DE2359738A1 - Verfahren zur herstellung einer elektrode aus unterschiedlichen metallen und/oder legierungen - Google Patents

Verfahren zur herstellung einer elektrode aus unterschiedlichen metallen und/oder legierungen

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Paul Dr Ing Hantelmann
Gerhard Dr Ing Kosfeld
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Messer Griesheim GmbH
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Messer Griesheim GmbH
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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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Description

MESSER GRIESHEIMGMBH .-■...../■ . MG
Erfinder: Dr. Kosfeld
Dr. Hantelmann
Kennwort: Konroonenten-Schweißdraht
Verfahren zur.Herstellung einer Elektrode aus unterschiedlichen Metallen und/öder Legierungen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Elektrode aus unterschiedliGhen Metallen und/oder Legierungen. .
Verschiedene Legierungen, die für Sehweißzwecke Verwendung finden, z.B. als Kernstäbe uniiüllter Stabelektrodeii oder als Drähte für halb- und vollrnasehinelle Sohweißverfahren, bereiten fertigungs- und schweißtechnische Schwierigkeiten.
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Es ist bekannt, daß eine große Anzahl als Schweißzusatzwerkstoff interessanter Legierungen sioh ziehtechnisch nur schwierig oder unter großem unwirtschaftlichen Aufwand in Draht mit dem gewünschten Durchmesser verarbeiten lassen. Weiterhin ist bekannt, daß bei vielen solcher Legierungen die elektrische Leitfähigkeit so niedrig ist, daß entscheidende schweißtechnische Nachteile entstehen, wie vorzeitiges Glühen des Drahtes, Nachlassen der Lichtbogenintensität, wodurch nicht nur die Schweißleistung entscheidend absinkt, sondern auch bestimmte schweißtechnische Effekte nicht mehr erzielbar sind, beispielsweise sicheres Schweißen in unteren Lagen bei größeren Wandstärken oder gleichmäßiges Durchschweißen bei geringeren Wandstärken.
Es wurden bereits Schweißdrähte hergestellt, deren einzelne Komponenten als Stränge ausgebildet sind, die mechanisch miteinander verbunden und dabei parallel konzentrisch oder verflochten zueinander angeordnet sind. In der US-PS 2 806 128 ist eine Schweißelektrode dieser Art beschrieben, deren einzelne, miteinander verflochtene Stränge unterschiedliche Zusammensetzungen aufweisen. Derartige Elektroden eignen sich jedoch nur für bestimmte Anwendungsgebiete.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ausgehend vom Stande der Technik ein Verfahren vorzuschlagen, .mitteis dem Kerndrähte für umhüllte Elektroden, Drahtelektroden, Schweißstäbe oder dgl. aus unterschiedlichen Metallen und/oder Legierungen hergestellt werden können, wobei die auf diese Weise erhaltenen Drähte oder Stäbe aus Metallverbindungen bestehen, die sich - wie eingangs erwähnt - auf die bisher übliche Art in. Form einer Legierung selbst, nur schwer oder auch gar nicht ziehtechnisch bearbeiten lassen.
Zur Lesung der genannten Aufgabe wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, daß die Metalle und/oder Legierungen zu einem Band oder dgl. plattiert werden, daß dann das plattierte Eand
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aufgerollt wird und anschließend auf den erforderlichen Elektrodendrahtdurohmesser gebogen wird. ν
Durch dieses erfindungsgemäße Verfahren ist es nunmehr auf einfachste Weise möglich, für schweißtechnische Zwecke auch solche Metall- oder Legiei'ungskombinat ionen zu wählen, die sich bisher gemeinsam zu Elektroden, nicht oder zumindest nicht in einem zufriedenstellenden Maße verarbeiten ließen.
Mit Hilfe des'erfindungsgemäßen Verfahrens lassen sich somit Kerndrahte für umhüllte Elektroden oder auch Schweißstäbe herstellen.
Denkbar ist es aber auch - und liegt weiterhin im Rahmen der Erfindung - das mit den entsprechenden Metall- und/oder Legierungskomponenten plattierte Band ohne sonstige Weiterverarbeitung (außer möglichem Schneiden auf die gewünschte Große) als Bandelektröde, z.B. bei der UP-Schweißung zu verwenden.
