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PULVERZUSAMMENSETZUNG FÜR FÜLLDRAHTELEKTRODEN
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Pulverzusammensetzung für
Fülldrahtelektroden zum Schutzgasschweissen und Schutz--gasauftragsschweissen von
Stählen und bezieht sich insbesondere auf Schweisswerkstoffe zum Lichtbogenschweissen.
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Mit dem größten Nutzeffekt kann diese Erfindung in Fülldrahtelektroden
verwendet werden, welche zum automatischen und halbautomatischen Schweißen bei geneigter,
waagerechter sowie Normallage der Schweißnaht an der senkrechten Ebene bestimmt
sind.
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Es sind kalkbasische, Kalziumfluorid enthaltende Pulverzusammensetzungen
für Fülldrahtelektroden bekannt, welche zum C02-Schweißen und C02-Auftragschweißen
von Stählen in räumlichen Positionen bestimmt sind, bestehend aus einem mit pulverförmiger
Zusammensetzung gefüllten Stahlmantel, wobei die erwähnte Zusammensetzung den Elektrodenkern
drstellt. Bcsse-e scheißtechnologische Eigenschaften weisen insbesondere Fülldrahtelektroden
mit folgender Zusammensetzung deren Kernes (in ewichtsprozent) auf:
Rutilkonzentrat
......................... 31 Fluoritkonzentrat ....................... 16 Ferromangan
, 9 9 Ferrosilizium * 2 Eisenpulver .............. 42 (siehe GB-PS Nr. 858854).
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Durch die Verwendung von Fülldrahtelektroden mit einem aus dem Pulvergemisch
der erwähnten Zusammensetzung gefertigten Elektrodenkern zum Schweißen von Stählen
wird es möglich, einen raffinierten Schweißnahtwerkstoff mit niedrigem Gehalt an
Nichtmetalleinschlüsse und Sauerstoff zu erhalten.
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Demzufolge kennzeichnet sich die Schweißnaht durch hohe plastische
Kenndaten, insbesondere durch die Kerbschlagzähigkeit in dem Tieftemperaturbereich.
Die erwähnte Pulverzusammensetzung enthält jedoch eine bedeutende Menge an Fiuoritkonzentral,
welches in diese zur Vermeidung der Auflösung von Wasserstoff in dem Schweißnahtwerkstoff
eingeführt wird. Der hohe Gehalt an Fluoritkonzentrat ist dadurch bedingt, daß es
den im Laufe des Schweißvorgangs in der Lichtbogenzone in großen Mengen befindlichen
und zur Bildung von Poren in dem Schwe ißnahtwerkstoff führenden Wasserstoff ungenügend
intensiv bindet. Aus dem Grunde, daß das Fluoritkonzentrat über 903 Kalziumfluorid
enthält, welches viel dazu beiträgt, die Lichtbogenstabilität zu stören, kennzeichnen
sich die Fülldrahtelektroden mit einem aus dem Pulvergemisch der erwähnten Zusammensetzung
gefertigten Elektrodenkern durch starkes Spritzen von Elektrodenmetall im Laufe
des Schweißvorgangs.
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Unter dem Spritzen von Elektrodenmetall ist hier und weiter das Spritzen
von Tropfen der im Laufe des Schweißvorgangs geschmolzenen Fülldrahteloktrode zu
verstehen
Es ist zu vermerken, daß die Schweißnahtformung nicht
immer den Forderungen entspricht, welche an die den wechselnden Belastungen ausgesetzten
Konstruktionen gestellt werden. Berkömmlicherweise sind die Schweißnähte grobschuppig
und weisen eine erhabene Form auf, wodurch deren Gestaltfestigkeit herabgesetzt
wird. Demzufolge sind zur Erhöhung der Gestaltfestigkeit der Schweißnähte zusätzliche
Arbeitsaufwendungen für deren Nachbehandlung vonnöten.
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Es sind auch Pulverzusammensetzungen für rutilsaure Fülldrahtelektrcden
bekannt, welche zum C02-Schweißen und C02--Auftragschweißen von Stählen in räumlichen
Positionen bestimmt sind. Bessere schweißtechnologische Eigenschaften weisen insbesondere
Fülldrahtelektroden mit einem aus dem Pulvergemisch folgender Zusammensetzung gefertigten
Elektrodenkern (in Gewichtsprozent) auf: Rutilkonzentrat ..........................
18 bis 38 Feldspat 0 0,6 bis 5 Natriumbexafluorosilikat ................. 0,6 bis
2,5 Ferromangan ......................... 9,5 bis 12,5 Ferrosilizium ..........................
0,6 bis 1,5 Eisenpulver ................................restliches (siehe UdSSR-Urheberschein
Nr. 285801).
