DE2356640B2 - Seelenelektrode - Google Patents

Description

F i g. 5A und 5 B eine perspektivische Darstellung pulverisierten Flußmittels und trägt folglich dazu bei,

bzw. eine Ansicht des Basismetalls, das in einem die Herstellung der erfindungsgemäßen Elektrode zu

Schweißtest verwendet wurde, wobei dessen Form dar- erleichtern,

gestellt ist. 1 bis 20% Mn oder 1 bis 20% Fe-Si werden als

In den F i g. 1 bis 4 sind der Mantel 1, das Flußmit- 5 Desoxydationsmittel oder Legierungsbestandteil hinzutel 2 und die Elektrodenseele 3 aus Flußstahl odernicht- gefügt, und Cr, Ni, Ti, Mo, Nb, Cu, Ta usw. werden rostendem Stahl dargestellt Der Mantel dieser Elektro- zugesetzt zur Verbesserung der dichten Struktur des den ist teilweise in den Innenbereich eingestülpt Da- abgelagerten Stahls, der Festigkeit, der Korrosionsbedurch ist das Flußmittel dicht und eng mit dem innen- ständigkeit, der Rißfestigkeit, der Fließfähigkeit des liegenden Abschnitt des Mantels verbunden, so daß io Flußmittels usw., und insbesondere werden Cr, Ni, Metal! und Flußmittel beim Schweißen gleichmäßig Fe, Mc, Nb, Cu, Ti usw. hinzugefügt zur Einstellung geschmolzen werden und der elektrische Stromfluß des notwendigen Gehalts, entsprechend den Bestandgleichmäßig verteilt ist, so daß man eine gleichmäßige teilen des Mantels.
Schweißzone und eine hohe Schweißfestigkeit erhält Wenn 1 bis 25 Gewichtsprozent Fe-Nb zu dem auf

Im folgenden sollen die Wirkungsweise und die Vor- 15 diese Art hergestellten Flußmittel zugesetzt werden, ist

teile der einzelnen, als Füllstoffe der erfindungsge- dieses besonders geeignet für Bereiche, die hohe

mäßen Seelenelektrode verwendeten Bestandteile er- Festigkeit bei hohen Temperaturen erfordern, und

läutert werden. bei Zugabe von 3 bis 30 Gewichtsprozent Mo-Metall

CaF₂: Dieser Bestandteil wird während des Schwei- ist das Flußmittel besonders geeignet für Bereiche, bei

Bens verdampft und schirmt das geschmolzene Me- ao denen eine Korngrenzenkorrosion verhindert und der

tall gegenüber der Atmosphäre ab, so daß verhindert Korrosionswiderstand verbessert werden soll. Bei

wird, daß sich N₂ und O, in der Atmosphäre vermischen Zugabe von 5 bis 30 Gewichtsprozent Cu-Metall er-

und die Fließfähigkeit der Schlacke verbessert sowie gibt sich ein Korrosionswiderstand gegenüber Säure,

der Lichtbogen stabilisiert wird. Wenn dieser Anteil Erfindungsgemäß sind 5 bis 50 Gewichtsprozent

weniger als 5 % beträgt, wird der Abschirmungseffekt as Flußmittel in dem Mantel enthalten. Wenn weniger als

unzureichend, und bei mehr als 20% wird der Licht- 5% Flußmittel im Mantel eingefüllt werden, wird der

bogen unstabil, und das Aussehen der Schweißnaht Bogen unstabil und die Abschirmung der Schlacke

wird beeinträchtigt. Folglich liegt der bevorzugte Wert wird verschlechtert, und wenn mehr als 50% Fluß-

zwischen 5 und 20%. mittel in dem Mantel vorgesehen sind, bildet sich zu-

CaCO₃: Dieser Bestandteil stellt als Carbonat den 30 viel Schlacke, so daß sie überströmt, oder Legierungs-Schmelzpunkt und die Viskosität der Schlacke ein bestandteile gelangen in zu hohem Maße in das abge- und stabilisiert den Boden, so daß die Schlacke gut ab- lagerte Metall, so daß sich die mechanischen Eigengeschirmt wird. Wenn dieser Bestandteil in einer Menge schäften verschlechtern. Es hat sich daher in mehreren von weniger als 1 % vorhanden ist, haftet die Schlacke Experimenten bewährt, 5 bis 50 Gewichtsprozent zu sehr an der Schweißnaht an und ist schwer von die- 35 Flußmittel in dem Mantel zu verwenden.
ser zu trennen. Wenn dieser Bestandteil mehr als 6% Im folgenden sollen Versuchsergebnisse des Lichtbobeträgt, wird seine Viskosität erhöht, so daß die genschweißens unter Verwendung der erfindungsge-Schlacke schlecht abgeschirmt wird. Der bevorzugte mäßen Seelenelektrode wiedergegeben werden.
Anteil beträgt daher 1 bis 6 %, je nach dem Anteil Tabelle I zeigt die chemische Zusammensetzung an CaF₂. 4° eines Mantels aus nichtrostendem Stahl mit einer

