DE2526259C2

DE2526259C2 -

Info

Publication number: DE2526259C2
Application number: DE2526259A
Authority: DE
Inventors: Robert St. Pieters-Kapelle Be De Haeck
Original assignee: La Soudure Electrique Autogene Procedes Arcos Sa Bruessel/bruxelles Be
Current assignee: La Soudure Electrique Autogene Procedes Arcos Sa Bruessel/bruxelles Be
Priority date: 1974-06-17
Filing date: 1975-06-12
Publication date: 1987-11-12
Also published as: JPS5113341A; DE2526259A1; CH602260A5; FR2274391A1; US4016399A; GB1499748A; FR2274391B1; NL7507160A; ES438505A1; BE816414A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Fülldrahtes für das Lichtbogenschweißen mit einem Mantel, der von einem aus Stahl mit niedrigem Kohlenstoffgehalt oder niedriglegiertem Stahl bestehenden Band gebildet wird, und mit einer Füllung, die einen Gewichtsanteil von 30 bis 60 g pro 100 g des Mantels ausmacht und die aus einer Pulvermischung, die Eisenpulver zusammen mit Schlacken bildenden Materialien, metallischen Desoxydationsmitteln, ggf. Lichtbogenstabilisie rungsmitteln aufweist, und einer Zugabe von löslichen oder feinstzerkleinerten Silikaten zubereitet wird.

Derart hergestellte Fülldrähte sind für das vollautomatische oder halbautomatische Lichtbogenschweißen von Stählen mit niedrigem Kohlenstoffgehalt oder niedriglegierten Stählen vorgesehen, wobei der Fülldraht sowohl zum Schweißen mit offenem Lichtbogen als auch zum Schweißen mit einem durch inerte Gase, Kohlendioxydgas oder einer Mischung dieser beiden Gase, ggf. mit Zugabe von Sauerstoff, geschützten Lichtbogen verwendbar ist.

Die Verwendung von Fülldrähten bei der Lichtbogenschweißung unter derartigen Bedingungen stellt eine bekannte Arbeitsweise dar. Auch ist es dabei schon bekannt, bei der Herstellung des Fülldrahtes diesen mit pulverförmigen Mischungen mit basischem Charakter zu füllen, die man als solche des Typs mit geringem Wasserstoffgehalt bezeichnet, wobei Zugaben wesentlicher Mengen von Metallpulver verwendet werden.

Derartige Fülldrähte ergeben Schweißgut, welches hohe mechanische Festigkeit, Härte und Kerbschlagzähigkeit aufweist, und sie ermöglichen trotz hohem Kohlenstoffäquivalent ein Schweißen von niedriglegierten Stählen ohne Rißgefahr.

Die Schweißlichtbögen, welche sich mit diesen Fülldrähten ergeben, haben jedoch den Nachteil, daß sie spritzen und infolgedessen auch Spritzer auf das Grundmetall werfen, die an diesem haften bleiben. Diese nachteilige Eigenschaft der Fülldrähte nimmt mit Erhöhung des Schweißstromes zu, wodurch die stündliche Leistung auf Werte reduziert wird, die mit den modernen Produktionsanforderungen nicht zu vereinbaren sind.

In der DE-OS 22 22 275 wird eine Lichtbogenschweißelektrode beschrieben mit der das nachteilige Spritzen vermieden werden soll. Sie enthält neben den herkömmlichen Bestandteilen eine sogenannte Alkalimetallkomponente, die im Lichtbogen zu elemen tarem Alkalimetall reduziert. In der Veröffentlichung sind keine Anhaltspunkte für die Behandlung der Pulvermischung vor deren Einbringung in den Mantel zu finden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das nachteilige Spritzen der bekannten Fülldrähte für das Lichtbogenschweißen zu beseitigen.

Zur Lösung der Aufgabe sieht die Erfindung vor, daß die Pulver mischung samt der Zugabe auf eine Temperatur von etwa 600°C erhitzt und auf dieser Temperatur wenigstens zwei Stunden gehalten wird, bevor sie als Füllung in den Mantel eingebracht wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren führt zu einem Fülldraht, der ein gleichförmiges und ruhiges Abschmelzen desselben bei verhältnis mäßig hohen Strömen, d. h. unter wesentlich verbesserten Bedingungen hinsichtlich Wirksamkeit und Leistung, gestattet, wobei die sich ergebenden Schweißraupen sehr gute und gleichmäßige mechanische Eigenschaften entlang ihrer gesamten Länge haben.

