DE2741324A1 - Mit metall verkleidete schweisselektroden - Google Patents

Description

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^DR"^ING" '^>PL -^PHYS· ^H' ^STURICS

PATENTANWÄLTE

DIPL.-ING. P. EICHLER

BRAHMSSTRASSr 29, 5600 WUPPERTAL 2 9 7 Λ 1 ^ 9 Λ

Premier Industrial Corporation, 4415 Euclid Avenue, Cleveland, Ohio, United States of America

"Mit Metall verkleidete Schweisselektroden"

Die Erfindung betrifft das Gebiet der Metallverbindungen, Metallverkleidungen und Metallisierung durch Schmelzen, gewöhnlich kurz "Schweissen" genannt. Insbesondere betrifft die Erfindung das elektrische Bogenschweissen und die dabei benutzten Elektroden.

Metallschweissverfahren sind allgemein bekannt und benutzt, so daß eine eingehende Beschreibung sich hier erübrigt. Schweissen ist im allgemeinen ein Schmelzverfahren, bei dem das Werkstück oder die Unterlage wenigstens teilweise geschmolzen und geschmolzenes Füllmetall darauf niedergeschlagen wird. Das Füllmetall kann von gleicher Zusammensetzung wie die Unterlage sein oder seine Zusammensetzung kann verschieden sein. Zusammenzuschweissende Werkstücke können eine gleiche oder ungleiche Zusammensetzung aufweisen.

Die vorstehend genannten Metallbogenschmelzverfahren benutzen alle konzentrierte Hitze zum Erhöhen der Ausgangsmetalltemperaturen und zum Schmelzen des Füllmetalls. Auch andere Wärmequellen, wie Gasverbrennung, Strahlungsenergie und Druckreibung sind zur Herstellung von Schmelzverbindungen bekannt.

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Das elektrische Bogenschweissen ist jedoch die am meisten benutzte Technik. Die Erfindung bezieht sich auf die als Elektroden verwendeten verbrauchbaren Füllmetallstäbe zum Bogenschweissen.

In dieser Beschreibung wird angenommen, daß die verbrauchbaren Füllmetallelektroden aus Stahl, Eisen oder anderen Eisenlegierungen, Nickel, Nickellegierungen oder Nonferrometallen, z.B. Aluminium, Kupfer, usw. oder Legierungen derselben bestehen können. Blankmetallelektroden haben eine besondere und beschränkte Verwendung. Sie lassen sich schwer verarbeiten und steuern, während die Schweissmetallgüte oft gering ist. Daher werden sie gewöhnlich mit Aussenschichten geeigneter Fluss- oder Desoxydationszusammensetzungen verkleidet, um den Vorgang und die Qualität der Schweissablagerung zu verbessern.

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Solche Schichten werden durch Tauchen des Körpers in einen flüssigen

Brei oder Öftere durch konzentrische Extrusion eines verformbaren Gemisches und Festbakken der entstandenen Seaicht angebracht. Manchmal hat eine Elektrode eine erste Schicht einer bestimmten Zuaamjenaetiung für einen Sondereweck und eine zweite Üci.isht einer anderen Zusammensetzung für einen anderen Zweck. Verkleidete und doppelverkleidete Elektroden werden in den amerikanischen Patentschriften 1.368.287» 1.669.660, 1.669.661, 1.931.466, 2.008.447 und 2.870.047 beschrieben und stellen dan Stand der Technik dar.

Die meisten, in der Schwelasteehnik verwendeten Elektrodenverkleidungen haben eine körnige, poröse Struktur, die auch unter Auf bevahrungsverhJU tnissen feuohtigkeitaabaorbierend ist. Absorbierte Feuchtigkeit verschlechtert baj.d die Verkleidung und deren Zweckdienlicfekeit und kann achlieaalich die Elektrode unbrauchbar machen. Daher haben die meisten, verkleideten Elektroden eine verhBltnismSssig lcurse Aufbewahrungssait und wenn sie nicht unmittelbar verwendet werden, verringern aioh die Sehweleseigenschaften bald.

Die Art dea Bogensohweiaaverfahrena bringt Schwierigkeiten mit sich, die duroh Verbesserung der Schweisselektroden behoben werden aollen. Sine der Aufgaben ist der verhMltnismttaaig hohe Pegel dea erforderliohen elektrischen Strome zum Aufrechterhalten hinreichender Bogentemperaturen und Spannungen und ferner sind Elektroden, insbesondere Elektroden verhMltnismlaaig kleinen Durchmessera ausserhalb eines kleinen Bereiohs von Stromwerten nicht gut leistungsfähig; Elektroden werden Überhitzt, woduroh Verluste an Bogenleiatung auftreten; bei bestimmten Sohweissvorgttngen lassen sich keine Vechselströme verwenden unzulKngliohe BogenstabilitKt und ungenügende Sehweiasraupenregelung beim Ausaeratand-Schweiaaverfahren.

Die Erfindung bezweckt eine Verbesserung der.Leistungsfähigkeit von Schwelseelektroden zu sohaffen durch die Beseitigung oder Er-

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> ichterung einiger der vorerwähnten Aufgaben beim Bogenschweiesen

und ausserdem die Aufbewahrungszeit verkleideter Elektroden zu verlängern. Dies wird in wesentlichen dadurch bewerkstelligt, dass eine L>.jiiw*isselt;ictrode ii ine« energiereflektierenden Kontinuun, meistens Metall verkleidet wird. Dies ergibt eine -weite L- nicht auf einer verkleideten Elektrode und gegebenenfalls eine Dampfsperre gegen die Absorption -n Feuchtigkeit in der Primärflusschicht.

Die metallische, als energie-reflektierende Schicht dienend· Verkleidung ermöglicht die Verwendung niedrigerer und breiterer Bereiche elektrischer ^tromwerte u^jter Aufrechterhaltung höherer Bogenspannungen und höherer Bogentemperaturen bei bestimmten Ampere-Werten. Die Bo&enatabilitä*t wird erhöht und der Borenantrieb wird bei einer nahezu optimalen Elektrodenleistung Über eine grössere Lunge der verbrauchten Elektrode aufrechterhalten. Die erhaltene Verbesserung des Eindringens in die Unterlage und der Stabilisierung des Stromwerts ergibt ein· besser· Benetzung des Niederschlag«, eine flacher· und sauberer· laupe mit festerer Haftung an der Unterlage, eine leichtere Zündung de· Böge ns und bessere Verbindungen beim vertikalen Schmissen oder sonstigem Ausserstandschweissen. Die Verbesserung der Wirkung und der QualitKt des Niederschlags sind besonders merkbar bei Sohweiss-Älektroden verhtütnismltssig kleinen Durchmessers, wobei z.B. der Durchmesser des Kerns i/8" oder weniger beträgt. Die Wirkung mit Wechselstrom wird verbessert. AJIe verschiedenen Arten von Schweisselektroden, bei denen die vorliegende Erfindung durchfuhrbar ist, zeipen in einer Hinsicht oder einer anderen höhere Leistungen, die sich mit solchen Faktoren wie Elektrodenzuaammensetzuijg, Elektrodendurchmesser, FlusBchichtzusammensetEung, Bogenstrom und -spannung, Unterlagenmetall und angewandter Schweisstechnik ändern.

Fig. 1 ist eine Ansicht einer Bogenschweisselektrod· nach der Erfindung, wobei ein Teil zu., Zei^n> de. Querschnitt, w.ggebrochen ist.

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Fig. 2 ist ein Querschnitt lMngs der Linie 2-2 in Fig. 1.

>ig. 3 zeigt eine Photoaikrographie alt einer Vergröeserung von etva 21 einer üblichen Bogenstuapfschweiasverbindung in einer Stahlblechunterlage ait einer Dicke von 1/32".

