DE2410878A1 - FUEL WIRE ELECTRODE FOR AUTOGENIC ELECTRIC ARC WELDING - Google Patents
FUEL WIRE ELECTRODE FOR AUTOGENIC ELECTRIC ARC WELDINGInfo
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Description
4-9 312 - Dr.ϊ4-9 312 - Dr.ϊ
Anmelder: Kobe Steel, Ltd.,3-18 , 1-Chome, Wakinohama-Cho, !"ukiai-ku, Kobe (Japan)Applicant: Kobe Steel, Ltd., 3-18, 1-Chome, Wakinohama-Cho, ! "ukiai-ku, Kobe (Japan)
Fülldrahtelektrode für das autogene Elektro-Liclitbogeitschv/eißenCored wire electrode for the autogenous electric liclitbogeitschv / eißen
Me Erfindung betrifft eine Fülldrahtelektrode für das autogene Elektx'o-Lichtbogenschweißen; sie betrifft insbesondere eine sich Terzehrende, ununterbrochene, rohrföriaige Fülldraht-Schweißelektrode, die in ihrem Kern ein Metallpulver und Schlackenbildner enthält.The invention relates to a filler wire electrode for autogenous Elektx'o arc welding; it particularly concerns one Consuming, uninterrupted, tubular cored wire welding electrode, which contains a metal powder and slag forming agent in its core.
Heutzutage wird das autogene Elektro-Lichtbogenschweißen in großem Umfange zum Schweißen von Flußstahlen und von hochfesten Stählen der 50 kg/msP-Kiasse angewendet. Die zunehmende Nachfrage nach dem Schweißen dieses Typs hat dazu geführt, daß man neuerdings versucht, Schweißdrähte herzustellen, welche die Herstellung eines Schv/eißgutes mit einer ausgezeichneten Kerbschlagzähigkeit erlauben. Bei den üblichen Schweißdrähten oder -elektroden tritt Jedoch ein wichtiges Problem auf, das gelöst werden muß.; wenn nämlich das zu schweißende Grundaetall große Mengen an Vanadin, Niob, Phosphor, Schwefel und Kohlenstoff enthält, werden d5.ese Elemente wegen der hohen Grundaetallyerdünnungstendens beisi autogenen Elektro-Lichtbogenschv.'eißen notwendigerweise in das Scht/eißtTut (Auftragsmetall) eingeführt,Nowadays the autogenous electric arc welding is widely employed for welding Flußstahlen and of high strength steels of 50 kg / MSP Kiasse. The increasing demand for welding of this type has led to recent attempts to produce welding wires which allow the production of a weld metal with excellent impact strength. However, with conventional welding wires or electrodes, there is an important problem that needs to be solved .; If the base metal to be welded contains large amounts of vanadium, niobium, phosphorus, sulfur and carbon, the elements are necessarily introduced into the deposit (deposit metal) because of the high tendency to base metal thinning in the case of autogenous electric arc welding.
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was dazu führt, daii die Kerbschlagzähigkeit des Schweiß gut es im gesjchv/eißren Zustand verringert wird oder die gewünschte Kerbschlagsähigkeit nicht wiedererlangt wird, selbst wenn dieses einer nachträglichen Wärmebehandlung unterzogen wird.which means that the impact strength of the sweat is good in the frozen state is reduced or the desired Impact strength is not regained even if this is subjected to a subsequent heat treatment.
Einer von vielen Versuchen, die zur Lösung dieses Problems durchgeführt worden sind, ißt in der bekanntgemachten japanischen Patentanmeldung 22 644/1965 beschrieben, in der ein Schweißdraht verwendet wird, der eine begrenzte Menge an desoxydierenden Metallen oder bestimmte Zusatzmengen von Mo, Ti, Al, Zr, V, ITi und dgl. für den Draht enthält. Dieser Versuch hatte jedoch nur einen begrenzten Erfolg in bezug auf die Verbesserung der Kerbschlagzähigkeit des Schweißgutes oder führte sogar zu einer Abnahme der Kerbschlagzähigkeit. Dies geht insbesondere aus der Tatsache hervor, daß im Vergleich zu den anderen Schv/e.i ßverfahron beim autogenen Elektro-Lichtbogenschweißen eine große Wärmemenge zugeführt wird undOne of many attempts that have been made to solve this problem is in the published Japanese Patent application 22 644/1965 described in a Welding wire is used that contains a limited amount of deoxidizing metals or certain additional amounts of Contains Mo, Ti, Al, Zr, V, ITi and the like for the wire. However, this attempt had limited success with respect to the improvement of the notched impact strength of the weld metal or even led to a decrease in impact strength. This is particularly evident from the fact that in comparison to the other Schv / e.i ßverfahron for autogenous electric arc welding a large amount of heat is supplied and
es ein Einschichten-Schweißverfahren darstellt. Insbesondere beträgt die Wärmezufuhr bein Handschweißen oder CCU-Gasschweißen höchstens 50 000 Joules/cm und die Wärmezufuhr beim verdeckten Lichtbogenschweißen beträgt 100 000 Joules/cm, während die wärmezufuhr bein autogenen Elektro-LichtbogenschweiSen 60 COO bis 500 000 Joules/cm beträgt. Außerdem wird bei den anderen Schweißverfahren, beispielsweise beim Handschweißen, beim CO^-Gasschweißen, beim verdeckten Lichtbogenschweißen und dgl., meistens eine Mehrscliichten-Schweißmethode angewendet, wobei die in einem Durchgang abgelagerten Metalle (Schweißgut) dem Wärmeeinfluß der in dem nächsten Durchgang darauf aufgebrachten Metallschicht ausgesetzt wird, was zu einer Kornverfeinerujcg des Gefüges der Auftragsmetalle (des Schweißgutes) führt. Im Gegensatz dazu erhält man beim autogenen Elektro-Lichtbogenschweißen in den meisten Fällen eine einsige Auftragsmetallschicht (Schweißgutschicht), bei der der oben erwähnte Wärmeeinfluß der darüberliegenden AuftragsHietallschichten nicht auftritt, so daß ein typisches Gußgofüge zurückbleibt.it is a single-layer welding process. In particular is the heat input for manual welding or CCU gas welding at most 50,000 joules / cm and the supply of heat with concealed arc welding is 100,000 joules / cm, while the heat supply with oxy-fuel electric arc welding 60 COO to 500,000 joules / cm. In addition, the other welding processes, for example the Manual welding, CO ^ gas welding, concealed arc welding and the like, mostly a multi-layer welding method applied, whereby the metals (weld metal) deposited in one pass are subject to the influence of heat in the next Passage is exposed to the applied metal layer, which leads to a grain refinement of the structure of the deposited metals (of the weld metal) leads. In contrast, the autogenous electric arc welding in most cases a single deposited metal layer (weld metal layer), in which the above-mentioned heat influence of the superposed deposited metal layers does not occur, so that a typical cast joint remains.
