DE3027770C2

DE3027770C2 - Pulverzusammensetzung für Fülldrahtelektroden

Info

Publication number: DE3027770C2
Application number: DE19803027770
Authority: DE
Inventors: Vladimir Nikolaevi&ccaron; Kiev Golovko; Igor Konstantinovi&ccaron; Pokhodnya
Original assignee: Institut Elektrosvarki Imeni E O Patona Akademii Nauk Ukrainskoi Ssr
Current assignee: Institut Elektrosvarki Imeni E O Patona Akademii Nauk Ukrainskoi Ssr
Priority date: 1980-07-22
Filing date: 1980-07-22
Publication date: 1982-11-18
Also published as: DE3027770A1

Description

1.1. Nephelinkonzentrat

1.2. Fluoritkonzentrat
13. Kryolith

2. Pulverzusammensetzung nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß die Bestandteile der Pulverzusammensetzung in dieser in den folgenden Gewichtsverhältnissen (in Gew.-%) enthalten sind

20

25

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Pulvcrzusam- ω menset/ung für Fülldrahtelektroden zum Schutzgasschweißen und Schutzgasauftragsschweißen von Stählen und bezieht sich insbesondere auf Schweißwerkstoffe zum Lichtbogenschweißen.

fv.it dem größten Nutzeffekt kann diese Erfindung in n Fülldrahtelektroden verwendet werden, welche zum automatischen und halbautomatischen Schweißen bei geneigter, waagerechter sowie Normallage der Schweißnaht an der senkrechten Ebene bestimmt sind.

Es sind kalkbasischc. Kalziumfluorid enthaltende ·*ο Pulverzusammensetzungen für Fülldrahtelektroden bekannt, welche zum CO2-Schweißen und CO>Auftragsschweißen von Stählen in räumlichen Positionen bestimmt sind, bestehend aus einem mit pulverförmiger Zusammensetzung gefüllten Stahlmantel, wobei die erwähnte Zusammensetzung den Elektrodenkern darstellt. Bessere schweißtechnologische Eigenschaften weisen insbesondere Fülldrahtelektroden mit folgender Zusammensetzung deren Kernes (in Gewichtsprozenten) auf: w

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	Rest

Ruiilkonzentrat	3!
Fluoritkonzentrat	If.
Ferromangan	«1
Ferrosilizium	2
Eisenpulver	42
(siehe GB-PS 8 58 854)

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 Nichtmctallcinschlüsse und Sauerstoff zu erhalten.

Demzufolge kennzeichnet sich die Schweißnaht durch hohe plastische Kenndaten, insbesondere durch die Kcrbsdila^/ähigkcit in dem Tieftemperaturbereich. Die erwähnte Pulverzusammensetzung enthält jedoch eine bedeutende Menge an Fluoritkonzentrat, 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 Lichtbogenzonen in großen Mengen befindlichen und zur Bildung von Poren in dem Schweißnahtwerkstoff führenden Wasserstoff ungenügend intensiv bindet Aus dem Grunde, daß das Fluoritkonzentrat über 90% 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.

Unter dem Spritzen von Elektrodenmctall ist hier und weiter das Spritzen von Tropfen der im Laufe des Schweißvorgangs geschmolzenen Fülldrahtelektrode zu verstehen.

Es ist zu vermerken, daß die Schweißnahtformung nicht immer den Forderungen entspricht, welche an die den wechselnden Belastungen ausgesetzten Konstruktionen gestellt werden. Herkömmlicherweise sind die Schweißnähte grobschupprig und weisen eine erhabene Form auf, wodurch deren Gestaltfestigkeit herabgesetzt wird. Demzufolge sind zur Erhöhung der Gestaltfestigkeit der Schweißnähte zusätzliche Arbeitsaufwendungen förderen Nachbehandlung vonnöten.

