DE2403582C3 - Verwendung einer Seelenelektrode für Unterpulverschweißung - Google Patents
Verwendung einer Seelenelektrode für UnterpulverschweißungInfo
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- DE2403582C3 DE2403582C3 DE19742403582 DE2403582A DE2403582C3 DE 2403582 C3 DE2403582 C3 DE 2403582C3 DE 19742403582 DE19742403582 DE 19742403582 DE 2403582 A DE2403582 A DE 2403582A DE 2403582 C3 DE2403582 C3 DE 2403582C3
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Description
Gewicht der Kernfüllung
Gewicht des Mantelmaterials
12 — 30% beträgt, für Unterpulverschweißung von Kohlenstoffstahl oder niedrig legiertem Stahl.
12 — 30% beträgt, für Unterpulverschweißung von Kohlenstoffstahl oder niedrig legiertem Stahl.
2. Verwendung einer Seelenelektrode nach Anspruch I1 deren Mantelmaterial aus 0,01 - 0,10%
Kohlenstoff (C), Spuren - 0,30% Silizium (Si), Spuren - 1,5% Mangan (Mn), 0-1,5% Molybdän
(Mo)1O - 3,0% Nickel (Ni) und Resteisen (Fe)
besteht, zum Zwecke nach Anspruch 1.
3. Verwendung einer Seelenelektrode nach Anspruch 1 oder 2, deren Flußmittel aus 25 - 98 %
CaF21O1IO - 2,0% Al10,8 - 4,0 %Ti, 0,02 - 0,2%
B und 0 — 60% Fe besteht, im Hohlraum eines röhrenförmigen Drahtes aus Kohlenstoffstahl oder
niedrig legiertem Stahl eingeschlossen ist und daß das Flußmittelverhältnis 12-30% beträgt, zum
Zwecke nach Anspruch 1.
4. Verwendung einer Seelenelektrode nach Anspruch 1 oder 2, deren Flußmittel aus 25 - 98 %
CaF210,10 - 2,0 % Al, 0,8 - 4,0 % Ti, 0,02 - 0,2 %
B, 2,5% oder weniger Si, 15% oder weniger Mn, 0,8 - 10% Mo, 1,5 - 15% Ni und 0 - 60% Fe
besteht und im Hohlraum eines röhrenförmigen Drahtes aus Kohlenstoffstahl oder niedrig legiertem
Stahl angeordnet ist und daß das Flußmittelverhältnis 12 ~ 30% beträgt, zum Zwecke nach
Anspruch 1.
5. Verwendung einer Seelenelektrode nach Anspruch I1 bei der die Kernfüllung 25-95% CaF2,
0,8 - 15% Ti, 0 - 2,5% Al, 0 - 0,5% B, 0,05 3,0%
aus einem, zwei oder mehreren der Stoffe Seien (Se), Lanthan-Cer (La-Ce) und Cerfluor
(CeF3), 0 - 15% Mo1 0 - 25% Ni, 0 - 15% Mn
und 0 - 10% Fe enthält und daß das Flußmittelverhältnis 12-30% beträgt, zum Zwecke nach
Anspruch 1.
6. Verwendung einer Seelenelektrode nach Anspruch 5, deren Mantelmaterial aus 0,01 - 0,10%
C, Spuren - 0,30% Si, Spuren - 1,50% Mn,
0 - 1,50% Mo1 0-3,0% Nickel und Resteisen
besteht, zum Zwecke nach Anspruch 1.
7. Verwendung einer Seelenelektrode nach Anspruch 1, deren Kernfüllung 25 ~ 95% CaF2,
0,1 - 2,5% Al1 0,8 - 15% Ti, 0,02 - 0,5% B,
0,8 - 15%Mo,0 - 25%Ni,0 ~25%Se,0~ 10% CeO2 oder CeF3, 2-20% CaCO3 und Rest Fe
enthält und daß das Flußmittelverhältnis 21 - 30% beträgt, zum Zwecke nach Anspruch 1.
8. Verwendung einer Seelenelektrode nach Anspruch 7, deren Mantelmaterial aus 0,01 - 0,10%
C1 Spuren - 0,30% Si, Spuren - 1,5% Mn,
0-1,5% Mo1 0 - 3,0% Ni und Rest Fe besteht,
zum Zwecke nach Anspruch 1.
Die Erfindung betrifft die Verwendung einer Seelenelektrode für Unterpulverschweißung, bestehend aus
einem Stahlmantel und einer Kernfüllung.
Aus der deutschen Offenlegungsschrift ist eine Elektrode zum Lichtbogenschweißen von Stahl ohne
Zuführung von Schutzgas von außen bekannt. Bei dieser bekannten Elektrode kommen Karbonate und
Fluoride zur Anwendung, welche zur Erzeugung großer Mengen von CO2-GaS und von inerten Oasen
ίο während des Schweißvorganges sorgen sollen. Es soll
hierdurch verhindert werden, daß eine allzu große Menge an Sauerstoff und Stickstoff in das Schweißmetall
eindringt. Von dem Schweißverfahren, bei welchem die bekannte Elektrode zum Einsatz kommt,
unterscheidet sich das Unterpulverschweißen dadurch, daß beim Schweißen Schlacke gebildet wird, welche
das Schweißmetall vollständig vor der umgebenden Atmosphäre schützt, so daß der aus der Umgebung
eindringende Sauerstoff und Stickstoff bedeutend geringer ist als bei dem Lichtbogenschweißen ohne
Zuführung von Schutzgas. Wie sich ferner herausgestellt hat, läßt sich eine gleichförmige und feinkörnige
rerritstruktur des Schweißmetalls durch die Zugabe der Elemente Ti und B in bestimmten Mengen
erhalten. Hierzu ist es jedoch notwendig» daß diese Elemente keinesfalls oxidieren.
Aufgab.-; der Erfindung ist es demgegenüber, die
Verwendung einer Seelenelektrode für Unterpulverschweißung zu zeigen, mit der das beim Schweißen
aufzutragende Metall eine verbesserte Struktur und Zähigkeit aufweist und bei dem ein verbesserter
Schweißvorgang erhalten wird.
