DE2510630A1 - Elektrodenband mit pulverfuellung zum auftragsschweissen verschleissfester kompositionslegierungen - Google Patents

Description

1 . Zhdanovsky zavod tyazhelogo mashinostroenia imeni 50 letia Velikoi Oktyabrskoi Sotsialisticheskoi Revoljutsii

2. Zhdanovsky metalltir^icheskv institut

MIT PUi;VS:;iPUlr UNG /,UM /uJFTR/iGSSCHWEIßEK VER-

auf Die vorliegende Erfindung besieht sich Auftragsschwelßstoffe

und zwar auf fielet ro de nbänder mit Pulverfülluns suia iuftragsschwelßen verschleißfester Kompositlonsleglerungen·

ijiveckmä^lgerweise wird die Erfindung zum Verfestigen der Oberflächen von 1-onstrukt ions te ilen verwendet, die einem schnellen Verschleiß unterworfen sind sowie bei hohen Temperaturen in einem aggressiven Medium und bei Einwirkung von Schmirgelstoffen, einschließlich gasförmiger Schrairge!stoffe, eingesetzt werden. Insbesondere sind einer derartigen Einwirkung Eonstruktionstolle der Beschickungsvorrichtungen von Hochöfen (Klappen, Glchtglocken, -trichter u.a») ausgesetzt, die aus Stahl unterschiedlicher Sorten hergestellt werden«

Das Intensivieren des Hochofenbetriebs (Erhöhung des Glcht-

gaadruck3 bis auf 3 at, Erhöhung der 7/indtemperatur blä auf 1OOO°C,

en Verwendung als Rohstoff von Pellets und Agglomerat mit hohen Kenn-

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•werten in bezug auf Schmirgelwirkung) rief schnelles und starkes Wachsen des-Verschleißes von Konstruktionsteilen der Beschickungsvorrichtungen hervor <,

Um die Lebensdauer der genannten Konstruktionstelle zu verlängern, werden die letzteren durch Auftragen verschleißfester Legierungen nach dem Lichtbogenauftragsschwelßverfahren verfestigt·

Als Beispiel für verschleißfeste Legierungen können spezielle Legierungen auf Kobalt-Chrom-Wolfram-Basls und auch auf Nickel-Mo lybdän-Chrοm-Basis, die m der Industrie Verwendung fanden, dienen»

Die Verschleißfestigkeit der genannten Legierungen wird durch die m ihrem Gefüge vorhandenen, festen Verfestigungsphasen bedingt· Diese Verfestigungsphasen bestehen aus komplexleglerten Wolfram- und Chromkarbiden sowie aus intermetallischen Verbindungen der genannten Elemente und werden während der Kristallisation einer homogenen Schmelze .oder der Wärmebehandlung der auftraggeschweißten Schicht gebildet· Die Menge und die ITatür der Verfestigungsphase hangen von einem komplizierten Komplex physikalischchemischer Erscheinungen, insbesondere von den Lösllchkeltsgrenzen der Legierungselemente in der metallischen Basis der auftraggeschweißten verschleißfesten Legierung ab. Die erwähnten physikalisch

-chemischen Erscheinungen sind während des Auftragsschwelßens der Verfestigungsiegierungen praktisch unlenkbar und rufen nicht selten die Bildung von komplizierten Phasen hervor, die mit Grundmetall dos zu Verfestigtenden Konstruktlonsteils angereichert sind,

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in gewissem Maße die Verschleißfestigkeit der Auftragsschweißschicht vermindert wird·

Die erwähnten speziellen Legierungen werden auf die zu verfestigenden Kons tr uktlonst eile bei Verwendung mechanisierter Llchtbogenauftragsschweißung mit Pulver drähten oder mit Drahten von Vollquerschnitt unter einer Schutzschicht aus Flußmittel aufgetragen, wobei die Konstruktionstelle auf eine Temperatur von 160 bis 52O°G vorgewärmt oder wahrend des Auftragschweißens angewärmt werden·

Der Hauptnachtell der erwähnten Legierungen besteht in ihrer unbefriedigenden Verschleißfestigkeit, die daraus ersichtlich ist, daß die Lebensdauer von Gichttrichtern und -glocken, die mit den erwähnten Legierungen auftraggeschweißt sind, anderthalb bis zwei Jahre beim Hochofenbetrieb mit auf 1,5 at erhöhtem Gasdruck beträgt· Als weiteres Beispiel verschleißfester Legierungen 1st hochchromhaltiges Hartmetall des Typs "Sormeit-I" zu nennen, das folgende Zusammensetzung in Gew.% hat: Kohlenstoff 2,2 bis 3,2, Chrom 22 bis 27, Silizium 2,2 bis 3»2, Nickel 2,2 bis 5,2, Mangan 1,7 bis 2,5, Eisen Rest» Die Legierung des Typs Somaelt-I wird auf die zu verfestig*nden Konstruktionsteile mit Hilfe von Elektrodenmater lallen m Form von Elektroden mit Schutzumhüllung

oder von Pulverband oder Pulverdraht für automatisches Liohtbogenauftrags'schwelßen (s· Frankreich-Patent Nr. 2142259, UdSSB-UrheberJ schein Nr₀ 200281) auftraggeschweißt₀ Der Hauptnachteil der er-

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wähnten Legierung ist ihre Sprödigkeit, welche unvermeidlich die Bildung eines Risse^netzes m der Auftragsschweißschlcht hervorruft. Diese Risse sind der allervtährschelnlaehste Schadenherd für den Verschleiße Außerdem ist fur die Legierung des Typs Sormelt-I kennzeichnend, daß die Harte bei höheren Temperaturen geringer waid» So wird beim Erhöhen der Temperatur von 20 auf 55O°C die Brmellhärte von 580 auf 35O Einheiten vermindert·

Dies hat zur Folge, daß die mittels der Legierung Sormelt-I verfestigte Beschickungsvorrichtung unbefriedigende Lebensdauer

besitzt, die nur ein bis anderthalb Jahre beträgt. Unter Inbetrachtnahme, daß die Betriebszelt eines Hochofens zwischen den Generalüberholungen 5 bis 10 Jahre lang ist, erreichen Unkosten, welche durch das häufige Auswechseln der Beschickungsvorriehtungeia während dieser Frist hervorgerufen werden, eine Höhe von mehreren Hunderttausend Dollar für einen Ofen·

Von diesen Nachtellen sind xn bedeutendem Maß Kompositionslegierungen frei, die aus einer Komposition bestehen, welche Körner der verfestigenden verschleißfesten Phase und eine Legierung (Bindemittel) enthält«. Bei diesen Legierungen werden im Gegensatz zu den speziellen Legierungen die Menge und die Natur der verfestigenden Phase in Abhängigkeit von der erforderlichen Verschleißfestigkeit vorgegeben·

Die Kompqsitionslegleruog stellt eine Kombination von mindestens zwei chemisch artfremden Materlallen mit einer Tellungs-

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grenze zwischen ihnen dar. Die Kompositionslegierung entsteht infolge einer "Volumenverbindung der erwähnten artfremden Komponenten,

Die Kompositlonsleglerung besitzt Eigenschaften, welche die Komponenten, aus denen sie zusammengesetzt ist, wenn sie getrennt verwendet werden, nicht besitzen·

Ss ist die Zusammensetzung einer Kompositionslegierung bekannt, welche eine Verfestigungsphase aus gegossenen Wolframkarbidkörnern und ame Legierung (Bindemittel) folgender Zusammensetzung (in Gew_o%) hat: Nickel 19 bis 20, Mangan 18 bis 20, Elsen bis 1, Kupfer Rest (DDR-Patent ITr. 79408). Die Körner der Verfestigungsphase kennen bei der erwähnten Legierung im Querschnitt 0,18 bis 2,0 mm groß sein, während ihre Volumenionzentration Üblich 45 bis ?O?S beträgt.