Es sind auch Pulverzusammensetzungen für rutilsaure Fülldrahtelektroden bekannt, welche zum CO>Schweißen und COrAuftragsschweißti von Stählen in räumlichen Positionen bestimmt sind. Bessere schweißtcchnologische Eigenschaften weisen insbesondere Fülldrahtelektroden mit einem aus dem Pulvergemisch folgender Zusammensetzung gefertigten Elektrodenkern (in Gewichtsprozent) auf:

60

65

Rutilkonzentrai	18 bis 38
Feldspat	0,6 bis 5
Natriumhexafluorosilikat	0.6 bis 2,5
Ferromangan	9,5 bis 12,5
Ferrosilizium	0,6 bis 1,5
Eisenpulver	restliches
(siehe UdSSR-Urheberschein
2 85 801)

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. 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 Übergang zu dem Basismetall auf). Natriumhexafluorosilikat stellt aber eine hochgiftige Verbindung dar, so daP 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 SchweiQgul in großen Mengen Sauerstoff (0,08 Gewichtsprozent) in Form von nichtmetallischen Oxjdeinschlüssen enthalten ist, wodurch die Schweißnahtbeständigkeit gegen HeiQrisse herabgesetzt und deren Kaltbrüchigkeiisschwellenweri in den ■> Hochtemperaturbereich verschoben wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Pulvergemisch für Fülldrahielektroden zum Schutzgasschweißen und Schutzgasauftragsschweißen von Stählen zu schaffen, das es ermöglicht, durch die Veränderung dessen qualitativen und quantitativen Zusammensetzung den Fülldrahtelektroden bessere schweißtechnologische Eigenschaften zu verleihen, die Bedingungen der Arbeitshygiene bei deren Herstellung zu verbessern sowie die mechanischen Eigenschaften der Schweißnaht in einem breiten Temperaturbereich zu steigern.

Die gestellte Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Pulverzusammensetzung für Fülldrahtelektioden zum Schutzgasschweißen und Schutzgasauftragsschweißen von Stählen, enthci'end Rutilkonzentrat, Ferromangan. Ferrosilizuim und Eisen, erfindungsgemäß außer den erwähnten Bestandteilen Nephelinkonzentrat, Fluoritkonzentrat und Kryolith bei folgenden Gewichtsverhältnis sämtlicher Bestandteile enthält (in Gewichtspro- 2"> zent):

Rutilkonzentrat	20 bis 40
Fluoritkonzentrat	0,6 bis 8,5
Ferromangan	!3,5 bis 185
Ferrosilizium	1,6 bis 2,7
Nephelinkonzentrat	0,5 bis 7
Kryolith	0,6 bis 4,5
Eisenpulver	restliches

35

Die Fülldrahtelektroden mit aus der rfindungsgemäßen Pulverzusammensetzung gefertigten Elektrodenkern verfügen über gute schweißtcchnologische Eigenschaften, so daß durch ihre Anwendung eine hohe Schweißproduktivität beim Schweißen und Auftragsschweißen 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.

Durch die Einführung von über 15 Gewichtsprozent Natrium- und Kaliumoxide 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.

Es wurde nun 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 bo wird und es zum starken Spritzen von Elektrodenmetall kommt. Das Überschreiten des oberen Grenzwertes führt zur Beeinträchtigung der fertigungstechnischen Eigenschaften der Schweißschlacke, weil somit deren Viskosität erhöht und Raffinationswirkung herabgesetzt μ werden. Dabei kommt das Zurückbleiben der Abschmelzgeschwindigkeit der Pulvcrzusammensclzung des Fülldrahtelcktrodenkerncs hinter der Abschmel/.geschwindigkeit des Stahlmantels dieser Fülldrahtelektrode zur Wirkung, wodurch der Gehalt des Schweißgutes an Nichtmetallcinschlüsse in Gestalt von ungeschmolzenen Teilchen der Pulverzusammensetzung des Elektrodenkernes erhöht und somit die Eigenschaften von Schweißgui erheblich beeinträchtigt werden.

Während des Schweißvorgangs ist in der Lichtbogenzone eine beträchtliche Menge an Wasserstoff zu verzeichnen. Es ist allgemein bekannt, daß es bei hohen Temperaturen zur Auflösung von Wasserstoff in Metallen und während der Kristallisation zu dessen Ausscheiden aus diesen kommt. Da die Ausscheidungsgeschwindigkeit von Wasserstoff niedrig ist, kommt es zur Porenbildung in dem Schweißnahtwerkstoff und zum Zurückbleiben von groPen Mengen an Wasserstoff in diesem, wodurch die mechanischen Eigenschaften der Schweißnaht beeinträchtigt werden. Zur Vermeidung der Wasserstoffauflösung in dem Schweißnahtwerkstoff, wodurch dessen Anfälligkeit zur Porenbildung begünstigt wird, ist in die erfindungsgemäße Pulverzusammensetzung in den erwähnten Mengen Kryolith eingeführt. 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 gehört.