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Man ist daher seit langem bestrebt, die bein bisherigen autogenen Elektro-LichtboPiensch.veißen von Stählen auftretenden Festigkeitsproblerae zu vermeiden«One has therefore striven for a long time to use the legacy Oxy-fuel electric light bulb welding occurring in steels To avoid strength problems "
Hauptziel der Erfindung ist es daher, eine ununterbrochene Fülldraht-Schweißelektrode anzugeben, die sich zum autogenen Elektro-Lichtbogenschweißen von Stählen eignet und ein Schweißgut mit einer verbesserten Kerbschlo-gzähigjceit liefert, Zi^i der Erfindung ist es ferner, eine ununterbrochene Fälldraht-Schweißelektrode anzugeben, die sich für die Verwendung beim autogenen Elektro-Lichtbogenschweißen von Stählen eignet und über einen breiten Anwendungsbereich sum Schweißen von Stählen, d.h. von Flußstählen bis zu niedrig-legierten hochfesten Stählen der 50 kg/iraa -Klasse ,,verwendet werden kann.The main aim of the invention is therefore to provide an uninterrupted filler wire welding electrode that can be used for autogenous Electric arc welding of steels is suitable and delivers a weld metal with an improved notch lock, Zi ^ i It is also of the invention to provide a continuous felling wire welding electrode indicate which is suitable for use in oxy-fuel electric arc welding of steels and over a wide range of applications including welding of steels, i.e. from mild steels to low-alloy high-strength steels Steels of the 50 kg / iraa class, can be used.
Gemäß einem ersten Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung eine ununterbrochene Fülldraht-Schweißelektrode mit einen rohrförmigen Mantel aus Bandstahl und einem Kern, der Metallpulver und Schlackenbildner enthält, wobei die Menge der genannten pulverförmigen Massen innerhalb des Bereiches von 1,5 bis 60 Gew.-%? bezogen auf das Gesamtgewicht der Fülldraht-Schweißelektrode liegt, während die Fülldraht-Schweißelektrode in ihrer Gesamtheit besteht aus nicht mehr als 0,3 Gew.-% Kohlenstoff, 0,8 bis 3,0 Gew.-% Mangan, 0,1 bis 1,0 Gew.-% Silicium, 0,05 bis 0,8 Gcw.-% Molybdän, 0,001 bis 0,3 Gew.-# Titan und zum Rest im v/es ent liehen aus Eisen mit Ausnahme der Schlackenbildner.According to a first aspect, the present invention relates to an uninterrupted filler wire welding electrode with a tubular jacket made of strip steel and a core which contains metal powder and slag forming agents, the amount of said powdery masses being within the range from 1.5 to 60% by weight ? based on the total weight of the cored wire welding electrode, while the cored wire welding electrode in its entirety consists of no more than 0.3% by weight of carbon, 0.8 to 3.0 % by weight of manganese, 0.1 to 1 , 0 wt .-% silicon, 0.05 to 0.8 wt .-% molybdenum, 0.001 to 0.3 wt .-% titanium and the remainder in the v / es ent borrowed from iron with the exception of the slag formers.
Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung eine ununterbrochene Fülldraht-Schweißelektrode der oben angegebenen Zusammensetzung, die in ihrem von dem Mantel umgebenen Kern mindestens Titan enthält, das in Form eines Pulvers vorliegt. According to a further aspect, the present invention relates to a continuous filler wire welding electrode of the type indicated above Composition which, in its core surrounded by the jacket, contains at least titanium, which is in the form of a powder.
Gemäß einem dritten Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung eine ununterbrochene Fülldraht-ochweißelyktrode der obenAccording to a third aspect, the present invention relates a continuous flux-cored welding electrode of the above
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gebenen Zusammensetzung, die außerdem, falls erforderlich, nicht mehr als 6 Gew.-;o Nickel, nicht mohr als 10 Gew.-5i Chrom, nicht Kehr als 1,5 Gew.-v$ eines oder mehrerer der Elenente Aluuiniuia, Zirkonium -und Vanadin und 0,001 bis 0,005 .-% Bor enthält.given composition, which also, if necessary, not more than 6 wt .-; o nickel, not more than 10 wt .- 5i chromium, not more than 1.5 wt .-% of one or more of the elements Aluuiniuia, zirconium - and contains vanadium and 0.001 to 0.005 percent boron.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert. Letztere zeigt drei Querschnitte durch erfindungsgemäße Fülldraht-Schweißelektroden. The invention is described below with reference to the enclosed Drawing explained in more detail. The latter shows three cross sections through filler wire welding electrodes according to the invention.