Eine Kombination der hohen Härte gegossener Wolframkarbidkörner, weiche der Härte von Diamanten nahekommt, mit der hohen Festigkeit und Plastizität der erwähnten Legierung (Bindemittels) auf Kupferbasis gewährleistet eine hohe Verschleißfestigkeit der erwähnten Kompositionslegierung·

Hit der Kompositionsleglerung obenbeschriebener Zusammensetzung wurden die Klappen, Gichttrichter und -glocken von Beschickungsvorrichtungen eines Hochofens auftraggeschweißt (Fachzeltschrift "Metallurg" Hr. 1, 1973). Ihre Nutzungsdauer war 5 bis 4mal länger als die Nutzungsdauern analoger Konstruktions-

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tolle, die mit einer Legierung des Typs Sormeit-I verfestigt wurden!· Zum Au:£tragsachwelßen der Kons trukt ions ie lie von Beschickungsvorrichtungen eines Hochofens mit Hilfe der beschriebenen Kompositionslegierung vmrde an den aufzuschweißenden Kons trukt ions te Il eine Form so angeschweißt, daß zwischen der !form und dem Konstruktlonstreli ein Spalt vorgegebener Größe, die der Dicke der Auftragschweißschicht entsprach, entstand» Der Spalt wurde mit Wolframkarbidkörnern gefüllt, die danach festgestampft wurden. In einer Spezlalkammer über der Verfestigungsphase wurde das Material der Legierung (Bindemittels) in Form von Metallblöcken untergebrachte Dann wurde die Auftragsschweißzone durch Verschweißen der Form und des Konstruktlonstelles mittels einer dichten Naht hermetisch abgedichtet und diese wurden in einen Ofen eingesetzt, wo sie auf eine Temperatur iron 120O⁰C ohne Zutritt von Luft sauerstoff erhitzt wurden· Bei der erwähnten Temperatur schmolz die Legierung (Bindemittel), floß herab und benetzte die Wolframkarbidkörner und die Oberfläche des Konstruktlonstelles und der Form· Der aufzuschweißende Konstruktlonsteil mit der Form wurde bei der erwähnten Temperatur im Laufe von 1 bis 3 Stunden gehalten und danach im Ofen, abgekühlt»

Das technologische Arbeitsspiel beim Auftragsschweißen von Gichtglocke und -trichter dauerte ungefähr 48 Stunden» Hiernach wurde die Auftragsschweißschicht bei einer Temperatur von 400 bis 450°0 im Laufe von 20 bis 40 Stunden gealtert.

Die Form und der Konstruktlonsteil wurden auf mechanischem

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Wege durch einen Schneidstahl getrennt und hiernach wurde der Kontaktgurtel des Konstruktion te ils bis zum Erreichen der erforderlichen geometrischen Abmessungen geschliffen·

Die verhältnismäßig niedrige Temperatur beim Auftragsschweißen ermöglicht es, in der Auftragsschweißschicht vorgegebene Konzentration und physikalisch-mechanische Eigenschaften der Verfestigungsphase beizubehalten· Hierbei wird das Grundmetall des Konstruktlonstells nicht geschmolzen, wodurch Beibehalten der vorgegebenen Eigenschaften der Komposit ions legierung gewährleistet wird·

Die Verwendung des erwähnten Verfahrens, welches weiterhin "Auftragsschweißung im Ofen" genannt wird, wird jedoch durch die Temperatur beim Prozeßablauf begrenzt, welche beim Aufschweißen der Verfestigungsschicht auf stählerne Konstruktlonsteile 1200⁰C nicht überschreiten soll« Hierdurch wird die Wahl der Kompositionslegierungen begrenzt, da die Schmelztemperatur der Legierung (Bindemittels) über der erwähnten Temperatur des Auftragssehwelßprozesses nicht liegen soll»

Zu den weiteren Nachteilen des beschriebenen Verfahrens gehört die komplizierte und arbeitsaufwendige Technologie, welche

absolut hermetisches Abdichten der Auftrafesschweißzone erfordert·

Außerdem wird die beschriebene Auftragsschweiß ung im Ofen durch eine hohe Energie intensität gekennzeichnet» da große Metallmassen (in der Größenordnung von 25 bis 50 Tonnen) erhitzt «erden

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müssen. Der spezifische Energieaufwand pro Auftrags-

schweißschicht beträgt 75 bis 15O kW.h/kg· Ein weiterer Nachteil des Verfahrens ist der hohe Metallverbrauch, da die Metallform nur einmal benutzt wird· Zu den Nachteilen des Verfahrens kann auch gerechnet werden, daß eine Einzweckausrüstung für die wärmebehandlung erforderlich ist·

Die aufgezählten Nachteile der Auftragsschvjeißung im Ofen unter Verwendung einer zusätzlichen Form sind beim Verfahren mechanisierter Lichtbogenauftragsschweißung von Verfestigungslegierungen nicht vorhanden«

Das Verfahren der Lichtbogenauftragsschweißung fand gedoch keine weltgehende industrielle Verwendung zum Verfestigen mit Kompositlonsleglerungen, da keine zufriedenstellende Elektrodenmaterialien vorhanden sind« So ist beispielsweise eine röhrenförmige Elektrode zum Auftragsschweißen einer Kompositlonsleglerung bekannt· Diese Elektrode besteht aus einer Elektrodenschutzumhüllung, die elne^orm eines Rohrs ausgeführte Stahlhülle 1st und einem pulverförmiger Gemenge, welches Wolframkarbid, Nickel und Mangan bei nachstehendem Verhältnis der Komponenten enthält! Nickel 4 bis 5 Gew,%, Mangan 1 bis 1,5 Gew,%, Wolframkarbide Rest (UdSSR-Urheberschein Nr· 390899).

Die beschriebene Elektrode mit Pulverfüllung and Elektrodensohutζumhüllung weist bei der Verwendung zum Auftragsschweißen von Kompoeitlonslegierungen wesentliche Nachtelle auf»

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Der Hauptnachteil der beschriebenen Elektrode besteht darm, daß während des Auftragsschweißens die Verfestigungsphase (Wolframkarbide) im geschmolzenen Metall der Stahlhülle teilweise oder vollkommen aufgelöst werden· Dies ist eine Folge der hohen Schmelztemperatur der Legierung (Bindemittels) auf Elsenbasis beim Lichtbogenauftragsschweißen und vermindert die vorgegebene Konzentration der Verfestigungsphase sowie ändert die Zusammensetzung der Legierung (Bindemittels) durch Auflasen der Wolframkarbide im Stahl· Hierbei entstehen GefÜge von Wolframstahl bis Gußelsen mit einem bedeutenden Gehalt an sekundären Wolfram-Eisen-Karblden·, Die erwähnten Gefüge besitzen eine erhöhte Sprödigkalt sowie sind zur Rissebildung und Abaplitterung der mit der beschriebenen Elektrode auftraggeschweißten Verfestigungsschicht geneigt, wodurch die Verschleißfestigkeit der zu verfestigenden Konstruktion^ teile vermindert wird·

Außerdem macht die bei der beschriebenen Elektrode vorhandene Schutzumhüllung ein Mechanisieren des Auftragsschwelßprozesses unmöglich und zum Entfernen der Schlackenkruste von der Auftragsschweißschicht sind zusätzliche technologische Arbeitsgänge erforderlich·

Ss war das Ziel der vorliegenden Erfindung, die erwähnten

Nachteils zu beseitigen«

Die Aufgabe bestand darm, durch ein Sndern der Zusammensetzung des pulver for mlgen Füllstoffs uM'dt^ Wahl eines Μβΐ&ΐΐ=-

zu ermöglich6n_s daß iß de? JrXd.t^a.g.s&^imelQ^

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_ ίο -

schicht dxe vorgegebenen Konzentrationen und phyalkalisch-cheta 1-schen Eigenschaften der Yeffestigungsphase (Wolframkarblde) beim Beibehalten von Festigkeit und Plastizität der Legierung (Bindemittels) aufrechterhalten werden·

Die gestellte Aufgabe wird durch Herstellen und Verwenden eignes Elektrodenbands mit Pulverfüllung zum Auf tr ausschweißen verschleißfester Kompositionsiegierungen gelöst, das aus einer Me"ballhülle besteht, welche mit einem pulverformlgen Gemenge gefüllt ist, die Wolframkarblde, Nickel und Mangan enthält, bei dem erfindungsgemäß die Metallhülle aus Kupfer oder einer Legierung auf Kupferbasis, welche Nickel enthält, oder einer Legierung auf Kupferbasis, welche Nickel in Kombination mit Metallen (Aluminium, Mangan, die einzeln oder kombiniert verwendet werden) enthält, besteht und das pulverförmlge Gemenge außer den erwähnten/Prozent>' des Gesamtgewichts des Blektrodenbands mit Pulverfüllung angegebenen Komponenten (Wolframkarblde 4-5 bis 70, nickel 0,5 bis 10,5, Mangan 0,5 bis 11,0).noch, ebenfalls in Prozent des Gesamtgewichts des Elektrodenbands mit Pulverfüllung angegeben. , folgende Komponenten enthält:

Magnesium 0,2 bis 1,0

Aluminium 0,2 bis 1,0

Fluorpolymerisate 1>5 bis 3tO·

Die bevorzugte Verwirklichungsform der Erfindung ist das Elektrodenband mit PulverfHllung, bei dem die Metallhulle e-rfln- -

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dungsgeraäß aus einer Legierung auf Kupferbasis, welche Nickel in einer Menge von 0,2 bis 29,5 Gew.% in Kombination mit Metallen (Aluminium m einer Menge von 0,3 bis 1,8 Gew«%, Mangan in einer Menge von 0,3 bis 13 Gew.%, die einzeln oder kombiniert verwendet werden) enthalt, besteht und das pulverformige Gemenge außer den erwähnten Komponenten noch Titan in einer Menge von 0,3 bis 0,6 Gew»% vom Gesamtgewicht des Slektrodenbands mit Pulver füllung und Nickeloxide In einer Menge von 0,5 bis 1,5 Gew.% vom Gesamtgewicht dta Elektrodenbands alt Pulverfüllung enthalt· Wenn das erfindungsgemäße Elektrodenband mit Pulverfüllung

zum Verfestigen der Konstruktionstelle von Hochofen-Beschickungsvorrichtungen verwendet'ward, so ist es empfehlenswert, die Zusammensetzung des Blektrodenbands mit Pulverfullung in Abhängigkeit von den lins at zbe dingungen der Konstruktionstell« zu wählen«. So wird empfohlen, beim Auftragschweißen einer Kompositionsltglerung zum Verfestigen der Kontaktflächen von Gichtglocke und -trichter der Beschickungsvorrichtung eines Hochofens, welche einem Vtrsohlelg durch Gase und Schmirgelstoffe bei Betriebstemperaturen ▼on 400 bis 600°C unterworfen sind, e m Elektrodenband mit Pulverfüllung zu verwenden, bes. dem erfindungsgemäß die Metallhulle aus

einer Legierung auf Kupferbasis, welche Nickel in der Menge 20,5 G«w.% in .Kombination mit Aluminium in der Menge 0,3 Ggw.% und Manglue, in der Menge 13 Gew.% enthält, besteht und das pulverförmig θ Gemenge folgende Komponenten in Prozenten des Gesamtgewichts des

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Elektrodenbands mit Pulverfüllung enthältJ ?/olframkarbide 67, Nickel 0,3, Mangan 2,5, Magnesium O,5_S Aluminium 0,5, Titan 0,4, Fluorpolymerisat 2,5, Nickeloxyde 1,0.

Beim AuftragsschwQißen einer Kompositlonslsgierung zum Verfestigen des Schutzgürtels von Gichttrichter und -glocke, die unter weniger schweren Bedingungen bei Abnutzung durch Schläge und Schmirgelstoffe arbeiten, ist es zweckmäßig, ein Elektrodenband mit Pülverfüliung zu verwenden, bei dem erfindungsgemäß die Metallhülle aus einer Legierung auf Kupferbasis, welche Nickel in der Menge ^,!p Gew.% in Kombination mit Aluminium m emor Menge von 1,2 bis 1,8 ßew.% und Mangan in einer Menge von 0,5 bis 1,0 Gew.% enthält, besteht und das pulverförmige Gemenge folgende Komponenten in Prozent vom Gesamtgewicht des Elektrodenbands mit Pulverfüllung enthält: Wolframkarbide 65 bis 70, Nickel 0,3 bis 3,0, Mangan 0,5 bis 0,8, Magnesium 0,2 bis 1,0, Aluminium 0,2 bis 1,0, Titan 0,£ his 0,5, Fluorpolymerisat 1,5 bis 2,0, Nickeloxyde 0,5 bis 1,0·

Diese Elektrodenbänder mit Pulverfüllung sind wirtschaftlich, da sie einen verhältnismäßig niedrigen Nickelgehalt (in der Größenordnung von 6,5%) besitzen«

Das erfindungsgemäße Elektrodenband mit Pulverfullung gewährleistet, daß in der Auftragssohwelßschicht verschleißfeste Komposl-110nslegierungen erhalten werden, in denen die WolframkarbldkÖrnei?

ihre vorgegebene Konzentration und physikalisch-chemische Ausgangeeigenschaften beibehalten*

Hierbei wird während des Lichtbogenauftragsschweißens erreicht^

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das dXG übrigen Komponenten des iilektrodenbands mit Pulver füllung, d.h. des pulverförmigen Gemenges (mxt Ausnahme der Wolframkarbide)

und der Matallhülle, vollkommen geschmolzen werden· Dies ermöglicht, in der AuftragssehwelßschXcht eXn Kompositionsiagierungsgefüge zu erhalten, das aus der Verfestigungsphase (Wolframkarbidkörnern) und aus der Legxerung (Bindemittel), Xn dem die erwähnte Verfestigungsphase vertexlt ist, besteht_o Die Volumenkonzentratxon der Wolframkarbxde errexcht xn der Auftragsschweißschicht 40 bis 65%, wodurch eine hohe Verschleißfestigkeit der Komposi* tionslegXerung gewährleistet wxrdc Dxese VerschleXßfestXgkeXt xst 3 bis 5 mal größer als diejenige einer speziellen Legierung des

Typs Sormeit-I·

Die Verfestigungsphase (Wolframkarblde) ist in der Legierungsmasse (Bindemittel) verteilt, welche (unter Inbetrachtnahme einer Verdünnung durch Grundmetall des Konstruktionsteils) folgende Zusammensetzung In Gew.% hat: Nickel 5,0 bis 350,0, Mangan 1,0 bis 25,0, Aluminium 0,03 bis 3,0, Magnesium 0,02 bis 0,08, Titan 0,03 bis 0,18, Eisen 1,0 bis 5,0, Kupfer Rest (bis 100^).

Die Verwendung des erfindungsgemäßen Bloktrodenbands mit Pulverfüllung ermöglicht es, den Auftragsschweißprozeß unter Verwendung bekannter und m der Industrie weltvtrbrexteter Ausrüstung für AuftrassGGhwexseii (s.B* AuftragEsoh^eisaussüsttmg des InaIis.« tuts für Elsktrosohwexsen "1·0. Paton'O sa. ffiSJhsnlsa,eren taad sa automatXsXgren· Hierbei beträgt die AuftragssöhweXßlelstung 28 bis

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60 kg auf-traggeschwelßter Kompositionslegierung pro Stunde Cje nach dem SchweißstromrOgIiEe)₁ was 55 bis 5mal größer als die Leistung der bekannten Auftragsschweißverfahren ist»

Die vorgeschlagene .'erfindungsgemäße Zusammensetzung des pulverförmigen Mullstoffs ermöglicht es, beim Auftragsschweißen, einen offenen Lichtbogen ohne Verwendung eines zusätzlichen Schuttes im Bereich der geschmolzenen Legierung durch Flußmittel oder Gas zu benutzen. Hierbei ist die Auftragsschweißschicht der Kompositlonsleglerung von Lunkern und Poren frei·

Erfindungsgemäß besitzt die Legierung (Bindemittel) in der Kompositionslegierung eine hohe Piastizitat, welche durch die

Dehnung in der Größenordnung von 35 bis 55% nach dem Auftragsschv/elßen bei Temperatur 20°C gekennzeichnet wird_o Die ermöglicht das Auftrags schwe iß en der Kompositionsleglerung ohne Vorwärmen oder Anwärmen des KonstruktIonsteils während des Schweißprozesses

und das Erhalten einer Auftragsschweißschicht ohne Risse und Absplitterungen.

Das erfindungsgemäße Slektrodenband mit Pulverfüllung zum Auftragschweißen von Komposit ions legierungen ermöglicht das Auftiragsschweißen mit einem niedrigen spezifischem Energieaufwand in der Größenordnung von 1,2 bis 2,3 i:W,h/kg auftraggeschweißter Kompositionsleglerung, was 50 bis lOOmal geringer als bei der bekannten Aüftragsschweißung im Ofen ist.