Die Einführung von Kryolith in die Zusammensetzung des erfindungsgemäßen Pulvergemisches in einer Menge, 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.

Des weiteren wird das Wesen der vorliegenden Erfindung an deren konkreten Ausführungsbeispielen ausführlich erläutert.

Beispiel 1

Während des Schweißvorgangs wurt'en Fülldrahtelcktrodcn mit einem Durchmesser von 25 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; Mangan — 0.20; Silizium — Spuren; Phosphor - 0,010; Schwefel - 0.010.

Das Schweißen von Stahlprobestücken wurde in deren geneigter sowie in Normallage unter Anwendung des halbautomatischen Schweißverfahrens mit Gleichstrom umgekehrter Polung durchgeführt.

Schweißparameter:

Schweißstrom 400 bis 450 A

Lichtbogenspannung 30 bis 32 V

Als Schutzgas wurde Kohlendioxid verwendet.

Der zu verschweißende Stahl mit einer Dicke von 20 mm hatte folgende Zusammensetzung (in Gewicht·.· prozent): Kohlenstoff— 0.18; Mangan — 0,45; Silizium— 0.20; Schwefel — 0,20; Phosphor - 0.015; Eisen restliches.

Die Zusammensetzung der Pulvergemischc. aus welchen die Elektrodcnkcrnc der Fülldrahielektroden gefertigt waren, ist in Tabelle 1 angegeben.

Tabelle

Bestandteile der Pulverzusammensetzung
des Elektrodenkernes

Fülldrahtelektrode

A B

Quantitative Zusammensetzung des Pulvergemisches

für den Elektrodenkern, in Gewichtsprozent

Rutilkonzentrat

Fluoritkonzentrat

Ferromangan

Ferrosilizium

Nephelinkonzentrat

Kryolith

Eisenpulver

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 wi: Sauerstoff, Stickstoff und Wasserstoff unterzogen.

Die mechanischen Prüfungen des Schweißnahtwerkstoffes wurden unter Anwendung von an sich bekannten Prüfverfahren durchgeführt.

Der Gehalt des Schweißgutes an Sauerstoff, Stickstoff und restlichem Wasserstoff wurde unter Anwendung des an sich bekannten Vakuumschmelzungsver-

Tabelle 2

20	28
0,6	3,2
13,5	15,0
1,6	2,0
0,5	3,4
0,6
restliches	restliches

fahrens, und dessen Gehalt an Diffusionswasserstoff — nach dem Internationalen Standard !SO 3690 ermittelt.

Zur Veranschaulichung der Vorteile der Fülldrahtelektroden mit einem aus der erfindungsgemäßen Pulverzusammensetzung gefertigten Elektrodenkern werden die Vergleichsergebnisse der mechar: .chen Prüfungen von Schweißnähten, sowie die Verg:;;ichsergebnisse der physikalisch-chemischen Analyse zur Ermittlung des Gasgehaltes in dem Schweißgut, wie auch die analogen, unter Anwendung einer an sich bekannten teciinischen Lösung (siehe UdSSR-Urheberschein 2 85 801), erhaltenen Ergebnisse angeführt.
Die erwähnten Ergebnisse der durchgeführten Untersuchungen sind in Tabellen 2 und 3 angeführt.