Die vorliegende Erfindung ist das Ergebnis von verschiedenen experimentellen Untersuchungen der oben genannten Probleme und sie beruht darauf, daß dabei gefunden wurde, daß (i) die Verbesserung der Kerbschlagzähigkeit des Schweißgutes beim autogenen Eloktro-Lichtbogenschweißen notwendigerweise die Erzielung einer Kornverf einerung sowie einer v7eiehglühung (Kugelglühung) der Kristallkörner bedingt, (ii) diese Kornverfeinerung und Weichglühung bzw. Kugelglühung der Kristallkörner ihrerseits bedingt, daß Kangan und Silicium nur in sehr geringen Mengen in dem Schweißgut (Auftragsmetall) enthalten sind; das darin enthaltene Titan sollte diesbezüglich mikroskopisch gleichförmig in den Schiveißgut dispergiert sein; und (iii) die Verbesserungen in bezug auf die Innenrißbildung in dem Schweißgut sowie in bezug auf die Glätte der Sicken-Obcrflachen bedingen, daß die Art des in der Elektrode enthaltenen !Titans im Hinblick auf die Lichtbogenschmelzeigenschaften der Stähle spezifiziert sein muß. Der überragende Vorteil des Vorliegens einer sehr geringen LIenge Titan bei der Verbesserung der Kerbschlagzähigkeit der Auftragsmetalle (des Schweißgutes) beim autogenen Elektro-Lichtbogenschweißen kann auf den Unterschied zwischen dem autogenen Elektro-Lichtbogenschweißen und den anderen Schweißverfahren zurückgeführt werdender darin besteht, daß (i) beim autogenen Elektro-Lichtbogenschweißen eine große Wärmemenge zugeführt wird, was zu einer extrem langsamen Abkühlungs- und Erstarrungsgeschwindig-The present invention is the result of various experimental studies on the above problems and it is based on the fact that it has been found that (i) the improvement in the impact strength of the weld metal at autogenous electric arc welding necessarily the Achievement of a grain refinement as well as an annealing (Spherical annealing) of the crystal grains, (ii) this grain refinement and annealing or spheroidizing the crystal grains for its part, it means that Kangan and silicon only contain very small amounts in the weld metal (deposit metal) are; the titanium contained therein should be microscopically uniformly dispersed in the debris; and (iii) the improvements in internal cracking in the weld metal and in the smoothness of the bead surfaces require that the type of titanium contained in the electrode with regard to the arc melting properties the steels must be specified. The overwhelming advantage of having a very small length of titanium the improvement of the notched impact strength of the deposit metals (of the weld metal) in oxy-fuel electric arc welding can point to the difference between autogenous electric arc welding and the other welding processes, which are recurrent is that (i) in oxy-fuel electric arc welding a large amount of heat is supplied, resulting in an extremely slow cooling and solidification rate.
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keit des Schv/eißgutes führt, (ii) das autogene iJlektro-Lichtbogenschvreißen in den meisten Füllen statt eines J'shrschichten-Schweißverfahrens ein solches Einßchiclr!;en-Schv/eißvei\frihr?:n darstellt, bei dem das in einem liurch;?-ang aufgebrachte Schv;si£- gut nicht den Vfärneeinfluß der in dem nachfolgo-näsn Dur chip n^ aufgebrachten Metallschicht unterliegt, und (iii) in dem autogenen Elel-ctro-Lichtbogen^cbv/eißen die Wasserstoff- und Sauerstoffgehalte in dem Schweiß gut (Auf tragsmetall) verhältnismäßig geringer sind.the ability of the material to be melted, (ii) the autogenous electrical arc welding in most fillings instead of a year-round welding process Such an Einßchiclr!; en-Schv / eißvei \ frihr?: n represents, in which the in a liurch;? - ang applied Schv; si £ - well not the influence of the Vfärne in the subsequent näsn major chip n ^ applied metal layer is subject, and (iii) in the autogenous Elel-ctro arc ^ cbv / eiiss the hydrogen and Oxygen levels in the sweat are good (order metal) relatively are lower.
Zu den Tatsachen, die aufgrund der oben genannten Versuche gefunden wurden, gehört ferner die Tatnauhe, doß b?iia autogenen Elektro-Lichtbosenschvveißen eine sogenannte Füllaraht-Schwiiißelektrode mit einem durchgehenden rohrförmigen Hantel, in den pulverförnige Zubereitungen, wie z.B. Flußmittel, umschloo-en sind, eine bessere Lichtbogenstabilität und ein besseres Sicken aussehen ergibt als eine nackte (nicht-unhüllte) Elektrode (Massivdx'ahtslektrode) sowie die Tatsache, daß bei der FuIl-draht-Schweißelektrode die Titanpulver enthaltende Elektrode dem Sch',7eißgut (Auftragsmetall) eine bessere Kerbßchlagzähigkeit \rerleiht als' solche JDlelrtrod«n, die kein TitanpulYer enthalten. Aber auch selbst darm, wenn das üJitari alternativ in dem Mantel selbst enthalten ist, sind gewisse Verbesserungen in bezug auf die Kerbschiagsäliigkeit zu erwarten. Es wurde ferner gefunden, daß aus den gleichen Gründon r/ie in bezug auf das Titan beschrieben bessere Ergebnisse erzielt ;verden können, wenn innerhalb des Mantels der Elektrode Bor in Form von pulverfömigem Ferrobor enthalten ist.The facts that were found on the basis of the above-mentioned experiments also include the fact that in the case of autogenous electric arc welding a so-called filler seam welding electrode with a continuous tubular dumbbell, in which powdery preparations such as flux, are enclosed , results in better arc stability and a better beading appearance than a bare (not uncovered) electrode (solid dx'ahtslektrode) as well as the fact that in the fill-wire welding electrode, the titanium powder-containing electrode for the shear material (deposit metal) a better Kerbßchlagzähigkeit \ r erleiht as 'containing such JDlelrtrod' n that no TitanpulYer. But even in the gut, if the jitari is alternatively contained in the mantle itself, certain improvements with regard to the kerbschiagsäliigkeit are to be expected. It has also been found that better results can be obtained from the same green donor described in relation to titanium, if boron in the form of powdery ferroboron is contained within the jacket of the electrode.
