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ELEKTRODENDRAHT
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Die vorgliegende Erfindung bezieht sich auf Schweißwerkstoffe, genauer
auf Elektrodendrähte für die C02-Schweißung.
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Die voraussichtliche Erfindung wird zweckmäßigerweise beim Schweißen
von Stahikonstruktionen aus niedriggekohlten und niedriglegierten Stählen angewendet.
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Bekannt sind Elektrodendrähte für die CO2-Schweißung, bei denen die
Kernmischung aus Desoyxdationsmitteln, Schlakkenbildern und Stabilisatoren besteht
/siehe z030 den UdSSR-Urheberschein Nr. 285801 und Nr. 318717, das FR-Fatent iir.
1517199 und br. 2101837, das US-Patent Nr. 341844(, Gute schweißtechnologische Eigenschaften,
einwandfreie Ausbildung von Schweißnähten, geringes Spritzen des lBlektrodenmetalls
beim Schweißen sind die Vorzüge der Elèktrodendrähte, bei denen als Schlackenbildungskomponente
des
Kerns Titandioxid / Butil/ dient (siebe den UdSSR-Urheberschein
Nr. 285801, das USPatent Nr. 3418446).
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Zur Zusammensetzung der Kernmischung eines Elektrodendrahtes, der
rohrartige Konstruktion besitzt, gehören /in Gew.5: Rutilkonzentrat 20-40 Ferr omangan
10-13 Feldspat 0,6-6,0 Natriumfluosilikat 0,6-4,5 Ferrosilizi um 0,6-2,0 Lisenpulver
der test.
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Die Kernmischung des Rohrdrahtes gemäß dem US-Patent Nr. 3418446
enthält /in Gew.
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Mangan 16,0 Ferrosilizium 14,0 Rutil 55,o Magnetit 15,0.
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Beim CO2-Schweißen von Stahlkonstruktionen unter forcierten Schweißbedigungen
(Strömen von bis 800 A und einer Schweißgeschwindungkeit von 100 m/h) sind die Hauptnachteile
der bekannten Elektrodendrähte rohrartiger Konstruktion die folgenden: ungleichmäßiges
Schmelzen der Kernmischungsstoffe und der Drahtmantels, was das Schweißen bei einem
Strom von bis 800 A infolge der Bildung am Drahtende eines vorstehenden Teiles der
ungeschmolzenen Kernmischung und des Gelangens
derselben in das
Schweißbad nicht durchführen läßt; Ausbildung von Kehlnähten bei einem Strom von
über 500 A ist nicht zufriedenstellend, weil bei einer Schweißgeschwindigkeit von
bis 50 m/h wülste, von über 70 m/h aber Linbranderkerben entstehen; beim Schweißen
mit don bekannten Drähten mit einem Strom von über 600 A wird Reine hohe Plastizität
des liahtwerkstoff gewährleistet, insbesondere keine ausreichenden Kerbschalgzähigkeitswerte
bei Minustemperaturen.
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Die Beseitigung des ungleichmäßigen Schmelzens des Kerns und des
Elektrodendrahtmantels wird meist auf die zwei folgenden Weisen erreicht: Anwendung
von Drähten mit kompliziertem Mantelquerschnitt (beispielsweise zweischichtiger
Elektrodendraht, UdSSR-Urheberschein Nr. 203111); Verwendung von Eisenpulver in
der Zusammensetzung der Kernmischung des Elektrodendrahtes.
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Das erste Verfahren nacht die Herstellungstechnologie des Elektrodendrahtes
kompliziert, das zweite aber besitzt folgende Nachteile: potentia2ler Gehalt an
Gason im Kern, und ewar von solchen Gasen wie Sauerstoff, Stickstoff, Wasserstoff,
die vom Eisenpulver miteingebracht werden, wird erhöht, VJUS die Kennwerte der mechaninsnen
Eingeschaften des Nahtwerkstoffs und der Schweißverbindung verschlechtert;
infolge
der entwickelten Kontaktfläche des Fisenpulvers sowie wegen der an der Teilchenoberfläche
vorhandenen oxidierten Schicht bleibt der elektrische Widerstand des l;lektrodendrahtkernes
gegenüber dem Mantelwiderstand recht groß, was das gleichmäßige Schweißen des Wiantels
und der Kernmischung nicht in vollem Maße gewährleistet.