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Durch die Einführung von Natriumhexafluorosilikat in die Zusammensetzung
des erwähnten Pulvergemisches wird es möglich, im Verlaufe des Schweißvorgangs den
in der Lichtbogenzone in großen Mengen befindlichen Wasserstoff intensiver zu binden.
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Dabei wird der Einfluß von Natriumfluorsilikat auf das Spritzen von
Elektrodenmetall sehr gering. Die Verwendung von Fülldrahtelektroden mit einem aus
der erwähnten Pulverzusammensetzung
gefertigten Elektrodenkern
macht es möglich, im Laufe des Schweißvorgangs eine Schweißnaht zu erhalten, die
sich durch einen guten Aufbau kennzeichnet (die Schweißnaht weist eine leicht konkave
Form mit einem zügigen t1bergang zu dem Basismetall auf). Natriumhexafluorosilikat
stellt aber eine hochgiftige Verbindung dar, so daß zusätzliche Sicherheitsmaßnahmen
erforderlich sind, welche mit der Arbeitshygiene während der Fertigung von Fülldrahtelektroden
mit aus der erwähnten Pulverzusammensetzung hergestelltem Elektrodenkern in Zusammenhang
stehen. Darüber hinaus verfügt das Schlackensystem der Fülldrahtelektroden mit dem
erwähnten Elektrodenkern über eine niedrige Basizität, demzufolge in dem Schweißgut
in großen engen Sauerstoff (0,08 Gewichtsprozent) in Form von nichtmetallischen
Oxideinschlüssen enthalten ist, wodurch die Schweißnahtbeständigkeit gegen Heißrisse
herabgesetzt und deren Xaltbrüchigkeitsschwellenwert in den Hochtemperaturbereich
verschoben wird.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Pulvereemisch für Fülldrahtelektroden
zum Schutzgasschweißen und Schutzgasauftragschweißen von stählen zu schaffen, das
es ermöglicht, durch die Veränderung dessen qualitativen und ouantitativen Zusammensetzung
den Fülldrahtelektroden bessere schweißtechnologische Eigenschaften zu verleihen,
die Bed ngungen der Arbeitshgiene bei deren Eerstellung zu verbessern so wie die
mechanischen Eigenschaften der Schweißnaht in einem breiten Temperaturbereich zu
steigern.
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Die gestellte Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Pulverzusammensetzung
für Fülldrahtelektroden zum Schutzgasschweiden und Schutzgasauftragschweißen von
Stählen, enthaltend Rutilkonzentrat,
Ferromangan, Ferrosilizium
und Eisen, erfindungsgemäß außer den erwähnten Bestandteilen Nephelinkonzentrat,
Fluoritkonzentrat und Kryolith bei folgendem Gewichtsverhältnis sämtlicher Bestandteile
enthält (in Gewichtsprozent): Rutilkonzentrat ............... 20 bis 40 Fluoritkonzentrat
................... 0,6 bis 8,5 Ferromangan ........................... 13,5 bis
18,5 Ferrosilizium ................... 1,6 bis 2,7 Nephelinkonzentrat ...............
0,5 bis 7 Kryolith .............................. 0,6 bis 4,5 Eisenpulver ................................
restliches.
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Die Fülldrahtelektroden mit aus der erfindungsgemäßen Pulverzusa¢mensetzung
gefertigtem Elektrodenkern verfügen über gute schweißtechnologische Eigenschaften,
so daß durch ihre Anwendung eine hohe Schweißproduktivität beim Schweißen und Auftragschweißen
von Stählen bei geneigter, waagerechter sowie Normallage der Schweißnaht an der
senkrechten Ebene gewährleistet wird. Dabei kennzeichnet sich die Schweißnaht durch
eine gute Schweißnahtformung, hohe mechanische Eigenschaften, Beständigkeit gegen
Heißrisse sowie einen niedrigen Schweißgutgehalt an Gase wie Sauerstoff, Stickstoff
und Wasserstoff.
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Durch die Einführung von über 15 Gewichtsprozent Natrium-und Kaijumoxide
enthaltendem Nephelinkonzentrat in den vorstehend erwähnten Mengen in die Zusammensetzung
des erfindungsgemäßen Pulvergemisches wird eine hohe Stabilität des Brennens des
Lichtbogens im Verlaufe des Schweißvorgangs gewährleistet, weil die in dem Nephelinkonzentrat
enthaltenen Oxide gute Lichtbogenstabilisatoren sind.