Die Zugabe von Mangan und Silicium zu der Fülldrahtelektrode ist erforderlich, zur Erzielung einer optimalen Festigkeit, Duktilität und einer verbesserten Kerbschlagzähigkeit des Schv/eißgutes. Zu diesem Zweck sollte dan Hangen in einer luenge innerhalb des Bereiches von 0,8 bis 5,0 Gew.-^ und das Silicium in einer Menge von 0,1 bis 1,0 Gev/.-?S voxihanden sein. I.Iit einem Mangangehalt von nicht mehr als 0,8 Gew.-νό und mit einem ßili-The addition of manganese and silicon to the filler wire electrode is necessary to achieve optimum strength, ductility and improved notched impact strength of the welded material. To this end, in a dan slopes should Luenge within the range of 0.8 to 5.0 wt .- ^ and silicon in an amount of 0.1 to 1.0 Gev /.-? S vox be i hands. I.I with a manganese content of no more than 0.8 weight-νό and with a ßili-
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ciumgehalt von nicht mehr als 0,1 Gew.-?? werden die vorstehend beschriebenen Vorteile nicht erzielt. Ein Mangangehalt von mehr· als 3}O Ger/,-% fülirt zu einer Zunahme der Härte des Schv/eißgutes sowie zu einer sein? geringen Entmischung, die zu einer Inner_rißbildung in Stählen führt. Wenn das Silicium in einer Mence von mehr als 1,0 Gew.-% vorhanden ist, nimmt die Härte des Schweiß-gutes zu bei gleichseitiger Rißbildung insbesondere in seitlicher Sichtung. Ein sehr geringer Molybdängehalt in den Schweiß gut (Auftragsiaetall) führt zu einer Kornverfeinerung, die einen vorteilhaften Einfluß auf die Kerbschlagzähirkeit des Schweißgutes hat. Wenn Molybdän in der Elektrode in einer· !.lenge von weniger als der oben angegebenen unteren C-renze (0,05 Gew.-iS) vorhanden ist, dann wird dieser. Vorteil nicht erzielt, während dann, wenn der Molybdängehalt oberhalb der oben angegebenen oberen Grenze (0,8 Gew.-£5) liegt, die Kerbschlagzähig]-:eit ebenso wie die Beständigkeit gegen Rißbildur,g des Schweißgutes abnimmt. Der bevorzugte Holybdängehalt liegt bei 0,1 bis 0,8 Gew.-?£. Der Kohlenstoffgehalt sollte nicht mehr als 0,3 Ge?/.-% betragen. Jg geringer der Kohlenstoffgehalt ist, um so besser ist die Kerbschlagzähirkeit des Schweißgutes. Bei einem Kohlenstoffgehalt von mehr als 0,3 Gew.-/S sinkt jedoch die Kerbschlagzähigkeit des Schv/eißgutes ab und es tritt eine Rißbildung auf. Ein Kohlenstoffgehalt xon nicht mehr als 0,3 Gew.-νό ist vom Standpunkt der praktischen Verwendung aus gesehen tolerierbar-.cium content of not more than 0.1 wt. the advantages described above are not achieved. A manganese content of more than 3 } O Ger /, -% leads to an increase in the hardness of the shredded material as well as to a? low segregation, which leads to internal cracking in steels. If the silicon is present in a mence of more than 1.0% by weight, the hardness of the welded material increases with simultaneous cracking, especially when viewed from the side. A very low molybdenum content in the weld (deposited metal) leads to a grain refinement which has an advantageous influence on the impact strength of the weld metal. If molybdenum is present in the electrode in an amount of less than the lower C limit given above (0.05% by weight), then this will be. Advantage not achieved, while if the molybdenum content is above the upper limit given above (0.8 wt. - £ 5), the notched impact strength] -: as well as the resistance to crack formation, g of the weld metal decreases. The preferred hollybdenum content is 0.1 to 0.8% by weight. The carbon content should not exceed 0.3 Ge? /. -% . The lower the carbon content, the better the impact strength of the weld metal. At a carbon content of more than 0.3 wt .- / S, however, the notched impact strength of the welded material decreases and cracks form. A carbon content xon not more than 0.3% by weight νό is tolerable from the standpoint of practical use.
Die oben genannten Elemente können auch in dem Mantel der Fülldrahtelektrode enthalten sein und liefern auch da Vorteile bis 2m einem gewissen Grade. Diese Elemente sollten jedoch vorzugsweise innerhalb des Mantels in Form eines Legierungspulvers, wie z.3. in Form von Ferrosiliciuia, Ferroraolybdän, Ferromangan und dgl., eingeschlossen sein. Titan spielt eine wichtige Rolle in der erfindungsgemäßen Fülldrahtelektrode, Dies geht aus der nachfolgenden näheren Beschreibung hervor.The above items can also be used in the coat of the Cored wire electrodes can be included and also provide advantages of up to 2m to a certain extent. However, these items should preferably within the jacket in the form of an alloy powder, such as z.3. in the form of Ferrosiliciuia, Ferroraolybdenum, Ferromanganese and the like. Titan plays one important role in the cored wire electrode according to the invention, This is evident from the more detailed description below.