Diese Aufgabe wird gelöst durch die Verwendung einer Seelenelektrode, bestehend aus einem Stahlmantel
und einer Kernfüllung, wobei das Stahlmantelmaterial ein Kohlenstoffstahl oder ein niedrig legierter
Stahl ist und die Kernfüllung aus 25 - 98 % Kalziumfluorid (CaF2), 0,1 - 2,5% Aluminium (Al), 0,8
- 15% Titan (Ti), 0,8 - 15% Molybdän (Mo), 0,02 - 0,5% Bor (B), 0-25% Nickel (Ni), 0-15%
Mangan (Mn) und 0-70% Eisen (Fe) besteht und das Flußmittelverhältnis
Gewicht der Kernfüllung
Gewicht des Mantelmaterials
12 — 30% beträgt, für Unterpulverschweißung von Kohlenstoffstahl oder niedrig legiertem Stahl.
Während beim Verfahren in der deutschen Offenlegungsschrift 15 58 890 Karbonate und Fluoride zur
Erzeugung großer Mengen von CO2-GaS und inerten Gasen eingesetzt werden, dient bei der Erfindung der
Einsatz von CaF2 zur Verhinderung der Oxidation von Ti und B, welche in den angegebenen Mengen zur
Strukturverbesserung des Schweißmetalls dienen. Im Gegensatz zur Elektrode in der deutschen Offenlegungsschrift
15 58 890 ist die Einhaltung der angegebenen Mengen von Ti und B zur Strukturverbesserung
des Schweißmetalls notwendig. Ferner wirkt Ti und B in Verbindung mit Al noch als Desoxidations- und
Denitrierungsmittel, wodurch bei Einhaltung der angegebenen Mengenverhältnisse die Zähigkeit des
Schweißmetalls verbessert wird.
Der Kohlenstoffstahl bzw. der niedrig legierte Stahl, welcher als Stahlmantelmaterial zur Anwendung
kommt, kann folgende Zusammensetzung aufweisen: 0,01 - 0,10% C, Spuren - 0,3% Si, Spuren - 1,5%
Mn, 0 ~ 1,5% Mo, 0 - 3,0% Ni und Rest Eisen.
Wenn das Flußmittelverhältnis 12% oder geringer
Wenn das Flußmittelverhältnis 12% oder geringer
ist, wird durch das Anwachsen der Dicke und des Gewichtes des Mantelmaterials die Herstellung desselben
schwierig. Wenn andererseits das Flußmittelverhältnis 30% oder mehr beträgt, wird die Herstellung
der Kernfüllung und die Bildung des Stahlmantels auf Grund des Anwachsens der Kernfüllungsmenge
und der Verringerung der Dicke und der VerTabelle 1
ringerung des Gewichtes des Stahlmantels unmöglich. Bevorzugt wird bei der Herstellung des Stahlmanteis
ein Material in der Dicke von 0,2 - 0,5 mm verwendet.
Kombinationen von Kernfüllungen und Stahlmantelmaterialien in verschiedenen Zusammensetzungen
von Seelenelektroden sind in der Tabelle 1 dargestellt.
Posten- Mantelmatcrial A (Gewichtsprozent)
Nummer c Si
Mn Mo
Ni
100
200
300
400
500
600
700
800
200
300
400
500
600
700
800
Kohlenstoffstahl oder 0,01 ~ 0,10 0 ~ Kohlenstoffstahl oder Kohlenstoffstahl oder
Kohlenstoffstahl oder 0,01 ~ 0,10 0 ~ Kohlenstoffstahl oder 0,01 ~ 0,10 0 ~
niedrig legierter Stahl 0,3 0 ~ 1,5
niedrig legierter Stahl niedrig legierter Stahl niedrig legierter Stahl
0,3 0 ~ 1,5
niedrig legierter Stahl 0,3 0 ~ 1,5
0 ~ 1,5
0 ~ 3,0
0 ~ 1,5 0 ~ 3,0
0-1,5 0~ 3,0
Rest
Rest
Rest
Tabelle 1 (Fortsetzung)
Posten | Kernfüllung B (Gewichtsprozent) | B | Ni | Mn | Fe | andere | Fluß |
Nr. | mittel | ||||||
verhältnis | |||||||
CaF2 Al Ti Mo | B/A(%) | ||||||
25-98 0,1-2,5 0,8-15 0,8-15 0,02-0,50 0-25 0-15
25-98 0,1-2,5 0,8-15 0,8-15 0,02-0,50 0-25 0-15
25-98 0,1-2,0 0,8-4,0 — 0,02-0,2 —
25-98 0,1-2,0 0,8-4,0 0,8-10 0,02-0,2
25-95 0-2,5 0,8-15 0-15 0-0,5
1,5-15 0-15
0-25 0-15
0-25 0-15
25-95 0-2,5 0,8-15 0-15 0-0,5
25-95 0,1-2,5 0,8-15 0,8-15 0,02-0,5
0-25 0-25 0-15
800 25-95 0,1-2,5 0,8-15 0,8-15 0,02-0,5 0-25 —
(i) Seelenelektroden Nr. 100 und 200
Kalziumfluorid bildet in der Kernfüllung das schlackenbildende Mittel im stark basischen Schweißgut, wodurch der Sauerstoffgehalt des aufgetragenen
Metalls reduziert wird. Auf Grund der stark basischen Schlacke, welche von der Kernfüllung der Seelenelektrode
nur lokal in der Nähe des Schmelzgutes gebildet wird, wird der Sauerstoffgehalt im aufgetragenen
Metall verringert und ist vergleichbar mit dem Sauerstoffgehalt bei Verwendung eines festen Elektrodendrahtes
in Verbindung mit einem stark basischen Flußmittel.
Die Elemente Aluminium, Titan und Bor werden hinzugefügt, um die desoxidierende Wirkung zu ver-
0-70 — 12-30
0-70 — 12-30
0-60 — 12-30
0-60 Si 0-2,5 12-30
0-10 Se1La1CeF3 12-30
0-10 Se1La1CeF3 12-30
0,05 - 3,0
0-10 Se, La, CeF3 12-30
0-10 Se, La, CeF3 12-30
0,05 - 3,0
Rest Se 0-2,5 12-30
Rest Se 0-2,5 12-30
CeO2 od.
