DE2819523A1 - ADDITIONAL MATERIAL FOR THE FORMATION OF HIGH STRENGTH WELDED JOINTS AND PROCESS FOR ITS PRODUCTION - Google Patents
ADDITIONAL MATERIAL FOR THE FORMATION OF HIGH STRENGTH WELDED JOINTS AND PROCESS FOR ITS PRODUCTIONInfo
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Description
Case TK.1Case TK.1
Die Erfindung betrifft einen Zusatzwerkstoff oder einen Füllstoff
zur Bildung von Schweißverbindungen oder Schweißnähten mit hoher mechanischer Festigkeit zwischen Teilen aus sphärolitischem
Gußeisen bzw. Kugelgraphitgußeisen, sowie ein
Verfahren zur Herstellung dieses Zusatzwerkstoffs.The invention relates to a filler material or a filler for the formation of welded connections or weld seams with high mechanical strength between parts made of spheroidal cast iron or nodular cast iron, as well as a
Process for the production of this filler material.
Das Schweißen von sphärolitischem Gußeisen (durch autogenes Schweißen (Sauerstoff/Acetylen-Brenner) oder Lichtbogenschweißen)
wurde bislang eher für Reparaturarbeiten als dazu verwendet, zwei Teile während ihrer Herstellung miteinander
zu verbinden, da die mechanische Festigkeit der Schweißverbindung oder Schweißnaht stets wesentlich geringer ist als
die des Grundmetalls. Wenn man beispielsweise zwei Bauteile aus sphärolitischem Gußeisen mit Hilfe von für das autogene
Schweißen verwendeten Schweißstäben durch Schweißen verbindet, ist die gebildete Schweißnaht im allgemeinen nicht
gut, da die Schweißverbindung eine wesentlich geringere mechanische Festigkeit besitzt als die miteinander verbundenen
Teile. Typischerweise beträgt die Festigkeit derThe welding of spherical cast iron (by oxy-fuel welding (oxygen / acetylene torch) or arc welding) has so far been used more for repair work than to join two parts together during their manufacture, since the mechanical strength of the welded joint or weld seam is always much lower than
that of the base metal. If, for example, two components made of spherical cast iron are joined by welding with the aid of welding rods used for autogenous welding, the weld seam formed is generally not
good, because the welded connection has a significantly lower mechanical strength than the parts connected to one another. Typically the strength is the
0 Schweißverbindung etwa 20-25 kg/mm im Vergleich zu der0 weld joint about 20-25 kg / mm compared to that
2
Festigkeit von 50 - 90 kg/mm der verbundenen Teile.2
Strength of 50 - 90 kg / mm of the connected parts.
Der Grund für diese Verminderung der mechanischen Festigkeit ist darin zu sehen, daß in jenen Bereichen des Gußeisens,
die während des Verschweißens geschmolzen werden, der Graphit sich nicht in kugeliger Form ausscheidet, sondern in
Form von Lamellengraphit, so daß das Mikrogefüge und die
mechanischen Eigenschaften dieser Bereiche denen eines einfachen grauen Roheisens entsprechen.The reason for this reduction in mechanical strength is to be seen in the fact that in those areas of the cast iron that are melted during welding, the graphite does not precipitate in spherical form, but in
Form of flake graphite, so that the microstructure and the
mechanical properties of these areas correspond to those of a simple gray cast iron.
Es ist daher ohne weiteres ersichtlich, daß dieses Ver-It is therefore readily apparent that this
0 schweißen von sphärolitischem Gußeisen nur bei solchen Teilen durchgeführt werden kann, die keinen starken Belastungen ausgesetzt sind.0 welding of spherical cast iron can only be carried out on parts that are not subject to heavy loads are exposed.
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Case TK 1.Case TK 1.