Fülldrahtelektrode	Zerreißfestigkeit,	Spezifische	Kerbschlagzähigkeit (Mesnager-Probe), J/cm²	Stickstoff	-20°C	-40⁰C	-60⁰C
	MPa	Dehnung, %	+ 20⁰C		5	6	7
1	2	3	4		128-137	118-127	Ό8-Η8
A	530-540	26-28	157-177	0,007	108-128	108-118	9,81-108
B	550-570	27-29	157-177	0.010
FülldrahU'.2k-
trode nach dem
UdSSR-Urheber				59-69	24,5-29,5	-
schein Nr. 285801	414-452	18-22	108-118
Tabelle 3				WasserstofTgehalt,	cmVlOOg
Fülldrahtelektrode		Gasgehalt, Gewichtsprozent	DifTusions-	restlicher	Gesamtgehalt an
		Sauerstoff	wasserstofT	Wasserstoff	Diffusions- und
					restlichem Wasserstoff
			2.8	2,2	5,0
A		0,06	4,0	3,0	7.0
B		0,07

Fülldrahtelektrode nach dem

UdSSR-Urheberschein Nr. 285801 0,08 0,012

Aus der 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.

Darüber hinaus wird durch die Anwendung von Fülldrahtelektroden mit einem aus der erfindungsgemä· 4.0

4,0

8,C

Ben Pulverzusammensetzung gefertigten Elektrode;ikern eine besser, Schweißnahtformung gewährleistet.

Beispiel 2

Während des Schweißvorgangs wurden Fülldrahtelektroden mit einem Durchmesser von 2,5 mm verwendet, deren Elektrodenkerne aus der erfindungsgemäß hergestellten Pulve.'zusanimensetzung gefertigt waren.

Der Stahlmantel dieser Fülldrahtelektroden betrug

70 Gewichtsprozent von deren Gesamtmasse und wies folgende Zusammensetzung (in Gewichtsprozent) auf: Kohlenstoff - 0,08; Mangan - 0,iO; Silizium - 0.12: Phosphor - 0,030; Schwefel - 0.030.

Das Schweißen von Stahlprobestücken wurde in deren Normallage unter Anwendung des halbautomatischen Schweißverfahrens mit Gleichstrom umgekehrter Polung durchgeführt.

Schweißparameter:

Schweißstrom 400 bis 450 A

Lichtbogenspannung 30 bis 32 V

Als Schutzgas wurde ein Gemisch aus Kohlendioxid und Sauerstoff verwendet, welche in einem Gewichtsverhältnis von 0,7 : 0.3 genommen wurden.

Der zu verschweißende Stahl mit einer Dicke von 20 mm hatte folgende Zusammensetzung (in Gewichtsprozent): Kohlenstoff — 0,18; Mangan — 0.4:3, Silizium — n.Jil; Srhwrfi-I - 0.020: Phosphor - 0.015: F.isen restliches.

Die Zusammensetzung des Pulvcrgcrnischcs. aus welchem die Elektrodenkerne der Fülldrahtelektrode!! gefertigt waren, ist nachstehend angegeben (in Gewichtsprozent):

Rutilkonzentrat	36
Fluoritkonzentrat	5.8
Ferromangan	17.0
Ferrosilizium	2.5
N ephelinkon zentral	6.3
Kryolith	4.5
Eisenpulver	restliches

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.

Die mechanischen Prüfungen des Schweißnahtwerkstoffes wurden unter Anwendung von an sich bekannten Verfahren durchgeführt.

Der Gehalt des Schweißgutes an Sauerstoff. Stickstoff und restlichem Wasserstoff wurde unter Anwendung des an sich bekannten Vakuumschmelzverfahrens, und der Gehalt an Diffusionswasserstoff — nach dem Internationalen Standard ISO 3690 — ermittelt.

Nachstehend sind di° Ergebnisse der durchgeführten Untersuchungen angeführt:

Zerreißfestigkeit, MPa
spezifische Dehnung, %

Tabelle 1

570 bis 609
26 bis 28

Kcrbschlagzähigkeil

(Mesn.iger-Probe), l/cm-'

bei +20⁰C 127 bis 137

bei-20" C 88.5 bis 98.1

bei-40 C 78.6 bis 88.5

bei -60°C 58.8 bis 68.8

Sauerstoffgehalt.