CeF3 0-10
CaCO3 2-20
Rest Se 0-2,5 12-30
Rest Se 0-2,5 12-30
CeO2 od.
CeF3 0-10
CaCO3 2-20
stärken und um eine Denitrierung herbeizuführen. Diese Zusätze werden dem geschmolzenen Gut direkt
zugeführt. Durch Zusammenwirken der desoxidierenden Mittel und Denitrierungsmittel mit CaF2 wird der
Sauerstoffgehalt des geschmolzenen Metalls verringert, wodurch die Zähigkeit des aufgetragenen Metalls ver-
6o bessert wird.
Legierungsbildende Elemente zur Erhöhung der Zähigkeit, wie beispielsweise Molybdän und Nickel,
können dem Mantelmaterial hinzugefügt werden. Hierdurch werden das Gefüge und die Zähigkeit des aufgetragenen
Metalls verbessert. Ein Zusatz von Bor verbessert noch die Härtbarkeit. Ferner wird die Bildung
von proeutektoidem Ferrit verhindert.
Um die desoxidierenden Mittel und die Deni-
trierungsmittel wirkungsvoll einsetzen zu können, ist trächtlich verbessert wird. Wenn jedoch Ti und Al ii
ein Gehalt des Kalziumfluorids von 25% oder mehr größeren Mengen zugefügt werden, wird SiO2 in de
notwendig. Die oberste Grenze des Kalziumfiuorid- Schlacke verringert, so daß der Si-Gehalt im Schweiß
gehaltes wird durch die Menge der anderen Zusätze metall anwächst, wodurch sich die Zähigkeit verringert
begrenzt. 5 Bor desoxidiert und denitriert das Schweißmetall
Bei mehr Aluminium als 2,5 % besteht die Neigung, Durch den B-Gehalt im Schweißmetall wird das Ge
daß SiO2 in der Schlacke verringert wird und der füge verfeinert, wodurch die Zähigkeit anwächst
Siliziumgehalt anwächst. Hierdurch würde die Zähig- Im Falle eines niedrig legierten Materials als Mantel
keit verringert werden. Andererseits hat jedoch eine material können folgende Zusätze zum Mantel
geringere Menge Aluminium als 0,1 % keine Wirkung io material oder der Kernfüllung die Zähigkeit unc
bei der Verbesserung der Zähigkeit. Wenn Aluminium Bruchfestigkeit erhöhen: CO1Ol ~ 0,10%, Si 0,30^
in Form von A1EO3 und AlF3 zugegeben wird, wird die oder weniger, Mn 2,0% oder weniger, Mo 0,2 ~ 1,0/;
gewünschte Wirkung nicht im ausreichenden Maße und Ni 0,5 ~ 3,0%. Der Kernfüllung können dies«
erzielt. Es ist wesentlich, daß das Aluminium in Form legierungsbildenden Elemente in Form einfacher Sub
von metallischem Aluminium zugegeben wird. Die 15 stanzen oder als legiertes Eisen, beispielsweise Fe-Si
Zugabe von Titan ist auf 0,8 ~ 15% beschränkt, und Fe-Mn und Fe-Mo, in granulierter Form zugegeber
zwar im Hinblick darauf, daß der optimale Gehalt von werden.
Ti im aufgetragenen Metall 0,04% ist. Bei einer Zu- ., .„„ _nn
gäbe von Titan von mehr als 15 % wächst der Silizium- <
>«) Seelenelektroden Nr. 500 und 600
gehalt im aufgetragenen Metall, wodurch die Zähig- 20 Kalziumfluorid in der Kernfüllung macht die
keit verringert wird. Bei einer Zugabe von Ti in einer Schlacke, welche beim Schweißen gebildet wird, stark
Menge von weniger als 0,8 % verringert sich die Zähig- basisch, wodurch der Sauerstoffgehalt des Schweißkeit.
metalls reduziert wird und verhindert, daß Titan (Ti),
Bor dient zur Erhöhung des Grades der Desoxi- Selen (Se), Lanthan-Cer (La-Ce), Cerfluor (CeF3) und
dation und der Denitrierung im aufgetragenen Metall. 25 andere Kernfüllungsstoffe oxidieren.
Weiterhin wird hierdurch das Gefüge des aufgetrage- Metallisches Aluminium, Titan und Bor verstärken
nen Metalls verbessert und die Bildung von pro- die Desoxidation, binden bzw. legen Stickstoff im
eutektoidem Ferrit im aufgetragenen Metall verhin- Schweißmetall fest, verfeinern bzw. veredeln das Gedert.
Darüber hinaus beeinflußt es die Bildung von füge des Schweißmetalls und hemmen die Bildung von
Ferrit in feiner Korngröße. Wenn jedoch die Zugabe 30 proeutektoidem Ferrit.
von Bor weniger als 0,02 % beträgt, wird die Bildung Selen, Lanthan und Cerfluor (CeF3) dienen als
von proeutektoidem Ferrit im aufgetragenen Metall Entschwefelungsmittel, indem sie den Schwefel als
nicht gehemmt. Wenn andererseits die Borzugabe Sulfide des Selens, Lanthans und Cers binden, womehr
als 0,5% beträgt, wächst der Borgehalt im auf- durch die Zähigkeit des Schweißmetalls verdoppelt
getragenen Metal), wodurch Rißbildung im aufgetra- 35 wird,
genen Metall auftritt. Die Zugabe von Se, La und CeF3 ejner größeren als
genen Metall auftritt. Die Zugabe von Se, La und CeF3 ejner größeren als
Nickel und Molybdän werden zur Einstellung der angegebenen Menge kann jedoch die Zähigkeit beein-Zähigkeit
und der Härte zugegeben. Wenn jedoch die flüssen. Die obere Grenze der Menge dieser Zusätze
Nickelzugabe mehr als 25 % beträgt, ergibt sich keine ist daher auf 3 % festgesetzt.
verbessernde Wirkung hinsichtlich der Zähigkeit mehr. 40
Bei einer Zugabe von Molybdän in einer Menge von <1V) Seelenelekiroden Nr. 700 und 800
mehr als 15% ergibt sich ebenfalls keine verbessernde Se, CeO2 oder CeF3 dienen als Entschwefelungs-
Wirkung hinsichtlich der Zähigkeit mehr, und die mittel bzw. Schwefelabspaltungsmittel zur Beseitigung
Halte wächst auf einen unerwünschten Wert an. Be- des Schwefels, indem dieser als Sulfid des Se oder Ce
trägt die Zugabe des Molybdäns weniger als 0,8 %, 45 gebunden wird. Hierdurch wird die Zähigkeit des beim
ergibt sich keine Verbesserung mehr hinsichtlich der Schweißen aufgetragenen Metalls verdoppelt.