Eisenpulver: Dieser Bestandteil verbessert die Stabi- Dicke von 0,25 mm und einer Breite von 20 mm, der

lität und den Widerstand des Lichtbogens und ver- für die erfindungsgemäße Seelenelektrode verwendet

größen die Ablagerungsgeschwindigkeit und ver- wird. Tabelle II gibt das Mischungsverhältnis des in

bessert zugleich die Wirksamkeit der Ablagerung. Er dem Mantel enthaltenen Flußmittels wieder.

wird daher im Bereich von 0 bis 70% zur Verbesserung 45 In Tabelle I enthält Fe-Si 40% Si, die P.einheit von

der Wirksamkeit des Schweißvorganges verwendet. Cr beträgt mehr als 99 %, und die Reinheit von Ni und

Eisenpulver verbessert die Fließfähigkeit des fein Mn beträgt mehr als 99,9 %.

Tabelle I

Chemische Zusammensetzung des Stahlmantels

Beispiel Chemische Zusammensetzung (%)

C Si Mii P Ei Cr Ni

Mantel 0,06 0,76 1,25 0,02 0,01 15,53 13,96

Tabelle II

Mischungsverhältnis des Flußmittels

Zusammensetzung (%)

CaF, CaCO, SiO₁ Fe-Si Cr Ni Mn

12 4 2 2 55 10 15

5 6

Die im Test verwendete Elektrode enthält 10 bis Tabelle III

20 Gewichtsprozent Flußmittel gemäß Tabelle II in Schweißbedingungen

einem Mantel aus nichtrostendem Stahl gemäß Ta- —

belle I, der in F i g. 1 im Schnitt gezeigt ist. Das Basis- Schweißstrom 440 bis 480 A

metall ist SUS 304 mit einer Dicke vor? 25 mm in der 5 Schweißspannung 33 bis 34 V

Form gemäß F i g. 5, und es wird eine Lage mit I-f or- Schweißgeschwindigkeit ... 46,7 mm/min

migem Querschnitt geschweißt. Die Schweißausrü- Schutzgas Ar 70 bis 90%

stung ist eine normale Lichtbogen-Schweißausrüstung, CO₈ 30 bis 10 %

und das Schweißen wird durchgeführt, indem ein ge- Zugesetzte Schweißwärme .. 193 000 J/cm

schmolzener Bereich durch einen wassergekühlten io

KupferscbT-.h mit einer Ar + CO₂-G asschutzschicht Tabelle IV

umgeben wird. Die Schweißbedingungen sind für die- Zugfestigkeit des vollständig geschweißten Metalls.

sen Fall in Tabelle ΙΠ gezeigt. Tabelle IV gibt die

Zugf estigkeitsergebnisse eines vollständig geschweißten Zugfestigkeit, kg/mm² 58,3 57,7

Metalls wieder, während F i g. 5 die Kerbtestergeb- 15 Dehnung, % 53,3 54,1

nisse des geschweißten Metalls zeigt. Die chemische Flächenabnahme, % 65,7 70,4

Zusammensetzung des vollständig geschweißten Metalls

ist in Tabelle VI gezeigt. Die Einheit der Energieauf- Tabelle V nähme in Tabelle V ist m-kg, und als Prüfling dient ein Kerbtest des vollständig geschweißten Metalls

Prüfling der Nr. JIS No. 4. Es gibt bisher kein Bei- 20

spiel eines Lichtbogen-Schweißens unter Schutzgas von ^Test- 12 3 MitteJ-

einem nichtrostenden Stahl, und daher ist ein Beispiel \Τ^^{η1ητ wert}

der mechanischen Eigenschaften der Schweißzone

beim Unterpulverschweißen zum Vergleich in Tabelle —196 8,7 8,4 8,1 8,4

VII gezeigt. 25 - 76 14,6 14,3 1.4,6 14,5

Tabelle VI

Chemische Zusammensetzung des vollständig geschweißten Metalls

Chemische Zusammensetzung (%)

C Si Mn P S Cr >^_

0,06 0,60 1,50 0,007 0,011 18,9 10,6

Tabelle VII

Mechanische Eigenschaften einer Unterpulverschweißung

Streckgrenze Zugfestigkeit Dehnung Flächenabnahme Aufgenommene Energie

(m-kg)

(Vg/mm«) (kg/mm¹) (%) (%) -20⁰C -196°C

28,8 bis 30,5 58,3 bis 59,6 51,0 bis 55,0 60,0 bis 62,0 5,25 2,75 bis 4,14

Tabelle VII zeigt die Eigenschaften des getesteten sentlich größer als im herkömmlichen Falle, und ins-

Basismetalls und des getesteten Drahtes bei einer 50 besondere ist die aufgenommene Kerbenergie bei

Schweißung unter Verwendung von SUS304 mit besonders niedrigen Temperaturen erfindungsgemäß

22,2 mm Dicke. wesentlich größer als beim herkömmlichen Schweißen.

