DE2529200C3 - Elektrodendraht zur StahlschweiBung in Kohlendioxyd - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Elektrodenwerkstoffe und insbesondere auf Elektrodendrähte zur Stahlschweißung in Kohlendioxyd.

Es ist zweckmäßig, den vorgeschlagenen Elektrodendrarn bei einer halbautomatischen und automatischen Schweißung von Metallkonstruktionen aus niedriggekohlten Baustählen, niedriglegierten Stählen und aus Stählen gesteigerter Festigkeit zu verwenden.

Es sind Elektrodendrähte zur Stahlschweißung in Kohlendioxyd bekannt, weiche einen Mantel aus niedriggekohltem Stahl darstellen, der mit einem pulverformigen Einsatz gefüllt ist. Der Einsatz enthält in Gew.-%:

Kalziumfluorid

bis 16%
Titandioxyd

bis 31%
Ferromangan

bis 9%
Ferrosilizium

bis 2%
Eisenpulver

bis 42% (Rest)

(Frankreich-Patent Kl. H 05., Nr. 11 73 590, S. 4, Beispiel 2 b).

Der angegebene Draht vereinigt in sich Vorteile der Drähte vom Rutil- und Kalziumfluoridtyp. Bei der Schweißung mit dem angegebenen Draht entwickeln sich aber bedeutende Mengen der für Schweißer gesundheitsschädlichen Fluoridgase.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Elektrodendraht zu entwickeln, welcher eine chemische Zusammensetzung de» Einsatzes aufweist, die zu einer starken Herabsetzung der sich bei der Schweißung ausscheidenden Fluoridgase unter Beibehaltung guter schweißtechnologischer Drahteigenschaften beiträgt.

h0 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 4 bis 8% gebrannten Magnesit und 6 bis 9% Feldspat enthält und die anderen Einsatzkomponenten

Kalziumfluorid

4-5,5%
Titandioxyd

14-20%
Ferromangan

6-10%
Ferrosilizium

1,5-3%
Eisenpulver
Rest

Der Elektrodendraht der angegebenen Zusammensetzung gewährleistet eine Stahlschweißung in Kohlendioxyd bei der Entwicklung einer unbedeutenden Fluoridgasmenge unter Beibehaltung hoher schweißtechnologischer Eigenschaften des bekannten Drahts vom gleichen Typ.

Zwecks Verhütung einer Porosität der Schweißnähte bei der Schweißung eines rostigen oder zundrigen Metalls ist es zweckmäßig, in der Zusammensetzung des pulverförmigen Einsatzes bis 2% Natriumfluosilikat zu haben.

Des weiteren wird die vorliegende Erfindung anhand ausführlicher Beschreibung eines konkreten Ausfuhrungsbeispiels erläutert.

Es wird ein Elektrodendraht zur Stahlschweißung im Kohlendioxydmedium vorgeschlagen, der einen Mantel aus niedriggekohltem Stahl darstellt, welcher mit einem pulverformigen Einsatz gefüllt ist, enthaltend

Gebrannter Magnesit

4-8%
Feldspat

6-9%
Kalziumfluorid

4-5,5%
Titandioxyd

14-20%
Ferromangan

6-10%
Ferrosilizium

1,5-3%
Eisenpulver
Rest

Die angegebene Zusammensetzung des pulverförmigen Einsatzes des erfindungsgemäßen Elektrodendrahts gewährleistet hohe mechanische und technologische Eigenschaften des Metalls der Schweißnaht sowie eine unbedeutende Menge der sich ausscheidenden Fluoridgase im Vergleich zu dem bekannten Draht des gleichen Typs.

Das Vorhandensein des gebrannten Magnesits in einer Menge unter 4% führt keine starke Herabsetzung der sich entwickelnden Fluoridgasmenge herbei, und ein Gehalt an gebranntem Magnesit über 8% ruft eine Herabsetzung der Dünnflüssigkeit der Schlacke und eine Verschlechterung der Schweißnahtbildung, hervor.

Der Gehalt an gebranntem Magnesit im Elektrodendrabtejnsatz in einer Kombination mit Feldspat trägt zu einer starken Herabsetzung der Fluoridgasausscheidung unter Beibehaltung guter schweißtechnologischer Drahteigenschaften bei.