Gemäß der Erfindung wird weiterhin vorgeschlagen, daß das plattierte Band zu einer Fülldrahtelektrode aufgerollt wird. In diesem Falle ist es dann von besonderem Vorteil, wenn vor dem Ziehen in die (plattierte) Fülldrahtelektrode Pulver aus nur schwer verformbaren:Metallen und/oder Legierungen und/ .._ oder Schweißpulver eingebracht wird.
Die einzelnen Schichtdecken und die eventuellen Vorlegierungen des Bandes sowie die Füllungen mit Metallpulver und/oder Schweißpulver sind so gewählt, daß die legierungsmäßige Zusammensetzung des Schweißgutes anfällt. Das Füllen mit Metallpulver kommt hauptsächlich für solche Metalle in Frage, die sich selbst plastisch schlecht oder nicht verformen lassen, wie Cr, Mn usvi. und in so großer Menge einzeln oder zusammen eingesetzt werden müssen, daß Teillegierungen aus eingangs erwähnten Gründen nicht ratsam wären. Zusätzliche Zugabe von
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Schweißpulver fördert in vorteilhafter Weise sowohl die Legierungsbildung als auch die Schweißeigenschaften.
Gemäß einem weiteren Erfindungsvorschlag bietet es sich an, daß das mehrschichtige, plattierte Band spiralförmig um einen Kerndraht gewickelt wird.
Der Kerndraht kann in diesem Falle aus einem Metall oder einer Metallegierung bestehen. Das plattierte Band wird zu diesem Zweck in Streifen geschnitten und dann spiralförmig um den Kerndraht gewickelt. Selbstverständlich ist es aber auch möglich, an Stelle des massiven Kerndrahtes auch eine Fülldrahtelektrode zu verwenden, deren Außenumfang somit zusätzlich mit dem streifenförmigen Band spiralförmig umwickelt wird.
.Schließlich liegt es noch im Rahmen der Erfindung, wenn vor dem Aufwickeln des plattierten Bandes Halbschalen aus anderen (ni) Metall (en) auf den Kerndraht aufgebracht werden.
Es ergibt sich somit die Aufbaukombination Kerndraht-Halbschalenspiralförmiges Band einer Elektrode, die auf Grund ihrer unterschiedlichsten Metall- und/oder Legierungskombinationen auch den speziellsten Schweißerfordernissen gerecht wird.
Selbstverständlich ist es auch vorzugsweise möglich, die Halbschalen aus mehreren Schichten unterschiedlicher Metalle (Legierungen) herzustellen, d.h. ein plattiertes Band zu Halbschalen zu formen. Das die Halbschalen nunmehr am Kerndraht haltende Band kann plattiert sein, wie es vorstehend ausgeführt ist. Es ist aber auch denkbar, das Halteband aus einem einzigen, anderen Werkstoff herzustellen.
In der beigefügten Zeichnung sind verschiedene, erfindungsgemäße Ausführungsformen von Elektroden dargestellt.
Fig. 1 zeigt ein dreischichtiges Band lo. Die einzelnen Schichten 12, 1-4 und 16 des plattierten Bandes sind aus unterschied-
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lichen Werkstoffen, wie z.B.: Gu, Pe und Al. Das plattierte Band Io - 16 kann erfindungsgemäß, gegebenenfalls nach entsprechender Formgebung (Zuschneiden), als Bandelektrode verwendet werden.
Wie aus Fig. 2 zu entnehmen ist, wird das Band zur Verwendung als Stabelektrode zusammengerollt und anschließend auf die erforderliche Elektrodendrahtstärke gezogen, um dann als eine Mehrkomponenten-Elektrode 18 ihrem weiteren Verviendungszv.'eck zugeführt zu werden,
Die in Fig. 2 dargestellte Elektrode wird somit direkt verschweißt (Schweißstab) oder es wird in einem weiteren Herstellungsschritt eine Umhüllung aufgebracht (umhüllte Elektroden).
Konkrete Anwendungsfalle für die vorliegende Erfindung sind z.B. Al-Mehrstoffbronzen. Viele solcher Mehrstoffbronzen zeigen die bereits geschilderten Nachteile bei der Fertigung; und beim Schweißprozess, wenn man sie als fertige Legierungen verwenden wollte. Dies trifft beispielsweise für folgenöe Mehrstoffbronze zu.
Einen Bronzetyp mit ca. 13 ^ Al und ca. 6 % Fe für gegen Verschleiß und gewisse chemische Beständigkeit beanspruchte Auftragungen.