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Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines Elektrodendrahtes,
der von den erwähnten Nachteilen frei ist.
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Der Erfindung ist die aufhabe zugrunde gelegt, einen Elektrodendraht
für die C02-Schweißung mit einer solchen Zusammensetzung der Kernmischung zu schaffen,
die die Beseitigung des ungleichmäßigen Schmelzens des Kerns und des Mantels des
Elektrodendrahtes, gute ausbildung von Kehlnähten sowie Erhöhung der Kerbschlagzähigkeitswerte
des Nahtwerkstoff und der Schweißverbindung beim Schweißen unter forcierten Schweißbedigungen
gewährleisten würde.
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Die gestellte Aufgabe wird durch die Herstellung eines Elektrodendrahtes
gelöst, der einen Mantel aus niedriggekohltem Stahl und einen Kern besitzt, der
eine Mischung darstellt, zu der nachstehend aufgeführte Komponenten gehören: Feldspat,
Natriumfluosilikat, Ferromangan, Ferrosilizium und dazu erfindungsgemäß reduziertes
Titankonzentrat bei folgendem Verhältnis der erwähnten Komponenten /in Gew.W': Feldspat
1,8 - 10,4
Natriumfluosilikat 1,6 - 10,0 ierromangan 13,0 - 20,0
Ferrosilizium 0,6 - 1,6 reduziertes Titankonzentrat 58 - 83, Zur erhöhung der Plastizität
des Nahtwerkstoff und der Schweißverbindung ist in der Zusammensetzung der Rernmischung
des Elektrodendrahtes zusätzlich werrotitan in einem Anteil von 2,6 - 5,2% enthalten,
während die übrigen Komponenten in folgenden Verhältnis /in Gew.%/ enthalten sind:
Feldspat 2,2 - 10,2 Natriumfluosilikat 1,6 - 10,0 Ferromangan 13,0 - 20,0 Ferrosilizium
0,6 - 1,6 reduziertes Titankonzentrat 53 - 80.
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Es ist allgemein bekannt, daß die basis des reduzierten Titankonzentrats
/70 - 75 Gew.%/ Übergangstitanoxide, vorwiegend Ti305 und Ti407 bilden, die sich
von der Verbindung XiO2 /fitandioxid/, die den Hauptteil des Rutils ausmacht, durch
ihre höhere elektrische Leitfähigkeit unterscheiden /ums 106fache höhen. LÆes gestattet
es, das ungleichmäßige Schmelzen der Kernmischung des Elektrodendrahtes beim Schweißen
mit einem Strom bis 800 A zu beseitigen. Der Zusammensetzung des reduzierten Titankonzentrats
gehört ferner metallisches Eisen /20- 25 Gew.%/ an, \das
durch hohe
Dispersität und gleichmäßige Verteilung in den Basiskornern gekennzeichnet ist.
Das Vorhandensein des metallischen Eisens erlaubt es im vorliegenden Fall, die Menge
des Schweißgutes zu vergrößern. Der Gehalt an reduziertem Titankonzentrat in der
vorstehend angegebenen Menge ermöglicht eine gute Ausbildung der Schweißnähte und
ein stabiles Brennen des Bogens unter geringem Spritzen bei Strömen bis 800 A durch
Verbesserung der technologischen Schlackeneigenschaften, und zwer der Deckfähigkeit
und des optimalen Kristallisdationsbereich. Diese Ligenschaft des reduzierten Titankonzentrats
ist, vaie von den Urhebern festgestellt, bei dessen Kombination in dr Zusammensetzung
der Kernmischung des Elektrodendrahtes mit dem Feldspat möglich, der in den vorerwähnten
Mengen enthalten ist. Außerdem gcstartet es der Feldsp<lt dank einem hohen Gehalt
on Ka)ium-und Natriumoxiden in seiner Zusammnsetzung, den Schweißbogen zu stabilisieren,
Das im Kern des Elektrodendrahtes enthaltene Natriumfluosilikat dient zum Binden
des in der Bodenzone befindlichen Wasserstoffs unter Bildung einer im flüssigen
Metall unlöslichen Verbindung - dem Fluorwasserstoff. Dan Vorhandensein in der Zusammnesetzung
des Kernes von Natriumfluosilikat in einer Menge unter den angeführten Werten führt
zur Bildung von durch Wasserstoff bedingten storen; bei erhöhung des Gehalts an
Natriumfluosilikat über die angeführten Werte wird die Brennstabilität dos Bogens
verschlechtert,
das Spritzen des blektrodenmetalls verstärkt.