Gewichtsprozent 0.05

Stickstoffgehalt,
in Gewichtsprozent 0,008

Diffusionswasserstoffgehalt,

cm V100 g 3,2

Gchiilt an restlichem

Wasserstoff.

cm 7100 ρ 2.8

Gesamtgehalt an restlichem

und Diffusions wasserstoff,

cm V100 g 6.0

Darüber hinaus wird durch die Anwendung von Fülldrahtelektrode!! mit einem aus der erfindungsgemäßen Pulverzusammensetzung gefertigten Elektrodenkern eine gute Schweißnahtforniung gewährleistet.

Beispiel 3

Während des .Schweißvorgangs wurden Fülldrahtelcktroden mit einem Durchmesser von 2.2 mm verwendet (bedingt bezeichnet als A und B). deren Elektrodenkerne aus der c-'indungsjemäß hergestellten Pulverzusammensetzung gefertigt waren. Der Siahlmantcl der jeweiligen Fülldrahtelektrode betrug 74 Gewichtsprozent 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.

Das Schweißen von Stahlprobestücken wurde in vertikaler Schwjißcbene (horizontale Schweißnaht) im halbautomatischen Schweißverf.ahren mit Gleichstrom umgekehrter Polung durchgeführt.

Schweißparameter:

Schweißstrom
Lichtbogenspannung

350 bis 400 A
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.

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.

Die Zusammensetzungen des Pulvergemisches, aus welchem die Elektrodenkerne der Fülldrahtelektroden gefertigt waren, sind in Tabelle 1 angeführt

Bestandteile der Pulverzusammensetzung
des Elektrodenkemes

Fülldrahtelektrode
A

Quantitative Zusammensetzung des Pulvergemisches
für den Elekirodenkem, in Gewichtsprozent
3

Rutilkonzentrat
Fluoritkonzentrat

40
8.5

Fortsetzung

Bestandteile der l'ulver/usanimcnsct/unn
ilo I lektmdcnkcrncs

riillilnihlclcklrodc

Λ U

Quantitative Zusammensetzung des Pulvergemisches
IVir tlcn IMcklrcxlcnkcrn, in Gewichtsprozent

1

Ferromangan
Ferrosilizium
Nephelinkon zentral
Kryolith
Hisenpulver

Die Werkstoffe der untL-i Verwendung\nn Fülldrahtelektroden, deren !{lektnuK-nkerne aus dem l'uKeiL'emisch der erwähnten Zusammensetzung gefertigt ¹ ,iren. erhaltenen Schweißnähte wurden mechanischen

I IUFIIIIfCI, Mil i . . . . . . , . ■ K . I (- ..t.v.. ...... ρ- _r

spezifischer Dehnung und Zerreißfestigkeit, sowie einer phvsikalisch-chemischen Anahse zur Rcstimtnung des (iehalles des Schweißgutes an (jasc wie Sauerstoff. Stickstoff und Wasserstoff iinicrzogen.

Die mechanischen Prüfungen der Schweißnähte

Tabelle 2

16,3	18,5
2,2	2.7
4.0	7.0
2."	4.5
restliches	rest Ii

:hcs

wurden unter Anwendung der an sich bekannten Verfall mn durchgeführt.

Der Gehalt des Schweißgutes an Sauerstoff. Stickstoff und restlichem Wasserstoff wurde unter Anwendung (Ins :in sich bekannten Vakuumschmclzunesvcrfahrens. nid dessen Gehalt an Diffusionswasscrstoff — nach dem Internationalen Standard ISO 3690 ermittelt.

Die Ergebnisse der durchgeführten l)ii:orsuchungen sind in Tabellen 2 und 3 angeführt.

I iillilr.ihtdeklrodc	/erreiHfestittkeit. MCa	Spe/ilische DeIiTHMIg. '	Kerbschlagzjhigkeit iMosnag + 2(TC -2!)°(	137-147 108-118	er-I'rohel. J/cm-' -40⁰C	-60^cC
Λ B Tabelle 3	510-540 570-608	29-3 I 24-26	177-18d 147-157	Wasserstoflgehalt Diffusions- wasserstdll	108-118 78.5-M.5	78,5-98.1 59.0-68.7
Fülldrahtelektrode		Gasgehalt, (ie Siiuerstofl'	»ichtspnizcnt Stickstoff	.cmVlOdg restlicner Wasserstoff	Gcsamtgehalt an restlichem und Diffusions-Wasserstoff

Λ
B

0.05
0.05

0,007
0.008

2.5 3,2

2.2
2.8

4.7
6,0

Durch die Verwendung von I ülldrahtelektroden mit einem aus der erfindungsgemäßen Pulverzusammensetzung gefertigten Elektrodcnkern wird es möglich, während des Schweißvorgangs eine gute Schweißnahtformung zu gewährleisten.