Fig. 4 zeigt eine Photoaikrographie wie Fig. 3 aber unter Verwendung einer Elektrode ait Metallvt. kleidung unter den gleichen Betriebaverhältnissen.

Fig. 5 zeigt eine Photoaikrographie ait einer Vergrösserung von etwa 2X von zwei Üblichen Böge nschwe isst, blage runge η auf einer Guseeisenplatte alt zwei verschiedenen Stroapegeln.

Fig. 6 zeigt eine Photoaikrographie wie Fig. 5 unter Verwendung einer Elektrode ait Metallverkleidung unter den gleicht u BetriebavarhSltniaaen·

Fig. 7 zeigt eine Photoaikrographie ait e iner Vergrösserung von etwa 31 einer Üblichen Bogensehweisaablagerung auf einer Aluainiuaplatte einer Dicke von 1/4" unter Verwendung einer Aluainiuaschweissilektrode.

Fig. 8 zeigt eine Mikrophotographie wie Fig. 7 aber unter Verwendung einer Aluainiumelektrode ait Metallverkleidung unter den gleichen Betriebaverhältniseen.

Fig. 9 zeigt ein Bild alt einer Vergrößerung von etwa einer Ubliohen Kehlnahtachweisse zwiache. benachbarten Stahlplatten unter Verwendung einer verbrauchbaren Bogensohweiaselektrode.

Fig. 10 zeigt ein Bild wie Fig. 9» jedoch unter Verwandung einer Elektrode ait Metallverkleidung unter den gleichen Betriebeverhält niesen.

Fig. 11 ist ein Querschnitt wie Fig. 2 aber einer Abart

der Erfindung.

Fig. 12 ist eine graphische Darstellung der Werte der Feuchtigkeitsabsorption von üblichen flussbeschichtigteten Elektroden der Vergleichbaren Werta fm· J.Lekt-rodgn ndt Metallverkleidung "nach der

Erfindung.

Die Fig. 1 und 2 zeigen ein Beispiel einer beschichteten Elektrode 10 mit eines Metallkern 11 (Draht oder Stab) und mit einer am Umfang haftenden PrimHrschicht 12 einer Flusszusammensetzung. Die PrimBraohicht 12 erstreckt sich nahezu Über die ganze LSnge des Kerns 11 alt Ausnahme eines kurzen Endt» la 13, der zum Herstellen eines elektrischen Kontakts mit dem nicht dargestellten Elektrodenhalter

beim elektrischen Bogenschweissverfahren frei gelassen wird. Am Umfang der Flusschicht 12 ist eine zweite Schicht in Form eines energie-reflektierenden, metallischen Kontinuuma oder Mantels 14 angebracht. Der Mantel H kann verschiedenartig zusammengesetzt sein und litsst sieh durch verschiedene Techniken an der Elektrode anbringen.

Grundsätzlich enthält der Mantel 14 eine energie-reflekti·- rende Sohicht aus Nonferrometallen oder Legierungen derselben oder fei einem Ferrometall oder Legierungen oder Gemischen derselben, die als haftende· Kontinuum auf der Elektrode abgelagert oder angebracht wird. Das Metall kann die Tollen 100 % des Mantels oder nur einen Teil der Zusammensetzung des Mantels bilden, in welchem Falle der Rest

einen geeigneten Förderer, ein Bindemittel oder eine Matrix· für das Hetallkontinuum* bildet. Im wesentlichen ist der minimale Metallgehalt des Metallmantel· der, welcher eine nahezu ununterbrochen·, energiereflektierende Flfiche oder Oberfläche oder ein Kontinuua nahe der Primttrfluseehicht 12 ergibt. In der Praxis hat es eich gezeigt, dass

zum Ersielen eines effektiven Kontinuums der Metallgehalt des Mantels vorzugsweise mindestens 10 Vol. % und nicht weniger als 5 Vol. # als Örtliches Minimum auf der Elektrode betragen soll.

Das Metall des Metallmantels kann die Form eines dünnen

Blech* oder einer Folie oder eines Films aufweisen oder es kann durch •in Kontinuum reflektierender Teilchen z.B. Metallspanteilchen gebildet werden. Ausserdem kann ein Film eines reflektierenden Metalle niedrigen

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3chmelzpunkts|im geschmolzenen Zustand angebracht werden, um einen haftenden Gussfilm nach Abkühlung zu erhalten oder es können geeignete Filme aus der Dampfphase abgelagert werden z.B. ein verdampfter Film reflektierenden Metalls. Die Weise der Anbringung hängt von dem physikalischen Zustand der au verwendenden Mantelzusammenselzung ab.

Der etwaige nicht metallise): ¹^iI des Mantels 14 dient an erster Stelle als förderer für einen Metallteil und kann z.B. aus einem oder mehreren organischen Harzen, anorganischen Bindemitteln oder Kombinationen derselben bestehen. Die Erfindung schliesst jedoch

j.iCht im voraus eine geringe Zumischung anderer metallischer oder nicht metallischer Bestandteile für besondere Funktionen oder mit erwünschten Eigenschaften aus vie Desoxydanten _sofern diese Zusätze die Ueflektionsfähigkeit des Mantels nicht wesentlich verringern oder herabsetzen

Die Dicke des Mantels I4 hängt von dem Verwendungsgebiet der betreffenden Elektrode ab. Obgleich nachgewiesen werden kann, dass auch ein Musserat dünner, ununterbrochener, reflektierender Film eine gewisse nützliche Wirkung auf die Elektrodenleistung und die Schweissgüte haben kann, hat es eich im allgemeinen gezeigt, dass die Wandstärke des Mantels mindestens 0,0001" betragen soll. Die nützlichen Vorteile des Mantels Η werden ansoheinend nicht vergrössert, wenn die Dicke des Mantels über etwa 0,005" erhöht wird, obgleich dickere Mantel anwendbar sein können. Bei den meisten Bo enschweissverfahren liegt die Dicke des Mantels vorzugsweise zwischen 0,0005" und 0,003". Ausserordentliehe Dicken des Mantels sind nicht nur unnötig und aufwendig, sondern können in Hussersten Feilen den verlangten Ergebnissen entgegenwirken und sich in der Schweissablagerungsqualität nachteilig auswirken.

Obgleich der beschriebene Mantel ta* ein Metallkontinuua in

trode ist, braucht der Mantel kein elektrischer Leiter zu sein.

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Die elektrische Leitfähigkeit des Hantele soll vorzugsweise hinreichend gering sein, so dass der Hauptfluss des den Füllmetallkern 11 durchflieseenden Bogenstromt» nicht verringert wird. Dank der Minimalstärke der Mantelzusammensetzung wird dies im allgemeinen der Fall sein.

Beispiele von verkleideten Schweieselektroden gemäss der Erfindung und die erzielten, besseren ι .aultate werden weiter unten angegeben.
Beispiel 1.

Die zum Überprüfen gewählte Elektrode enthielt einen Kerndraht aus Weichstahl mit einem Durchmesser von 1/16" und einer Primärsehicht aus einer durch Wärme erhärteten, anorganischen desoxydierenden Flusszusammensetzung. Musterelektroden wurden durch Tauchen in eine flüssige Zusammensetzung beschichtet, die Aluminiumspanteilchen und einen silicium-modifizierten Alkydharz in einem organischen Lösungsmittel enthielt und darauf getrocknet wurde, wobei das Aluminiumspanpigment ein reflektives Kontinuum mit einer Dicke von etwa 0,002" als einen durch Harz gebundenen Mantel auf der PrimKrflusschicht bildete. Nach Trocknen enthielt dieser Mantel etwa 45 Vol. # Aluminiumspanteilchen in der Harzmatrize. Beschichtete Elektroden und nicht beschichtete Vergleichselektroden wurden verwendet zur Herstellung von Stumpfschweissverbindungen zwischen benachbarten Stahlbleche mit einer Dicke von 3/32" mittels einer einigen, horizontalen Schweisse längs der Fuge. Der benutzte Strom betrug 45 Amp Wechselstrom. Unter diesen Verhältnissen lieferte die Übliche, nicht beschichtete Elektrode eine hohe, gekrönte Raupe an der Fuge mit nur partielle Eindringung in die Fuge gemäss Fig. 3, während die beschichtete Elektrode eine wesentliche flachere, breitere Raupe mit vollständiger Durchdringung in die Fuge und eine feste Schweissverbindung gemäss Fig. 4 ergab.