Zähigkeit. Ni und Mo erhöhen sowohl die Zähigkeit als auch
Mangan wird hinzugegeben, um die Zähigkeit zu die Bruchfestigkeit des aufgetragenen Metalls, und sie
verbessern. Durch die Zugabe des Mangans bis zu sind als Zusätze beigegeben, um nicht nur die Zähigeiner
Menge von 15% wächst der Silikongehalt im 50 keit einzustellen, sondern auch die Bruchfestigkeit,
beim Schweißen aufgetragenen Metall. Diese Zusätze sind in folgenden Mengen zugegeben:
Ni 0 ~ 25%, Mo 0,8 ~ 15%. Diese Zusätze können (ii) Seelenelektrode Nr. 300 und 400 im Mantelmateriai vorhanden sein.
Bei Zugabe von 2 ~ 20% CaCO3 zur Kernfüllung
Die Seelenelektrode enthält neben CaF2 des weiteren 55 wird eine gute Schweißraupenform mit großer Breite
Al, Ti und B zur Desoxidation und Denitrierung des erhalten. Da Ca ein niedriges Ionisationspotential auf-Schweißmetalls.
Da diese Elemente direkt in das weist, ist dieses vermutlich ein Häuptgrund bei der
Schweißmetall eingebracht werden, findet im Licht- Verbesserung der Raupenform. Während der Lichtbogen eine nur geringe Oxidation statt, und es zeigt bogenzündung mit einem Wechselspannungsbogen
sich ein nur geringes Wegfließen von der Schmelze. 60 sind Ionen wie Ca++ und F~ im Lichtbogenrauir« vör-
Durch die Zugabe von Al wird tiie Bruchübergangs- handen. Im Zeitpunkt der Lichtbogenlöschung bei
temperatur behn Kerbschlagversuch in der Schweiß- dem der elektrische Strom NuHphase hat, werden die
metallzone verringert. Bei der Zugabe von Ti, B wird Ionen instabil und neutralisiert. In einem Draht, der
beim «erbschlagversuch die absorbierte Energie ver- jedoch Znsätze von 2 ~ 20% CaCO3 enthält, ist eine
bessert nnd die Brachübergangstemperatur verringert. 65 große Menge Ca enthalten. Sobald die umgekehrte
Demgemäß ergibt sich als Ergebnis bei der gemein- Ladung angelegt wird, erfolgt leicht eine Ionisation5
samen Zugabe dieser drei fcgierungsbildenden EIe- in der folgenden Weise Ca ->
Ca++ Wenn man demmente, daß die Zähigkeit ider Schweißmetallzone be- gemäß wiederum die Lichtbogenentladung ausnützt;
¥. 559
benötigt man kein großes Zündpotential, wodurch der Lichtbogen stabil wird und man eine verbesserte
Schweißraupenform erhält. Wenn die Menge des zugegebenen CaCO3 mehr als 20% des Drahtgewichtes
beträgt, wird eine große Menge von instabilem CO2-Gas beim Schweißvorgang erzeugt, wodurch ein Zerstäuben
auftritt. Hierdurch wird hinwiederum die Raupenform zerstört. Diese Erscheinung beeinträch-
tigt das Schweißen der rückwärtigen Elektroden beim Vielfachelektrodenschweißen. Eine Zugabe von wemger
als 2% ergibt keine Stabilisierung des Lichtbogens.
Die Figur zeigt die Beziehung zwischen der Menge des Kalziumkarbonats im Prozent und der Raupenbreite.
Beispiele und Versuchsergebn.sse fur vorliegende Erfindung werden im folgenden beschrieben.