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Das Vorhandensein von Ferromangan, Ferrosilizium in den besagten
Grenzen gewährleistet das erforderliche Desoxidieren und Legieren zur Erzielung
von vorgegebenen testigkeits-und Plastizitätskennwerten der Schweißverbindung. .
Das in den angegebenen Grenzen vorhandene Ferrotitan trägt zur Verfeinerung der
Struktur des Nahtwerkstoffs bei, was die Plastizität, insbesondere die erbschlagxähiekeitswerte,
erhöht.
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Die Vorzüge des erfindungsgemäßen Elektrodendrahtes gegenüber den
bekannten werden durch folgende Beispiele veranschaulicht: Beispiel 1.
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Elektrodendraht mit einem Durchmesser von 2,5 mm, der einen Metallmantel
Ljus niedriggekohltem Stahl - 80, und einen Kern enthält, der einschließt /in Gew.%/:
reduzierte Titaxlkonzentrat 62,0 Feldspat 9,4 Natriumflousilikat 9,0 Ferromangan
18,0 Ferrosilizium 1,6.
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Das Schweißen mit diesem Elektrodendraht unter Schweißbedigungen
- Schweißstrom 600 A, Bogenspannung 35 ir, C02-Verbrauch - 30-40 l/h - gewährleistet
die Erzeugung einer Qualitätsgerechten Kehlnaht mit einer Kathete von 5 mm bei
einer
Schweißgeschwindigkeit von 100 m/h, während bei einem Strom von 800 A, demselben
CO2-Verbrauch und einer Spannung von 42 V eine qualitätsgerechte Kehlnaht mit einer
Kathete von 7 mm bei einer Geschwindigkeit von SO m,'h gewährleistet wird. Beim
Schweißen mit dem bekannten Elektrodendraht nach dem UdSSR-Urheberschein Nr. 280801
wird eine qualitätsgerechte Kehlnaht mit einer Kathete von 5 mm bei einer Geschwindigkeit
von 50 m/h und einem Strom von 500 A erzeugt.
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Die mechanischen Eingeschaften des flahtwerkstoffs und der Schweißverbindung,
die mit diesem Elektrodendraht aus niedriggekohltem Stahl ausgeführt ist, welcher
in Gew.0/a enthält: an Kohlenstoff - 0,11, an Mangan - 0,6, an Silizium -0,2, an
Schwefel und Phosphor - je 0,02, sind durch folgende Kennwerte charakterisiert:
Schweißbedin- Zerreiß- relative gungen festig- 1)ehnun6', kpmiom, runde keit, %
Kerbe, bei Tempera kp/mm² turen Strom, Span- +20°C -20°C -40°C Ampere nung Volt
600 35 57,3-58,1 21,2-23,0 10,5-11,7 8,5-9,6 7,5 57,6 22,1 10,8 9,1 8,1 8,3 800
42 55,3-56,2 20,1-21,7 9,5-10,2 7,8-9,2 5,2-6,3 55,9 20,8 9,8 8,6 5,4
Beispiel
2.
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Elektrodendraht mit einem Durchmesser von 3,0 mm, der einen Mantel
aus niedriggekohltem Stahl - 75% - und einen Kern enthält, der einschließt /in Gew.%/:
reduziertes Titankonzentrat 81,0 Feldspat 2,0 Natriumfluosilikat 1,8 Ferromangan
14,6 Ferrosilizium 0,6.