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Beiapiel 2.

Die ziui Prüfen gewählten Elektroden waren gleich denen nach Beiapiel 1, aber für dieae Prüfung wurden Plektroden Bit Kernen ▼on 1/8" Durchmesser verwendet. SchweissprUfungen wurden durchgeführt ■it beschichteten und nicht beachiteten Elektroden alt eines S ▼on 90 Amp Wechselstrom zur Herstellung von vertikalen Kehlnahtechweissen zwisohen 3/i6" WEichetahlplatten, die einen Winkel von 90° miteinander machten. Bei dieser Prüfung war die nützliche Wirkung des Mantels ausgeprägt. Im Vergleich zu der nicht beschichteten Elektrode unter den gleichen Verhältnissen lieferte die beschichtete Elektrode eine wesentlich flachere, gleicfrmgasigere Schweissnahtverbindung, wobei die Unterlage durch die äehweissablagerung besser benetzt wurde, was aus einem kleineren Kontaktwinkel zwischen der Schweissraupe und der Unterlage hervorging.
Beispiel 3.

Die zum Prüfen gewählte Elektroden waren gleich denen des Beispiele 2. Muster wurden durch Tauehen in ein Bad beschichtet, das gleich· Gewielitsteile Aluminiumspanteilchen, Spanteilchen rostfreien Stahls und Koumarone-Inden Hars gemeinsam mit organischen Lösungsmitteln enthielt. Die Dicke der in Luft getrockneten Mantelschioht war 0,003". Es wurden Prüfungen in bezug auf Verschweissbarkeit beschichteter und nicht beschichteter Elektroden mit einem Schweisstrom von 110 Amp Gleichstrom mit umgekehrter Polarität (Elektrode positiv) durchgeführt zur Ablagerung horizontaler Strangraupen auf der Oberfläche einer Weichstahlplatte mit einer Dicke von 1/4". Ea wurde festgestellt, dass unter den gle tchen SchweissverhKltniasen die br schichtete Elektrode eine bedeutend glattere Arbeit und eine flachere Schweissablagerung oder

Raupe ergab. Die bessere Benetzung der Unterlage durch die ächweissablagerung erwies sich durch den niedrigen Kontaktwinkel zwischen dem Band

Beispiel 4. "~ **

Die zu· Prüfen gewählte Elektrode enthielt einen Kerndraht aus Weichstahl mit eines Durchmesser von 3/32" überzogen mit einer Primärschicht aus einer Zellulose-Flusszusammensetzung. Diese Art von Elektroden werden häufig beim praktischen äcweissen benutzt zum Verbinden von Teilen aus Stahl niedrigen Kohlenatoffgehalts. Muster wurden mit einem reflektierenden Blattmantel von Aluminiumspanteilchen in einer silicium-modifiz'erten Alkydrarzmatrize beschichtet gemüse Beispiel 1. Schweissproben wurden durchgführt, indem horizontale Strangraupen auf i/4" Weichstahlplatte mittels eines Wechselstroms von etwa 75 Amp abgelagert wurde. Unter gleichen Schweissverhältnissen erwies sich, dass die beschichteten Elektroden dem Gebraucher eine bessere Regelung aer Schweissablagerung ergaben mit einem stabileren Bogenstromi als die nioht beschichtete Elektrode. Die bessere Stabilität des Bo^enstroms wurde beobachtet unter Zuhilfenahme von Strommessvorrichtungen zum Abregein des Schweisstroms durch einen Leiter vom Schweisagenorator bis zum Elektrodenhalter, wobei eine wesentliche Verringerung der Schwankungen des Schweisstroms während des Schweissvorgangs festgestellt wurde.

Beispiel 5.

Die Probeelektrode war gleich der des Beispiels 2. Muster wurden mit einem Brei beschichtet, der durch Suspendierung von 15 Gew. % Aluminiumflockenteilchen in einer Lösung anorganischen Bindemittels bereitet wurde die durch Verdünnung von 40 % Beaume Natriumsilikatlösung in Wasser in einem Verhältnis von etwa 1 t 1 erhalten war. Zur allgemeinen überprüfung der Wirkung des reflektierenden Mantels wurde dieses Gemisch einfach auf Musterelektroden angestrichen und in

Luft getrocknet, worauf die Elektroden bei höheren Temperaturen _ZUm gründliehen Trooknen der Verkleidung erhitzt wurden. ^Zu" Erproben

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der Ausserstand-SchweissmBglichkeit wurde der vorerwähnte Brei weiter Bit Wasser verdünnt zur Bildung eines Mittels mit der Konsistens leichten Schaums, worin Musterelektroden getaucht, dam zurückgezogen, in Luft getrocknet und darauf bei 200° C wNhrend 1 2 Stunden erhitzt wurden. Die Dicke des reflektierenden Mantels aus Aluuiniumflockenteilchen im anorganischen Bindemittel war 0,003". Zu· weiteren ochutz vor Feuchtigkeitsabsorption wurden die beschichteten Elektroden mit einer leichten Schicht mit einer Dicke von etwa 0,003" von 12 Vol. # Kupferflocken in einem Akrylharzbindemittel durch Spritzen und darauferfolgendes Trocken in Luft Überzogen. Die Schweissleistungen der beschichteten und nicht besehicteten Elektroden wurden in vertikalen Kehlnahtschweissen zwischen 1/4" Weichstahlplatten unter einem Winkel von 90 mit einem Schweisstrom von 115 Amp. Wechselstrom geprüft. Unter diesen Bedingungen lieferten die nioht beschichteten Kontroll elektroden £erh_nonef gekrönte, runde Raupen bei geringer ^enetzung der Stahlunterlagen,wahrend die beschichteten Elektroden vorzügliche, flache Raupen bei guter Benetzung der Unterlagsplatten ergaben·
Beispiel 6.

Die zum Erproben gewählte Elektrode war ein Kerndraht auf aickelbaais mit einem Durchmesser von 3/i6", überzogen mit einer primären Flusszusammensetsung mit Graphit als Bestandteil zur Einstellung der Sehweissgüte beim Verbinden und Wiederherstellen von Qusseisenteilen. Zum ^rsielen eines energie-reflektierenden Mantels naoh der Erfindung wurden Musterelektroden fest mit einer einzigen Sohioht käuflich erhaltlicher Aluminiumfolie mit einer Dicke von 0,003" umwickelt. Die in dieser Weise beschichteten Elektroden wurden mit den üblichen, nicht beschichteten Elektroden verglichen, indem horizontale Strangraupen auf Grusseisenplattwn mit einer Dicke von 3/8" mittels eines Sohweisstroms von HO Amp Gleichstrom umgekehrter PolaritÄt (Elektrode positiv) gemacht. Im Vergleich zu den nicht beschichteten Elektroden

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unter den gleichen Verhältnissen ergaben die beschichteten Elektroden flachere Schweiaeablagerungeη und eine bessere Benetzung der Unterlage ■it dem Schweissmetall, vas aus einem niedrigeren Kontaktwinkel zwischen der Sohweissraupe und der Unterlage hervorging. Beispiel 7.