Chemische Zusammensetzung der Versuchsprobe (Gewichtsprozent)
Nummer
Si
Mn
Nb
Dicke
0,08
0,31
1,33
0,016
0,008
0,061
0,04
17
Chemische Zusammensetzung des Seelendrahtes (Flußmittelverhältnis 15%)
Nummer Man.e.material (Gewichstprozent^ Kernfü.i7ng (Gewichtsprozent) ^ ^ ^ ^
201 0 06 - 0,32 0,005 0,010 64 0,8 3,2 4,0 0,12 8,0 7,2 Rest
202 006 - 0,32 0,005 0,010 80 0,8 3,2 4,0 0,12 8,0 7,2 Rest
203 006 - 0,32 0,005 0,010 80 0,8 3,2 7,2 0,12 - 7,2 Rest
204 0'06 - 0,32 0,005 0,010 76 0,8 3,2 4,0 0,08 8,0 7,2 -
205 0;06 - 0,32 0,005 0,010 76 0,8 3,2 4,0 0,16 8,0 7,2 -
Schweißbedingungen
Anzahl der Schweißschichten Eine Schicht, sowohl vorne als auch rückwärts schweißend
„ . .„ , , Unterpulverschweißen mit zwei Seelenelektroden
Schweißverfahren v
Flußmittelzusammensetzung Basisches Flußmittel vom Schmelztyp
Wärmezufuhr 50000J/cm
c, .„, ,. Vorne 43 V · 1200 A + hinten 55 V · 700 A
Schweißbedingung
Schweißgeschwindigkeit 110 cm/min
Chemische Zusammensetzung der aufgetragenen Metallzone (Gewichtsprozent)
Nr. c si ~^ZHHHI Ni Mo ϊ - -—-—
201 0 08 0 41 1,33 0,017 0,015 0,32 0,18 0,043 0,012 0,042 0,002
0 42 129 0,015 0,0!0 - 0,!8 0,039 0,023 0,040 0,002
20 00 042 1,33 0,014 0,010 - 0,34 0,041 0,025 0,043 0,001
2M 00 040 132 0,015 0,010 0,38 0,20 0,040 0,025 0,045 0,001
Z 008 W ώ 0,O18 0,017 0,37 0,20 0,039 0,025 0,045 0,002
Kerbschlagfestigkeit der „ifr^^^»20"6 ^S^ * CharPyWert **">
__
" -200C
Nummer —10° C ■
201 9 8 8 8 8,8 (9,1) 7,0, 6,0, 5,6, (6,2)
: s ä s s s 5 s s-
204 9,4, 9,8, 8,6 (9,3) 6,4, 6,, 5J , ,1
205 99 10,2, 7,2 (9,1) 9,2, 7,6, 8,3 .(M),
^" Viy' ' ' 609 649/3C
9
Chemische Zusammensetzung der Versuchsprobe: Die gleiche wie in Tabelle
ChemischeZusammensetzungen von Seelendraht und festem Draht Zusammensetzung des Seelendrahtes (Flußmittelverhältnis 20%)
Nr. C Si Mn P S CaF2 Al Ti Mo B Ni Mn
206 0,08 — 0,3 0,010 0,010 71 0,9 4,2 6,0 0,15 12 5,4
Zusammensetzung des festen Drahts (Gewichtsprozent)
Nr. C Si Mn P S Mo Cu
A 0,12 0,02 1,49 0,018 0,017 0,51 0,10
B 0,05 0,01 0,46 0,007 0,014 — 0,09
Schwei ßbedingungen
Anzahl der Schweißlagen Eine Schweißlage, die sowohl vorne als auch hinten schweiß!
Schweißverfahren Zwei-Elektroden-Unterpulverschweißung
Vordere Elektrode Seelendraht F
Hintere Elektrode Fester Draht A oder B
Flußmittelzusammensetzung Basisches Flußmittel vom Schmelztyp
Wärmezufuhr 50000 J/cm
Schweißbedingung Vorne 43 V · 1050 A + hinten 45 V ■ 750 A
Schweißgeschwindigkeit 95 cm/min
Chemische Zusammensetzung der aufgetragenen Metallzone (Gewichtsprozent)
Nr. Vordere Hintere C Si Mn P S Ni Mo V Nb Ti B
Elektrode Elektrode
(0 206 A 0,09 0,45 1,35 0,016 0,011 0,50 0,30 0,04 0,025 0,055 0,002
(») 206 B 0,08 0,40 1,27 0,014 0,010 0,43 0,21 0,04 0,025 0,055 0,002
Kerbschlagfestigkeit der aufgetragenen Metallzone (JIS-Nr, 4 Charpy-Wert kg-m)
Nummer —100C —20°C
(0 9,0, 10,0 11,0 (10,0) 9,2, 8,6, 9,2 (9,0)
(ü) 15>3' 14>0' 13>2 (Hl) 11,9, 12,6, 10,0 (11,5)
(Wassergekühlte Unterpulversch weißung) Chemische Zusammensetzung der Versuchsprobe: Die gleiche wie in Tabelle
Chemische .Zusammenseezungen von Seelendrähten (Flußmittelverhältnis: 20/0
Nummer ManteUnaterial (Gewichtsprozent) Kernfüllung (Gewichtsprozent)
C Si Mn P S CaF8 Al Ti Mo B Ni Mn
207 0,06 Spuren 0,3 0,012 0,010 76 0,8 3,2 4,0 0,12 8,0 7,2
208 0,06 Spuren 0,3 0,012 0,010 81 0,8 3,2 7,2 0,12 — 7,2
r^SSF*·?" ·■■■-' ■■
11
Schweißbedingungen
Anzahl der Schweißschichten Eine Schweißschicht, sowohl vorne als auch hinten schweißend
Schweißverfahren Unterpulververschweißung mit zwei Elektroden und mit
Wasserkühlung
Flußmittelzusammensetzung Flußmittel vom Schmelztyp
Wärmezufuhr 50 000 J/cm
Wasserkühlungsverfahren Wasserkühlung der Rückseite der Raupe während des
Schweißens
Schweißbedingung Vorne 43 V · 1200 A + hinten 55 V · 700 A
Schweißgeschwindigkeit 110 cm/min
Chemische Zusammensetzung der aufgetragenen Metallzone (Gewichtsprozent)
Nummer C Si Mn P S Ni Mo V Nb Ti B
207 0,08 0,42 1,33 0,018 0,017 0,38 0,20 0,04 0,03 0,05 0,002
208 0,08 0,42 1,33 0,014 0,010 — 0,34 0,04 0,03 0,04 0,001
Kerbschlagfestigkeit der aufgetragenen Metallzone (JIS-Nr. 4 Charpy-V/ert kg-m)
Nummer -300C -6O0C
207 10,4, 9,5, 9,4 8,5, 8,0, 8,0
9,0, 8,1, (9,3) 7,5, 7,6, (7,9)
208 11,2, 10,8, 10,5 10,4, 9,5, 9,0 10,4, 9,2, (10,4) 8,8, 8,1, (9,2)
Vergleichsbeispiel (zwei Elektrodenverfahren mit herkömmlichen festen Drähten).