Das in der Fülldraht-Sehweißolektrode enthaltene Titan sollte in Form von gepulvertem. Ferrotitan, gepulvertem Titan, in FormThe titanium contained in the cored wire vision electrode should in the form of powdered. Ferrotitanium, powdered titanium, in shape
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von gepulverten Titanlegierungen und dgl. vorliegen, wenn es zugegeben wird. Die nachfolgende Tabelle I zeigt die chemische Zusammensetzung von nackten Elektroden (Durchmesser 2>4 mm) für die Verwendung beim Schweißen einor 25 mn dicken JTlußstahlplatte bei Anwendung der autogenen Elektro-Lichtbogenschweißnethode. In der folgenden Tabelle II sind die mechanischen Eigenschaften des dabei erhaltenen Schweißgutes (der Auftragsinetalle) angegeben.of powdered titanium alloys and the like. Are present if there is is admitted. Table I below shows the chemical Composition of bare electrodes (diameter 2> 4 mm) For use when welding a 25 mm thick mild steel plate when using the oxy-fuel electric arc welding method. The following table II shows the mechanical properties of the weld metal obtained in this way (the Order metals) specified.
Chemische Zusammensetzung der untersuchten nackten (nicht-umhüllten) ElektrodeChemical composition of the examined naked (non-covered) electrode
Mechanische Eigenschaften des bei' Verwendung von nackten (nichtumhüllten) Elektroden erhaltenen Schweißgutes (Auftragsmetalle)Mechanical properties of the 'use of bare (uncovered) Electrodes of weld metal obtained (deposit metals)
Draht-Typ Streck- Zugfestig- Dehnung Einschnü- Kerbschlaggrenzekeit 2 rung Zähigkeit be: (kg/mm ) (kg/mm ) (>&) (#) O0C bei einerWire type stretching tensile strength elongation constriction notched impact limit 2 tion toughness be: (kg / mm) (kg / mm) (>&)(#) O 0 C at a
2V-Seitenkerbc (iakg)2V side notchc (iakg)
51 33,1 51,3 27 62 4,151 33.1 51.3 27 62 4.1
52 36,3 54,1 25 61 4,252 36.3 54.1 25 61 4.2
53 35,4 52,9 26 63 4,453 35.4 52.9 26 63 4.4
Im Gegensatz dazu verleiht die erfindungsgeiaäße Fülldrahtschweißelektrode, die innerhalb ihres Mantels Ferro tit an ent~ hält, dem Schweißgut eine hohe ILorbschlaczähigkeit, wie aus den weiter unten beschriebenen Ausfülirungsforinen hervorgeht. DieseIn contrast, the cored wire welding electrode according to the invention gives which contains ferro titan within its jacket, the weld metal has a high level of carbon fiber toughness, as can be seen from the Ausfülirungsforinen described below emerges. These
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Unterschiede sind auf die Tatsache zurückzufuhren, daß im Falle der Verwendung von Drahtelektroden aus dem Draht selbst ein Lichtbogen erzeugt wird, so daß das darin enthaltene Titan dem Lichtbogen ausgesetzt und auf eine extrem hohe Temperatur erhitzt wird. Die Affinität des Titans gegenüber Sauerstoff ist größer als diejenige von Mangan oder Silicium, was dazu führt, daß bei einer hohen Temperatur Titan in stärkerem Maße oxydiert wird als Mangan oder Silicium. Wenn in dem Schweißgut beim autogenen Elektro-Lichtbogenschweißen oxydiertes Titan, d.h. Titanoxyd, vorhanden ist, erhält man ein Schweißgut mit Nadelgefüge, wodurch seine Kerbschlagzähigkeit herabgesetzt wird.Differences are due to the fact that im In the case of the use of wire electrodes from the wire itself an arc is generated, so that the contained therein Titanium is exposed to the arc and heated to an extremely high temperature. The affinity of titanium for it Oxygen is greater than that of manganese or silicon, which causes titanium to be stronger at a high temperature Is oxidized to a degree as manganese or silicon. If there is oxidized material in the weld metal during autogenous electric arc welding Titanium, i.e. titanium oxide, is present, the result is a weld metal with a needle structure, which gives it its notched impact strength is reduced.
Dagegen wird bei Verwendung der Fülldrahtelektrode, die in dem pulverförmigen Flußmittel Ferrotitan enthält, in erster Linie aus ihrem Mantel ein Lichtbogen erzeugt, so daß das Ferrotitan keiner hohen Temperatur ausgesetzt wird, woraus ein geringerer Oxydation sgrad resultiert·On the other hand, when the filler wire electrode containing ferrotitanium in the powdery flux is used primarily an arc is generated from its jacket so that the ferrotitanium is not exposed to high temperatures, from which a lower degree of oxidation results
Daraus ergibt sich, daß bei Verwendung einer Fülldrahtelektrode kein auf Titanoxyd zurückzuführender nachteiliger Effekt auftritt, sondern daß ein Schweißgut erhalten wird, welches die Vorteile aufweist, wie sie bei Titan zu erwarten waren. Im übrigen sei bemerkt, daß unter den Fülldrahtelektroden selbst diejenigen Elektroden, die Titanpulver innerhalb ihres Mantels enthalten, bessere Ergebnisse liefern als diejenigen, die Titan in dem Mantel selbst enthalten, wie in dem obigen Falle bei Verwendung von nackten (nicht-umhüllten)Elektroden. Durch diejenigen Elektroden, die Titan in ihrem Mantel selbst enthalten, kann jedoch die Kerbschlagzähigkeit bis zu einem gewissen Grade verbessert werden.It follows that when using a filler wire electrode there is no adverse effect due to titanium oxide, but that a weld deposit is obtained which has the advantages as were to be expected with titanium. in the Remaining it should be noted that among the cored wire electrodes themselves those electrodes, the titanium powder within their jacket contain better results than those containing titanium in the shell itself, as in the above case when using bare (uncovered) electrodes. By However, those electrodes that contain titanium in their sheath themselves can have a notched impact strength to a certain extent Grade to be improved.