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% erreicht

Der Gehalt des pulverförmigen Elektrodendrahteinsatzes an Titandioxyd in der Art von Rutilkonzentrat in einer Menge über 14% ist erforderlich, damit schweißtechnologische Eigenschaften erzielt werden, die für Elektrodendrähte vom Rutiltyp kennzeichnend sind. Ein Gehalt an Titandioxyd über 20% führt eine Herabsetzung der Raffiniereigenschaften der Schlacke herbei.

Der Gehalt an Kalziumfluorid in einer Menge über 5,5% ruft eine Verschlechterung der Deckfähigkeit der Schlacke hervoj· -ind der Gehalt an Kalziumfluorid unter 4% gewährleistet keine hohen Raffiniereigenschaften der Schlacke, die zum Erzielen hoher mechanischer Eigenschaften des Nahtmetalls und der Schweißverbindung erforderlich sind.

Das Vorhandensein des Ferromangans mit einem Gehalt an Mangan nicht unter 85% im Bereich von 6 bis 10% und des Ferrosiliziums mit einem Gehalt an Silizium nicht unter 70% im Bereich von 1,5 bis 3% ist durch Anforderungen einer erforderlichen Legierungsstufe des Schweißgutes zwecks Erzeugung eines Nahtmetalls mit guten mechanischen und technologischen Eigenschaften bedingt.

Zwecks Verhütung einer Nahtpc.osität bei der Schweißung eines rostigen οά-τ zundrigen Metalls ist in der Zusammensetzung des vorgesc- iagenen Elektrodendrahts Natriumfluosilikat in einer Menge bis 2% vorhanden, eine größere Natriumfluosilikatmengc in der Einsatzzusammensetzung ist unzulässig, weil das eine Steigerung der Fluorgasausscheidung herbeiführen wird.

Hohe mechanische Eigenschaften des Schweißnahtmetalls, dessen technologische Eigenschaften und eine

r>

40 unbedeutende Ausscheidung der Fluoridgase werden bei folgendem Gehalt an Einsatzkomponenten gesichert:

Gebrannter Magnesit

4-8%
Feldspat

6-9%
Kalziumfluorid

4-5,5%
Titandioxyd

14-20%

Ferrosilizium (mit einem Siliziumgehalt nicht
unter 70%)

1,5-3%
Natriumfluosilikat

0-2%

Ferromangan (mit einem Gehalt an Mangan
nicht unter 85%)

6-10%
Eisenpulver
Rest

Vorteile des vorgeschlagenen Drahts im Vergleich zu den bekannten werden anhand folgender Beispiele veranschaulicht.

Beispiel 1

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 enthält: Titandioxyd in der Art von Rutilkonzentrat bis 14,7%, Kalziumfluorid in der Art von Fluoritkonzentrat bis 4%, gebrannter Magnesit bis 7.7%, Feldspat bis 6,7%, Ferromangan mit Mangangehalt von 90% bis 8,6%, Ferrosilizium mit Siliziumgehalt 80% bis 23% und Eisenpulver bis 56%.

Bei der Schweißung mit diesem Elektrodendraht werden hohe schweißtechnologische Schweißnahteigenschaften erzielt. Ergebnisse einer Prüfung der mechanischen Eigenschaften des SchwciSnahtmetalls 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 Streck- Zugfestig- Dehnung Einschnü- Kerbschlagzähigkeit, kpm/cm² bei Prüfungs- Stahl grenze keit rung temperatur ( C)

(kp/mm²) (kp/mm²) (%) (7«) +20 -20 -40 -60

15,0-15,1 14,1-14,4 10,6-16,6 7,9-11,2

15,0 14,3 13,6 9,5

15,6-17,1 12,8-13,1 4,4-14,9 7,5-9,5

16,3 12,9 10,0 8,7

Niedriggekohl- 39,2-39,9 50,1-50,4 31,3-31,3 64-71,3

ter Baustahl 39,4 50,2 31,3 67,1

Niedriglegierter 47,9-48,8 57,9-59,5 23,3-24,6 66-67,1

Stahl mit . 48,3 58,7 23,9 66,6 Mangangehalt
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 13,3-15,6 12,0-14,2 9,5-13,0 Stahl mit SiIi- 43,2 53,7 27,3 54,7 18,3 15,4 13,0 10,4

ziumgehall
0,3 bis 0,6%
und Mangangehalt
1.4 bis 1.8%

Fluorgasausscheidungen betragen: Siliziumtetrafluorid 20-65 mg/min, WasserstoffTluorid 35-50 mg/min, was um das 20- bis 50fache für Siliziumtetrafluorid und um das 1,5- bis 2fache für Wasserstofffluorid kleiner ist, als bei dem zum Vergleich gezogenen bekannten "' Schweißdraht vom Rutil-Fluorittyp, welcher nach dem französischen Patent hergestellt worden ist.