Die zum Prüfen gewählte Elektrode war Ähnlich der des Beispiels 6, aber der Durchmesser des Kerndrahts aua Nickel war ΐ/β". Musterelektroden wurden Überzogen durch Tauchen in ein Gemisch aus Aluminiumflockenteilchen und Siliciuaharz (Dow Corning 806A) in einem organischen Lösungsmittel, durch Trockmen in Luft und Erhitzung während 12 Stunden bei 220° C zum Erhärten der Silioiumharcmagrize. Die erhärtete Verkleidungshaut enthielt 67 Vol. # Aluminiumflooken und h tte eine Dicke von 0,002". Beschichtete Elektroden wurden geprüft in horizontalen Strangraupen auf Gusseisenplatten mittels eines Stroms von 105 Amp Gleichstrom umgekehrter Polar''Mt. Die beschichteten Elektroden ergaben vorzügliche, glatte Schweisaraupen bei ein*r guten Benetzung der Unterlage ohne Porosität der Schweissraupe. Gleiche Resultate wurden erzielt beim Erproben von Elektroden des gleichen Type mit einem gleichen überzug, aber mit einem Kerndrahtdurchmesser von 5/32" und 3/16". Bei SchweisstrtSmen von 120 Amp Wechselstrom und unter den vorerwähnten Testbedingungen lieferten beide Muster Schweissablagerungen, die denen deriaicht beschichteten Elektroden mit den gleichen Durchmessern überlegen waren.

Sohweissablagerungen auf Gusseisenplatten, die mittels beschichteter und nicht beschichteter Elektroden dieses allgemeinen Type hergestellt wurden, wurden untersucht durch Querbrechen der PrUfplatten über die Schweissablagerungen. Aus diesen Untersuchungen ergab sich,

dass während die durch eine beschichtete Elektrode erhaltene Schweissraupe ein niedrigeres Profil aufweist als die durch eine nicht beschichtete Elektrode hergestellte Raupe unter den gleichen Betriebsbedingungen,

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auch die Eindringtiefe der Sohweiase in das Unterlagenmetall bei der beschichteten Elektrode grosser ist.
Beispiel 8.

Die gewählte Elektrode war gleich der des Beispiels 6, aber der Kerndraht hatte einen Durchmesser von 3/32". Musterelektroden wurden beschichtet durch Tauchen in ein Mittel aus 10 g Aluminiumflockenttilchen suspendiert in einer Lösung von 5 g Diammoniumphoaphat in 30 g Wasser zu« Aufbringen einer Schicht mit einer Dicke von etwa 0,003" nach Trocknen in Luft und Erhitzen bei 250 C 12 Stunden lang sum Binden der anorganischen Matrix. Darauf wurde eine dünne obere Schicht von Kupferbronzeflocken in einer Akrylmatrix durch Suritzen angebracht sun Stabilisieren des reflektierenden Mantels wie im Beispiel 5 und wie in Fig. 11 der Zeichnung dargestellt. Sohweissproben wurden gemacht mittels eines Schweisstroas von 85 Amp Wechselstrom zur Ablagerung von Strangraupen auf Gusseisenplatten. Diese Probeelektroden ergaben vorzügliche, flac ie Raupen unter guter Benetzung der Unterlage. Die Elektroden hielten den Bogenantrieb aufreoht bis vollständigen Verbrauoh, obgleich die Sta*be sichtbar hellrot wurden beim Durchgang des verhtfltnismttssig hohen Sohweisstroma duroh das Kernmaterial mit kleinem Durchmesser und hohem Widerstand. Die Sohweissraupen zeigten keine Porosität. Unter gleichen Bedingungen ergaben nicht beschichtete Elektroden H .upen mit höheren Spitzen und mit geri^rer benetzung der Unterlage und wegen der hohen Betriebstemperatur verloren diese Elektroden im allgemeinen den Bogenantrieb plötzlich weit bevor die Elektrode völlig verbraucht war.
Beispiel 9.

Die zum Prüfμ η gewählte Elektrode war ein Kerndraht auf

Chromnickeleisen mit einem Durchmesser von 3/32" Überzogen mit einer primltren Plusschicht aus anorganischen xtxxa Oxyden in einer Silikat-

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bindematrize. MusterstMbe wurden überzogen urch Tauchen in einen Bi£.1 aus Aluminiumflockenteilchen in silicium-modifie^aertea Alkydharz Bhnlich wie ia Beispiel 1 und durch Trocknen in Luft. Der besondere Zweck dieser Prüfung war, die Wirkung der Beschichtung auf das Bogenziehen unter schweren SchweissverhBltnissen festzustellen. Die Unterlage bestand aus einer Weichstahlplatte mit einer Dicke von 3/16" und der Schwelsetroe wurde auf 80 Amp Wechselstrom eingestellt. Die Prob· bestand aus dem Ziehen eines Bogens, dem Anbringen einer horizontalen Strangraupe auf der Unterlageplatte während 2 Sekunden, dem vollständigen Unterbrechen des Bogens wahrend 2 Sekunden, dem erneuten Ziehen eines Bogens während 2 Sekunden, und so weiter bis der Bogen zwanzigaal gezogen war. Unter den ziemlich ungünstigen Verhältnissen des Wechselstroms niedrigen Amperewerts bei dieser Prüfung ergab es sich als suhwie-

c rig, stabile Schweissbogen zu ziehen und aufrechtzuerhalten ait nicht beschichteten Elektroden, die sporadisch fehlten, das Bogenziehen einzuleiten, unter den gleichen Verhältnissen waren die beschichteten Elektroden durchaus überlegen und leiteten stets einen stabilen Bogen bei jedem Zug ein.
Beispiel 10.

Die zum Prüfen gewählten Elektroden waren gleich denen des Beispiels 9, aber der Kerndrahtdurchmesser war 1/16". Vergleichsschweissproben wurden mit beschichteten und nicht beschichteten Elektroden dieses Typs durchgeführt, indem horizontale Strangraupen auf dünnen WeejLchstahlplatten ait einer Dicke ν on 3/32" aittels eines Schweisstroae von 40 Amp Qleichstroa umgekehrter Polarität abgelagert wurden. Es wurde festgestellt, dass die dünne Unterlageplatte wesentlich heia;er wurde beim Schweissen mit einer beschichtete Elektrode als beim Schweis-

sen ait einer nicht beschichteten Elektrode. Bei diesem niedrigen Stroa λ, war die Leistung der nicht besehiehteten Elektrode marginal; die Haupe

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war hoch gekrönt bei geringer Benetzung und hatte eine dunkle, oxydierte Oberflache. Die beschichtete Elektrode ergab unter den gleichen Verhältnissen eine gute, flache Raupe mit guter Benetzung ^der Unterlage und nach Entfernung der Schlacken war die durch die beschichtete Elektrode erhaltene Raupe hell glänzend.
Beispiel 11.

Die zum Prüfen gewählte Elektrode bestü. i aus einem Kerndraht mit einem Durchmesser von 3/32" aus einer Ferrozusammensetzung bekannt unter dem Namen von "High Speed"Automatenstahllegierung; dieser Kern war Überzogen mit einer primären Sohicht aus üblichen, anorganischen Fluss- und Deaoxydationbioaterialen. Muster wurden wie im Beispiel 1 beschichtet. Die Schweissleistung wurde geprüft durch Ablagerung einer einzigen ^trangraupe längs des andes einer Stahlplatte mit einer Dicke von 3/16" mittels eines Sohweisstroms von 70 Amp Gleichstrom umgekehrter Polsritat. Im Vergleich zu einer nicht beschichteten Elektrode unter gleiohen Verhältnissen ergab die beschichtete Elektrode eine bessere Benetzung und eine flachere Schweissablagerung. Beispiel 12.