Daraus folgt, daß das in der Elektrode enthaltene Titan in Form von pulverförmigem Ferrotitan vorliegen und von dem Mantel umgeben sein sollte. Das Vorhandensein von Ferrotitan allein innerhalb des Mantels einer Elektrode führt jedoch nicht zur Erzielung der gewünschten Vorteile der Titan enthaltenden Füll-It follows that the titanium contained in the electrode are in the form of powdery ferrotitanium and from the shell should be surrounded. However, the presence of ferrotitanium alone within the shell of an electrode does not lead to Achieving the desired advantages of the titanium-containing filler
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drahtschweißelektrode. Das heißt mit anderen Worten, es ist wichtig, daß der Titangehalt in der Elektrode sehr gering ist, d.h. der Tit an gehalt sollte auf einen Wert innerhalb des Bereiches von 0,001 bis 0,3 % beschränkt sein bei gleichzeitigem Vorhandensein von Mangan, Silicitim und Molybdän in einer erfindungsgemäßen Elektrode. Dies ist darauf zurückzuführen, daß die Wirksamkeit von Titan dem Einfluß von Mangan, Silicium und Molybdän unterliegen würde, wenn diese gemeinsam enthalten wären. Im einzelnen bedeutet dies, daß dann, wenn der Titangehalt 0,3 % übersteigt, nicht die gewünschten Vorteile erhalten werden, sondern statt dessen die Sprödigkeit und neigung zur Eisbildung zunimmt. Ein solcher nachteiliger Einfluß ist insbesondere dann festzustellen, wenn der Titangehalt mehr als 0,07 % beträgt, so daß zur Erzielung bester Ergebnisse der Titangehalt unterhalb 0,07 % gehalten werden sollte. Wenn andererseits der Titangehalt weniger als 0,001 % beträgt, werden nicht die gewünschten Wirkungen erzielt. Dementsprechend sollte der Titangehalt 0,001 % übersteigen. wire welding electrode. In other words, it is important that the titanium content in the electrode is very low, ie the titanium content should be limited to a value within the range from 0.001 to 0.3 % with the simultaneous presence of manganese, silicite and molybdenum in an electrode according to the invention. This is due to the fact that the effectiveness of titanium would be subject to the influence of manganese, silicon and molybdenum if they were contained together. In detail, this means that if the titanium content exceeds 0.3%, the desired advantages are not obtained, but instead the brittleness and tendency to ice formation increase. Such an adverse influence is particularly evident when the titanium content is more than 0.07%, so that the titanium content should be kept below 0.07% for best results. On the other hand, if the titanium content is less than 0.001%, the desired effects will not be obtained. Accordingly, the titanium content should exceed 0.001%.
Aus den gleichen Gründen wie oben im Falle für Titan angegeben sollte Bor in Mengen innerhalb des Bereiches von 0,001 bis 0,05 % in Form von Ferroborpulver vorhanden sein. Die Menge einer oder mehrerer der Elemente Al,Zr und V sollte innerhalb des Bereiches von nicht mehr als 1,5 % liegen. Dieser Bereich wurde in den oben erwähnten verschiedenen Experimenten ermitteli Eine Kombination von Al, Zr, Ni und Cr in der erforderlichen Menge liefert die besten Ergebnisse. Wenn Al, Zr und V in geringen Mengen enthalten sind, wird die Kerbschlagzähigkeit des Schweißgutes verbessert, während dannj wenn sie in großen Mengen vorhanden sind, die Kerbschlagzähigkeit des Schweißgutes sowie dessen Duktilität verringert werden, gleichzeitig tritt möglicherweise eine Rißbildung auf.For the same reasons given above in the case of titanium, boron should be used in amounts within the range of 0.001 to 0.05% in the form of ferroboron powder. The amount one or more of the elements Al, Zr and V should be within of the range of not more than 1.5%. This range was determined in the various experiments mentioned above A combination of Al, Zr, Ni and Cr in the required amount Amount gives the best results. When Al, Zr and V are contained in small amounts, the impact strength becomes of the weld deposit improved, while thenj when they are in large Quantities are present that reduce the impact strength of the weld metal as well as its ductility, at the same time cracking may occur.
Außerdem wird durch Verwendung von Nickel und Chrom die Festigkeit des Schweißgutes (Auftragsmetalls) erhöht, wobei gleichzeitig die Kerbschlagzähigkeit bis zu einem gewissen GradeIn addition, the use of nickel and chromium increases the strength of the weld metal (deposit metal) increased, while at the same time the notched impact strength to a certain extent
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verbessert wird, obgleich Nickel und Chrom in übermäßigen Mengen zu einer unerwünschten Zunahme der Festigkeit des ßchweißgutes führen bei gleichzeitiger Verringerung der Biegungseigenschaften des Schweißgutes. Der Ifickelgehalt sollte nicht mehr als 6 % betragen. Sollte das Nickel in der Elektrode in überschüssiger Menge vorliegen, tritt eine Ausseigerung (Entmischung) des Mckels in dem Schweißgut auf, wodurch eine Rißbildung bewirkt wird. Der Chromgehalt sollte vom Standpunkt der Festigkeit des Schweißgutes aus gesehen nicht mehr als 10 % betragen. Wie in den obigen Fällen können auch diese Elemente entweder in dem Mantel oder in dem Flußmittel (Kern) enthalten sein.is improved, although excessive amounts of nickel and chromium lead to an undesirable increase in the strength of the weld metal with a simultaneous reduction in the bending properties of the weld metal. The nickel content should not be more than 6 % . If the nickel is in excess in the electrode, segregation of the molten material occurs in the weld metal, which causes cracks to form. The chromium content should not be more than 10% from the standpoint of the strength of the weld metal. As in the above cases, these elements can also be contained either in the shell or in the flux (core).