Im Gegensatz zur DE-OS 22 22 275 werden als Zugaben zur Silikate, insbesondere Alkalisilikate, vorgeschlagen, die auf dem Markt leicht zu beschaffen und außerdem sehr preiswert sind. Die vorgeschlagene Lösung ist einfach und billig. Insbesondere ist eine gesonderte Herstellung von Alkalimetallkomponenten nicht erforderlich.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird als Zugabe ein lösliches Alkalisilikat in einer Menge von 4 bis 12 g pro 100 g Pulvermischung mit dieser gemischt und die Pulver mischung mit der Zugabe vor der genannten Erwärmung auf 600°C agglomeriert.

Agglomeriert werden Mischungen bekannter Pulver (Erdalkalikar bonate, Fluoride, ferrometallische Desoxydationsmittel, Licht bogenstabilisierungsmittel, niedriglegiertes oder nichtlegiertes Eisenpulver, usw.) mit löslichen Silikaten (vorzugsweise Natriumsilikat) bei 30° Beaum´ in einem Verhältnis von 4 bis 12 g der Silikate pro 100 g der Mischung. Nachher werden die dabei erhaltenen Pasten auf 600°C erhitzt, wobei diese Temperatur wenigstens zwei Stunden gehalten wird und anschließend wird das Füllmaterial in den Mantel des Fülldrahtes eingebracht.

Gemäß einer anderen vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird als Zugabe ein feinstzerkleinertes Silikat in einer Menge von 1 bis 3 g pro 100 g Pulvermischung mit dieser gemischt und diese Mischung nach der genannten Erwärmung auf 600°C durch ein Sieb der Siebgröße 100 gesiebt, bevor sie in den Mantel einge bracht wird. Es ist somit überraschenderweise auch möglich, die Zugabe ohne Agglomerierung zuzusetzen. Auch der auf diese Weise erhaltene Fülldraht zeichnet sich durch gleichförmiges und ruhiges Abschmelzen aus.

Die Erfindung bezieht sich auch auf einen nach dem Verfahren hergestellten Fülldraht dessen Füllung, in Gewichtsprozenten ausdrückt, folgende Anteile aufweist:

50 bis 85%Eisenpulver (niedriglegiert oder unlegiert) 4 bis 8%gereinigtes FeMn-Pulver 2 bis 8%FeSi-Pulver (mit 45%Si) 10 bis 20%CaF₂ 0 bis 6%CaCO₃ 0 bis 2%SiO₂ oder Al₂O₃ oder Kaliumfeldspat 0 bis 2%Kaliumtitanat

Dabei können ersetzt werden

a) bis zu 5% des CaCO₃ durch andere Erdalkalikarbonate oder durch Mgo,
b) bis zu 10% des CaF₂ durch NaF und/oder
c) bis zu 7% des FeSi durch CaSi.

Auch kann in der Pulvermischung ein geringer Prozentsatz von bis zu 10% des Eisenpulvers durch Pulver von Metallegierungen mit Ni, Mo und/oder Cr ersetzt werden, um gegebenenfalls dem Schweißmaterial Legierungsmetalle zuzuführen.

Alle Mischungsbestandteile werden mit löslichen Silikaten, vorzugsweise Natriumsilikat, in einer 30° Beaum´ entsprechenden Verdünnung aggglomeriert, wobei 4 bis 12 Gewichtsprozente an Silikaten pro 100 g der Mischung zur Anwendung gelangen. Statt dessen ist es aber auch möglich, feinstzerkleinerte Silikate in einer Menge von 1 bis 3 Gewichtsprozenten pro 100 g der Mischung zuzugeben. In jedem Falle wird das sich ergebende Agglomerat oder Gemisch anschließend 2 Stunden lang bei einer Temperatur von 600°C gebacken.

Schließlich erfolgt dann eine Einbringung desselben in den Mantel des Fülldrahtes, und zwar in einer Menge von 30 bis 60 g pro 100 g des Mantelmaterials.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung weist der aus Stahl mit niedrigem Kohlenstoffgehalt bestehende Mantel des Fülldrahtes einen Außendurchmesser von 1,6 mm auf und seine pulverförmige Füllung besitzt in Gewichtsprozenten folgende Zusammensetzung:

65,5%Eisenpulver 6,0%gereinigtes FeMn-Pulver 7,5%FeSi-Pulver (mit 45% Si) 13,0%CaF₂ 6,0%CaCO₃ 1,5%SiO₂ 0,5%Kaliumtitanat

Diese Mischung wird mit einer Zugabe einer auf 30° Beaum´ verdünnten Natriumsilikatlösung agglomeriert, die 7 g Silikate pro 100 g Mischung enthält, und anschließend zwei Stunden lang bei einer Temperatur von 600° C gebacken.