Wie aus einem Vergleich der Tabelle IV mit der Aus der vorstehenden Beschreibung geht hervor, daß Tabelle VII hervorgeht, gibt es nahezu keinen Unter- mit Hilfe des Lichtbogenschweißverfahrens unter schied in bezug auf die Zugfestigkeit, Dehnung und 55 Schutzgas ein austenitischer nichtrostender Stahl mit Flächenabnahme zwischen einem Teil, das unter Hilfe einer erfindungsgemäßen Seelenelektrode geVerwendung des Lichtbogen-Schweißens unter Schutz- schweißt werden kann und eine feste und qualitativ gas mit Hilfe der Seelenelektrode gemäß der vorliegen- hochwertige Schweißzone ohne Porosität entsteht. Die den Erfindung geschweißt worden ist und einem Teil, Eigenschaften des Basismetalls werden nicht beeindas mit Hilfe des Unterpulverschweißens geschweißt 60 trächtigt, und die Bearbeitbarkeit, die Produktivität worden ist, obwohl die zugesetzte Schweißwärme groß und Wirtschaftlichkeit sowie die Korrosionsbeständigist. Wie jedoch aus Tabelle V hervorgeht, ist bei der keit der Verbindung entsprechen den industriellen vorliegenden Erfindung aufgenommene Energie we- Anforderungen.

Claims (4)

nichtrostenden Stahl bekannt. Ein derartiger, nach Patentansprüche: Art der bekannten Schweißelektroden hergestellter Schweißdraht für nichtrostende Stähle dürfte auch aus

1. Seelenelektrode zur Lichtbogenschweißung verschiedenen Gründen, wie Bearbeitbarkeit und erunter Schutzgas von austenitischen, nichtrostenden 5 zielbare Leistung, keine zufriedenstellenden Ergebnisse Stählen, gekennzeichnet durch einen bringen.

Mantel (1) aus Flußstahl oder nichtrostendem Stahl Bekanntlich gibt es nichtrostenden Stahl in Form

und ein innerhalb des Mantels vorgesehenes Fluß- von Austenit, Ferrit und Martensit. Ferrit ist wärme-

mittel, das 5 bis 20 Gewichtsprozent CaF₂, 1 bis empfindlich und neigt daher zu Sprödigkeit und

20 Gewichtsprozent Fe-Si, 1 bis 5 Gewichtspro- io Schweißrissen beim Schweißen, und Ms—nsit ist

zent SiO₂, 1 bis 6 Gewichtsprozent CaCO₃, 10 bis schlecht schweißbar, so daß Schweißrisse '-■ Härtung

70 Gewichtsprozent Cr, 5 bis 40 Gewichtsprozent auftreten und eine Anlaßbehandlung nach einer Vorer-

Ni, 0 bis 70 Gewichtsprozent Fe und 1 bis 20 Ge- wärmung und unmittelbar nach dem Schweißen er-

wichtsprozent Mn enthält. forderlich ist. Austenit dagegen ist nicht härtbar und

2. Schweißdraht nach Anspruch 1, gekennzeich- 15 weist eine geringe Rißempfindlichkeit auf und ist — von net durch einen Zusatz von 1 bis 25 Gewichts- besonderen Ausnahmen abgesehen — am besten prozent Fe-Nb zu dem Flußmittel. schweißbar.

3. Schweißdraht nach Anspruch 1 oder 2, ge- Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine kennzeichnet durch einen Zusatz von 3 bis 30 Ge- Seelenelektrode zur Lichtbogenschweißung unter wichtsprozent Mo-Metall zu dem Flußmittel. 20 Schutzgas von austenitischen, nichtrostenden Stählen

4. Schweißdraht nach einem der vorhergehenden so auszubilden, daß eine gute Bearbeitbarkeit ermög-Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Zusatz von licht wird und hochwertige Schweißverbindungen 5 bis 30 Gewichtsprozent Cu-Metall zu dem Fluß- ohne Rostanfälligkeit entstehen.

mittel. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im

25 Anspruch 1 beanspruchten Merkmale gelöst. Weitere

Ausgestaltungen der Erfindung sind durch die Merkmale der Unteransprüche beansprucht.