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Von uns wurde festgestellt, daß die Herabsetzung des Gehaltes der
erfindungsgemäßen Pulverzusammensetzung an Nephelinkonzentrat unterhalb des erwähnten
unteren Grenzwertes unzulässig ist, weil dabei die Stabilität des Brennens des Lichtbogens
stark gestört wird und es zum starken Spritzen von Elektrodenmetall kommt. Das Uberschreiten
des oberen Grenzwertes führt zur Beeinträchtigung der fertigungstechnischen Eigenschaften
der Schweißschlacke, weil somit deren Viskosität erhöht und Raffinationswirkung
herabgesetzt werden. Dabei kommt das Zurückbleiben der Abschmelzgeschwindigkeit
der Pulverzusammensetzung des Fülldrahtelektrodenkernes hinter der Abschmelzgeschwindigkeit
des Stahlmanteis dieser Fülldrahtelektrode zur Wirkung, wodurch der Gehalt des Schweißgutes
an Nichtmetalleinschlüsse in Gestalt von ungeschmolzenen Teilchen der Pulverzusammensetzung
des Elektrodenkernes erhöht und somit die Eigenschaften von Schweißgut erheblich
beeinträchtigt werden.
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Während des Schweißvorgangs ist in der Lichtbogenzone eine beträchtliche
ttenge an Wasserstoff zu verzeichnen. Es ist allgemein bekannt, daß es bei hohen
Temperaturen zur Auflösung von Wasserstoff in ftetallen und während der Eristallisation
zu dessen Ausscheiden aus diesen kommt. Da die Ausscheidungsge schwindigkeit von
Wasserstoff niedrig ist, kommt es zur Porenbildung in dem Schweißnahtwerkstoff und
zum Zurückbleiben von großen Mengen an Wasserstoff in diesem, wodurch die mechanischen
Eigenschaften der SchweiRnaht beeinträchtigt werden. zur Vermeidung der Wasserstoffauflösung
in dem Schweißnahtwerkstoff, wodurch dessen Anfälligkeit zur Porenbildung begünstigt
wird, ist in die erfindungsgemäße Pulverzusainmensetzung in den erwähnten
Mengen
Kryolith eingefthrt. Dadurch wird es möglich, die Bedingungen der Arbeitshygiene
während der Herstellung von Fülldrahtelektroden bedeutend zu verbessern, weil, im
Unterschied zu Natriumhexafluorosilikat, Kryolith nicht zu den hochgiftigen Verbindungen
gelöst.
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Die Einführung von Kryolith in die Zusammensetzung des erfindungsgemäßen
Pulvergemisches in einer tsenge, die den erwähnten unteren Grenzwert unterschreitet,
führt zu keinem positiven Ergebnis. Die Überschreitung des oberen Grenzwertes hat
starke Störungen der Stabilität des Brennens des Lichtbogens und - demzufolge -
starkes Spritzen von Elektrodenmetall zur Folge.
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Des weiteren wird das Wesen der vorliegenden Erfindung an deren konkreten
Ausführungsbeispielen ausführlich erläutert.
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Beispiel 1 Während des Schweißvorgangs wurden Fülldrahtelektroden
mit einem Durchmesser von 2,5 mm verwendet (bedingt bezeichnet als A und B), deren
Kerne aus der erfindungsgemäß hergestellten Pulverzusammensetzung gefertigt waren.
Der Stahlmantel der jeweiligen Fülldrahtelektrode betrug 70 Gewichtsprozent von
deren Gesamtmasse und wies folgende Zusammensetzung (in Gewichtsprozent) auf: Kohlenstoff
- 0,05; frangan - 0,20; Silizium - Spuren; Phosphor - 0,010; Schwefel - 0,0.
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Das Schweißen von Stahlprobestücken wurde in deren geneigter sowie
in Normallage unter Anwendung des halbautomatischen Schweißverfahrens mit Gleichstrom
umgekehrter Polung durchgeführt.
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Schweißparameter: Schweißstrom . ... 400 bis 450 A; Lichtbogenspannung
30 bis 32 V.
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Als Schutzgas wurde Kohlendioxid verwendet.
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Der zu verschweißende Stahl mit einer Dicke von 20 mm hatte folgende
Zusammensetzung (in Gewichtsprozent): Kohlenstoff - 0,18; mangan - 0,45; Silizium
- 0,20; Schwefel -0,020; Phosphor - 0,015; Eisen ; restliches.
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Die Zusammensetzung der Pulvergemische, aus welchen die Elektrodenkerne
der Fulldrahtelektroden gefertigt waren, ist in Tabelle 1 argegeben.