Das erfindungsgemäße Elektrodenband mit Pulverfüllung er-

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mogllcht es, eine gut geformte Auftragsscliweiaschlcht ohne schroff· Schwankungen der Oberflächenhohe zu erhalten· Außs rdem verlauft der Auftragsschweißprozeß bei minimalem Verspritzen und Abbrennen des Elektrodenbandmaterials· Der Aufwand an Elektrodenbead mit Pulverfttllung betragt 1,15 bis 1,2 kg je kg auftraggeschweißter Kompositionslegierung·

Wtltere Vorzuge und Vorteile der vorgeschlagenen Erfindung werden aus der nachstehenden ausführlichen Beschreibung der Erfindung ersichtlich·

Wahrend des Lichtbogenauftragsschweißens von Konstruktionsteilen m!Lt Komposltlonslegierungen unter Verwendung der erflndangsgemä3en ElektrodenbSnder mit Pulver füllung ist eine Wechselwirkung des geschmolzenen Hüllenmetalls und des pulverformigen iUllstoffs mit der Iiichtbogenatmosphare und dem Grundmetall des Xonstruktiona-tells unvermeidliche Infolge dieser Wechselwirkung können die Verfestigungsphase aufgelöst, die Legierungselemente abgebrannt und das geschmolzene Metall mit schädlichen Beimengungen (Sauerstoff, Kohlenstoff, Schwefel und Wasserstoff) angereichert «erden·

Die Änderung der chemischen und Phasenzusammensetzung »ehrend des Auftragssohwelßens von Komposltlonslegierungen hat einen negativen Binfluß auf deren Verschleißfestigkeit. Erfin-AKBgsgemHß «erden die vorgegebene Zusammensetzung und das vorgegeben« a Gefügβ der Kompositionslegierung in der Auftragsschwelfr «ohicht durch die Einheit der Zusammensetzung von Metallhülle

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und pulvarformlgem Füllstoff des Elektrodenbands erreicht.

Als Metall für die Hülle der erfindungsgemäßen Elektrodenbander mit Pulverfüllung wurden Kupfer oder Legierungen auf Kupferbasis gewählt, welche Legierungselemente (Wickel, Mangan, .Aluminium) enthalten»

Bei den bekannten Elektrodenmater lallen mit Stahlhülle werden wahrend des Auftragsschweißens die Wolframkarbide vollkommen oder teilweise aufgelöst, wodurch die Auftragsschweißschicht spröde gemacht wird· Im Gegensatz hierzu stehen die Legierungen auf Kupferbasis, welche Nickel, Mangan und Aluminium enthalten, während des Lichtbogenauftragsachwelßtns bei einer Schweißbadtempera* tür von 125O bis 135O°C mit der Verfestigungsphase (Wolframkarbiden) praktisch in keiner Wechselwirkung.» Andernseits benetzen sie gut die Wolframkarbide, wodurch eine zuverlässige Befestigung der Verfestigungsphase in der Legierung (Bindemittel) gewährleistet wird·!Gleichzeitig wird eine gute Verschweißbarkelt der Auftragsschweißschicht mit dem stählernen Konstruktionsteil tsicherge-

Die gewählten Legierungselemente (Nickel, Mangan, Aluminium) ermöglichen es, eine Legierung (Bindemittel) auf Kupferbasis mit hohen Festigkelts- und Plastizita'tseigenschaften zu erhalten·

Wenn zum Herstellen der Metallhülle Kupfer oder Legierungen auf Kupferbasis verwendet werden, die eine unzureichende Menge von Legierungselementen zum Erhalten der'Zusammensetzung!gewünschten) der Legierung (Bindemittels) in der auftraggeschweißten

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Konipos it ions legierung enthalten, wird die unzureichende kenge an Legier ungseleraent en in die Zusammensetzung des pulverförmlgen Gemenges eingeführte Selbstverständlich führt dies zu einem geringeren Gehalt an Wolframkarbiden in der Gemengezusammensetzung und demgemäß zu einer verminderten Verfestigungsphase in der auftraggeschweißten Komposltionsleglerung, wodurch deren Verschleißfestigkeit gesenkt wird.

Der obere Grensgehalt an Legierungselementen in der Legierung auf Kupferbasis wird durch Verminderung der Plastizität der erwähnten Legierung begrenzt, wodurch die Herstellung der Metallhülle des !Elektrodenbands mit Pulverfüllung erschwert wird·

Vorzugsweise wird zum Herstellen der Metal\hiille des Elektrodenbands eine Legierung auf Kupferbasis verwendet, welche Nickel In Kombination mit Mangan und Aluminium und zwar In Qevu% Klckel 0,2 bis 29,5» .Aluminium 0,3 bis 1,8, Mangan 0,3 bis 13,0 enthält»

Um m der Auftragsschweißschicht ein Kompositronsleglerungsgefüge mit einer hohen Volumenkonzentration der erwähnten Phase und die vorgegebene Zusammensetzung der Legierung (Bindemittels) zu erhalten, metallurgischen Schutz der Schmelzzone zu gewährleisten, die luftragsschweißschicht zufriedenstellend zu formen und eine

solche ohne Fehler (Poren, Risse) zu erhalten, wird beim Elektrodenband mit Pulverfüllung gemeinsam mit den erwähnten Metallhüllen .ein pulverförmiges Gemenge verwendet, welches Wolframkarbide, Nickel

J *

Mangan, Aluminium, Magnesium, Titan, Fluorpolymerlsatt -und Hickel-

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oxyde enthält.

Die Veriestigungsphase der Kompositloiislegierungen (Wolframkarbide) wird erfmdungs^emäß m die Füllstoffzusammensetzung in einer Menge von 4-5 bis 70 Gew,?S eingeführt, um eine hohe Verschleißfestigkeit der Kompositlonsleglerungen zu gewährIeisten·

Der obere Grenzwert (70 Gew,%) wird durch die technologischen Möglichkelten beim Erzeugen eines Komposltionslegierungsgefüges mittels Lichtbogenauftragsschweißung bestimmt. Beim überschreiten des erwähnten Grenzwerte wächst die Wolframkarbidmenge, die durch die Legierung (Bindemittel) nicht benatzt wird· Dies hat schlechtere Betriebseigenschaften der auftraggeschweißten Kompostionslegierung zur Folge und ist außerdem wirtschaftlich unzweckmäßig·

Bei einer geringeren Wolframkarbidmenge als 4-5 Gew.% wird die erforderliche Verschleißfestigkeit der Eoaposltionslegierung nicht gevsähr leistete

Bm Hlckelgehalt von 0,5 bis 10,5 Gew.% in dem pulverförmigen

Gemenge ermöglicht es, die Festigkeitskennwerte der auftragge*·.·/^.*..;. schweißten Kompositlonsleglerung durch Verfestigen der Legierung (Bindemittels) und Bilden von intermetallischen Verbindungen (ζ·Β_ο HiAl, HauAl) mit anderen Leglerungsalementen zu erhöhen. Bei einem Nlckelgehält von 29»5 Gew.% m der Metallhülle ist es ausreichend, 0,5 Gew,% Nickel in das Gemenge einzugeben, wodurch die Nickelverluste durch Oxydleren und Verspritzen während des Auftragsschwelßens vollkommen ausgeglichen werden·

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Bel einem geringeren ISlckelgehalt (0,2 Gew.%) xn der Metallteile wird entsprechend der Kicke !zusatz in das pulverförmig Gemenge vergrößert. Der höchste Nickelgehalt im Gemenge beträgt

10,5 Gew.%«,

Bei einem höheren Gehalt in Gemenge begünstigt Nickel das Auflösen einer bedeutenden Menge von Wasserstoff und Kohlenstoff in der Legierung (Bindemittel), wodurch Versprödung hervorgerufen wird· Außerdem begünstigt Nickel" beim überschreiten des angegebexxtn Grenzwertgehalts das Auflösen des Eisens de.ß Stahlgrundmetalls der Konstruktionstelie, was να ederum ein vergrößertes Auflösen der Wolframkarbide zur Folge hat, wodurch die Verschleißfestigkeit der auftraggeschweißten Kompositionslegierung bedeutend vermindert wird.