Die zum Prüfen gewählte Elektrode Hartmetallcarbid· in einem rohrförmigen Weichstahlbehölter oder einer Hülle, die auf der Aussenseite mit einer primären Flusschicht aus anorganischen Oxyden Überzogen wurde. Muster dieser Art Elektroden wurden mit einer energie-reflektierenden Haut mit einer Dicke von 0,002" überzogen, die etwa 30 Vol. % Aluminiumflockenteilchen in einer silicium-modifizierten Alkyj£harzmatrize

enthielt und gemäas Beispiel 1 angebracht wurde. Vergleichsprüfungen mit beschichteten und nicht beschichteten Elektroden durchgeführt mittels eines Schweisstroms von 160 Amp Gleichstrom umgekehrter Polarität zur Ablagerung horizontaler Schweissraupen auf dem "and von Weachstahlplatten mit einer Dicke von 3/16", um die harte Jberflache von Schneidrandern nachzuah^n. Unter diesen Verhältnissen ergab die beschichtete

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Elektrode einen stabileren Bogen, eine bessere Regelung des Ablagerunga-Torgange und eine vielfach flachere, besser benetzende Raupe auf de« Rand der Stahlplatte als die unbeschichtete Elektrode. Beispiel 13.

>ie zum Prüfen gewählte Elektrode bestand aus einen Aluminlunkerndraht mit einem Durchmesser von i/8" Überzogen Bit einer primären Flusschicht anorganischer Halogenide und Oxyde. Musterelektroden wurden mit einer energie-reflektierenden Schicht Überzogen, indem die Oberflache der Flusschicht mit einem Brei oder gewalzten Aluminiumflockenpulver des sogenannten StandardfUtterungsgrades in einem Medium von 30 Gew. $> Schwerbenzin angestrichen wurde die darauf durch Trocknen in Luft verdampft wurden. Die entstandene Schicht hatte eine Huaaere Flache von 0,0005" mechanisch haftenden Aluminiumflockenteilchen. Schweissproben wurden durchgeführt durch Ablagerung horizontaler Strangraupen auf Aluminiumblech mit einer Dicke von 1/4" mittels eines Schweisstroms von 95 Amp Gleichstrom umgekehrter Polarität. Unter diesen Verhältnissen ergab eine Elektrode mit der angestrichenen reflektierenden Schicht eine merklich flachere Schweissraupe mit besserer Benetzung der Unterlage als eine nicht beschichtete Elektrode des gleichen Typs.
Beispiel 14.

Die zum Prüfen gewählte Elektrode war gleich der des Beispiels 13· Musterelektroden wurden mit einem energie-reflektierenden Mantel gemäse Beispiel 5 versehen, aber die zu beschichteten Elektroden wurden zunächst mit Wasser benetzt bevor das Mantelmaterial mit einer Bürste auf der primären Flusschicht angebracht wurde. Die Elektroden wurden in Luft getrocknet, bei 120° C 48 Stunden lang erhitzt und darauf eine St\■1e lang bei 220° C. Die Schweissproben wurden mit einem

SchweiBb. ~m von 85 Amp Gleichstrom umgekehrter Polarität durchgeführt

zur Ablagerung horizontaler ^trangraupen lAuf Aluminiumplatten von 1/4^M Dicke.

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Unter diesen Verhaltniesen ergaben die beschichteten Elektroden wesentlich flachere, besser benetzende Raupen mit merklich grössere Eindringtiefe in die Unterlage. Die beschichtete Elektrode ergab ausserdem einen gleichmäßigeren, laufenden Bogen unter einer besseren Bogen- und ächweisskontrolle als eine nicht behandelte Kontrollelektrode. Beispiel 15.

Die zum Prüfen gewählte Elektrode bestand aus einem Kern auf Kupferbasis mit einem Durchmesser von 1/8" umgeben von einer primären Flusschicht anorganischer Bestandteile. Muster wurden mit einer reflektierenden Haut aus Aluminium Überzogen unter Verwendung der Materialen und Verfahren nach Beispiel 1. Schweiseproben wurden durchgeführt mittels eines Stroms von 120 Amp Wechselstrom zum Löten von Stahl- und Kupferschichten auf einer Weichstahlunterlageplatte mit einer ununterbrochenen, horizontalen Kehlnahtschweisse. Im Vergleich zu einer üblichen, unbeschichteten Elektrode ergab eine beschichtete Elektrode einen etwas heisseren Bogen und eine bessere Benetzung der Unterlage und der abgelagerten Metalle. Ahnliche ^uesultate der beschichteten Elektrode wurden in einem Ähnlichen Test festgestellt mittels eine· Schweisstroms von 120 Amp Gleichstrom umgekehrter Polarität. Beispiel 16.

Die zum Prüfen gewählte Elektrode war gleich der de· Beispiel· 9, aber der Kerndrahtdurchmeaser betrug i/β". Musterelektroden wurden mit einer energie-reflektierenden Schicht durch Anbringung von zwei leichten Schichten aus Kupferbronzeflockenteilchen in einem Akrylharzbindemittel nach dem Verfahren im Beispiel 5 überzogen, wobei zwischen den Spritzvorgtfngen eine hinreichend· Periode zum Trocknen gelassen wurde. Die Gesamtdicke des Mantels war 0,0004". Schweiseproben wurden durchgeführt durch Ablagerung horizontaler Strangraupen auf

Weichstahlplatten mit einer Dicke von 3/16" mittels eines Stroms von «»twa 105 Anp ^loichstrom. WMhrpnri HpI diesem .Strompefpl <ii

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einer unbeechichteten Kontrollelektrode durchschnittlich 21 V betrug, war die Bogenspannung einer beschichteten Elektrode durchschnittlich etva 10 % höher. Ausserdem ergab die heu,ι..jhtete Elektrode einen gleichmassigeren, ruhigeren Bogen nit weniger üchweiasprüAunen und die erhaltene Schweissraupe zeigte eine bessere ^enet^ung des Unterlagemetalls durch das abgelagerte Schweissmetall. Ausserdem war die durch die beschichtete Elektrode abgelagerte Raupe glatter mit geringerer Riefelung.
Beispiel 17.

Die zum Prüfen gewählte Elektrode war gleich der des Beispiels 16. Muster wurden mit einem reflektierenden Mantel aus Alumitti.uafloekenteilchen in einem organischen Bindemittel gemäss dem Verfahren und Materialen nach Beispiel 1 versehen, aber beim Verdünnen des Mediums mit Lösungsmittel wurde die Dicke des entstandenen Mantels auf etva 0,0009" verringert. Darauf wurde eine εweite Schicht aus Kupferbronzepigment in Akrylmedium aufgespritzt, in Luft getrocknet nach Beispiel 5, worauf die Dicke dieser Schicht 0,0003" betrug. Muster ungeschichteter und geschichteter Elektroden wurden gewogen und darauf in einem geschlossenen Feuohtigkeitsraum untergebracht und wahrend 40 Stunden bei einer relativen Feuchtigkeit von 100 # bei einer Temperatur von 70° F aufbewahrt. Während dieser Periode absorbierten die unbeschichteten Elektroden eine Menge Wasser in der Flusschicht gleich 5,1 g Wasser pro Pfund Elektroden, während die beschichtete Elektrode weniger als 0,2 g Feuchtigkeit pro Pfund absorbierte. Während die geringe Meng· Feuchtigkeit in der beschichteten Elektrode lecker festgehalten wurde und leicht durch Erhitzung auf 150° F während einer Stunde entfernt werden konnte, wurde die von der unbeschichteten Elektrode absorbierte

Feuchtigkeit fester behalten und erforderte da· Entfernen eine länger· Zeit bei Temperaturen von etwa 40Oo f. _Fig. _{12 zeigt die} relative

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Absorption von Feuchtigkeit von Üblichen und beschichteten Elektroden als Funktion der Zeit.
Beispiel 18.