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Tabelle 1 Fülldrahte lekt rode Bestandteile der Pulver- A B zusammensetzung
des Elektrodenkernes Cuantitative Zusammensetzung des Pulvergemisches für den Elektrodenkern,
in Gewichtsprozent Rutilkonzentrat 20 28 Fluoritkonzentrat 0,6 3,2 Ferromangan 13,5
15,0 Ferrosilizium 1,6 2,0 Nephelinkonzentrat 0,5 3,4 Kryolith 0,6 3,3 Eisenpulver
restliches restliches Die Werkstoffe der unter Verwendung von Fülldrahtelektroden,
deren Elektrodenkerne aus den Pulvergemischen der erwähnten Zusammensetzung hergestellt
waren, erhaltenen Schweißnähte wurden mechanischen Prüfungen zur Ermittlung deren
Kerbschlagzähigkeit,
spezifischer Dehnung und Zerreißfestigkeit,
sowie einer physikalisch-chemischen Analyse zur Bestimmung des Gehaltes des Schweißgutes
an Gase wie Sauerstoff, Stickstoff und Wasserstoff unterzogen.
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Die mechanischen Prüfungen des Schweißnahtwerkstoffes wurden unter
Anwendung von an sich bekannten Prüfverfahren durchgeführt.
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Der Gehalt des Schweißgutes an Sauerstoff, Stickstoff und restlichem
Wasserstoff wurde unter Anwendung des an sich bekannten Vakuumschmelzungsverfahrens,
und dessen Gehalt an Diffusionswasserstoff - nach dem Internationen Standard ISO
3690 ermittelt.
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Zur Veranschaulichung der Vorteile der Fülldrahtelektroden mit einem
aus der erfindungsgemäßen Pulverzusammensetzung gefertigten Elektrodenkern werden
die Vergleichsergebnisse der mechanischen Prüfungen von Schweißnähten, sowie die
Vergleichs~ ergebnisse der physikalisch-chemischen Analyse zur Ermittlung des Gasgehaltes
in dem Schweißgut, wie auch die analogen, unter Anwendung einer an sich bekannten
technischen Lösung (siehe UdSSR-Urheberschein Nr. 285801), erhaltenen Ergebnisse
angeführt.
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Die erwähnten Ergebnisse der durchgeführten Untersuchungen sind in
Tabellen 2 und 3 angeführt.
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Tabelle 2 Fülldraht- Zorroiß- Spezifi-Kerbschlagzähigkeit (Mesnagelektrode
festig- sche Probe), kgm/cm² keit, Dehnung,-kg/mm² % +20°C -20°C -40°C -60°C-1 2
3 4 5 6 A 54 - 55 26 - 28 16 - 18 13 - 14 12 - 13 11 - 12
1 2 3
4 5 6 B 56 - 58 27 - 29 16 - 18 11 - 13 11 - 12 10 - 11 Fülldrahtelektrode nach
dem UdSSR-Urheberschein Nr. 285801 42 - 46 18 - 22 11 - 12 6 - 7 2,5 - 3,0 -Tabelle
3 3 Gasgehalt, Ge- Wasserstoffgehalt, cm3/lOOg wichtsprozent Fülldraht-@@@@@@@@@@@-elektro-
halt ab de Sauer- Stick- Diffu- restli- Diffustoff stoff sions- cher Was- sionswasser-
serstoff und reststoff lichem Wasserstoff A 0,06 0,C07 2,8 2,2 5,0 B 0,07 0,010
4,0 3,0 Fülldrahtelektrode nach dem UdSSR-Urheberschein Nr. 285801 0,08 0,012 4,0
4,0 8,0
Aus Tabelle 2 ist es ersichtlich, daß der Schweißnahtwerkstoff,
der unter Verwendung von Fülldrahtelektroden A und B erhalten wurde, über bessere
mechanische Eigenschaften, als der Werkstoff der unter Verwendung einer nach dem
UdSSR-Urheberschein hergestellten Fülldrahtelektrode erhaltenen Schweißnaht verfügt.
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Darüber hinaus wird durch die Anwendung von Fülldrahtelektroden mit
einem aus der erfindungsgemäßen Pulverzusammensetzung gefertigten Elektrodenkern
eine bessere Schweißnahtformung gewährleistet.
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Beispiel 2 Während des Schweißvorgangs wurden Fülldrahtelektroden
mit einem Durchmesser von 2,5 mm verwendet, deren Elektrodenkerne aus der erfindungsgemäß
hergestellten Pulverzusammensetzung gefertigt waren. Der Stahlmantel dieser Fülldrahtelektroden
betrug 70 Gewichtsprozent von deren Gesamtmasse und wies folgende Zusammensetzung
(in Gewichtsprozent) auf: Kohlenstoff - 0,08; Mangan - 0,30; Silizium - 0,12; Phosphor
- 0,030; Schwefel - 0,030.
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Das Schweißen von Stahlprobestücken wurde in deren Normallage unter
Anwendung des halbautomatischen Schweißverfahrens mit Gleichstrom umgekehrter Polung
durchgeführt.