Beispiel 2

Man nimvTit Elektrodendraht mit Durchmesser m> 2,2 mm, bei welchem der Mantel in der Art eines Bandes aus niedriggekohltem Stahl 74% von der Gesamtmasse des Drahts ausmacht und derpulverförmige Einsatz enthält; Titandioxyd in der Art von Rutilkonzentrat bis 16%, Kalziumfluorid in der Art von Flußspat bis 5,5% gebrannter Magnesit bis 7,8%, Feldspat bis 7,3%, Ferromangan mit Mangangehalt von 90% bis 7,4%, Ferrosilizium mit Siliziumgehalt 80% bis 1,8% und Eisenpulver bis 54,3%.

Bei der Schweißung mit diesem Elektrodendraht 2» wird die Herstellung gut ausgebildeter Kehl- und Stoßnähte gesichert, Schiackenkrusle läßt sich ieiclii abtrennen, Metall- und Schlackenzerspritzurig ist unbedeutend, Fluorgasausscheidung ist niedrig.

25

Beispiel 3

Man nimmt Pulverdraht mit Durchmesser 2,5 mm, bei welchem der Mantel aus niedriggekohltem Stahl 72% von der Gesamtmasse des Drahts ausmacht und «1 der Einsatz enthält: Titandioxyd bis 17,7%, Kalziumfluorid bis 4,8%, gebrannter Magnesit bis 4,4%, Feldspat bis 8%, Natriumfluosilikat bis 1,4%, Ferromangan mit Mangangehalt 90% bis 6,8%, Ferrosilizium mit Siliziumgehalt 80% bis 2,2% und Eisenpulver Rest. Ein solcher Draht ermöglicht es, bei dsr Schweißung Nähte mit guten schweißtechnologischen Eigenschaften zu erzielen. Außerdem weisen die Schweißnähte bei der Schweißung eines rostigen oder zundrigen Metalls keine Porosität auf.

Bei der Schweißung einer Stoßverbindung aus niedriggekohltem Stahl sind folgende mechanische Eigenschaften des Nahtmetalls und der Schweißverbindung erzielt: Streckgrenze 45-48 kp/mm\ Zugfestigkeit 54-56 kp/mnr. Dehnung 26-30%, Kerbschlagzähigkeit bei der Prüfungstemperatur +20 C 19-23 kpm/cnr.

Die Schweißleistung mit dem angegebenen Draht übersteigt um das 2- bis 2,5fache die Schweißleistung mit umhüllten Elektroden vom Kalziumfluoridtyp mit Durchmesser 4 bis 5 mm und ist der Schweißleistung mit Elektrodendraht vom Rutil-Fluorittyp gleich.

Ausscheidungen fluorhaltiger Cise betragen: SiIiziumtetrafiuorid 45 bis 130 mg/min, V.'isserstoffflucrid 30 bis 100 mg/min.

Ausgehend von dem Obenangeführten, kann man die Schlußfolgerung ziehen, daß der vorgeschlagene Elektroderdraht 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.

Claims (2)

Patentansprüche;

1. Elektrodendraht zur Slahlschweißung im Kohlendioxydmedium, der einen Mantel aus niedrig- "> gekohltem Stahl darstellt, welcher mit einem pulverformigen Einsatz gefüllt ist, enthaltend Kalziumfluorid, Titandioxyd, Ferromangan, Ferrosilizium, Eisenpulver, dadurch gekennzeichnet, daß er auch 4 bis 8% gebrannten Magnesit und 6 bis i<> 9% Feldspat enthält und die anderen Einsatzkomponenten

Kalziumfluorid

4-5,5%
Titandioxyd

14-20%
Ferromangan

6-10%
Ferrosilizium ,_(l

1,5-3%
Eisenpulver
Rest

sind.

2. Elektrodendraht nach Anspruch 1, dadurch 2' gekennzeichnet, daß er bis 2% Natriumfluosilikat enthält.