Die Flußmittelkomponenten, die innerhalb des Mantels der Elektrode verwendet werden können, können vom üblichen Typ sein, beispielsweise bekannte Schlackenbildner, Eisenpulver, Legierungspulver, Desoxydationsmittel und dgl. Beim autogenen Elektro-Lichtbogenschweißen sollte die Menge der Schlackenbildner minimal gehalten werden. Das heißt mit anderen Worten, wenn Schlackenbildner in überschüssigen Mengen in dem Flußmittel enthalten sind, entsteht eine große Menge an Schlacken in dem Schweißgut (Auftragsmetall), wodurch der Lichtbogen instabil wird, was zu einem unvollkommenen Eindringen der Schweißnaht führt. Aus diesem Grunde enthält das erfindungsgemäß verwendete Flußmittel vorzugsweise und im wesentlichen Eisenpulver, Legierungspulver und Desoxydationsmittel anstelle einer großen Menge von Schlackenbildnern·The flux components that are inside the shell of the electrode can be of the usual type, for example known slag formers, iron powder, alloy powder, Deoxidizers and the like. In oxy-fuel electric arc welding the amount of slag builders should be kept to a minimum. In other words, if Excessive amounts of slag formers are contained in the flux, a large amount of slag is generated in the Weld deposit (build-up metal), which makes the arc unstable, resulting in imperfect penetration of the weld leads. For this reason, the flux used according to the invention preferably and essentially contains iron powder, alloy powder and deoxidizer instead of a large amount of slagging agents
Die erfindungsgemäße Fülldrahtschweißelektrode ist keineswegs auf die in der beiliegenden Zeichnung dargestellten Elektrodenquerschnitt sformen beschränkt. Das Gewichtsverhältnis der pulverförmigen Zusammensetzungen zu dein Gesamtgewicht der Elektrode sollte vorzugsweise innerhalb des Bereiches von 1,5:100 bis 60:100 liegen.The cored wire welding electrode according to the invention is by no means limited to the electrode cross-sectional shapes shown in the accompanying drawing. The weight ratio of the powdery Compositions to your total weight of the electrode should preferably be within the range of 1.5: 100 to 60: 100.
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Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele näher erläutert, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein.The invention is illustrated in more detail by the following examples, without, however, being restricted thereto.
Es wurde eine Fülldrahtschweißelektrode verwendet, die insgesamt 0,009 % Kohlenstoff, 1,96 % Mangan, 0,48 % Silicium, 0,11 % Molybdän und 0,03 % Titan enthielt,- wobei das Titan und das Silicium in Form von Ferrotitan und Ferrosilicium innerhalb ihres Mantels eingeschlossen waren. Diese Fülldrahtschweißelektrode hatte einen äußeren Durchmesser von 2,4 mm und wurde zum Stumpfschweißen einer I-förmigen Schweißkerbe mit einem Kerbenabstand von 18 mm in einem hochfesten Stahl der 50 kg/mm -Klasse und einer Dicke von 32 mm verwendet.A cored wire welding electrode was used which contained a total of 0.009 % carbon, 1.96 % manganese, 0.48 % silicon, 0.11 % molybdenum and 0.03% titanium, the titanium and silicon in the form of ferro-titanium and ferro-silicon were locked inside their cloak. This cored wire welding electrode had an outer diameter of 2.4 mm and was used for butt welding an I-shaped welding notch with a notch spacing of 18 mm in a high-strength steel of 50 kg / mm class and a thickness of 32 mm.
Das verwendete Grundmetall enthielt 0,08 % Kohlenstoff, 1,36 % Mangan, 0,39 % Silicium, 0,016 % Phosphor und 0,022 % Schwefel. Die mechanischen Eigenschaften des Schweißgutes sind in der folgenden Tabelle III angegeben.The base metal used contained 0.08% carbon, 1.36% manganese, 0.39% silicon, 0.016 % phosphorus and 0.022 % sulfur. The mechanical properties of the weld metal are given in Table III below.
Mechanische Eigenschaften des Schweißgutes (Auftragsmetalls)Mechanical properties of the weld metal (deposit metal)
Streckgrenze Zugfestig- ρ Dehnung Einschnü- Kerbschlag-(kg/mm2) keit (kg/mm ) (%) rung (%) Zähigkeit beiYield strength Tensile strength ρ Elongation Constriction Notched impact (kg / mm2) ability (kg / mm) (%) tion (%) toughness at
O0C, 2V-Seitenkerbe (mkg)O 0 C, 2V side notch (mkg)
38,738.7
59,259.2
2424
6060
7,37.3
Es wurde eine Fülldrahtelektrode verwendet, die insgesamt 0,09 % Kohlenstoff, 1,82 % Mangan, 0,64 % Silicium, 0,07 % Titan, 0,28 % Molybdän und 0,004 % Bor enthielt, wobei das Titan, das Silicium, das Bor und das Mangan in Form von Eisenlegierungen in ihrem Mantel eingeschlossen waren· DieseA filler wire electrode was used which contained a total of 0.09 % carbon, 1.82 % manganese, 0.64% silicon, 0.07% titanium, 0.28 % molybdenum and 0.004 % boron, the titanium, the silicon, that boron and manganese were enclosed in their mantle in the form of iron alloys · These
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Elektrode hatte einen äußeren Durchmesser von 3,2 mm und sie wurde zum autogenen Elektrolichtbogenschweißen einer Fluß- stahlplatte einer Dicke von 25 mm verwendet zur Herstellung einer Schweißverbindung mit einem Kerbenwinkel von 20° und einem Kerbenabstand von 10 mm. Das Grundmetall enthielt 0,16 % Kohlenstoff, 0,69 % Mangan, 0,21 % Silicium, 0,027 % Phosphor und 0,019 % Schwefel.'The electrode had an outer diameter of 3.2 mm and was used for the autogenous electric arc welding of a mild steel plate with a thickness of 25 mm to produce a welded joint with a notch angle of 20 ° and a notch spacing of 10 mm. The base metal contained 0.16 % carbon, 0.69 % manganese, 0.21 % silicon, 0.027% phosphorus and 0.019 % sulfur.