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Schweißparameter: Schweißstrom ... 400 bis 450 A Lichtbogenspannung
30 bis 32 V.
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Als Schutzgas wurde ein Gemisch aus Kohlendioxid und Sauerstoff verwendet,
welche in einem Gewichtsverhältnis von 0,7:0,3 genommen wurden.
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Der zu verschweißende Stahl mit einer Dicke von 20 mm hatte folgende
Zusammensetzung (in Gewichtsprozent): Kohlenstoff-
- 0,18; Mangan
- 0,45; Silizium - 0,20; Schwefel - 0,020; Phosphor - 0,015; Eisen - restliches.
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Die Zusawmensetzung des Pulvergemisches, aus welchem die Elektrodenkerne
der Fülldrahtelektroden gefertigt waren, ist nachstehend angegeben (in Gewichtsprozent):
Rutilkonzentrat ............................ 36 Fluoritkonzentrat ..........................
5,8 Ferromangan l?,0 Ferrosilizium .............................. 2,5 Nephelinkonzentrat
.......................... 6,3 Kryolith .................................. 4,5 Eisenpulver
................................ restliches Der Werkstoff der unter Verwendung von
Fülldrahtelektroden, deren Elektrodenkerne aus der erwähnten Pulverzusammensetzung
gefertigt waren, erhaltenen SchweiDnaht wurde mechanischen Prüfungen zur Ermittlung
dessen Kerbschlagzähigkeit, spezifischer Dehnung und Zerreißfähigkeit, sowie einer
physikalisch-chemischen Analyse zur Bestimmung des Gehaltes des Schweißgutes an
Gase wie Sauerstoff, Stickstoff und Wasserstoff unterzogen.
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Die mechanischen Prüfungen des Schweißnahtwerkstoffes wurden unter
Anwendung von an sich bekannten Verfahren durch~ geführt.
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Der Gehalt des Schweißgutes an Sauerstoff, Stickstoff und restlichem
Wasserstotf wurde unter Anwendung des an sich bekannten Vakuumschmelzungsverfahrens,
und der Gehalt an Diffusionswasserstoff - nach dem Internationalen Standard ISO
3690 ermittelt.
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Nachstehend sind die Ergebnisse der durchgeführten Untersuchungen
angeführt: Zerreißfestigkeit, kg/mm2 ....... 58 bis 62 spezifische Dehnung, % ..........
26 bis 28 Kerbschlagzähigkeit (Mesnager -Probe), kgm/cm2: bei +20 OC ..................
13 bis 14 bei -20 OC ............................ 9 bis 10 bei -40°C .................................
8 bis 9 bei -60 OC .......................... 6 bis 7 Sauerstoffgehalt, Gewichtsprozent
0,05 Stickstoffgehalt, Gewichtsnrozent 0,008 Diffusionsvwasserstoffgehalt, cm3/100
g 3,2 Gehalt an restlichem Wasserstoff, cm³/100 g ..................................
2,8 Gesamtgehalt an restlichem und Diffusionswasserstoff, cm3/100 g 6,0 Darüber
hinaus wird durch die Anwendung von F"lldrahtelektroden mit einem aus der erfindungsgemäßen
Pulverzusammensetzung gefertigten Elektrodenkern eine gute Schweißnahtformung gewährleistet.
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Beispiel 3 Während des Schweißvorgangs wurden Fülldrahtelektroden
mit einem Durchmesser von 2,2 mm verwendet (bedingt bezeichnet als A und B), deren
Elektrodenkerne aus der erfindungsgemäß hergestellten Pulverzusammensetzung gefertigt
waren. Der Stahlmantel der jeweiligen Fülldrahtelektrode betrug 74 Gewichtsnrozent
von deren Gesamtmasse und wies folgende Zusammensetzung (in Gewichtsprozent
)
auf: Kohlenstoff - 0,06; Mangan - 0,30; Silizium - 0,10; Phosphor - 0,010; Schwefel
- 0,010.
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Das Schweißen von Stahlprobestücken wurde in vertikaler Schweißebene
(horizontale Schweißnaht) im halbautomatischen Schweißverfahren mit Gleichstrom
umgekehrter Polung durchgeführt.
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Schweißparameter: Schweißstrom 350 bis 400 A; Lichtbogenspannung
................... 29 bis 30 V Als Schutzgas wurde ein Gemisch aus Kohlendioxid
und Sauerstoff verwendet, welche in einem Gewichtsverhältnis von 0,7 : 0,3 genommen
wurden.