Die Manteldimension wurde so gewählt, daß der Gewichtsanteil der Füllung 38 g pro 100 g Gewichtsanteil des Mantels beträgt, was einem normalen Füllgrad eines Fülldrahtes entspricht.

Dieser Fülldraht wurde unter Anwendung folgender Schweiß bedingungen verschweißt:

1. Negative Polung der Elektrode
2. Schweißstromstärke:360 A 3. Schweißstromspannung: 30 V 4. Schweißgeschwindigkeit: 35 cm/min

Die dabei mittels des Fülldrahtes hergestellten Schweißraupen hatten die nachstehenden bemerkenswerten mechanischen Eigen schaften:

Elastizitätsgrenze:460 N/mm² Bruchgrenze:560 N/mm² Bruchdehung:29% Brucheinschürung:66% Charpy-Kerbschlagzähigkeit:
bei -20°C:1196,4 · 10³ J/m² bei -40°C:1029,6 · 10³ J/m²

Dabei betrug die Produktionsmenge an deponiertem Schweißmaterial 8,64 kg/h.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung eines Fülldrahtes für das Licht bogenschweißen mit einem Mantel, der von einem aus Stahl mit niedrigem Kohlenstoffgehalt oder niedriglegiertem Stahl bestehenden Band gebildet wird, und mit einer Füllung, die einen Gewichtsanteil von 30 bis 60 g pro 100 g des Mantels ausgemacht und die aus einer Pulvermischung, die Eisenpulver zusammen mit Schlacken bildenden Materialien, metallischen Desoxydationsmitteln, ggf. Lichtbogenstabilisierungsmitteln aufweist,und eine Zugabe von löslichen oder feinst zerkleinerten Silikaten zubereitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Pulvermischung samt der Zugabe auf eine Temperatur von etwa 600°C erhitzt und auf dieser Temperatur wenigstens zwei Stunden lang gehalten wird, bevor sie als Füllung in den Mantel eingebracht wird.

2. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Zugabe ein lösliches Alkalisilikat in einer Menge von 4 bis 12 g pro 100 g Pulvermischung mit dieser gemischt wird und die Pulvermischung mit der Zugabe vor der genannten Erwärmung auf 600°C agglomeriert wird.

3. Verfahren nach Patenanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Zugabe ein feinstzerkleinertes Silikat in einer Menge von 1 bis 3 g pro 100 g Pulvermischung mit dieser gemischt wird und diese Mischung nach der genannten Erwärmung auf 600°C durch ein Sieb der Siebgröße 100 gesiebt wird, bevor sie in den Mantel eingebracht wird.

4. Fülldraht hergestellt nach einem Verfahren der Patent ansprüche 1 bis 3 mit einem Mantel und einer Füllung, die aus einer Pulvermischung und einer Zugabe besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die Pulvermischung in Gewichtsprozenten folgende Anteile aufweist: 50 bis 85%Eisenpulver 4 bis 8%gereinigtes FeMn-Pulver 2 bis 8%FeSi-Pulver (mit 45% Si) 10 bis 20%CaF₂ 0 bis 6%CaCO₃ 0 bis 2%SiO₂ oder Al₂O₃ oder Kaliumfeldspat 0 bis 2%Kaliumtitanat.

5. Fülldraht nach Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in der Pulvermischung ein geringer Prozentsatz von bis zu 10% des Eisenpulvers durch Pulver von Metallegierungen mit Ni, Mo und/oder Cr ersetzt ist.

6. Fülldraht nach einem der Patentansprüche 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß in der Pulvermischung CaCO₃ bis zu 5% durch ein anderes Erdalkalikarbonat ersetzt ist.

7. Fülldraht nach einem der Patentansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß in der Pulvermischung CaCO₃ bis zu 5% durch MgO ersetzt ist.

8. Fülldraht nach einem der Patentansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß in der Pulvermischung CaF₂ bis zu 10% durch Natriumfluorid (NaF) ersetzt ist.

9. Fülldraht nach einem der Patentansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß in der Pulvermischung FeSi bis zu 7% durch CaSi ersetzt ist.