Teksid S.p.A^e 19523Teksid S.p.A ^ e 19523
Die genannten Nachteile können in gewisser Weise dadurch vermieden werden, daß man für das Schweißen qualitativ hochwertige Zusatzwerkstoffe, wie beispielsweise Nickel, verwendet, mit denen man passable Schweißverbindungen erreichen kann. Diese Schweißverbindungen besitzen jedoch in derThe disadvantages mentioned can be avoided to a certain extent by using high quality welding tools Filler materials, such as nickel, are used to achieve acceptable welded joints can. However, these welded joints have in the
2 Praxis eine Festigkeit von weniger als 50 kg/mm und leiden an dem Naphteil, daß die sich ergebende Kugelgraphitgußeisen-Nickel-Kugelgraphitqußeisen-Verbindungsstelle wegen der verschiedenen Kontaktpotentiale zur Korrosion neigt.2 Practice a strength of less than 50 kg / mm and suffer on the naphthole that the resulting ductile iron-nickel-ductile iron joint tends to corrode because of the different contact potentials.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, einen Zusatzwerkstoff für die Bildung von hochfesten Scbreißverbindungen zwischen Teilen aus sphärolitischein Gußeisen und ein Verfahren zu seiner. Herstellung anzugeben, mit welchem Zusatzwerkstoff Schweißverbindungen oder Schweißnähte gebildet werden können, die in bezug auf die verschweißten Bestandteile homogen sind und welche Zusatzwerkstoffe billig und leicht herzustellen sind.The object of the present invention is therefore to provide a filler material for the formation of high-strength tear connections between parts of spherical cast iron and a process for its. Manufacture to indicate with which Filler metal welds or welds can be formed that are welded with respect to the Components are homogeneous and which additional materials are cheap and are easy to manufacture.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Zusatzwerkstoff für die Bildung hochfester Schweißverbindungen zwisehen Teilen aus sphärolitischem Gußeisen gelöst, der dadurch gekennzeichnet ist, daß er ein Mittel enthält, das die Ausbildung oder Abscheidung von Kugelgraphit beim Vergießen des geschmolzenen Zusatzwerkstoffs und bei der Verwendung des Zusatzwerkstoffs zur Bildung einer Schweißverbindung bewirkt oder induziert.According to the invention, this object is achieved by a filler material for the formation of high-strength welded joints Parts made of spherical cast iron, which is characterized in that it contains an agent that the formation or deposition of spheroidal graphite during the casting of the molten filler material and during use of the filler material to form a welded joint causes or induces.
Gegenstand der Erfindung ist ferner ein Verfahren zur Herstellung dieses Schweißzusatzwerkstoffs, das dadurch gekennzeichnet ist, daß manThe invention also relates to a method for production this filler metal, which is characterized in that one
1. 80-90 Gew.-% sphärolitisches Gußeisen oder Kugelgraphitgußeisen, 0,5 - 10 Gew.-% und vorzugsweise 5 Gew.-% Nickel, 0,5 - 15 Gew.-% und vorzugsweise 2 Gew.-% Kupfer und 1-10 Gew.-% und vorzugsweise 5 Gew.-% einer Seltene Erdmetalle und vorzugsweise Cer enthaltende Eisenle-1. 80-90% by weight of spheroidal cast iron or nodular cast iron, 0.5-10% by weight and preferably 5% by weight nickel, 0.5-15% by weight and preferably 2% by weight copper and 1-10 wt .-% and preferably 5 wt .-% of an iron metal containing rare earth metals and preferably cerium
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Case TK.1 Teksid S.p.A.Case TK.1 Teksid S.p.A.
gierung schmilzt und durchmischt undalloy melts and mixes and
2. die geschmolzene Mischung bei einer Temperatur von etwa 1450° C vergießt.2. Pour the molten mixture at a temperature of about 1450 ° C.
Ein wesentliches Merkmal der Herstellung des erfindungsgemäßen Zusatzwerkstoffs ist darin zu sehen, ein Mittel in das Zusatzwerkstoffmaterial einzubringen, das die Ausbildung oder Abscheidung von Kugelgraphit bewirkt und einen hohen Siedepunkt aufweist, so daß es seine Wirkung nicht nur während des Vergießens des Zusatzwerkstoffs, sondern auch später, d. h. während seiner Verwendung zur Bildung einer Schweißverbindung, ausüben kann.An essential feature of the production of the invention Filler material is to be seen in introducing a means into the filler material material that the training or deposition of spheroidal graphite and has a high boiling point so that it does not have its effect only during the casting of the filler metal, but also later, d. H. during its use for education a welded joint.