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Der zu verschweißende Stahl mit einer Dicke von 20 mm hatte folgende
Zusammensetzung (in Gewichtsprozent): Kohlenstoff - 0,18; Mangan - 0,45; Silizium
- 0,20; Schwefel-0,020; Phosphor - 0,015; Eisen - restliches.
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Die Zusammensetzungen des Pulvergemisches, aus welchem die Elektrodenkerne
der Fülldrahtelektroden gefertigt waren, sind in Tabelle 1 angeführt.
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Tabelle 1 Fülldrahtelektrode A B Bestandteile der Pulverzusammensetzung
des Elek- Quantitative Zusammensetzung trodenkernes des Pulvergemisches für den
Elektrodenkern, in Gewichtsprozent 1 2 3 Rutilkonzentrat 32 40
1
2 3 Fluoritkonzentrat 4,6 8,5 Ferromangan 16,3 18,5 Ferrosilizium 2,2 2,7 Nephelinkonzentrat
4,0 7,0 Sgyolith 2,7 4,5 Eisenpulver restliches restliches Die Werkstoffe der unter
Verwendung von FUlldrahtelektroden, deren Elektrodenkerne aus dem Pulvergemisch
der erwähnten Zusammensetzungen gefertigt waren, erhaltenen Schweißnähte wurden
mechanischen Prüfungen zur Ermittlung deren Kerbschlagzähig keit, spezifischer Dehnung
und Zerreißfestigkeit, sowie einer physikalischchemischen Analyse zur Bestimmung
des Gehaltes des Schweißgutes an Gase wie Sauerstoff, Stickstoff und Wasserstoff
unterzogen.
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Die mechanischen Prüfungen der Schweißnähte wurden unter Anwendung
der an sich bekannten Verfahren durchgeführt.
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Der Gehalt des Schweißgutes an Sauerstoff, Stickstoff und restlichem
Wasserstoff wurde unter Anwendung des an sich bekannten Vakuumsciimelzungsverfahrens,
und dessen Gehalt an Diffusionswasserstoff - nach dem Internationalen Standard ISO
3690 ermittelt.
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Die Ergebnisse der durchgeführten Untersuchungen sind in Tabellen
2 und 3 angeführt.
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Tabelle 2 Fülldraht- terreiß- Spezifi- Kerbschlagzähigkeit(Mes @@@@@@@
@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@ elektrode Keit, nung, %-kg/mm² +20°C -20°C -40°C
-60°C-A 52 - 55 29 - 31 18 - 19 14 - 15 11 - 12 8 -10 B 58 - 62 24 - 26 15 - 16
11 - 12 8 - 9 6 - 7 Tabelle 3 Gasgehalt, Gewichts- Wasserstoffgehalt, prozent cm3/100
g Fülldrahtelektrode Gesamtge-Sauer- Stick- Diffu- restli- halt an reststoff stoff
sionswas cher Was- lichem und serstoff serstoff Diffusions-~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
Wasserstoff A 0,05 0,007 2,5 2,2 4,7 B 0,05 0,008 3,2 2,8 6,0 Durch die Verwendung
von Fülldrahtelektroden mit einem aus der erfindungsgemäßen Pulverzusammensetzung
gefertigten Elektrodenkern wird es möglich, während des Schweißvorgangs eine gute
Schweißnahtformung zu gewährleisten.
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Beispiel 4 Während des Schweißvorgangs wurden Pülldrahtelektroden
mit einem Durchmesser von 2,2 mm, deren Elektrodenkerne aus der erfindungsgemäß
erhaltenen Pulverzusammensetzung gefertigt waren, verwendet. Der Stahlmantel dieser
Fülldrahtelektroden betrug 74 Gewichtsprozent von deren Gesamtmasse und wies folgende
Zusammensetzung
(in Gewichtsprozent) auf: Kohlenstoff -0,08; Mangan - 0,030; Silizium - 0,12; Phosphor
- 0,030; Schwefel - 0,030.
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Das Schweißen von Stahlprobestücken wurde in vertikaler Schweißebene
(horizontale Schweißnaht) im halbautomatischen Schweißverfahren mit Gleichstrom
umgekehrter Polung durchgeführt.
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Schweißparameter: Schweißstrom .... 350 bis 400 A; Lichtbogenspannung
29 bis 30 V.
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Als Schutzgas kam Kohlendioxid zur Anwendung.
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Der zu verschweißende Stahl mit einer Dicke von 20 mm hatte folgende
Zusammensetzung (in Gewichtsprozent): Kohlenstoff - 0,018; Mangan - 0,45; Silizium
- 0,20; Schwefel -0,020; Phosphor - 0,015; Eisen - restliches.