Die gewählte Elektrode war gleich der des Beipiels 6, aber der Durchmesser des Kerndrahts aus Nickellegierung var ΐ/θ". Musterelektroden wurden überzogen durch Tauchen in ein geeignetes Gemisch aus Aluminiumflockenpigment und silicium-modif i'& -rtem Alkydharzbindemittel in einem organischen Lösungsmittel, wobei nach Trocknen ein reflektierender Mantel mit einer Dicke von 0,001" mit 33 Vol. # metallischem Aluminium erhalten wurde. Schweissproben wurden durchgeführt durch Ablagerung von Paaren horizontaler ^ütrangraupen auf Gusseisenplatten einer Dicke von 3/B" mitt Ls Schweisstrume von 85 Amp Wechselstrom für eine Haupe und von 120 Amp Wechselstrom für die andere. Gesonderte Unterlageplatten wurden verwendet zur Ablagerung von Testraupen mit beschichteten Elektroden und mit üblichen, unbeschichteten Elektroden. Bei jedem Stromwert ergaben die beschichteten Elektroden flachere Raupen mit einer besseren Benetzung der Unterlage'und mit einer grösseren Eindringtiefe. Fig. 5 zeigt einen Querschnitt durch die Testraupen mittels der anbeschichteten Elektrode bei den zwei verschiedenen Stromwerten, «ehrend Fig. 6 einen ahnlichen Schnitt durch die Teetraupen mittels der besohiohteten Elektroden gemüse der Erfindung unter den gleichen Verhältnissen zeigt. In beiden Fallen wurde die kleinere Raupe mit 85 Amp Wechselstrom,die grössere Raupe mit 120 Amp Wechselstrom abgelagert.
Beispiel 19.

Die zum Prüfen gewählte Elektrode waa der des Beispiels 13 ähnlich. Die Muster wurden überzogen mit einem Gemisch aus Alumihiumflocken

in einem Polyurethanharsbett, das durch Mischung von 48 g Basishars in einem von Sherwin-Williams Cy unter dem Handelsnamen Polane Lösungs-

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mittel, 8 g Isocyanatkatalysator, 16 g zusätzliche» LtJsungsverdUnnungemittel und 30 g Brei eines Aluminiumspanpigments in Schwerbenzin mit 75 Gew. fb Aluminium bereitet war. Dieses Gemisch wurd· auf der Testelektrode in Form einer Schicht angestrichen, die nach Trocknen und Polymerisieren eine Dicke von 0,002" aufwies. Schweisaproben wurden durchgeführt durch Ablagerung horizontaler ^trangraupen auf Aluminiumunterlageplatten einer Dicke von i/4" mittels eines Stroms von 90 Amp Gleichstrom umgekehrter PoluritSt (Elektrode positiv). Ein Querschnitt der unter diesen Bedingungen von einer üblichen, unbeschichteten Elektrode abgelagerten Raupe ist in Fig. 7 dargestellt. Die von der beschichteten Elektrode untdr den gleichen Verhältnissen abgelagerte Raupe ist in Fig. 8 angegeben. Aus diesen Mikrophotographien ist ersichtlich, dass die mit einem Mantel nach der Erfindung versehene Elektrode eine merklich flachere Schweiasablagerung mit besserer Benetzung der Unterlage ergab, was aus dem verhältnismMssig niedrigen Kontaktwinkel zwischen dem &and der ^chweissablagerung und der Unterlageplatte in Fig. 8 hervorgeht.
Beispiel 20.

Die zum Prüfen gewählte Elektrode gehörte zu dem "Low Hydrogen" Typ, gewöhnlich zum Hochleistungsschweissen bei kritischen Anwendungen benutzt. Sie enthält einen Kerndraht aus Eisenmetall mit einem Durchmesser von 3/32", Überzogen mit einer primären Schicht aus anorganischen Fluss- unu desoxydierenden Materialien. Musterelektroden wurden beschichtet durch Tauchen in ein Gemisch aus Aluminiumflockenpigaent in silicium-modifizierteiu Alkydharz in einem Lösungsmittel und durch darauferfolgende Trocknung in Luft. Der entstandene reflektierende Mantel enthielt 33 Vol. % Aluminiumflocken in einer

0,001" Umgebungsschi. ..t, die an dem primären Flussüberzug haftete. Vergleicheproben der Schweissleistungen wurden durchgeführt durch

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Ablagerung von Schweissraupen durch die sogenannte "Vertical-Up" Technik in den Zwischenräumen zwischen benachbarten Stahlplatten einer Dicke von 3/ib", die einen Winkel von 90° miteinander machten, unter Verwendung eines Schweisstroms von 115 Amp Wechselstrom. Fig. 9 zeigt die unter diesen Verhältnissen vonder unbesohichteten Elektrode abgelagerte Schweissraupe,wahrend Fig. 10 die unter den gleichen Verhältnissen von einer beschichteten Elektrode abgelagerte ^chweissraupe zeigt. Bs wird einleuchten, dass die gemfisa der Erfindung beschichtete Elektrode eine flachere, mehr haftende Schweissafelagerung ergab als die unbesohiohtete Elektrode.

Ausser den verschiedenen Arten von Tauchen, Aufbürsten, Spritzen, Anstreichen,Umhüllen oder Umgiessen des Elektrodenmantels gibt es Anbringungsteohniken für Mantelzusammensetzungen, die sieh durch Trookenpulver, ein Fludbett oder elektrostatisches Spritsen oder durch fremdere Vorgänge wie Elektrobedeckung oder Vakuumverdampfung-Kondensierung und dgl. anbringen lassen. Die Erfindung beschränkt sich nicht auf irgendein Verfahren zum Anbringen des Mantels auf der Sehweiseelektrode, obgleich selbstverständlich, die einfacheren, billigsten Verfahren wie Tauchen, Spritzen und dgl. am meisten durchgeführt werden. Es ist selbstverstSndli'< dass beim Anbringen des Mantels die Elektrode sofern wie möglich feuchtigkeitsfrei sein soll.

Bei den vorstehend beschriebenen Beispielen der Elektroden ist der energie-reflektierende Mantel in allen Fällen auf Baals von Meta]] oder metalltragend und hat den zusätzlichen Vorteil, dass daa Metall als ein effektives Kontinuum unabhängig von der Weise des Anbringens des Mantels auf der Elektrode vorgesehen werden kann. Tatsächlich letzteres ein hervorragender Vorteil der Erfindung, da

die endgültige, untere Grenze des Metallgehalte des Mantels einstweilen abgesehen von anderen Faktoren dadurch bedingt wird. Dies bedeutet,

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Beschaffenheit sein soll, dass der Mantel ein effektives, reflektierendes KontinuuB im die Nutzlänge der Elektrode bildet kann. Die anderen Anforderungen können einen höheren Metallgehalt oder ein höheres MetallTolvuien mit sich bringen, aber werden niemals zu eine· bedeutend niedrigeren veranlassen. Die verbesserte Leistung der beschichteten Schweieselektroden ergibt sich zum grossen Teil durch die Energiereflektivität des Metallkontinuums des Mantels, so dass dieses Kontinuum praktisch aufrechterhalten werden soil, um die Vorteile der Erfindung zu erzielen. Obgleich in dieser Beschreibung die Verwendung von MetallkanteIn betont wurde, wird es dem Fachmann deutlich sein, dass andere Substanzen als Metalle für den Mantel benutst wurden könnten, sofern solche Substanzen eine wesentliche Energiereflektivitöt aufweisen oder diese Eigenschaft beim Anbringen bekommen können. Beispiele solcher nicht metallischen Mantelmaterialien oder Substanzen sind wfirme-stabile, anorganische oder keramische Zusammensetzungen, die f derart angebracht werden, dass ein hinreichender Grad von Spiegelreflektion erhalten wird.

