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ELEKTRODENDRAHT ZUR STAHLSCHWEIßUNG IN KOHLENDIOXYD Die vorliegende
Erfindung bezieht sich auf Elektrodenwerkstoffe und insbesondere auf Elektrodendrahte
zur Stahlschweißung in Kohlendioxyd.
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Es ist zweckmäßig, den vorgeschlagenen Elektrodendraht bei einer
halbautomatischen und automatischen Schweißung von Metallkonstruktionen aus niedriggekohlten
Baustählen, niedriglegierten Stählen und aus Stählen gesteigerter Festigkeit zu
verwenden.
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Es sind Elektrodendrähte zur Stahlschweißung in Kohlendioxyd bekannt,
welche einen Mantel aus niedriggekohltem Stahl darstellen, der mit einem pulverförmigen
Einsatz gefüllt ist. Der Einsatz enthalt in Gew.%: Kalziumfluorid -16, Titandioxyd
-31,
Ferromangan -9, Ferrosilizium -2, Eisenpulver -42 (Rest) (Frankreich-Patent
Kl. H05, Nr. 1173590, s. 4, Beispiel 2b).
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Der angegebene Draht vereinigt in sich Vorteile der Drahte vom Rutil-
und Kalziumfluoridtyp. Ber der Schweißung mit dem angegebenen Draht entwickeln sich
aber bedeutende Mengen der für Schweißer gesundheitsschädlichen Fluoridgase.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Elektroden draht
zu entwickeln, welcher eine chemische Zusammensetzung des Einsatzes auiweist, dge
zu einer starken Herabsetzung der sich bei der Schweißung ausscheidenden Fluoridgase
unter Beibehaltung guter schweißtechnologischer Drahteigenschaften beiträgt.
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Die gestellte Aufgabe wird mittels eines Elektrodendrahts zur Stahlschweißung
in Kohlendioxyd gelöst, der einen Mantel aus niedriggekohltem Stahl darstellt, der
mit einem pulverförmigen Einsatz gefüllt ist, welcher Kalziumfluorid, Titandioxyd,
Ferromangan, Ferrosilizium, Eisenpulver und erfindungsgemäß auch gebrannten Magnesit
in einer Menge von 4 bis 8 Gew.% und Feldspat in einer Menge von 6 bis 9 Gew.% enthält
und die sonstigen Einsatzkomponenten werden in folgendem Verhaltnis genommen (in
Gew.%.) Kalziumfluorid 4 -Titandioxyd 14-20, Ferromangan 6 -10, Ferrosilizium 1,5
- 3, Eisenpulver Rest.
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Der Elektrodendraht der angegebenen Zusammensetzung gewährleistet
eine Stahlschweißung in Kohlendioxyd bei der Entwicklung einer unbedeutenden Flubridgasmenge
unter Beibehaltung hoher schweißtechnologischer Eigenschaften des bekannten Drahts
vom gleichen Typ.
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Zwecks Verhütung einer Porosität der Schweißnähte bei der Schweißung
eines rost;Lgen oder undrigen metalls ist es zweckmäßig, in der Zusammensetzung
des pulverförmigen Einsatzes Natrlv umfluosilikat in einer Menge bis 2 Gew.% zu
haben.
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Des weiteren wird die vorliegende Erfindung anhand ausführlicher
Beschreibung eines konkreten Ausführungsbeispiels erläutert.
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Es wird ein Elektrodendraht zur Stahlschweißung im Kohlendioxydmedium
vorgeschlagen, der einen Mantel aus niedriggekohltem Stahl darstellt, welcher mit
einem pulverförmigen Einsatz befüllt ist, enthaltend (in Gew.%): gebrannter Magnesit
4 - 8, Feldspat 6 - 9, Kalziumfluorid 4 - 5,5 Titandioxyd 14 -20, Ferromangan 6
- 10, Ferrosilizium 1,5 - 3, Eisenpulver Rest.
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Die angegebene Zusammensetzung des pulverförmigen Einsatzes
des
erfindungsgemäßen Elektrodendrahts gewährleistet hohe mechanische und technoloblsche
Eigenschaften des Metalls der Schweißnahi sowie eine unbedeutende Menge der sich
ausscheidenden Fluoridgass im Vergleich zu dem bekannten Draht des gleichen Typs.
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Das Vorhandensein des gebrannten Magnesits in einer ienge unter 4
Gew.S fahrt keine starke Herabsetzung der sich entwickeln.
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den Fluoridgasmenge herbei und ein Gehalt an gebranntem Magnesit über
8 Gew.% ruft eine Herabsetzung der Dunnflüssigkeit der Schlacke und eine Verschlechterung
der Schweißnahtbildung hervor.