Chemische Zusammensetzung des Versuchsbeispieles: Die gleiche wie in der Tabelle
Chemische Zusammensetzung des festen Drahtes (Gewichtsprozent)
Nummer C Si Mn P S Cu Mo
C 0,12 — 1,49 0,018 0,017 0,10 0,51
Schwe ißbedingungen
Schweißverfahren Unterpulverschweißung mit zwei Elektroden
Anzahl der Schweißschichten Eine Schweißschicht, sowohl vorne als auch hinten schweißend
Flußmittelzusammensetzung Flußmittel vom Schmelztyp
Wärmezufuhr 50000 J/cm
Schweißbedingung Vorne 3« V · 1200 A + hinten 43 V · 750 A
Schweißgeschwindigkeit 110 cm/min
Chemische Zusammensetzung der aufgetragenen Metallzone (Gewichtsprozent)
Nummer C Si Mn P S Mo V Nb Ti
C 0,09 0,40 1,30 0,017 0,011 0,20 0,037 0,020 0,006
f 559
Kerbschlagfestigkeit der aufgetragenen Metallzone (JIS-Nr. 4 Charpy-Wert kg-m)
-200C
00C
-TO0C -400C
5,1, 5,6, 5,4
(5,4)
(5,4)
4,3, 4,8, 4,0
(4,4) 3,6, 3,6, 4,1
(3,8)
(4,4) 3,6, 3,6, 4,1
(3,8)
2,1, 2,2, 2,8 (2,4)
Aus der vorstehenden Beschreibung ist ersichtlich, daß bei der Erfindung der Wert der absorbierten Energie
beim Kerbschlagversuch bei den verschiedenen Systemen erheblich verbessert wird und daß die
Brüchigkeit erheblich verringert ist im Vergleich zu dem aufgetragenen Metall, bei dem ein herkömmlicher
fester Draht verwendet wurde. Aus den Schweißbedingungen in den Beispielen ist noch ersichtlich,
daß die Arbeitsbedingungen im wesentlichen die gleichen sind wie beim herkömmlichen Beispiel,
außer daß eine große Menge von stark basischen Verbindungen der KernfOllung in der Seelenelektrode zugegeben
sind.
An ein Versuchsbeispiel (Schweißgrandmetall), das die in der Tabelle 19 gezeigte chemische Zusammensetzung
aufweist, wurde ein Schweißdraht gemäß der Erfindung, dessen Zusammensetzung in der Tabelle 20
dargestellt ist, durch Unterpulverschweißung bei den
in der Tabelle 21 gezeigten Schweißbedingungen angeschweißt. Die Ergebnisse bei der Messung der Kerbschlagfestirkeit
und die chemischen Zusammensetzungen der Schweißmetallzone sind in den Tabellen 22
und 23 dargestellt.
Chemische Zusammensetzung der Versuchsprobe (Gewichtsprozent)
Nummer
Si
Mn Nb
Dicke (mm)
0,20
0,47
1,42
0,021 0,018
0,03
30
Chemische Zusammensetzungen der Seelendrahtelektrode und des festen Drahtes
Mantelmaterial A (Gewichtsprozent)
Si
Mn Kernfüllung B (Gewichtsprozent)
CaF2 Al Ti B Fe
FIuB-mittelverhältnis B/A
301 | Erfindung | 0,06 | — 0,40 | 0 012 | 0,015 |
D | Stand der | 0,05 | — 0,50 | 0,010 | 0,010 |
Technik
60 0,6 2,0 0,12 Balance
15
Sch wei ßbed i ngungen
Verwendung eines Schweißdrahtes gemäß der Erfindung Verwendung eines
Schweißdrahtes nach dem Stand der Technik
Kegelform der Versuchsprobe
Schweißverfahren
Flußmittelzusammensetzung
Wärmezufuhr
Schweißbedingung
Schweißgeschwindigkeit
50° V-Kegel Unterpulverschweißung gleich
Mit zwei Elektroden gleich
Bindeflußmittel für SM50-StahI gleich
100000 Joule/cm gleich
Vorne 45 V · 800 A hinten 50 V · 620 A+ gleich
cm /min gleich
/to
15 16
Kerbschlagfestigkeit der aufgetragenen Metallzone (JIS-Nr. 4 Charpy-Wert kg-m)
Versuchstemperatur OC
-200C
Seelenelektrode 301 gemäß Erfindung
Schweißdraht D gemäß Stand der Technik
16,6 17,8 18,5 (17,6) 6,0 6,4 6,8 (6,4) Die eingeklammerten Werte sind Durchschnittswerte.
16,0 15,8 14,5 (15,4)
4,5 4,3 4,4 (4,4)
4,5 4,3 4,4 (4,4)
Chemische Zusammensetzung der aufgetragenen Metallzone (Gewichtsprozent)
Nr. | C | Si | Mn | P | S | Mo | Nb | Ti | B | Sol AC |
301 D |
0,07 0,08 |
0,32 0,40 |
1,53 1,54 |
0,016 0,020 |
0,010 0,012 |
0,63 0,60 |
0,008 0,010 |
0,032 0,015 |
0,003 | 0,012 0,010 |
An die drei Arten von Versuchsproben mit den chemischen Zusammensetzungen in der Tabelle 24 wurden
Seelenschweitdrähte gemäß der Erfindung, deren Zusammensetzung in der Tabelle 25 dargestellt ist, mittels Unterpul
verschwenkung bei den in der Tabelle 26 gezeigten Schweißbedingungen angeschweißt. Die Ergebnisse hinsichtlich
der Kerbschlagfestigkeit und der chemischen Zusammensetzungen der Schweißmetallzone sind in den
Tabellen 27 und 28 dargestellt.