Bei bestimmten Verwendungearten z.B. wenn die Elektrode bei verbid tnisrnttsig hohen Bogentemperaturen benutzt wird, kann das gewählte Metall des Mantels verhältnismäßig niedrigschmelzendes Metall z}B. Aluminium sein, das während des Sehweissvorganga verdampft oder verloren geht ohne in bedeutender Weise in die vom Elektrodenkern 11 abgelagert« Schicht einzudringen oder diese zu verderben. Beispiele eines solchen Mantels sind unter anderem die Beispiele 1, 6, 9, 11 und 12. In anderen Verwendungsarten kann das Metall de* Mantels 14 mit Rücksicht darauf gewählt werden, dass es in irgendeiner Weise einen Beitrag für das Schichtmetall liefern kann oder ganz oder teilweise dea gleich ist, wie in den vorstehenden Beispielen 3 und 13· Einige

^Aluainiu*' rostfreier Stahl, Kupf.r-

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Es wird dem Fachmann ersichtlich sein, dasa bestimmte Metalle, die sonst zur Bildung des energie-reflektierenden Mantels geeignet sind, wie Cadmium oder Beryllium, wegen der Giftigkeit dieser Metalle und deren Dampfe für diese Zwecke nicht praktisch sind.

Geeignete '^ra'ger in der Form von Flüssigkeiten, Breien, und dgl. sind in den vorhergehenden Beispielen genannt. Organische Harze ergeben sich als am meisten geeignet obgleich anorganische Bindemittel auch erfolgreich verwendet worden sind, wie in Beispielen 5 und 14. Diese MHnte1 haben den zusatzlichen Vorteil, dass sie die unterliegende, primttre Flusschicht versteifen und schützen, die

oft eine spröde Zusammensetzung aufweisen, die leicht beim Verhandeln und beim Versand beschädigt werden kann.

Es hat sich ergeben, dass eine zusätzliche, reflektierende Haut oder eine sehr dünne Schicht einer Dicke von etwa 0,0001 bis 0,0005" auf der unterliegenden Schicht in Form einer Spritzschicht wie in Beispielen 5, θ und 17 die Leistung der Schweisselektrode nach längeren Aufbewahrungszeiten und insbesondere bei höheren Betriebs-

stromwerten zweckvoll weiter erhöhen kann, bei welchen Stromwerten die Elektrode im Betrieb rotheiss wird. Diese ttussere Schicht oder stabilisierende Haut 15 nach Fig. 11 der Zeichnung hält veiter die Integrität der unterliegenden, ersten Reflexionsschieht aufreoht und verbessert die Aufreohterhaltung des Bogenantriebs. Tatsächlich wird die Mehrheit der dünnen reflektierenden Schichten U bei einer gleichen Gesamtdioke des Mantels effektiver sein als eine einzige, dick» Schicht wegen solcher Faktoren wie Erhöhung der ^aeflektivitXt bei einem höheren Grad der Flockenpigmentbltftterung und geringere Wärmeleitfähigkeit. Auseerdem kann ein Kantttl mit einer Anzahl sehr

dünner Schichten unter Umstünden eine zweckvollere Sperrschicht gegen Feuchtigkeitsabsorption in der Elektrode bilden.

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Eavird einleuchten, dass beim Anbringen auf mechanisch haftenden Mantelverbindungen wie im Beispiel 13 die äussere Schicht an sich nicht reflektierend zu sein braucht oder Metall enthalten soll, das als Versteifung für die unterliegende, reflektierende Schicht dienen soll, sondern dass sie eine üchutzhaut z.B. aus Acrylharz oder dgl. sein kann. Dieser Schutz ergibt sich durch das Bindemittel oder das Bett der Mante!zusammensetzung wie in den Beispielen 1, 5 und 6.

Unabhängig von der Weise der Anbringung dienen ferner Bindemittel versteifende Metallteilchenmäntel oder ununterbroc hene DünnmetallmKntel zum Aufrechterhalten der den Bogen oder die Sdnw eieeablagerung ändernden Bestandteile in der primären Flusschicht durch dae Verhüten oder Herabmindern von Verlusten z.B. durch Verdampfen oder Oxydierung solcher wertvollen Flusaehichtbestandteile während der Vervendung der Elektroden bei hohen Temperaturen. Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt also darin, dass nützliche und erwünschte Modifiziermittel in den Flusechichtzusammensetzungen zurückgehalten werden können, was nicht möglich oder tunlich ist bei den üblichen Elektrodenbeschichtungsrerfahren oder den üblichen Materialien.

Die Fig. 3 und 4, die im Beispiel 1 genannt werden, sind vergleichende Photomikrographien des Querschnitte einer Bogenstumpfschweissverbindung von Weichstahlplatten einer Dicke von 3/32"· Fig. 3 zeigt die Verbindung, die mittels einer horizontalen Schveissnaht bei einem Betriebestroa von 45 Amp Wechselstrom unter Vervendung käuflich erhältlicher Weichstahlelektroden mit einem Durchmesser von 1/^6" mit einer anorganischen Flusschicht hergestellt wurde* Fig. 4 zeigt die Stumpfverbindung auf der gleichen Unterlage mit den gleichen Betriebsverhältnisu >n unter Verwendung der gleichen, käuflich erhältlichen Elektrode mit dem Zusatz eines Mantels einer Dicke von etwa 0,002" aus Aluminiumflockenteilchen in einem silicium-modifizierten

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Alkydharsbindemittel nach Beispiel! ^Aus dem Vergleich der Fig. 3 und 4 geht hervor, daae in der durch die metallbeschichtete Elektroden Verbindung die dünn« Metallraupe becteutend flacher und breiter ist als in Fig. 3. Auch die Eindringtiefe der Verbindung ist in Fig. 4 wesentlich grosser als in Fig. 3· Dies ist auf die energie-reflektierend· Eigenschaft des Metallkontinuums des Mantels zurtickBufUhren, das einen wesentlich höheren Bogenantrieb, eine bessere Bogenstabilita*t, eine höhere Bogenspannung und eine htShere temperatur bei eines bestimmten Stromwert ergibt und eine GlIichmBssigkeiι der Eigenschaften des Bogens wahrend des Verbrauchs der Elektrode sicherstellt. Eine bessere Benetcung und eine bessere Eindringunge« werden gemttss den Photomikrographien ersielt.

Wie dies im Beispiel 17 angegeben ist, ist auch die Tatsache wichtig, dass das Metallkontinuum des Mantels 14 die Aufbewahrungezeit der Elektroden wesentlich verlängert durch Verringerung der Feuchtigkeitsabsorption in der primären Flusschichtt, da sonst die Elektrodenleistung und die Qualität der Schweissablagerung verschlechtern wurden.

Das Diagramm der Fig. 12 zeigt e*nen Vergleioh zwischen der Feuchtigkeitsabsorption in beschichteten und in unbeschichteten Elektroden, wobei der Prozentsatz durch die Elektrodenflusschicht absorbierten Feuchtigkeit oder Wasser gegen die Anzahl von Stunden aufgetragen wird, wahrend der die Elektrode einer 100 #-igen Feuchtigkeit bei 65° F ausgesetz ist. Die Resultate der unbeschichteten Elektroden werden durch die Kurve 16 und die *esultate der beschichteten Elektrode durch die Kurve 17 angegeben. Der wesentliche Untersdhied in Feuchtigkeitsabsorption zwischen beschichteter! md unbeschichteten Elektroden ist ausgeprägt und wirkt sich aus in einer minimalen Verringerung der

Leistung der beschichteten Elektrode und in einer beträchtlich längeren ufbewahrungszeit.