Eine Manganmenge von 0,5 bis 11,0 Gew.% in dem pulverfÖrmlgen Gemenge erhöht die lestigkeltsetigenschaften und Hitzefestigkeit dir Legierung (Bindemittels). Gleichzeitig "lähmt dieser Mangangehalt den schädlichen Einfluß von Schwefel und beseitigt die Sprödigkelt der Legierungen, wenn sie Kohlenstoff enthalten. Mant*a: gan 1st auch ein gutes Beruhigungsmittel·

Bei einem Mangangehalt von ca· 0,3 Gew.% m der Hülle gewährleistet die auf unter 0,5 Giw_o% verminderte Mangankonzentration in Gemenge nicht, daß Schwefel in Form von unlöslichen schwerschmelzenden Verbindungen gebunden wird·

Das Überschreiten des oberen Grenzwerts des Mangangehalts

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im Gemenge, der 11 Gqw.^J beträgt, vermindert beim Vorhandensein von 0,3 Gew.% Mangan in der Metallhülle bedeutend die Plastizität der Legierung (Bindemittels), wodurch die Verschleißfestigkeit der auftraggeschweißten Z0mp07.it lonsleglerung schlechter wird^

Außerdem werden bei a meta erhöhten Mangangehalt die sanltäjphygj.enisch.en Bedingungen beim.. Auftragschweißprozeß schlechter,

Aluminium wird in einer Menge von 0,2 bis 1,0 Gew.% in den Füllstoff eingeführt, um das Oxydieren der Legierung (Bindemittels) bei erhöhten Temperaturen durch Bilden von dichten achutzhauten auf ihrer Oberfläche zu verhüten.

Außerdem begünstigt Aluminium das Verfestigen der Legierung

(Bindemittels) durch Bilden von intermetallischen Verbindungen. Es wirkt auch günstig auf die technologischen ^cliweißkennwerte des Elektrodenbands mit Pulverfüllung, indem es als Entgaser zum Erzeugen vQn dichten, porenfreien Nähten beitragt.

Bei einem Alumlniumgahalt im pulverförialgen Gemenge von weniger als 0,2 Gew.% 1st dessen Einfluß auf die Eigenschaften der Legierung (Bindemittels) unbedeutend.

Beim Überschreiten des oberen Grenzwerts (1 Gew.%) des Aluminiumgehalts m dem pulverförmigen Gemenge wird die legierung

(Bindemittel) spröde, vorausgesetzt daß der Alumimumgehalt in der

Hülle 1,8 Gew.% beträgt.

Magnesium wird m einer Menge von 0,2 bis 1 Gew.% m die Zusammensetzung des Füllstoffs eingeführt, um den schädlichen Schwe-

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feleinfiuß zu beseitigen, indem Schwefel in Fora, von scIomgüschmalzenden unlöslichen Verbindungen (MgS) gebunden wird₉ Magnesium st Gilt sbonfttllb hohe technologi^Iio 3chv?3i3ksmvverte des pulvergefüllten Bands sicher· St trägt zu einem guten Entgasen der auftrag^esohwelßten Kompositionslegierung und Erzeugen von dichten porenfrelen Kanten bei. Magnesium erhöht die Hitzefestigkeit der Legierung (Bindemittels), indem es das Oxydleren bei erhöhten Te taper at ur en durch Bilden einer dichten HgO-Haut verhindert_o Bei einem. Ha^neaiumgohalt von weniger als 0,2 Gew./S nird das Binden von Schwefel m ciusreichendem Grad nicht gewährleistet. Bei einem 1 (Ζβ\Ί»% überschreitenden Ma; ;ne si umgehalt wird das Formen des auftra_:_;jeschweißten Metall verschlechtert, da es m _tjrÖ3erem Maße bei Auftnagsschwelßen verspritzt wird»

Titan wird in einer Menge von 0,3 bis 0,6 Gew.% in die Zusanimensetzun^ des Getaenrje der erfindungsgemäßen Slektrodenbänder eilt

; eingeführt, um die Plastlzitätsel^enschaften der Auf· trassschwelßschicht im die Sprödigkelt hervorrufenden Temperaturbereich von ^OO bis 500⁰G zu erhöhen. Hierbei bindet Titan den Wasserstoff m Form von festen Hydriden, wodurch das öintstehen von Rissen und Absplitterungen in der auftraggeschweißten Kompositionslegierung verhindert wird. Titan begünstigt das Torfestigen der Legierung (Bindemittels) bei der Ytarmebehandlung durch Bilden von intermetallischen Verbindungen vom Typ ITiTi, Hl^Ti. Bei einem Titangehalt von ..oniger als 0,3 Gew.% im pulver form lg en Getaeng-a

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wird praktisch keine Erhöhung der PlastlzitatsGi^enschuften der Legierung (Bindemittels) im dia oprödigkelt hervorrufenden ToEiperaturbereich beobachtet» Beim überschreiten des oberen Grenzwerts

des Tltangohalts (0,6 Gew.%) ini Gemenge wird das Formen der auftrage schweiß ten Kompositionsiegier ung merklich verschlechtert, indem diese beim iiuftragsschwelßen verspritzt wird.

Das Vorhandensein von fluororganischen Verbindungen (Fluorpolymerisate m einer Menge von 1,5 bis 5|O Gew„%) im pulverformlgen Geaenge gewährleistet den Wolframkarbidkörnern einen guten Wärmeschutz gegen den Warmeelnfluß des Lichtbogens und das Uberjehen derselben m die üuftragGschwelQschlcht ohne änderung der iiasgangseigenschaften, da Fluorpolytaerisate niedrige Wärmeleitfähigkeit und hohe Lichtbogenbasta'ndlgkeIt besitzen· Die Wärmeleitzahl ist gleich (5,4 bis 6,0). 1O~^ cal . Dia

cm.sek. grad

Lichtbogenbestandlgkelt ist 250 sek. lango Zugleich hiermit erzeugen die Pluorpolymerxsate bei der thermischen'Destruktion metallurgischen Schutz der Schmelzzone, indem sie .Atmosphärenvvasserstoff des Lichtbogens in Form von beständigen und in geschmolzenem Metall unlöslichen Wasserstofsäüös-iLd.-"^^^¹¹¹^¹·¹¹³^⁰¹¹ binden· Außerdem ist das Zerfallsprodukt von Fluorpolytaerlsatan, nämlich Kohlenstoff, ein aktives Beruhigungsmittel und erzeugt beim Verbrennen einen zusätzlichen Gasschutz für das geschmolzene Metall· Hierdurch wird es möglich, das Auftragsschweißen mittels der erfindungsgemäaen Elaktrodenbänder mit Pulverfüllung ohne SchutzÄiußGiittel oder Schutsgas durchzuführen. Wenn der Gehalt

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an IPludrpolymerlsaten in der Ge uienge zusammensetzung geringer als 1,5 Gew.% wird» so ruft dies die Porenblldung in der ilutragss chwe is schicht hervor, da die Schmelszone unzureichend gegen Luft geschutit 1st. Em überschreiten des oberen GrenzYJerts des Gehalts an !Fluorpolymarisaten (3 Gew.%) m der Gemengezusammensetzung hat eine erhöhte Kohlenstoff-Konzentration in der Legierung (Bindemittel), welche großer als der zulässige Wert von 0,05 Gew.% ist, zur Folge, wodurch die Versprödung der auftraggeschyjeißten Komposition^ legierung hervorgerufen wird«.

Das erfindungsgemäse Sinfüiir en ..von Nickeloxyden m einer Ivlenge von 0,5 bis 1,5 Gew_e% m die Gemengesusammensetzung wurde vorgeschlagen, um die Verluste an Slektrodenmetall durch Verspritzen beim Auftragsschweißen zu vermindern« Außerdem treibt das Einfuhren von ^iekeioxyden zum zusätzlichen Entfernen von Wasserstoff aus dem geschmolzenen Metall durch Kochen des Schweißbads bei·

Wenn, der Gehalt an iTlckoloxjtden m der Zusammensetzung des pulverfö'rmlgen Gemenges geringer als der minimale Grenzwert (0,5 Gew#%) ist, so wird kein positiver Einfluß durch Vermindern des Verspritzens beobachtet, wobei auGh die Auftragsschweißschicht weniger gleichmaßig geformt wird. Die obere Grenze des Gehalts an Nickeloxyden (1,5 Gew.^) im Gemenge w.ird durch die zulässige Sauerstoff-Konzentration in-der Legierung (Bindemittel) bestimmt« Außerdem können beim Einfuhren von mehr als 1,5 Gew»% Niekeloxyden Hisse in der Auftragsschweißschicht entstehen«

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Die beschriebenen Zusammensetzungen der Metallhülle des Elektrodenbands mit Pulverfülluns und die Zusammensetzung des pulverförmlgen Gemenges ermöglichen orfindungsgemäß eine verschleißfeste Kompositionsleglerung'zu erhalten, die bic 5 Vol.% Verfest lg ung spfc se OYolfratnkarblde) enthalt, welche m der Legierung» Linuse (Bindemittel) mit folgender, (unter Inbetrachtnahme einer Verdünnung durch Grundmetall dos Kons trukt ions te ils) In Gew.% angegebener Zusammensetzung verteilt ist: llickel 5,0 bis 30,0, Mangan 1_c0 bis ,25,0, Aluainlum O₁O^ bis 3,0, Maßneaium 0,02 bis

0,08, Titan 0,03 bis 0,18, Elsen 1,0 bis 5»0, Kupfer Rest bis 1OQJ

Der große Bereich, in dem die LegierungseIemente m der Zusammensetzung der Legierung (Bindemittels) enthaltend sind, ermöglicht es, vor sohle I3feste Eotapositionslsgierungen zu erhalten, welche unterschiedliche Festigkeit se igenschaf ten besitzen und einem weiten Kreis von Anforderungen entsprechen, die an Erzeugnisse gestellt werden, welche unter schweren technologischen Betriebsbedingungen eingesetzt werden.