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Die Zusammensetzung des Pulvergemisches, aus welchem die Elektrodenkerne
der vorstehend erwähnten Fülldrahtelektroden gefertigt waren, ist nachstehend angegeben
(in Gewichtsprozent): Rutilkonzentrat ........................... 23 Fluoritkonzentrat
.......................... 0,8 Ferromangan ................................ 15,5
Ferrosilizium .............................. 1,8 Nephelinkonzentrat ........................
1,0 Kryolith ................................... 1,0 Eisenpulver ................................
restiliches.
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Der Werkstoff der unter Verwendung von Fülldrahtelektroden, deren
Elektrodenkerne aus der erwähnten Pulverzusammensetzung gefertigt waren, erhaltenen
Schweißnaht wurde mechanischen Prüfungen zur Ermittlung dessen Kerbschlagzähigkeit,
spezifischer
Dehnung und Zerreißfestigkeit, sowie einer physikalisch-chemischen Analyse zur Bestimmung
des Gehaltes des Schweißgutes an Gase wie Sauerstoff, Stickstoff und Wasserstoff
unterzogen.
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Die mechanischen Prüfungen des Schweißnahtwerkstoffes wurden unter
Anwendung von an sich bekannten Verfahren durchgeführt.
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Der Gehalt des Schweißgutes an Sauerstoff, Stickstoff und restlichem
Wasserstoff wurde unter Anwendung des an sich bekannten Vakuumschmelzungsverfahrens,
und der Gehalt an Diffusionswasserstoff - nach dem Internationalen Standard ISO
3690 ermittelt.
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Zur Veranschaulichung der Vorteile der Fülldrahtelektroden, deren
Elektrodenkerne aus der erfindungsgemäßen Pulverzusammensetzung gefertigt waren,
werden die Vergleichsergebnisse der mechanischen Prüfungen der Schweißnaht, sowie
die Vergleichsergebnisse der physikalisch-chemischen Analyse zur Ermittlung des
Gasgehaltes in dem Schwei13gut, wie auch die analogen, unter Anwendung einer an
sich bekannten technischen Lösung (siehe UdSSR-Urheberschein Nr. 285801) erhaltenen
Er-Ergebnisse angeführt.
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Die erwähnten Ergebnisse der durchgeführten Untersuchungen sind in
Tabellen 2 und 3 angeführt.
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Tabelle 2 Zerreiβ- Spezi- Kerbsehlagzahigkeit (Mesna-Festig-fische
ger-Probe), kgm/cm² trode keit,2 Dehnung, kg/mm % +20 C -20 0 -40 0 -60 0 1 2 3
4 5 6 7 Fülldrahtelektrode
1 - 2 ~~ 3 4 5 6 mit einer aus der erfindungsgemäßen
Pulverzusammensetzung hergestellten Elektrodenkern 52 - 54 26 - 28 17 - 18 13 -
14 11 - 12 10 - 11 Fülldrahtelektrode nach dem UdSSR-Urheberschein Nr.
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285801 42 - 46 1& - 22 11 - 12 6 - 7 2,5-3,0 -Tabelle 3 Fülldraht-
Gasgehalt, Gewichts- Wassers offgehalt, elektrode prozent cm /100 g Sauer- Stick-
Diffusions- restli- Gesamtgestoff stoff wasserstoff cher halt an Wasser- restlichem
stoff und Diffusions~wasserstoff 1 2 3 4 5 6 Fülldrahtelektrode mit einem aus der
erfindungs-
1 2 3 4 5 6 gemäßen Pul-5 verzusammenetzung hergestellten
Elektrodenkern 0,08 0,007 2,8 2,2 5,0 Fülldrahtelektrode nach dem UdSSR-Urheberschein
Nr. 285801 0,08 0,012 4,0 4,0 8,0 Aus Tabelle 2 ist es ersichtlich, daß der Werkstoff
der unter Verwendung von Fülldrahtelektroden, deren Elektrodenkerne aus der erwähnten
erfindungsgemäßen Pulverzusammensetzung gefertigt waren, erhaltenen SchweiF.naht
über höhere mechanische Eigenschaften, als der Werkstoff der unter Verwendung von
Fülldrahtelektroden mit einem nach den UdSSR-Urheberschein Nr. 285801 gefertigten
Elektrodenkern erhaltenen Schweißnaht verfügt.
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Beispiel 5 (negativ) Das Schweißen wurde im wesentlichen auf die
im Beispiel 2 beschriebene Art und Weise durchgeführt. Während des Schweißens wurden
aedoch üllarahtelekroden verwendet, in den die Bestandteile deren Elektrodenkernes
in Mengen enthalten waren,
welche die in dem Patentanspruch angegebenen
unteren Grenzwerte unterschreiten. Der Durchmesser dieser Fülldrahtelektroden betrug
2,5 mm. Deren Stahlmantel betrug 70 Gewichtsprozent von der Gesamtmasse der Elektrode
und wies folgende Zusammensetzung auf (in Gewichtsprozent): Kohlenstoff - 0,08;
Mangan - 0,23 Silizium - 0,09; Phosphor - 0,010; Schwefel - 0,010.