Die Zusammensetzung des erfindungsgemäßen Zusatzwerkstoffs ist ähnlich der eines typischen sphärolitischen Gußeisens (2,7 - 3,4 Gew.-% Kohlenstoff und 1,8 - 3,2 Gew.-% Silicium); der Zusatzwerkstoff ist jedoch sowohl an Additiven, die während gewisser Stufen des Schweißvorgangs einwirken und eine Abscheidung des Graphits in kugeliger Form bewirken, und an Additiven, die zu guten mechanischen Eigenschaften der Schweißverbindung beitragen, angereichert. Diese Additive oder Zusätze verbessern die Eigenschaften des erfindungsgemäßen Zusatzwerkstoffs, der entweder in Form von Schweißstäben oder Schweißdrähten für das autogene Schweißen oder in Form von Elektroden bei dem Lichtbogenschweißen eingesetzt werden kann.The composition of the filler material according to the invention is similar to that of a typical spherical cast iron (2.7-3.4 wt% carbon and 1.8-3.2 wt% silicon); However, the filler material is both an additive that acts during certain stages of the welding process and a Deposition of graphite in spherical form, and additives that lead to good mechanical properties of the Weld joint contribute enriched. These additives or additions improve the properties of the invention Filler metal, either in the form of welding rods or welding wires used for autogenous welding or in the form of electrodes for arc welding can be.
Vorzugsweise besitzt der erfindungsgemäße Zusatzwerkstoff folgende Zusammensetzung:The filler material according to the invention preferably has the following composition:
1,5 - 5 % Gew. -%, vorzugsweise 3,2 Gew.-% Silicium 1-4 Gew.-%, vorzugsweise 3 Gew.-% Kohlenstoff 0,5 - 10 Gew.-%, vorzugsweise 5 Gew.-% Nickel 0,5-2 Gew.-%, vorzugsweise 0,8 Gew.-% Cer enthaltende1.5-5% by weight, preferably 3.2% by weight silicon 1-4% by weight, preferably 3% by weight carbon 0.5-10% by weight, preferably 5% by weight, nickel containing 0.5-2% by weight, preferably 0.8% by weight, cerium
Seltene ErdmetalleRare earth metals
0,5 - 15 Gew.-%, vorzugsweise 2 Gew.-r% Kupfer 0,1-2 Gew.-%, vorzugsweise 0,3 Gew.-% Mangan0.5-15% by weight, preferably 2% by weight, copper 0.1-2% by weight, preferably 0.3% by weight manganese
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Case TK.1 Teksid S.p.A.Case TK.1 Teksid S.p.A.
weniger als 0,05 Gew.-% und vorzugsweise weniger als 0,010 Gew.-% Schwefel
Rest Eisen.less than 0.05 wt% and preferably less than 0.010 wt% sulfur
Remainder iron.
Das Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Zusatzwerkstoffs wird vorzugsweise in der Weise durchgeführt, daß man zunächst eine Mischung aus 80 - 90 Gew.-% Rückständen aus sphärolitischem Gußeisen, die beim Vergießen in den Eingußöffnungen und in den Steigern der Gußformen anfallen, 0,5 - 15 Gew.-% Kupfer und 1-10 Gew.-% einer Seltene Erdmetalle, darunter vorzugsweise Cer, enthaltenden Eisenlegierung schmilzt. The method for producing the filler material according to the invention is preferably carried out in such a way that first a mixture of 80-90 wt .-% residues made of spherical cast iron, which arise during casting in the pouring openings and in the risers of the casting molds, 0.5-15% by weight of copper and 1-10% by weight of an iron alloy containing rare earth metals, including preferably cerium, melts.
Besondere Vorsicht ist beim Einwiegen der Nickel- und Kupfermengen in Abhängigkeit von den angestrebten Eigenschaften des Zusatzwerkstoffs angebracht. Beispielsweise kann man eine Mischung aus 5 Gew.-% Nickel und 2 Gew.-% Kupfer verwenden, wodurch man einen Zusatzwerkstoff erhält, der beim Schweißen eine gute Fließfähigkeit zeigt und eine Schweißverbindung guter Festigkeit ergibt.Particular care should be taken when weighing in the quantities of nickel and copper depending on the desired properties of the filler metal. For example, can use a mixture of 5 wt .-% nickel and 2 wt .-% copper, whereby one obtains a filler material which exhibits good flowability when welded and gives a welded joint of good strength.