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Der Gehalt an gebranntem Magnetit im Elektrodendrahteinsatz in einer
Kombination mit Feldspat trägt zu einer starken Herabsetzung der Fluoridgasausscheidung
unter Beibehaltung guter schweißtechnologischer Drahteigenschaften bei.
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Eine Verbesserung der Stabilität des Bogenbrennens und das Erzielen
hoher schweißtechnologischer Eigenschaften des Schweißprozesses werden erfindungsgemäß
beim Gehalt an Feldspat im Elektrodendrahteinsatz in einer Menge von 6 bis 9 Gew.%
erreicht.
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Der Gehalt des pulverförmigen Elektrodendrahteinsatzes an Titandioxyd
in der Art von Rutilkonzentrat in einer Menge über 14 Gew.% ist erforderlich, damit
schweißtechnologische Eigenschaften erzielt werden, die für ElektrodendraÄte vom
Rutiltyp kennzeichnend sind. Ein Gehalt an Titandioxyd über 20 Gew.% fuhrt eine
Herabsetzung der Raffiniereigenschaften der Schlacke herbei.
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Der Gehalt an Kalziumfluorid in einer Menge über 5,5 Gew.% ruft eine
Verschlechterung der Deckfähigkeit der Schlacke hervor und der Gehalt an Kalziumfluorid
unter 4 Gew.% gewährleistet keine hohen Raffiniereigenschaften der Schlacke, die
zum Erzielen hoher mechanischer Eigenschaften des Nahtmetalls und der Schweißverbindung
erforderlich sind.
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Das Vorhandensein des Ferromangans mit einem Gehalt an Mangan nicht
unter 85% im Berelch von 6 bis 10 Gew.'% und des Ferrosiliziums mit einem Gehalt
an Silizium nicht unter 70% im Bereich von 1,5 bis 3 Gew.% ist durch Anforderungen
einer erforderlichen Legierungsstufe des Schweißgutes zwecks Erzeugung eines Nahtmetalls
mit guten mechanischen und technologischen Eigenschaften bedingt.
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Zwecks Verhütung einer Nahtporosität bei der Schweißung eines rostigen
oder zundrigen Metalls ist in der Zusammensetzung des vorgeschlagenen Elektrodendrahts
Natriumfluosilikat in einer Menge bis 2 Gew.% vorhanden, eine größere Natriumfluosilikatmenge
in der Einsatzzusammensetzung ist unzulässlg, weil das eine Steigerung der Fluorgasausscheidung
herbeiführen wird.
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Hohe mechanische Eigenschaften des Schweißnahtmetalls, dessen technologische
Eigenschaften und eine unbedeutende Ausscheldung der Fluorldgase werden bei folgendem
Gehalt an Einsatzkomponenten in Gew.% gesichert: gebrannter Magnesit 4 - 8, Feldspat
6 -Kalziumfluorid 4 - 5,5
Titandioxyd 14 - 20, Ferrosilizium (mit
einem Siliziumgehalt nicht unter 7) 1,5-3, Natriumfluosilikat 0 - 2, Ferromangan
(mit einem Gehalt an Mangan nicht unter 85%) 6 -10, Eisenpulver Rest.
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Vorteile des vorgeschlagenen Drahts im Vergleich zu den bekannten
werden anhand folgender Beispiele veranschaulicht.
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Beispiel 1.
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Man nimmt Elektrodendraht mit Durchmesser 2,5 mm, bei welchem der
Mantel in der Art eines Bandes aus niedriggekohltem Stahl 70% von der Gesamtmasse
des Drahts ausmacht und der pulverförmige Einsatz (in Gew.%) enthält: Titandioxyd
in der Art von Rutilkonzentrat - 14,?, Kalziumfluorid in der Art von Fluoritkonzentrat
- 4, gebrannter Magneslt - 7,7, Feldspat - 6,7, Ferromangan mit Mangangehalt von
909 - 8,6, Ferrosilizium mit Siliziumgehalt - 23 und Eisenpulver - 56.
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Bei der Schweißung mit diesem Elektrodendraht werden hohe schweißtechnologische
Schweißnahteigenschaften erzielt. Ergebnisse einer Prüfung der mechanischen Eigenschaften
des Schweißnahtmetalls und der Schweißverbindung sind in der Tafel 1 angegeben.