So ist es beispielsweise zweckmäßig,'zur Verfestigung von Konstruktionsteilen, die bei hohen Temperaturen m der Größenordnung von 4-00 bis 600⁰O und beim Verschleiß durch Schmirge!stoffe und Gase, welche die Festigkeitseigenschaften der Legierung (Bindemittels) vermindern, eingesetzt werden, eine Kompositionsleglerung zu verwenden, deren Legierung (Bindemittel) folgende, (unter Inbetrachtnahme einer Verdünnung durch das Grundmetall des zu verfestigenden Konstruktionteils) in G^w·% angegebene Zusam-

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Imt: ITiokel 19 bis 20 , ΙΓωτ;αη 19 Ιϋε 20, ^l'.mim ¹M 0,05 bis 0,2, Mj^nijsiiia 0,02 bis 0,0J, Ti San. 0,05 blr; 0,1, Ilsen 1,0 bis 1,5, IZupüsr Hest bid 100;i. Eine solclaa LsjjierunG (Bindemittel) hat holio Psati^kelts- und Plastizität J3ij3nnoiiaftsn oovjie besitzt nach der \7ai^rciebGl^andliing Gino (sGcäl - oliala C-IQG bostiauta) Rool-.VQllh.ai¹ te 30 bis 32 Sinlieiten· GGU'ieinsam mit dei' 7G:efeatigung5 pLsse (*.7olframkauba.de, weiche elna Harte HHA = 90 besitzen) bildet die ermähnte Legierung (Bindemittel) Gine verschleißfeste liomposX-tionGleglsrun^, dia slnen Eoraplox hoher 2ijcn3Gli£iftoii aufweist ο

Dia erv/ähnte Eompositionslagierung »vird bola -liuf unter Ysrv/Giid 11:13 ai-^s Elektrode eines iilektrodenbands 3111 Pulverfällung erhalten, bei dem die Metallhülle arfmdungs^etnäs aus Gluer Legierung auf Eupferbasis, welche Hiokel m der ils ng e 20,5 Gew»% in ICociblnation mit Alunlnlum in do:.¹ Ken^e 0,3 Gew.% und Mangan m der Hen^e 13 Gew.% enthält, besteht und das pulverförmi^e G3O2iige 111 Piozonten vom Qcaacr'i^evjicht des Ulektrodanbands mit Pulverfüllung folgende Komponenten enthält: Wolframkarbide 67,0. Nickel 0,3, Ilaiis-an .i,5, Magnesium 0,5, aluminium 0,5, Titan 0,4·.. 3'i:ϊorpolyπl'3:ίl·3ate 2,5, ITiakolosyde 1,0.

JSs ist zweckmäßig, euci Verfestigen sron Eonstrukt ions te ilen» Vielehe unter weniger schweren als den obenbeschriebenen Bedinguü-= gen eingesetzt werden, die Kompositlonsle^Ierung mittels eines Elektrodenbands mit Pulverfullung mit einem geringeren ITickoi^s^.V: auf 2;Uschis 13en, wodurch, das Ulsktrodenbacö m.'iissQhs.S^Xio'nQZ ^t:?ί

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BAD ORIGINAL ,-:

^o wiid cue. Äuftr ausschweißen einer verschleißfesten IComposltionslegierung am Elaktrodenband mit Pulverftiliung verwendet, bei dem erf indungsgamäß die Metallhüllo aus einer Legierung auf Eupfei'ba^i.., r;elche Kicke 1 in einer Menge von 5>5 bis 6,5 (}·-■<:;,% in Kombination rait ^laiEliiiasi in ei:i3C klenge von 1,2 bis 1,8 Gevv·^ und Mangan m einer Mengo von 0,5 bis 1,0 Gew.% enthält, besteht und das pulverförmig G-aeienge m Prozenten vom Gesamtgewicht des Blektrodenbands mit PuIverfHllung aii^e^Qbene, folgende Komponenten enthält: 'Jolframkarbide 65 bis 70, ITiokel 0,3 bis ^Q, Mangan 0,5 bis 0,8, rxisneaiLua 0»2 fels 1,0, .iluEiiniuia 0,2 bis 1,0, Titan 0,4 bis 0,5, Fluor polymer is at 1,5 bis 2,0, ITxokeloxycLe 0,5 bis 1,0, wobei die erzeugte KompositlonslGglorung 56 bis 65 VoI„% Verfestigungsphase (Wolframkarbide) enthält, die m der Legierung (Bindemittel) verteilt ist, welche (unter Inbetrachtnähme einer Verdünnung durch Eisen des zu verfestigenden Konstruktionsteils) folgende, in Gew.% cngegebene Zucamasiisotzung hat: Uiekel 5 bis 6, KaAjan. 0,6 bi.3 1, Magnesium 0,02 bis 0,OJ, ^lumlniuia 1,5 bis 1,8, Titan O₁CW- bis 0,07, Eisen 1,0 bis 1,5, Eupfer Rest bis 100.

Die hohe Voluniertlnmzentration der Wolframkarbide und auch die hohen Testlgkeltseigenschaften der Legierung (Bindemittels) /KerbschlagsähigkeIt in der Größenordnung von 12 kpm/cm. , Bruchfestigkeit von 05 kp/mni²/ nach der Wärmebehandlung gewährleisten eine gute Arbeitsfähigkeit der Eompositionsleglerung bei Verschleiß durch Schläge und Schairge!stoffe während ihres Einsatzes«, Bei Verwirklichung der Erfindung ist in Betracht zu nehmen, ,

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da~ unerwünschte Bexmengungen in. der Zusammensetzung der Legxerung (Bindemittels) vorhanden sein können·

Zu diesen unerwünschten Bei meng uns en, welche die IFestigkeltselgencchaften der Komposxtionslaglerung vermindern, gehören Schwefel, Gauerstoff, V/asser stoff, Kohlenstoff, Wismut, Antimon, Blsi,

■.Vioinut, intimon and Blei verschlechtern die Eigenschaften einer Legierung auf Eupferbasxs und erschweren das Druckverformen bei der Herstellung der Metallhülle fur das Elektrodenband mit PuIverfüllung. Ihr Gehalt Xn einer Legierung auf Kupferbasxs soll folgende Werte nicht erreXchen: Wismut 0,002 Gev?.%, Antimon 0,005 Gew.%, BIeX 0,005 Gew.f&m

Eine schädliche Beimengung für Legxerungen auf Kupferbasis

1st auch Schwefel, dessen Gehalt In der Legierung 0,01 Gew_o% nicht überschrexten soll. Schwefel bildet mit Kupfer und !Ticke 1 eütektxsche Gemische, beispielsweise Gu + GuSpj Ux + Hx^Spj die an den Grenzen mit WolframkarbXdkörnern ausgeschxeden werden und der Komposxtxonslegxerung die Sprödigkext verlexhen·

Dxe Begrenzung des Gehalts an Sauerstoff Xn einer Legierung auf Eupferbasxs (auf höchstens 0,02 Gew.%) erfolgt xnfolge seiner Fähigkeit, xn der Legxerung auf Eupferbasts "V7asserstoffkrankhext^M

hervorzurufen. Wasserstoff aus dem Umgebungsittdxum reacxert bex hoher Temperatur mxt dem Sauerstoff von Eupferoxyd oder Hxckeloxyd, die Xn der LegXerung (Bxndemxttel) enthalten sxnd, und erzeugt dxe Legxerung zerstörende Wasser dämpfe«

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können Metalloxyds bei ihrer imskristalllsation jJutoktika vom Typ Ca + Ga₉O, ITi + ITlO bilden, wodurch der Kompositlonslegierung-die Sprödigkelt verliehen ivird.