Beispiel 4

Während des Schweiß vorgangs wurden Fülldrahtelektroden mit einem Durchmesser von 22 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.

Das Schweißen von Stahlprobestücken wurde in vertikaler Schweißebene (horizontale Schweißnaht) im halbautomatischen Schweißverfahren mit Gleichstrom umgekehrter Polung durchgeführt.

Schweißparameter:

Schweißstrom 350 bis 400 A

l.ichtbogenspannung 29bis30 V

Als Schutzgas kam Kohlendioxid zur Anwendung.

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.

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	155
Ferrosilizium	1,8
Nephelinkonzentrat	1,0
Kryoiith	1.0
Eisenpulver	restliches

Der Werkstoff der unter Verwendung von Fülldrahtelektroden, deren Elekirodenkerne 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.

Die mechanischen Prüfungen des Schweißnahtwerk-„toffes wurden unter Anwendung von an sich bekannten Verfahren durchgeführt.

Der Gehalt des Sehweißgulcs an Sauerstoff. Stickstoff und restlichem Wasserstoff wurde unter Anwendung des an sich bekannten Vakuumschmel/.iingsver-

Tabelle 2

fahrens, und der Gehalt an Diffusionsw?.sserstoff — nach dem Internationalen Standard ISO 3690 ermittelt.

Zur Veranschaiilicbing der Vorteile der Fülldrahtelektroden, deren Elektrodcnkcrne aus der erfindungsgemäßen Pulver/.usamniensct/.iing gefertigt waren, werden die Vergleichscrgebnisse der mechanischen Prüfungen der Schweißnaht, sowie die Vcrgleichsergebnisse 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 2 85 801) erhaltenen Ergebnisse angeführt.

Die erwähnten Ergebnisse der durchgeführten Untersuchungen sind in Tabellen 2 und i angeführt.

FTiIkI rahtelektrixle

ZcrreiHfe
MPa

;tigket'.. Spe/itlsche
Dehnung.

Kerhschlag/.ihigkeit (Mesruiger-I'rube). J/cnv
+ .10⁰C -2(FC -4(FC

5 6

Fülldrahtelektrode
mit einer aus der
erfindungsgemiißen Pulverzusammensetzung hergestellten Elektrodenkem 510-530

Fülldrahtelektrode
nach dem UdSSR-Urheberschein
Nr. 285801 414-452

26-28

18-22

167-176

108-118

128-

54-69

108-118

24.5-29.5

98.1-108

Tabelle 3

Fülldrahtelektrode	Gasgehalt.	Gewichtsprozent	Wasserstoffge	hall, cm'7100g	Gesamtgehull an restlichem und DilTusionswasserslolT
	Sauerstoff	Stickstoff	Diffusions- wasserstoll	restlicher Wasserstoff	6
1	2	.1	4

Fülldrahtelektrode mit einem aus
der erfindungsgemäßen Pulverzusammenset/ung hergestellten
Elektrodenkern 0.08

Fülldrahtelektrode nach dem
UdSSR-Urheberschein Nr. 285801 0.08

0.007
0.012

Aus Tabelle 2 ist es ersichtlich, daß der Werkstoff der unter Verwendung von Fülldrahtelektroden, deren Elektrodenkerne aus der erwähnten erfindungsgemäßen Pulverzusammensetzung gefertigt waren, erhaltenen Schweißnaht über höhere mechanische Eigenschaften, als der Werkstoff der unter Verwendung von Fülldrahtelektroden mit einem nach dem UdSSR-Urheberschein 2 85 801 gefertigten Elektrodenkern erhaltenen Schweißnaht verfügt.