Vorzugsweise trägt man die das Cer enthaltende Eisenlegie-" rung im letzten Moment vor dem Vergießen direkt in die Gießform ein, um eine Oxidation der in der Eisenlegierung enthaltenen Seltenen Erdmetalle zu verhindern. Es ist weiterhin ratsam, die Eisenlegierung in Form feiner Tröpfchen in die Gießform einzubringen, um eine bessere Homogenisierung zu erreichen.The iron alloy containing the cerium is preferably carried directly into the at the last moment before casting Casting mold to prevent oxidation of the rare earth metals contained in the iron alloy. It is still advisable to to introduce the iron alloy in the form of fine droplets into the casting mold in order to achieve better homogenization reach.
Das Vergießen erfolgt bei einer Temperatur von etwa 1450° C in Formen
4-6 mm ergeben.Potting takes place in molds at a temperature of around 1450 ° C
4-6 mm.
1450° C in Formen, die Stäbe mit einem Durchmesser von1450 ° C in molds, the rods with a diameter of
Für die Bildung von Elektroden für das Lichtbogenschweißen werden die Stäbe mit den üblichen El&ktrodenhüllmaterialien bedeckt, beispielsweise einem sauren Hüllmaterial (das Eisenoxide; Eisen-Mangan; Eisen-Silicium oder TitanoxideFor the formation of electrodes for arc welding, the rods are covered with the usual electrode covering materials covered, for example an acidic coating material (the iron oxide; iron-manganese; iron-silicon or titanium oxide
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Case TK. 1 Teksid S. p. A.Case TK. 1 Teksid p. P. A.
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enthält) oder alternativ ein Hüllmaterial, das man aus einem solchen sauren Hüllmaterial und Rutil (Titanoxid) erhält.contains) or alternatively a shell material that is obtained from such an acidic shell material and rutile (titanium oxide).
Vor dem Schweißen müssen Gußteile mit unterschiedlicher Dicke auf eine Temperatur von 500 - 600° C vorerhitzt werden, um die mögliche Bildung von inneren Spannungen nach dem Schweißen zu vermeiden.Before welding, cast parts with different thicknesses must be preheated to a temperature of 500 - 600 ° C, to avoid the possible formation of internal stresses after welding.
Für das autogene Schweißen muß man geeignete Flußmittel in Pastenform oder in Pulverform verwenden, um die Oberfläche des Grundmetalls anzuätzen und die es bedeckenden Oxide zu entfernen ohne die Benetzung der Metalloberfläche zu beeinträchtigen. Für das Schweißen von sphärolitischem Gußeisen kann man beispielsweise Flußmittel auf der Grundlage von Borax verwenden.For the autogenous welding one must use suitable flux in paste form or in powder form to the surface to etch the base metal and remove the oxides covering it without affecting the wetting of the metal surface. For welding spherical cast iron, for example, flux based on use of borax.
Nach dem Schweißen ist eine Wärmebehandlung, die im allgemeinen als Nacherhitzen bezeichnet wird, erforderlich, um die Carbide zu entfernen und innere Spannungen zu beseitigen. After welding is a heat treatment, in general referred to as postheating, is required to remove the carbides and relieve internal stresses.
Die Einzelheiten der Schweißmaßnahmen sind jedoch bekannt. Der erfindungsgemäße Zusatzwerkstoff wird somit unter Anwendung bekannter Schweißtechniken angewandt, wobei keine andersartigen Vorrichtungen oder Additive bzw. Hilfsstoffe erforderlich sind, als sie bislang für das Schweißen angewandt wurden. Erfindungsgemäß läßt sich der erhebliche technische Fortschritt erreichen, daß man nach einer geeigneten Wärmebehandlung Schweißverbindungen oder Schweiß-However, the details of the welding measures are known. The filler material according to the invention is thus used known welding techniques are used, with no other types of devices or additives or auxiliaries are required than they have previously been used for welding. According to the invention, the considerable achieve technical progress that, after a suitable heat treatment, welded joints or welded
nähte mit einer mechanischen Festigkeit von bis zu 90 bilden kann.seams with a mechanical strength of up to 90 can form.
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Claims (7)
c) 0,5 - 10 Gew.-% Nickelb) 1-4% by weight carbon
c) 0.5-10% by weight nickel
"5 Gew.-% Nickel3 wt% carbon
"5 wt% nickel
0 Rest Eisenless than 0.010 wt% sulfur
0 remainder iron
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