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Obgleich die verlängerte Aufbewahrungszeit der beschichteten Elektroden ein wesentlicher Vorteil ist, ist das Hauptmerkmal der beschichteten Elektrode die Eigenschaft der Energiereflektivita't. Das fietall oder ein anderer, energie-reflektierender Bestandteil der Schicht liegt vor in einer Form oder Konfiguration, bei der n-'ich innen gewandte Oberflächen den Kern der Elektrode zugekehrt werden. Diese Oberflächen reflektieren oder richten zurück auf den Kern am Bogenangriffepunkt die Strahlungsenergie, die sonst von dem Stab in bekannter Weise ausgestrahlt werden würde. Dieser ^erlust an Energie durch Strahlung und Komvexion tritt über die ganze Lunge der Elektrode und insbesondere am Bogenangriffspunkt auf. Die auffalli β Wirkung des Mantels prägt sich aus im Beibehalten der Energie in der Elektrode, die sonst verloren gehen würdeiind im Schweissverfahren unbenutzt bliebe. Die beschichtete Elektrode erhöht somit tatsächlich die zur Verfügung stehende Schweissenergie , wodurch die Kerntemperatur höher ist und der elektrische Widerstand des Kerns grosser wird, so dass eine höhere III Heizwirkung und ein höherer Energiepegel im Bogen selbst auftreten.

Die verbesserte Heizwirkung erhöht die ücnmelzgeschwindigkeit des Kerne am Bogenangriffspunkt, wodurch voraussichtlich die Schneidwirkung am Bogenende der Elektrode vergrössert wird. Diese Schneidwirkung kann weiter erhöht wwrden lurch die mechanische Versteifung der Plusschicht mittels des Mantels am Bogenende der Elektrode. Die tiefere oder schärfere Schneide unmittelbar um das Bogenende der Elektrode erhöht zusätzlich das Beibehalten der Energie an diesem kritisohen Endteil des Stabs.

Da« Ergebnis dieses Aufrechterhaltene der Konzentration der

zur Verfugung stehenden Energie in der Elektrode ist ein höherer Energiepegel i· Bogen selbst, eine grössere Konzentration in der Eichung dee

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Bogenstroms, eine bedeutende Erhöhung des Bogenspannungsfalls bei einem bestimmten Schweisstrompegel gemäß Beispiel 16 bei höherer Bogentemperatur und größerem Bogenantrieb und eine größere Eindringtiefe in die Unterlage.

Es darf angenommen werden, daß auch bei anderen Arten von Elektroden der Mantel 14 den übergang von Hautmetall vom Kern in die Unterlage befördert, wodurch die Steuerung des Bogens und die Ablagerung des Schweissmetalls besser gesteuert werden können, insbesondere unter schweren SchweissVerhältnissen, bei denen der weniger erwünschte Globularübertragsmechanismus die Bogensteuerung und die Qualität der Schweissablagerung stören kann.

Es wird einleuchten, daß die hier dargestellten und beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung nur als Beispiele gegeben sind und daß verschiedene Änderungen der Form, Größe und Anordnung der Einzelteile innerhalb des Rahmens der Erfindung und der nachfolgenden Ansprüche möglich sind.

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Claims (1)

1. PATENTANWÄLTE °*''^Ν°· ^DIF'^L-^PHVS· ^h·

   DIPL.-ING. P. EICHLER

   BRAH MSSTRASSE 29, 5600 WUPPERTAL 2

   Patentansprüche:

   1. Schweisselektrode mit einem verbrauchbaren Kern, auf dem eine ein Modifiziermittel enthaltende Schicht angebracht ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Mantel ein energie-reflektierendes Kontinuum nahezu rings um die genannte Schicht bildet.

   2. Schweisselektrode mit einem verbrauchbaren, elektrisch leitenden Kern, auf dem eine Primärschicht angebracht ist, dadurch gekennnzeichnet, daß ein Mantel auf der Schicht angebracht ist, der ein energiereflektierendes Kontinuum um diese Schicht bildet.

   3. Schweisselektrode mit einem verbrauchbaren, elektrisch leitenden Kern, an dem eine ein Modifiziermittel enthaltende Primärschicht haftet, dadurch gekenn zeichnet, daß an dieser Primärschicht ein Mantel angebracht ist, der ein energie-reflektierendes Kontinuum nahezu rings um diese Schicht bildet.

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   ORIGINAL INSPECTED

   4. Schweisselektrode nach Anspruch 1 d.g., dass eine Bussere Schicht in Form einer energie-reflektierendeη Haut auf dem Mantel

   5. Schweisselektrode nach Anspruch 1 d.g., dass eine Kussere Schicht in Form einer Schutabedeckung auf dem "antel angebracht ist.

   6. Schweisselektrode nach Anspruch 1 d.g., dass das energiereflektierende Kontinuum reflektierendes Metall enthält.

   7. Schweisselektrode nach Anspruch 3 d.g., dass das Kontinuum eine nahezu ununterbrochene Metallschicht enthält.

   8. Schweisselektrode nach Anspruch 7 d.g., dass die genannte Schicht die Form einer Folie aufweist.

   9. Schweisselektrode nach Anspruch 7 d.g., dass die Metallschicht eine gegossene Schicht ist.

   10. Schweisselektrode nach Anspruch 7 d.g., dass die Metallschicht durch Teilchen gebildet wird.

   11. Schweisselektrode nach Anspruch 7 d.g., dass die Metallschicht Metallteilchen in einem Bindemittelbett enthält.

   12. Sohweisselektrode nach Anspru_c . 7 d.g., dass der Mantel eine Sicke von mindestens 0,0001" aufweist.

   13· Schweisselektrode nach Anspruch 7 d.g., dass der "antel eine Dicke von mindesten· 0,0001" und von nicht mehr als 0,0003" aufweist. 14· Sohweisselektrode nach Anspruch 13 d.g., dass der Mantel eine Dicke von mindestens 0,0003" und nicht mehr als 0,003" hat.

   15. . Schweisselektrode nach Anspruch 11 d.g., dass die Metallschicht mindestens 5 Vol. % des Mantels enthält.

   16. Schweisselektrode nach Anspruch 7 d.g., dass die Metallschicht an der Primärschicht haftet.

   17. Sahweiseelektrode nach Anspruch 11 d.g., dass die Metallteilchen nebeneinander liegen.

   18. Schweisselektrode nach Anspruch 11 d.g., dass das Bett

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   -J

   eine prganische Zusammensetzung aufweist.

   19. Schweisselektrode nach Anspruch 11 d.g., dass das Bett

   9 7 L 1 *\ 9 L eine anorganische Zusammensetzung aufweist. ^^

   20. Schweisselektrode nach Anspruch 6 d.g., dass der Kern aus Metall besteht und das reflektierende Metall des Kontinuums gleich dem des Kerns ist.

   21. Schweisselektrode nach Anspn ih 6 d.g., dass der Kern aus Metall besteht und das reflektierende Metall des Kontinuuma ungleich dem des Kerns ist.

   22. Schweisselektrode noch Anspruch 10 d.g., dass die Teilchen aus Ferrometall bestehen.

   23. Schweisselektrode nach Anspruch 10 d.g., dass die Teilchen aus Nonferrometall bestehen.

   24. Schweisselektrode nach Anspruch 10 d.g., daea^die Teilchen aus einem Gemisch verschiedener Metalle bestehen.

   25. Schweisselektrode nach Anspruch 23 i.g., dass die Teilchen aus Aluminium bestehen.

   26. Schweisselektrode nach Anspruch 7 d.g., dass der Mantel mit einer Bueeeren Schicht in Form einer energie-reflektierenden Haut überzogen ist, die eine nahezu ununterbrochene Metallschicht bildet.

   27. SchweisselfcKtrode nach Anspruch 26 d.g., dass die Dicke der Haut geringer ist als die Dicke des Mantels.

   28. Schweisselektrode nach Anspruch 26 d.g., dass das Metall der Haut ungleich dem Metall des Mantels ist.

   29. Schweisselektrode mit einem verbrauchbaren, elektrisch leitenden Kern, einer primäre Flusschicht auf dem Kern und einer sekundären Feuchtigkeitssperrschicht auf der Flusschicht d.g., dass ein Metallkontinuum an der Primärschicht haftet.

   50. Schweisselektrode nach Anspruch 29 d.g., dass das Metallkontinuue aus Metallteilchen in einem Bindemittelbett besteht.

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