Kohlenstoff ist auch ame schädliche Beimengung, da bei einem Gehalt an demselben, welcher drle Löslichiceltsgrenze von 0,OA- bis 0,5 Gew.% überschreitet, die technologischen Eigenschaften der Legierung (Bindemittels) schlechter werden«

Das erf lnd'ungsgemä.^o Slektrodenband mit Pulverfüllung wird nach einem beliebigen bekannten Verfahren hergestellt, Vorzugsweise werden technologische Verfahren und Ausrüstungen verwandt, die im Institut für Slektroschvveißung "S.O. Paton" entwickelt sind· .

Das eriindungsjetnäße Elektrodenband mit Pulverfüllung besteht aus einer Matallhülle von einem rechteckigen Querschnitt, die vorzugsweise aus zwei Teilen, dem Ober- und dem Unterteil, gefertigt

wird, und aus einem pulyerförmigen Füllstoff, der gleichmäßig den Innenraum der Metallhülle auffüllte

Die Komponenten des pulverförmigen Gemenges (Nickel, Mangan, Magnesium, -aluminium) können sowohl m Forui von Pulvern reiner Metalle als auch als Pulver deren Legierungen verwendet werden·

Beispielsweise wird vorgezogen, m die Zusammensetzung dos pulverförmlgen Gemenges Pulver einer illuminium-Magiiesium-Legierung einzuführen, wobei das Verhältnis der iloaponenten gleich 1:1 ist. Die erwähnten Pulver, einschließlich von ITickeloxyden und

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BADORlGfNAL

Fluorpolymericat_# werden vorzugsweise in ^'orni einer Fraktion verbandet, die 0,056 mm große Sieblöcher passieren kann.

icgossene lolfrarnksrbidkörner omd vorzugsweise 0,18 bis 2,0 πιω gros. Hierbei soll die grobkörnige Fraktion mit einer Ilorngrös-εβ voa 0,7 bis 2,0 mn 70 Gew.% und die feinkörnige Fraktion mit einer KorngrÖ3e von 0,18 bis 0,7 ßim 30 Gew.^ betragen.

'Die erwähnten ilomponenten des pulverföralgen Gemenges werden in Mengen, welche ihren nachstehend m Go«.% angegebenen Gehalt im Slektrodenband mit Puivsrfüilung gewährleisten:

WoIfrsm!carbide 45 bis 70

ITickel 0,3 bis 10,5

Mangan 0,5 bis 11,0

Magnesium 0,2 bis 1^.0

Aluminmm 0,2 bis 1,0

'Titan 0,3 bis 0,6

Hlokeloxyde 0,5 bis 1,5

Fluorpoiyaerisat 1,5 bis 3,0_?-

m einem Rilscher gemischt, bis ein m seiner Lusaßiaensetsung hoiriogenos Gomisch C^Qraenge) erhalten 7/ird· Das erhaltene Gemenge wird sum .auffüllen des Unterteils der Metallhülle verwendet, die einen rechtückigen Querschnitt besitzt· Hiernach wird der 'unterteil des Pulverbands durch den Oberteil der Metallhülle zugedeckt, wobei die Ränder eingewalzt werden· Weiterhin wird das pulveiförmige Gemenge beis Durchführen des Bands zwischen Walzen verdichtet«, Der ü des Pulver bands, ?ielcher das Verhältnis der Masse des

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BADORJGfNAL .

^uIv ar for Eigen Fullotoffs aar Iiiasse des Slsktrodenbands mit Pulver füllung ist, kann in Prozenten ausgedrückt zwischen 71 und 7o,5 in Abhängigkeit von der erforderlichen ZucaniLiensetzung der

s itlonsleglerung schwanken·

Das nanh dem beschriebenen Verfahren hergestellte Elektrodenband mit Puiverfüllung wird zum ^uftragsschweißen von Konrpositions leolQrungen auf su verfestigende Konstruktionsteile aus nledriggekohltem oder nledrigleglertem Stahl, z.B. auf Klappen, Gichttrichter and -gloaken von HocIiofen-BQccIiickuivjsvorrlchtunijen, verwende to

Das Üuftr3o3sciivi3i3en des erf lndu_^Gsemä;:en Slel:trodeiibands

r.ilt i/ulserf IiIliiaj auf Stalilflsfchsn Tiird ml Uta Is Qucrschwingungon der Slektrode über des Jansen Breite der iiuftra^ssohwelßschicht ausgeführt« Sine solche Arbeltswelse ermöglicht es, die Embrandtiefe ie G-rundiaetali des IConstruktlonsteils, die Breite und Höhe der iiUftrsässoM/eigschlcht aus Eompositlonslefjisrung zu regeln» Bevorzugte .Arbeitsbedingungen beim Auftragsschweißen sind folgende: Schv/eisstjjoiastärke (Gleichstroa mit P&aspolung) 450 bis 1200 A₁ Lichtbogenspannung 32 bis 35 V", Schwelßgeschwmdigkelt 3 bis 15 n/h, Geschwindigkeit der i'lektroden-Qnerschwingungen ifO bis 150 m/h.

Da die Yerschleiafestlgkeit der auftraggeschweißten Komposit ions legierung niolit nur von der Festigkeit der Verfestigungsphase (Wolframkarbiden) sondern auch von der Eestigkalt der Legierung

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- 3-ί -

(Bindemittels) abhängt werden dxe auftragseschwelßten Kons tr uk-

<abh.ebenden
tionstelle nach der span⁵ Bearbeitung elnei' Wärmebehandlung

(.Alterung) durch Halten box einer Temperatur von 400 bis 50O⁰G Xm Laufe von 24 Stunden unterzogen. Hierdurch wird dxe Härte der Legierung (Bindemittels) von 26 bxs 35 HHO (HRC ist dxe Hockwellhärte gemäß Skala C) erhöht»

Konstruktionstelle einer Hochofen-Beschickungsvorrichtung, dxe mittels Kompositionslsglarungen verfestigt wurden, welche mit Hilfe des erfmdungsgemäßen Elektrodenbands mxt Pulverfüllung nach dem obenbe sehr !ebenen Verfahren auftraggeschweißt wurden, wurden unter Be tr Io bsbe dingungen in Hochofen geprüft. Dxe ITutzungsdauer der Klappen von Hochofen-BaschickungsvorrD.chtungen betrug ca« 1 Jahr, was 3 bis 4-mal langer als dxe Nutzungsdauer analoger, mittels der Legierung Sormelt-I auftrajgs^sGb.v/exßter Klappen ist,

Hachdem sich dxe Gichtglocke und der Gicht trichter einer Beschickungsvorrichtung ein Jahr lang m Betrieb befanden, was der Lebensdauer dieser Konstruktionsteile beim Verfestigen mittels der Legierung Sormeit-I entspricht, wurden sie welter in Hochöfen betrieben,und deren normale Arbeitsweise hierbei gewährleisteten·

Nachstehend werden konkrete Beispiele der Verwirklichung der

Erfindung angeführt·

Beispiel 1

Mittels eines Slektrodanbands mit Pulver füllung, das ox\o

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Ginor Kupferhülle besteht, die mit einem pulverförmigen Gemenge gefüllt ist, deren Zusammensetzung aus der Tafel (Beispiel ITr. I) ersichtlich ist, wurde eine verschleißfeste Kompositionslegierung auf einen stählernen Konstruktionstell auftraggeschwelßt»

Zum Auftragschweißen wurden Gleichstrom (Pluspolung) bei einer Schweißstromstärke von 400 bis 500 Ampere, einer Lichtbogenspannung von 33 bis 35 Volt und bei Querschwingungen der Elektrode, deren Geschwindigkeit 40 m/s betrug, verwendet» Die Auftragsschweißgeschwindigkeit betrug 12 m/s.

Die Auftragsschwelßßchicht hatte das Gefüge einer Komposition legierung m der ungeschmolzene Y/olframkarbldkörner 40 bis 45 ausmachten und m der Masse der Legierung (Bindemittels)

.waren, deren Eigenschaften aus der Tafel (Beispiel Nr♦ I) ersichtlich sindo

Die Auftragsschweißschicht ist fral von Rissen, Poren und Schlackeneinschlüssen, wie durch visuelle Betrachtung festgestellt wurde.