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Schweißparameter: Schweißstrom ..... 400 bis 450 A; Lichtbogenspannung
30 bis 32 V.
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Die Zusammensetzung des Pulvergemisches der erwähnten Fülldrahtelektrode
ist nachstehend angegeben: Rutilkonzentrat .......................... 18 Fluoritkonzentrat
........................ 0,5 Ferromangan ............................. 13,0 Ferrosilizium
.......................... 1,4 Eisenpulver * restliches Unten sind die Ergebnisse
der durchgeführten mechanischen Prüfungen des Schweißnahtwerkstoffes angeführt:
Zerreißfestigkeit, kg/mm2 ........ 47 bis 48 spezifische Dehnung, % ....................
24 bis 25 Kerbschlagzähigkeit (Meanager-Probe) kgm/cm² : bei +20 OC .................
12 bis 13 bei -20 OG ................... 5 bis 6 bei -40 OC , 3 3 bis 4 bei -60
OG ..........................
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Aus den vorstehend angeführten Ergebnissen der mechanischen Prüfungen
ist es ersichtlich, daß durch Verwendung von Fülldrahtelektroden mit einem aus dem
Pulvergemisch der vorstehend angegebenen Zusammensetzung die Verschlechterung der
mechanischen
Eigenschaften der Schweißnaht, insbesondere Kerbschlagzähigkeit hervorgerufen sowie
deren Poren- und Rißneigung gesteigert werden. Darüber hinaus kommt es zur Störung
der Stabilität des Brennens des Lichtbogens und zur Erhöhung des Spritzens von Elektrodenmetall.
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Beispiel 6 (negativ) Das Schweißen wurde im wesentlichen auf die
im Beispiel 1 beschriebene Art und Weise durchgeführt. Während des Schweißens wurden
jedoch Fülldrahtelektroden verwendet, in den die Bestandteile deren Elektrodenkernes
in Mengen enthalten waren, welche die in dem Patentanspruch angegebenen oberen Grenzwerte
im wesentlichen überschritten. Der Durchmesser dieser Fülldrahtelektroden betrug
2,5 mm. Deren Stahlmantel betrug 70 Gewichtsprozent von der Gesamtmasse der Elektrode
und wies folgende Zusammensetzung auf (in Gewichtsprozent): Kohlenstoff - 0,08;
mangan - 0,30; Silizium - 0,12; Schwefel - 0,030; Phosphor -- 0,030.
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Schweißparameter: Schweißstrom ... 400 bis 450 A; Lichtbogenspannung
30 bis 32 V.
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Die Zusammensetzung des Pulvergemisches der erwähnten Fülldrahtelektrode
ist nachstehend angegeben: Rutilkonzentrat ........................ 40,5 Fluoritkonzentrat
....................... 8,6 Forromangen ............................. 18,7 Ferrosilizium
.......................... 2,8 Nephelinkonzentrat .................... 7,5 Kryolith
............................... 4,6 Eisenpulver ............................ 17,3
Nachstehend
sind die Ergebnisse der durchgeführten mechanischen Prüfungen der Schweißnaht angeführt
: Zerreißfestigkeit, kg/mm² .................. 65 bis 70 spezifische Dehnung, %
.................... 19 bis 20 Kerbschlagzähigkeit (Me snager--Probe), kgm/cm² :
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bei + 20°C ................................. 10 bis 12 bei - 20°C
................................. 4 bis 5 bei -40 OC ..................... 2 bis
4 bei -60 OC ......................
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Durch die Verwendung von Tk:lldrahtelektroden mit der vorstehend
angegebenen Pulverzus ammen setzung deren Elektrodenkernes kommt es zu bedeuterder
Steigerung der Festigkeit des Schweißnahtwerkstoffes sowie zur Senkung dessen Plastizität,
insbesondere Kerbschlagzähigkeit im Tieftemperaturbereich. Darüber hinaus kommt
es zur Verschlechterung der Schweißnahtformung.
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Oben sind konkrete Durchführungsbeispiele der Erfindung angeführt,
welche verschiedene Abänderungen und Ergänzungen zulassen, die dem Fachmann auf
diesem Gebiet der Technik offenkundig sind. Es sind auch andere Veränderungen und
Ergänzungen möglich, wobei aber der Erfindungstatbestand und -umfang im Rahmen des
nachstehend angeführten Patentanspruches erhaltenbleiben.