Die mechanischen Eigenschaften des dabei erhaltenen Schweißgutes (Auftragsmetalls) sind in der folgenden Tabelle IV angegeben. The mechanical properties of the weld metal obtained in this way (deposit metal) are given in Table IV below.
Tabelle IV
Mechanische Eigenschaften des Schweißgutes Table IV
Mechanical properties of the weld metal
Streckgrenze Zugfestig- o Dehnung Einschnü- Kerbschlagzähig-(kg/mnr) keit (kg/mnT) (%) rung (%) keit bei 0°CYield strength Tensile strength o Elongation Constriction Notched impact strength (kg / mnr) (kg / mnT) (%) at 0 ° C
(2V-Seitenkerbe) . (mkg) (2V side notch). (mkg)
37,137.1
57,157.1
2828
6363
8,78.7
Es wurde eine Fülldrahtelektrode verwendet, die insgesamt 0,09 % Kohlenstoff, 1,52 % Mangan, 0,39 % Silicium, 0,01 % Titan, 0,61 % Molybdän enthielt, wobei das Titan, das Mangan, das Silicium und das Molybdän in Form von pulverförmigem Ferrotitan, Ferromangan, Ferrosilicium und Ferromolybdän innerhalb des Mantels eingeschlossen waren. Diese Fülldrahtelektrode hatte einen äußeren Durchmesser von 3»2 mm und sie wurde zum axitogenen Elektrolichtbogenschweißen unter Bildung einer Schweißverbindung mit einem Kerbenwinkel von 20° und einem Kerbenabstand von 10 mm für eine hochfeste Stahlplatte der 50 kg/mm^-Klasse einer Dicke von 32 mm verwendet. Das Grundmetall enthielt 0,16 % Kohlenstoff, 1,42 % Mangan, 0,37 % Silicium und 0,02 % Vanadin.A filler wire electrode was used which contained a total of 0.09 % carbon, 1.52% manganese, 0.39 % silicon, 0.01 % titanium, 0.61% molybdenum, the titanium, the manganese, the silicon and the Molybdenum in the form of powdered ferro-titanium, ferro-manganese, ferro-silicon and ferro-molybdenum were enclosed within the shell. This cored wire electrode had an outer diameter of 3 »2 mm and it was used for axitogenic electric arc welding with the formation of a weld joint with a notch angle of 20 ° and a notch spacing of 10 mm for a high-strength steel plate of the 50 kg / mm ^ class with a thickness of 32 mm used. The base metal contained 0.16 % carbon, 1.42 % manganese, 0.37 % silicon, and 0.02 % vanadium.
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Die mechanischen Eigenschaften des dabei erhaltenen Schweißgutes (Auftragsnetalls) sind in der folgenden !Tabelle V angegeben. The mechanical properties of the weld metal obtained in this way (build-up metal) are given in Table V below.
Tabelle V
Mechanische Eigenschaften des 'Schweißgutes Table V
Mechanical properties of the 'weld metal
Streckgrenze Zugfestig- p Dehnung Einschnü- Kerbschlagzähir (kg/mm2) keit (kg/mnT) (%) rung (%) keif bei O0CYield strength Tensile strength p Elongation Constriction Notched impact strength (kg / mm2) speed (kg / mnT) (%) tion (%) keif at O 0 C
(2V-Seitenkerbe|) (mkg) (2V side notch |) (mkg)
44,2 62,5 26 61 8,944.2 62.5 26 61 8.9
Die Querschnitte einiger erfindungsgemäßer ITülldrahtschweißelektroden sind in der beiliegenden Zeichnung (a, b und c) dargestellt.The cross-sections of some of the IT-cored wire welding electrodes according to the invention are shown in the accompanying drawing (a, b and c).
Die Erfindung wurde zwar vorstehend unter Bezugnahme auf bevorzugte Ausführungsformen näher erläutert, es ist jedoch für den Fachmann klar, daß sie darauf keineswegs beschränkt ist, sondern daß diese in vielerlei Hinsicht abgeändert und modifiziert werden können, ohne daß dadurch der Rahmen der vorliegenden Erfindung verlassen wird. Although the invention has been explained in more detail above with reference to preferred embodiments, it is clear to the person skilled in the art that it is in no way restricted thereto, but that these can be changed and modified in many respects without thereby departing from the scope of the present invention .
Der Ausdruck "autogenes Elektro-Lichtbogenschweißen" wurde für den englischen Ausdruck "Electro-Gas Arc Vielding" verwendet, der auch mit "Elektro-Gas-Lichtbogenschweißen" übersetzt werden kann.The phrase "autogenous electric arc welding" was used used for the English expression "Electro-Gas Arc Vielding", which also translates as "Electro-Gas Arc Welding" can be.
Patentansprüche:Patent claims:
409837/0875409837/0875
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