Beispiel 5(negativ)

Das Schweißen wurde im wesentlichen auf die im Beispiel 2 beschriebene Art und Weise durchgeführt. Während des Schweißens wurden jedoch FüIIdrahtelektroden verwendet, in denen die Bestandteile der Eicktrodenkerne ir. Mengen enthalten waren, weiche die in dem Patentanspruch angegebenen urutren 55

60

2.8
4.0

2.2 4.0

5.0
8.0

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.

Schweißparameter:

Schweißstrom 400 bis 450 A

Lichtbogenspannung 30 bis 32 V

Die Zusammensetzung des Pulvergemisches der erwähnten Fülldrahtelektrode ist nachstehend angegeben:

Ru'.iikonzentrat
Fluoritkonzentrat

18

Furromaugan

terrosilizium

Nephelinkon7.entrat

Kryo'ith

Eisenpulver

13,0
1.4
0.3
0,5

Rest

Unten sind die Ergebnisse der durchgeführten mechanischen Prüfungen des Schweißnahtwerkstoffes angeführt:

Zerreißfestigkeit. MPa
Spezifische Dehnung

Kerbschlagzähigkeit
(Mesnngcr-Probe) |/cm^:
bei +20"C

bei -roe.

bei -40" C
bei -WTC

460 bis 470
24 bis 25

J18 bis 127

49 bis 5-*
29.5 bis 39,5

Schweißparameter:

.Schweißstrom 400 bis 450 A

Lichtbogenspannung 30 bis 32 V

in Rutilkonzentrat

Fluoritkonzentrat

Ferromangan

Ferrosilizium

Nephelinkon/entrat

Krylolith

Eisenpulver

Aus den vorstehend angeführten Ergebnissen der :n mechanischen Prüfungen ist es ersichtlich, daß durch Verwendung von Fülldrahtelektrode! mit einem aus dem Pulvergemisch der vorstehend angegebenen Zusammensetzung die Verschlechterung der mechanischen Eigenschaften der Schweißnaht, insbesondere :'> Kerbschlagziihigkcit hervorgerufen sowie deren Poren- und Rißneigung gesteigert werden. Darüber hinaus kommt es zur Störung der Stabilitäi des Brennens des Lichtbogens und zur Erhöhung des Spritzens von Hlektrodenmetall. nt

Beispiel <■>(negativ)

Das Schweißen wurde im wesentlichen auf die im Beispiel I beschriebene Art und Weise durchgeführt. Während des Schweißens wurden jedoch Fülldrahtelek- s> troden 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 Fiilldrahtclektroden betrug 2.5 mm. to Deren Stahlmantel betrug 70 Gewichtsprozent von der Gesamtmenge der Elektrode und wies folgende Zusammensetzung auf (in Gewichtsprozent): Kohlenstoff — 0.08: Mangan — 0,30; Silizium — 0,12: Schwefel — 0.030; Phosphor — 0.030. 4i

40,5
8,6

18,7
2,8

7 ·-)
4,6
I 7, j

Nachstehend sind die Ergebnisse der durchgeführten mechanischen Prüfungen der Schweißnaht angeführt:

Zerreißfestigkeit, MPa 640 bis 690

Spezifische Dehnung. % 19 bis 20

Kerbschlagzähigkeit

(Mesnager-Probc). J/cm²

bei -I 20 C 98.1-118

bei -20X" 39,2-49

bei -40 C 19,6-39,2

bei -60X

Durch die Verwendung von Fülldrahtelektroden mit der vorstehend angegebenen Pulverzusammensetzung deren Elektrodenkernes kommt es zu bedeutender Steigerung der Festigkeit des Schweißnahtwerkstoffes sowie zur Senkung dessen Plastizität, insbesondere Kerbschlagzähigkeit im Tieftemperaturbereich. Darüber hinaus kommt es zur Verschlechterung der Schweißnahtformung.

Oben sind konkrete Durchführungsbeispiele der Erfindung angeführt, welche verschicdent 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.

Claims

Patentansprüche:

1, Pulverzusammensetzung für Fülldrahtelektroden zum Schutzgasschweißen und Schutzgasauftragsschweißen von Stählen, enthaltend Rutilkonzentrat, Ferromangan, Ferrosilizium und Eisenpulver, dadurch gekennzeichnet, daß sie außer den erwähnten folgende Bestandteile enthält: