
dünnflüssig. Ist andererseits der Magnesiumgehalt zu hoch, wird ein harter Lichtbogen erhalten; es kommt
zu einer übermäßig starken Spritzerbildung. Bei einem zu geringen Manganoxidgehalt verliert die Schlacke
ihre Viskosität und werden die Benetzungseffekte verzögert. Wird der Magnesiumgehalt zu gering, wird der
Lichtbogen instabil.
Durch Kaliumoxalatzugaben wird die Lichtbogenstabilität verbessert; überraschenderweise wird außerdem
eine sich im wesentlichen frei ablösende Schlacke erhalten. Es zeigte sich, daß Kaliumoxalat in einer
Menge von 0,5 bis 2,5 Gewichtsprozent der Seele zugegeben werden muß.
Ein weiterer Bestandteil des Werkstoffs der Seele ist Magnesiumoxid, das als Schlackebildner wirkt. Das
Magnesiumoxid kann durch andere Schlackebildner, beispielsweise Titanoxid, Siliziumdioxid oder Zirkoniumoxid,
ganz oder teilweise ersetzt werden. In jedem Falle sollte der Schlackebildner im Bereich von
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US27677972A | 1972-07-31 | 1972-07-31 | |
| US27677972 | 1972-07-31 |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE2338611A1 DE2338611A1 (de) | 1974-02-21 |
| DE2338611B2 DE2338611B2 (de) | 1975-11-20 |
| DE2338611C3 true DE2338611C3 (de) | 1976-06-24 |
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