Die erfindungsgemäße Seelenelektrode weist ein Legierungsmittel, ein Desoxydationsmittel, ein

Die Erfindung betrifft eine Seelenelektrode zur Licht- 3° schlackebildendes Mittel usw. auf.

bogenschweißung unter Schutzgas von austenitischen, Wie oben erwähnt, sind austenitische, nichtrostende

nichtrostenden Stählen. ~ Stähle verhältnismäßig leicht schweißbar. Beim Licht-

Die erfindungsgemäße Seelenelektrode kann bei- bogenschweißen unter Schutzgas unter Verwendung spielsweise beim automatischen Schweißen verwendet der erfindungsgemäßen Seelenelektrode werden selbstwerden, wobei der Lichtbogen üblicherweise senkrecht 35 verständlich die Stromzufuhr, die Zusammensetzung steht. von Schutzgas, Schweißbacken, und Werkzeugen, die

Beim Lichtbogenschweißen von nichtrostendem Form des Lichtbogens, usw. sowie die Bearbeitbarkeit,

Stahl ist die Verwendung einer ummantelten Metall- Produktivität, Wirtschaftlichkeit, Korrosionsbestän-

elektrode bekannt. digkeit und Verbindungseigenschaften in fachmänni-

In letzter Zeit wird ein Lichtbogenschweißverfahren 40 sehe! Weise berücksichtigt. Die erfindungsgemäße

unter Verwendung eines Schutzgases, wie Argon oder Seelenelektrode wird vorteilhaft zum Schweißen von

CO₂, im großen Umfang angewendet. Zum Schweißen Platten bis zu einer Dicke von 10 bis 60 mm verwendet,

von Platten mit mehr als 20 mm Dicke wird ein Unter- wobei man die Anzahl der Lagen der Art der Nuten

pulver-Lichtbogenschweißverfahren angewandt. anpaßt. Dabei kann ein nichtrostender Stahl ohne

Dieses Schweißverfahren ist jedoch umständlich 45 Porosität und ohne Zerstörung der Eigenschaften des

und hat einen ungünstigen Wirkungsgrad, da es in Basismetalls geschweißt werden, wobei man eine

mehreren Schichten durchgeführt wird. Außerdem hat gleichmäßige Schweißnaht und eine hochwertige

das geschweißte Material eine schlechte Korrosions- Schweißverbindung erhält. Darüber hinaus benötigt

beständigkeit im geschweißten Bereich, falls korro- die erfindungsgemäße Seelenelektrode keine Umman-

sionsbeständiges Material verwendet wird. 50 telung aus speziellem nichtrostenden Stahl bestimmter

Weiterhin sind Elektroschlacke-Schweißverfahren chemischer Zusammensetzung, und es kann vielmehr einschließlich eines Elektroschlacke-Schweißverfah- jeder Flußstahl oder nichtrostender Stahl oder ähnrens mit sich aufbrauchender Düse bekannt, bei dem licher Stahl, der an das verwendete Basismetall angeein massiver Draht, eine Seelenelektrode und ein höh- paßt ist, als Ummantelung verwendet werden. Das erler Draht usw. verwendet werden, sowie ein Lichtbo- 55 findungsgemäße Flußmittel enthält (jeweils in Gegenschweiß verfahren unter Schutzgas, bei dem haupt- wichtsprozent) 5 bis 20% CaF₂, 1 bis 20% Fe-Si, 1 bis sächlich Seelenelektroden usw. für ein automatisches 5% SiO.-, 1 bis 6% CaCO₃, 10 bis 70% Cr, 5 bis 40% senkrechtes Schweißen verwendet werden. Das Elek- Ni, 0 bis 70% Fe, 1 bis 20% Mn, entsprechend den troschlacke-Schweißverfahren wird überwiegend zum Bestandteilen des Basismetalls und des Mantels. Zur Schweißen von Stahlplatten eingesetzt. Wenn jedoch 60 Verbesserung von Vorgängen, wie etwa der Desoxydadicke Platten zu verschweißen sind, entsteht an der tion, der Denitrierung usw. können bei Bedarf SubSchweißstelle häufig ein Bruch, und die Kerbschlag- stanzen wie Ti, CaSi, Metalle der seltenen Erden usw. Zähigkeit ist gering, was sehr nachteilig ist. Das Licht- zugesetzt werden. Als Schutzgas wird hautpsächlich bogenschweißverfahren wird bisher in großem Um- ein Gasgemisch aus Argon und CO₂ verwendet,
fang zum Schweißen von Behältern und Seitenplatten 65 Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung von Schiffen verwendet, wobei eine große Menge von sind in der Zeichnung dargestellt. Es zeigen
Flußstahl oder Stahl hoher Zugfestigkeit eingesetzt F i g. 1 bis 4 Querschnitte von verschiedenen, erwird. Es ist jedoch bisher keine Schweißelektrode für findungsgemäßen Seelenelektroden,