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Beim Schicißen mit diesem Draht des unten angeführten niedriggekohlten
Stahls wird die Erzeugung einer qualitätsgerechten Kehlnaht mit einer Kathete von
7 mm bei einer Geschwindigkeit von 90 m/h, einem Strom von 780 A, einer Spannung
von 45 V und einem CO2-Verbrauch von 30-40 l/min gewährleistet.
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die mechanischen Eingeschaften des Nahtwerkstoffs und der Schweipverbindun,
die mit diesem Elektrodendraht aus niedriggekohltem Stahl erzeugt ist, der enthält
/in Gew.%i: an Kohlenstoff - 0,15, an Mangan - C,77, an Silizium -0,78, an Chrom
- o,£5, an wickel - 0,7, an Kupfer - 0,5, an Schwefel - 0,020 und an Phosphor -
0,028, sind aurch folgende Kennwerte charakterisiert: Zerreißfestiskeit, relative
Kerbschlagzähigkeit, kp/cm² Dehnung, % kpm/cm² /runde Kerbe/ 2000 -20°0 58,7-59,6
22,4-23,1 9,6-11,3 8,2-10,1 6,9-8,7 59,1 22,7 10,8 9,2 7,8
Auf
diese speise wird gegenüber den bekannten Elektrodendrähten für die C02-Schweißung
eine Erhöhung der Schweißleistung ums 1,5-2fache durch Vergrößerung der Menge des
Schweißgutes beim Schweißen mit Strömen bis 800 A und Steigerung der linearen Schweißgeschwindigkeiten
erzielt.
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Die Erhöhung der Platizität des Nahtwerkstoff, insbesondere der Kerbschlagzähigkeitswerte,
bei Vorhandensein von Ferrotitan in der Zusammensetzung der Kernmischung des Elektrodendrahtes
wird durch folgende Beispiele veranschaulicht: Beispiele 3 und 4.
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Llektrodendraht mit einem Durchmesser von 2,5 mm, der einen rnetallischen
Mantel aus niedriggekohlten Stahl - 80, -sowie einen Kern enthält, der in Gew.%
einschließt: Beispiel 3 3eispiel 4 reduziertes Ditankonzentrat 61,0 61,0 feldspat
9,4 9,4 Natriumfluosilikat 9,0 9,0 Ferromangan 17,0 15,0 Ierrosilizium 0,8 0,6 ierrotitan
2,8 5,0.
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Beim Schweißen des niedriggekohlten Stahls mit einer Dicke von 16
mm, der in Gew.% enthält: an Kohlenstoff -0,10, an Mangan - 1,8, an Silizium - 0,7,
an Schwefel und Phosphor - je 0,022, mit diesem Elektrodendraht sind gegenüber dem
Elektrodendraht, dessen Zusammensetzung im Beispiel 1 angeführt ist, folgende Kerbschlagzähigkeitswerte
erzielt
worden: Schweißdraht Kerbschlagzähigkeit, kpm/cm², runde
Kerbe, bei Temp.
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+20°C -20°C -40°C nach Beispiel 1 10.2 - 11.6 9.1-10.3 7,8-8,9 10,8
9,5 8,1 nach Beispiel 3 12,0 - 13,4 11,3-12,4 10,4-11,6 12,6 11,8 10,8 nach Beispiel
4 14,1 -15,3 12,1-13,7 10,9-11,7 14,6 12,8 11,2 Schweißbedigungen: Schweißstrom
- 720 A Spannung - 39 V.
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Somit gestattet es die Anwendung des berrotitans, die Kerbschlagzähigkeitswerte
sowie die qualität des etalls der Naht und der Schweißverbindung zu erhöhe Aus der
Erfindungschreibung und den angeführten Beispielen ist zu ersehen, daß der vorgeschlagene
Elektrodendraht zum CO2-Schweißen von niedriggekohlten und niedriglegierten Stählen
eine Erhöhung der Schweißleistung und eine Qualitätsverbesserung des Nahtwerkstoffs
und der Schweißverbindung gewährleistet.