Chemische Zusammensetzungen der Versuchsproben (Gewichtsprozent)
Nr. | C | Si | Mn | P | S | V | Nb | Dicke (mm) |
(ΙΠ) | 0,08 | 0,1 | 1,33 | 0,016 | 0,008 | 0,061 | 0,02 | 16 |
(IV) | 0,10 | 0,32 | 1,31 | 0,012 | 0,015 | 0,03 | — | 16 |
(V) | 0,11 | 0,31 | 1,33 | 0,014 | 0,015 | 0,01 | 0,02 | 16 |
Chemische Zusammensetzungen des Seelenschweißdrahtes und des festen Drahtes
Mantelinatcrial A (Gewichtsprozent) C Mn Mo P S Cu
Kernfüllung N (Gewichtsprozent)
CaF2 Al Ti Mo B Ni Mn Fe
Flußmittel verhältnis B/A
401 Erfindung 0,06 0,32 — 0,005 0,010— 40 0,6 2,0 2,5 0,08 5,0 4,5 Balance 20%
E Stand der 0,12 1,50 0,50 0,018 0,017 0,10 — __ — — — — — —
Technik
Tabelle 26 | Verwendung eines Schweißdrahtes gemäß der Erfindung |
Verwendung eines Schweißdrahtes nach den Stand der Technik |
Schweißbedingungen | 90" ■ Kegel | gleich |
l'nterpulverschwcißung mit zwei F.lektroden |
gleich | |
Kegelform der Versuchsprobe | Flußmittel vom Schmelztyp | gleich |
Schweißvcrfahren | 50000 Joule/cm | gleich |
Flußmitteljusammensetzung | Vorne 43 V ■ 1200 Λ ! hinten 55 V · | 700A gleich |
Wärmezufuhr | 110 cm'min | gleich |
Schweißbedingung | ||
Schweißiic'chsvindiukeit | ||
17 18
Kerbschlagfestigkeit der aufgetragenen Metallzone (JIS-Nr. 4 Charpy-Wert kg-m)
Versuchs- Versuchstemperatur
probe O0C -1O0C -20
(III) Verwendungeines 10,2 9,3 8,2 (9,2) 9,8 8,8 8,8 (9,1) 7,0 6,0 5,6 (6,2)
Schweißdrahtes 401
gemäß der Erfindung
Verwendungeines 5,3 5,1 5,1 (5,2) 4,0 4,1 4,0 (4,0) 3,8 4,0 3,7 (3,8)
Schweißdrahtes E
gemäß Stand der
Technik
(IV) Verwendungeines 12,9 11,3 11,4 (11,9) 11,6 12,1 13,1 (12,3)
Schweißdrahtes 401
gemäß der Erfindung
(V) Verwendungeines 14,5 13,9 13,0 (13,6)
Schweißdrahtes 401
gemäß der Erfindung
Die eingeklammerten Werte sind Durchschnittswerte.
Chemische Zusammensetzungen der aufgebrachten Metallzonen (Gewichtsprozent)
Versuchsprobe C Si Mn P S Ni Mo V Nb Ti B Al
(III) Verwendungeines 0,08 0,41 1,33 0,017 0,015 0,32 0,18 0,043 0,012 0,042 0,003 0,010
Schweißdrahtes 401
gemäß der Erfindung
Verwendungeines 0,09 0,40 1,30 0,016 0,011 — 0,20 0,040 0,010 0,006 — 0,008
Schweißdrahtes E nach
dem Stand der Technik
(IV) Verwendung eines 0,09 0,40 1,33 0,017 0,019 0,48 0,22 0,020 0,007 0,051 0,003 0,012
Schweißdrahtes 401
gemäß der Erfindung
(V) Verwendungeines 0,09 0,39 1,30 0,017 0,018 0,48 0,22 0,005 0,011 0,049 0,003 0,012
Schweißdrahtes 401
gemäß der Erfindung
Aus den vorstehenden Beispielen ist ersichtlich, daß Erfindung für die Industrie von Vorteil, insbesondere
bei der Unterpulverschweißung unter Verwendung dadurch, daß die Struktur der geschweißten Metalleiner
Seelenelektrode gemäß der Erfindung die Zähig- 50 zone eine hohe Zähigkeit aufweist, wodurch man eine
keit und insbesondere die Kerbschlagzähigkeit bei erhöhte Betriebssicherheit und Zuverlässigkeit erniedriger
Temperatur der Schweißmetallzone wesent- zielen kann, ohne daß die Bedingungen beim Durchlich
verbessert werden können, wobei eine Verbesse- führen der Schweißung beeinträchtigt werden. Die Errung
um mehr als das Doppelte als bei der Verwen- findung ist insbesondere auch im Hinblick auf die Verdung
eines herkömmlichen Schweißdrahtes erzielt 55 Schweißbarkeit von Hochspannungsstahlplatten beim
wird. Schiffsbau und beim Bau von Pipelines in kalten
Wie im vorstehenden schon beschrieben, ist die Gegenden von Vorteil.
Beispiel 6
Tabelle 29
Tabelle 29
Chemische Zusammensetzung der Versuchsprobe (Gewichtsprozent)
Nummer C Si Mn P S Nb Dicke (mm)
Nummer C Si Mn P S Nb Dicke (mm)
(VI) 0,18 0,36 1,38 0,005 0,012 0.05 35
Chemische Zusammensetzungen der Seelenelektrode (Flußmittelverhäitnis 20%)
20
Nr. | Mante'.material (Gewichtsprozent) | Si | Mn | P | S | Kernfüllung (Gewichtsprozent) | Ti | B | Fe | Se | La-Ce | CeF3 |
C | Spuren | 0,3 | <0,01 | <0,01 | CaF1 | 2,0 | 0,1 | Balance | 1,0 | _. | _ | |
601 | 0,06 | Spuren | 0,3 | <0,01 | <0,01 | 96 | 2,0 | 0,1 | Balance | — | 1,0 | — |
602 | 0,06 | Spuren | 0,3 | <0,01 | <0,01 | 96 | 2,0 | 0,1 | Balance | — | 3,0 | |
603 | 0,06 | 94 |
Fester Draht zum Vergleichen Nummer
Si
Mn
0,05
Spuren
0,46
0,007
0,014
Schweiß bedingungen
Schweißverfahren Unterpulverschweißung mit drei Elektroden
Anzahl der Schweißschichten Einschichtschweißung
Flußmittelzusammensetzung Flußmittel mit Mo-Zusatz vom Brenntyp
Wärmezufuhr 260000 Joule/cm