Erfindungsgemäß wird ein solcher Zusatz auf folgende Art und Weise hergestellt:
s) Durch Zusammenrollen eines aus 3 Schichten Cu, Fe und Al bestehenden Plattierwerkstoffes, der auf den jeweils gewünschten Dur ahme ss er gezogen wird. .
b) Da für die Drahtelektrode zum Schweißen unter Schutzgas keines der 3 Metalle in reinem Zustand ideale Oberflächeneigenschaften aufweist - Cu z.B. nicht wegen zu leichtem
- β - . ■ . \ .;..'■■'■■■.
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Anlaufen durch Einwirken von Sruerstoff und Schwefel wird man für diesen Fall das Cu zwar außenseitig im 3-Schichtendraht einsetzen, aber zum Erzielen einer weniger anfälligen Oberfläche mit geringen Mengen Al vorlegiert.
c) Fe oder Al kann als Drahtseele verwendet werden.
Fig. 3 zeigt ähnlich Fig. 2 ein aufgerolltes, plattiertes Band. Die einzelnen spiralförmigen Lagen des Bandes liegen jedoch nicht aneinander, wie im vorgenannten Ausführungsbeispiel, sondern weisen Zwischenräume auf, in welchen Pulver (Schweißpulver, Metallpulver, Pulver aus Metalllegierungen) eingelagert wird. Die Pulverfüliung einer solchen Fülldrahtelektrode 2o ist selbstverständlich abhängig von der Art der zu verschweißenden Werkstücke,
Als weiteres charakteristisches Beispiel einar Al-Mehrstoffbronze kann*an dieser Stelle hochfeste, korrosionsbeständige, hoch Mn-haltige Al-Bronze mit ca. 13 % Mn, 8 % Al, 3 % Fe und 2 % Ni angeführt werden. In diesem Falle ist es nicht möglich, das Mn als Plattierschicht einzubauen. Hier bietet es sich nunmehr in vorteilhafter V/eise an, das Mn als Pulverfüllung in einer Mehrschichtenplattierungder übrigen Metalle einzusetzen, d.h. also in einer Fülldrahtelektrode gemäß Fig. 3 vorzusehen.
Eine weitere Aus führung s form :zeigt Fig. 4, gemäß der um einen Kerndraht 22 ein mehrschichtiges, plattiertes Band in Form einer Spirale 24, gewickelt ist. Es ist selbstverständlich möglich und liegt im Rahmen der Erfindung, an Stelle einer einzigen Spirale 24, zwei Spiralen 24 und 2.6 um den Kerndraht 22 zu wickeln, wie dies in Fig. 5 offenbart ist.
Im Ausführungsbeispiel der Fig. 6 ist ein Kerndraht 22 dargestellt, der von zwei Halbschalen 28 ummantelt ist. Diese Halbschalen können aus einem anderen Metall (Legierung) als der
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Kerndraht bestehen oder auch aus einem mehrschichtigen, plattierten Band herausgearbeitet werden. Zum sicheren Halt der Halbschalen 28 am Kerndraht wird das, spiralförmige Band24 herumgewickelt.
Patentansprüche .-.. ."y_ :
\V . ■ -■' ■■■'"■ ;; ~ 8 -
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Claims (4)

PATENTANSPRÜCHE
1. Verfahren zur Herstellung einer Elektrode aus.unterschiedlichen Metallen und/oder Legierungen, dadurch gekennzeichnet, daß die Metalle und/oder Legierungen zu einem Band oder dgl. plattiert werden, daß dann das plattierte Band aufgerollt wird und anschließend auf den erforderlichen Elektrodendrahtdurchmesser gezogen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das plattierte Band zu einer Fülldrahtelektrode aufgerollt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Ziehen in die Fülldrahtelektrode Pulver aus nur schwer verformbaren Metallen und/ oder Legierungen und/oder Schweißpulver eingebracht wird.
4. Verfahren zur Herstellung einer Elektrode aus unterschiedliehen Metallen und/oder Legierungen, dadurch gekennzeichnet, daß da;> mehrschichtige, plattierte Band spiralförmig um einen Kerndraht gewickelt isrird.
5· Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß vor dem Aufwickeln des plattierten Bandes Halbschalen aus anderem(n) Metall(en) auf den Kerndraht aufgebracht werden.
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