Tafel
1 Mechanische Eigenschaften des Schweißnahtmetalls und der Schweißverbindung, Schweißstrom
400-440 A Bogenspannung 28-30 V geschweißter Stahl Streck- Zugfestig- Dehnung Einschnü-
Kerbschlagzähigkeit, kpm/cm² bei Prüfungsgrenze, keit, % rung, % temperatur, °C:
kp/mm² kp/mm² +20 -20 -40 -60 niedriggekohlter 39,2-39,9 50,1-50,4 31,3-31,3 64-71,3
15,0-15,1 15,1-14,4 10,6-16,6 7,9-11,2 Baustahl 39,4 50,2 31,3 67,1 15,0 15,3 13,6
9,5 niedriglegierter 47,9-48,8 57,9-59,5 23,3-24,6 66-67,1 15,6-17,1 12,8-13,1 4,4-14,9
7,5-9,5 Stahl mit Mangan- 48,3 58,7 23,9 66,6 16,3 12,9 10,0 8,7 gehalt 1,2 bis
1,7% niedriglegierter 42,4-44,1 52,6-55,1 24,3-32 41,2-69,8 17,7-19,0 15,3-15,6
12,0-14,2 9,5-13,0 Stahl mit Silizium- 43,2 53,7 27,3 54,7 18,3 15,4 13,0 10,4 gehalt
0,3 bis 0,6% und Mangangehalt 1,4 bis 1,8%
Fluorgasausscheidungen
betragen: Siliziumtetrafluorid 20-65 mg/min, Wasserstoffluorid 35-50 mg/min, was
um das 20 bis 50-fache für Silisiumtetrafluorid und um das 1,5 bis 2-ache für Wasserstoffluorid
kleiner ist, als bei dem zum Vergleich gezogenen bekannten Schweißdraht vom Rutil-Fluorittyp,
welcher nach dem französischen Patent hergestellt worden ist.
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Beispiel 2 Men nimmt Elektrodendraht mit Durchmesser 2,2 mm, bei
vielchem der Mantel in der Art eines Bandes aus niedriggekohltem Stahl 74% von der
Gesamtmasse des Drahts ausmacht und der pulverförmige Einsatz (in Gew.%) enthält;
Titandioxyd in der Art von Rutilkonzentrat - 16, Kalziumfluorid in der Art von Flußspat
- 5,5, gebrannter Magnesit - 7,8, Feldspat - 7B3, Ferromangan mit Mangangehalt von
90% - 7,4, Ferrosilizium mit Siliziumgehalt 80% - 1,8 und Eisenpulver - 54,3.
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Bei der Schweißung mit diesem Elektrodendraht wird die Herstellung
gut ausgebildeter Kehl- und Stoßnähte gesichert, Schlakkenkruste laßt sich leicht
abtrennen, Letalt- und Schlackenzerspritzung ist unbedeutend, Fluorgasausscheidung
ist niedrig.
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Beispiel 3.
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Man nimmt Pulverdraht mit Durchmesser 2,5 mm, bei welchem der Mantel
aus niedriggekohltem Stahl 72% von der Gesamtmasse des Drahts ausmacht und der Einsatz
(in Gew.%) enthält: Titandioxyd - 17,7, Kalziumfluorid - 4,8, gebrannter Magnesit
- 4,4, Feldspat - 8, Natriumfluosilikat - 1,4, Ferromangan mit Mangangehalt 90%
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6,8, Ferrosilizium mit Siliziumgehalt 80% - 2,2 und Bisenpulver - Rest. Ein solcher
Draht ermöglicht es bei der Schweißung Nähte mit guten schweißtechnologischen Eigenschaften
zu erzielen. Außerdie dem weisen Schweißnahte bei der Schweißung eines rostigen
oder zundrigen Metalls keine Porosität auf.
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Bei dei Schweißung einer Stoßverbindung aus niedriggekohltem Stahl
sind folgende mechanische Eigenschaften des Nahtmetalls und der Schweißverbindung
erzielt: Streckgrenze 45-48 kp/mm2, Zufgestigkeit 54-56 kp/mm², Dehnung 26-30%,
Kerbschlagzähigkeit bei der Prüfungstemperatur + 20°C 19-23 kpm/cm².
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Die Schweißleistung mit dem angegebenen Draht übersteigt um das 2
bis 2,5-fache die Schweißleistung mit umhüllten Elektroden vom Kalziumfluoridtyp
mit Durchmesser 4 bis 5 mm und ist der Schweißleistung mit Elektrodendraht vom $Rutil-Fluorittyp
gleich.
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Ausscheidungen fluorhaltiger Gase betragen: Siliziumtetrafluorid
45 bis 130 mg/min, Wasserstoffluorid 30 bis 100 mg/min.
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Ausgehend von dem Obenangeführten, kann man die Schlußfolgerung ziehen,
daß der vorgeschlagene nlektrodendraht mit der angegebenen chemischen Zusammensetzung
bei hohen mechanischen und technologischen Eigenschaften des Schweißnahtmetalls
eine im Vergleich zu dem bekannten Elektrodendraht des gleichen Typs niedrige Ausscheidung
gesundheitsschädlicher Fluoridgase sichert.