Schweißbedingung 800 A · 36 V + vorne 1000 A · 43 V + hinten UOO A · 53 V
Schweißgeschwindigkeit 30 cm/min
Chemische Zusammensetzungen der aufgetragenen Metallzone (Gewichtsprozent)
Nr. | C | Si | Mn | P | S | Ni | Mo | Nb | Ti | B | Se | Ce |
601 | 0,12 | 0,54 | 1,50 | 0,014 | 0,008 | 0,02 | 0,22 | 0,025 | 0,040 | 0,0030 | 0,001 | — |
602 | 0,11 | 0,50 | 1,54 | 0,013 | 0,008 | 0,02 | 0,23 | 0,025 | 0,043 | 0,0025 | -- | 0,001 |
603 | 0,11 | 0,55 | 1,45 | 0,015 | 0,011 | 0,02 | 0,28 | 0,026 | 0,040 | 0,0028 | — | 0,001 |
F | 0,11 | ■0,32 | 1,23 | 0,015 | 0,014 | 0,02 | 0,25 | 0,023 | <0,01 | — | — | — |
Kerbschlagfestigkeit der aufgetragenen Metallzone
(JIS-Nr. 4 Charpy-Wert kg-m)
Nummer | 0cC | -20° C | -40° C |
601 | 8,5 | 6,1 | 4,4 |
602 | 9,8 | 6,3 | 3,8 |
603 | 7,9 | 5,9 | 3,7 |
F | 4,8 | 3,4 | 1,8 |
Beispiel 7 Tabelle 35 Chemische Zusammensetzung der Versuchsprobe (Gewichtsprozent)
Nummer
Si
Mn
Nb
Dicke (mm)
0.08
0,31
1,33
0,016
0,008
0,06
0,03
20
21 22
Chemische Zusammensetzung der Seelendrahtelektrode (Flußmittelverhältnis 19 °.„)
Nr. Mantelmaterial (Gewichtsprozent) C Si Mn P
Kernfüllung (Gewichtsprozent)
CaF2 Al Ti Mo B
CaF2 Al Ti Mo B
Ni
Se Fe
604 0,06 Spuren 0,3 <0,01
:0,01
79
0,6 2,5
0,15
Rest
Tabelle 37
Schweißbedingung
Schweißbedingung
SchweiBverfahren Einschichtschweißung vorne und hinten mit Unterpulver
schweißung mit zwei Elektroden
Flußmittelzusammensetzung Neutrales Flußmittel vom Schmelztyp
Wärmezufuhr 55000 J/cm
Schweißbedingung 43 V · 1130 A + 45 V · 750 A
Schweißgeschwindigkeit 90 cm/min
Chemische Zusammensetzung der aufgetragenen Metallzone
Si
Mn
Mo
Nb Ti
0,07 0,42 1,29 0,009 0,007 0,49 0,41 0,035 0,018 0,042 0,0026 0,00:
Kerbschlagfestigkeit der aufgetragenen Metallzone (JlS-Nr. 4 Charpy-Wert kg-m)
Nummer 00C -100C -200C -40cC -60" C
604
11,7
10,9
9,5
7,0
4,9
Beispiel 8 Tabelle 40
Chemische Zusammensetzung der Versuchsprobe (Gewichtsprozent)
Chemische Zusammensetzung der Versuchsprobe (Gewichtsprozent)
Si
Mn
Nb
Cu
Cr
Dicke (mm)
(VIII) 0,08
0,35
1,30
0,013 0,006 0,07 0,017
0,17
0,13
Chemische Zusammensetzung der Seelendrahtelektrode (Flußmittelverhältnis 19 V0)
Nr. Mantelmaterial (Gewichtsprozent)
C Si Mn P S
Kernfüllung (Gewichtsprozent)
CaF1 Al Ti Mo
CaF1 Al Ti Mo
Ni
Fe
801 0,06 Spuren 0,3
802 0,06 Spuren 0,3
803 0,06 Spuren 0,3 209 0,06 Spuren 0,3 (Vergleich)
0,01 | 0,01 | 68,7 | 0,8 | 4,8 | 8,2 | 0,2 | 13,7 | Rest | 3,4 |
0,01 | 0,01 | 66,4 | 0,8 | 4,7 | 8,0 | 0,2 | 13,2 | Rest | 6,6 |
0,01 | 0,01 | 64,3 | 0,8 | 4,5 | 7,7 | 0,2 | 12,9 | Rest | 9,6 |
0,01 | 0,01 | 71,2 | 0,9 | 5,0 | 8,5 | 0,2 | 14,2 | Rest | — |
f559
23
Fester Draht hinten verwendet (Gewichtsprozent)
Nummer C Si Mn P S Cu Mo
G 0.10 0,02 1,45 0,018 0,017 0,10 0,51
Der G-Draht wurde als rückwärtiger Schweißdraht von den zwei Elektroden verwendet.
Tabelle 43
Schweißbedingungen
Schweißbedingungen
Schweißverfahren Üntcrpulvcrschweißung mit zwei Elektroden (vorne Seelendraht,
hinten fester Draht)
Wärmezufuhr 48000 .l/cm
Schweißbedingung Vorne 42 V ■ 1150 A - - hinten 50 V ■ 800 A
Schweißgeschwindigkeit 110 cm/min
Kerbschlagfestigkeiten der aufgetragenen Metallzone
(JlS-Nr. 4 Charpy-Wert kg-m)
Nummer OC
801 12,9
802 12,6
803 11,5 209 12,5 (Vergleich)
Bezüglich der Arbeitsbedingungen ergibt sich eine Veränderung der Schweißraupenbreite bei einer Veränderung
des Prozentgehaltes von CaCO3, wie das in der Figur dargestellt ist. Es ergibt sich, daß der Lichtbogen
stabil ist, wenn die Raupenbreite groß ist.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
¥ 559
Claims (1)
1. Verwendung einer Seelenelektrode, bestehend aus einem Stahlmantel und einer Kernfüllung, wobei
das Stahlmantelmaterial ein Kohlenstoffstahl oder ein niedrig legierter Stahl ist und die Kernfüllung
aus 25-98% Kalziumfluorid (CaF2),
0,1 - 2,5% Aluminium (Al), 0,8 - 15% Titan
(Ti), 0,8 - 15% Molybdän (Mo), 0,02 - 0,5% Bor (B), 0-25% Nickel (Ni), 0-15% Mangan
(Mn) und 0-70% Eisen (Fe) besteht und das Flußmittelverhältnis
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1520173 | 1973-02-08 | ||
JP48015201A JPS5138288B2 (de) | 1973-02-08 | 1973-02-08 |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2403582A1 DE2403582A1 (de) | 1974-08-29 |
DE2403582B2 DE2403582B2 (de) | 1976-04-15 |
DE2403582C3 true DE2403582C3 (de) | 1976-12-02 |
Family
ID=
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