Die Verschleißfestigkeit der Auftragsschweißschicht ist nach einer Wärmebehandlung im Laufe von 24 Stunden bei einer Temperatur von 400 bis 50O⁰C 3mal höher als die Verschleißfestigkeit der Legierung Sormelt-I_e

Die Verschleißfestigkeit wurde in Laborbedingungen anhand des Gewichtsverlust· der Auftragsschweißschicht bei Abnutzung der Versuchsproben durch Gase und Schmirgelstoffe in einem Luftstrom bei 2,5 at Druck und 400⁰C Temperatur während einer Prüfaeair'von

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4 Stunden bestimmt. Der Schmirgelstoffverbrauch betrug 20 kg«, Beispiele II bis XII

Unter analogen den im Beispiel I beschriebenen Bedingungen wurden stählarne Konstruktionsteile mittels Slektrodenba'ndern alt Pulverfüllung auftrangeschweißt, deren Zusammensetzung und Prüfergebnisse m der Tafel enthaltend sind»

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Lfd. Hr.	I	Z ρ R ξι mrne ns e t ζ ung Matallhülle, in	HIk- kel	Man-	der\ Me tallhülie, Gew#\ in Gew.%	vom Gesamt- ■ tjGVVlCht	Zusammensetzung des pulverfö.! Gen Gemenges, in Gew„% vom	UTiIc-	Man.;> gan	iilualn;
des Bel-	II	Kup fer			mini	dos Elek troden bands mit Pulverfül lung	L'lokt rodenband mil PulverfUliung	8	9	10
spiels	III		3	4	ma	6	Wolfr.am- karbide	10,5	11,0	1.C
1	IV	2	0,2	0,3	5	26,4	7	0,5	8,0	0,5
V	99,2	19,0	0,3	0,3	26,0	45,0	0,5	9,3	1,C
VI	80,4	29,5	1,0	0,3	26,8	61,7	0,3	2,5	0,5
VII	69,0	20,5	13,0	0,5	25,3	58,0	0,3	0,5	0,2
Till	66,2	6,5	1,0	0,3	25,9	67,0	3,0	0,8	1,0
IX	90,7	5,5	0,5	1,8	26,2	70,0	10,5	11,0	0,7
X	92,8	—	—	1,2	29,1	65,0	0,5	8,0	0,5
XI	100	19,0 ,	-		25,0	45,0	0,5	9,3	1,0
XII	81,0	29,5	1,0		27,5	63,2	2,2	5,0	0,5
69,5	21,0	6,0		25,5	57,0	0,5	0,5	0,2
69,0	6,0	-	-	25,8	62,3	3,0	0,5
92,5	6,0 I	-	1,5	29,0	70,0
92,5	1,5	62,0

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COPY

	Ti tan	Fluor- poly- meri- s-at	Nickel- ' oxycle	Eigenschaften	15	Sichtbare	der ICorapositlonslegierung	Relative	18	Plastl-
				Yolumen-	40,0	Defekte	Harte	Verirc:'	3,0	zitäts-
	12	13	14	konzen-	61,0		der	schlelß-	4,0	elgenschä
	0,6	3,0	1,5	tration	46,8		Legie	festlg- kelt	4,0	<£Lbel Legle rung (Binde mittels)
L- L	0,3	2,0 .	0,5	der Wolf ramkar bi de, %	52,0		rung (Binde-	I	3,8	*·*)
	0,4	3,0	0,0	)	65,0	16		3,1	19
	,0,4	2,5	1,0	56,7	keine	17	3,8	ca. 15%
)	0,4	2,0	0,5	40,0		90	3,0
\JI	0,5	1,5	1,0	61,0	*»-	98	4,0
D	—	1,5	1,5	46,8	-"-	120	4,0
	-	2,3	0,0	52,0	_«-	95	3,8
2	—	3,0	0,7	65,0	_»-.	98	3,1
D	-	2,5	1,5	56,7		120	3,8
7	-	2,3	0,5		90
5	-	"2,0	1,5	-"-	98
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*) - Härte der Legierung (Bindemittels) ohne Wärmebehandlung nach Bookwell (Skala B — HRB),

*♦) relative Verschleißfestigkeit, ausgedruckt durch das Verhältnis der Gewichtsverluste der Kompositionsleglerung nach der wärmebehandlung zu den Gewichtsverlusten des Vergleichsmusters (der Legierung Sormelt-I),

♦ *♦) _ PlastisitätsGlvjenschaften der Legier uns (Bindemittels) ausgedrückt durch die Bruchdehnung dor Legierung (Bindemittels) bei einer Temperatur von 5OO°C in ^

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Claims (5)

1. Elektrodenband mit Pulverfüliun^ zum, j&uftragsschv/elßen verschleißfester Komposltionsleglerungen, das aus einer Me-ballhülle besteht, weiche mit einem pulvorförmigen Gemenge gefüllt ist, das Wolframkarblde, Nickel und Mangan enthält, d a d u r c h gekennzeichnet ,daß die Metallhülle aus Kupfer oder einer Legierung auf Kupferbasis, welche Nickel enthalt, oder einer Legierung auf Kupferbasis, welche Nickel m Kombination mit Metallen (iilumlnlum, Mangan, dio einzeln oder kombiniert verwendet werden) enthält, besteht und das pulvei'fÖrmige Gemenge außer den erwähnten, in Gewichtsprozenten vom Gesamtgewicht des Elektrodenbands mit PulVGiifüliurio ^e^obaiien Komponenten (Wolfratnkarbide 4-5 bis 70, Nickel 0,3 bis 10,5, Mangan 0,5 bis 11,0) noch ebenfalls m Govilchtsprosenten vom Gesamtgewicht des Slok^rodenbands mit Pulvorfüllung an^ejjoben. , folgende Komponenten enthalt:

0,2 bis 1,0
0,2 bis 1,0
Fluorpolymerisate 1,5 bis 3,0.

2. Elektrodenband mit Pulverfüllung nach Anspruch 1, d a -

durch gekennzeichnet ,daß das pulver förmlge

Gemenge außer den ernannten Komponenten noch Titan in amor Menge von 0,3 bis 0,6 Gew.% vom Gesamtgewicht d,es Elektrodenbands mit PulvGi'füllung enthalt«

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3. EIektrodenband mit Pulverfüllung nach Ansprüchen 1, 2, d a d ü ϊ ο, h gekennzeichnet ,das das pulverf öüciige Gemenge außen den erwähnten Komponenten noch Kickeloxjrde in einer ^enge von 0,5 bis 1,5 Gew.% vom Gesamtgewicht des Slektrodenbands mit Pulverfüllung enthält.

4· 31ektüodenband mit Pulverfüllung nach Ansprüchen 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet ,daß die Metallhülle aus einer Legierung auf Kunferbasis, welche Nickel m einer Menge von 0,2 bis 29,5 Gew.% in Kombination mit Metallen (.Aluminium in einer ^Äiange von 0,3 bis 1,8 Gev?.%, Mangan in einer Menge von 0,3 bis 13,0 -Gew.%, die einzeln oder kombiniert verwendet werden) enthält, beateht«

5. Elektrodenband mit Pulverfüllung nach .Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet ,daß die Metallhülle aus einer Legierung auf Kupfei'basis, welche Nickel in einer Menge von 3_t3 bis 5,5 Gew,$ in Kombination mit ilurainium m sinor Menge von 1,2 bis 1,8 Gew.% und Mangan in einer Menge von 0,5 bis 1,0 Gew.% enthält, besteht und das pulverförmlge Gemenge folgende Komponenten, angegeben in Gewichtsprosenten vom Gesamtgewicht des Elektrodenbands mit Pulverfüllung enthält:

Wolframkarbide 65 bis 70

Nickel 0,3 bis 3,0

Mangan 0,5 bis 0,8

Magnesium 0,2 bis 1,0

Aluminium 0,2 bis 1,0 .

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ORIGINAL INSPECTED

Titan 0,4 bis 0,5

Eluorpolymarisat 1,5 bis 2,0

Nickeloxyde 0,5 bis 1,0.

6_# Elektrodenband mit i^Julverfüllung nach Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet ,daß die Metallhülle aus einer Legierung auf Kupferbasis, welche Nickel in der Menge 20,5 Gew.% in Kombination mit -Aluminium m dar Menge 0,3 Gew.% und Mangan m der Menge 15 Gew.% enthält, besteht und das pulverfb'rmige Gemenge folgende Komponenten, angegebenem Gewichtsprozenten vom Gesamtgewicht des Elektrodenbands mit Pulverfüllung, enthält:

Wo If r a rnkar bide 67,0 Hlekel 0,3 Mangan 2,5 Magnesium 0,5 .Aluminium 0,5 Titan 0,4 Piuorpolymerisat 2,5 liickeloxyde 1,0

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