DE496570C - Schweissmetallstange aus Nickel oder einer Nickellegierung zur elektrischen Lichtbogenschweissung - Google Patents

Description

Die Erfindung· bezieht sich auf die Lichtbogenschweißung unter Verwendung von sogenanntem »Monel«-Metall, Nickelioder Nickellegierungen in Form von Drähten oder Stangen, derart, daß die zu verschweißenden Teile die eine Elektrode eines Lichtbogens und der Draht oder die Stange, die das Schweißgut liefert, seine andere Elektrode bilden.

Bei der Betrachtung von Vorgängen der Schmelzschweißung stellt man sich zweckmäßig in Anbetracht der Ähnlichkeit dieser Vorgänge mit denen beim Vergießen von Metallen eine Schmelzschweißung als eine Art Kokillenguß vor. Beim Vergießen vieler Metalle hat sich die einfache Ausscheidung der schädlichen Verunreinigungen als unzureichend erwiesen; vielmehr fand man es vorteilhaft, geringe Mengen gewisser Elemente, wie Kohlenstofr, Silicium oder Mangan, zuzusetzen, von denen man aus Erfahrung weiß, daß sie die Bildung von Hohlräumen und anderen Fehlern verhindern und ein dichtes, leicht bearbeitbares Metall liefern. Viele bei der Schmelzschweißung auftretende Schwierigkeiten rühren nach Ansicht der Erfinder von den ungünstigen Bedingungen her, unter denen die das Verschweißen einleitende Schmelzung notwendigerweise stattfinden muß und infolge deren überhitztes flüssiges Metall mit einem verhältnismäßig großen Anteil seiner Oberfläche dem oxydierenden' Angriff der Raumluft ausgesetzt wird.

Zur örtlichen Begrenzung des Schmelzens ist ein hohes Maß an Erhitzung erforderlich, und daraus ergibt sich notwendigerweise eine Überhitzung des geschmolzenen Metalls. Bei der elektrischen Lichtbogenschweißung, bei dem das zu verschweißende Werkstück die eine, die das zusätzliche Metall zur Vervollständigung des Schweißstückes liefernde Füllstange die andere Elektrode eines Lichtbogens bildet, ist der Grad der Erhitzung sehr hoch. Außerdem werden, da reduzierende Elemente fast vollständig fehlen, die geschmolzenen Oberflächen der Schweißgutstange sowohl wie der Werkstücke der oxydierenden Wirkung der Raumluft vollständig preisgegeben, und zwar bei Temperaturen, bei denen die chemische Einwirkung außerordentlich rasch vor sich geht. Daraus ergibt sich natürlicherweise, daß wesentliche Bestandteile, wie Kohlenstoff, Silicium und Mangan, bis zu einein gefährlich niederen Grad oxydiert werden, wodurch entweder Hohlräume entstehen oder sogar ein flüssiges Metall gebildet wird, das

Oxyde in Lösung enthält. Diese Oxyde kön nen durch einfache Berührung mit einem kohlenstoffhaltigen Metall, z. B. frisch geschmolzenem Nickel, Gußeisen, MonelmetalL Gase, wie Kohlenmonoxyd, bilden.

Es wurde nun gefunden, daß man diese Schwierigkeit in erheblichem Umfange oder vollständig beseitigen kann, indem man mit der Füllgutstange vorzugsweise als Überzug to oder Kern ein gut reduzierendes Metall von hohem Siedepunkt, beispielsweise Titan oder eine Legierung davon, und ein zweites gut reduzierendes Metall, beispielsweise Calcium oder eine Legierung davon, vereinigt. Das niedrigsiedende Metall wird bei der hohen Schw.eißtemperatur verdampfen und dadurch den Lichtbogen mit einer reduzierenden Atmosphäre umgeben, die den Sauerstoff von dem Bereich der höchsten Temperatur ausschließt. so Das hochsiedende Metall bzw. dessen Legierung schützt gleichzeitig die Schweißgutstange und die Schweißstelle vor dem Oxydieren durch etwa doch hinzutretenden Sauerstoff, indem es diesen Sauerstoff vorzugsweise aufnimmt und sich mit ihm verbindet. Schweißmetallstangen aus Eisen mit einer Seele aus metallischem Calcium sind bereits vorgeschlagen worden. Nach der Erfindung werden jedoch Schweißmetallstangen aus Nürkel oder Nickellegierungen mit einem Überzug aus Titan und Calcium benutzt.

Zur praktischen Herstellung des Erfindungsgegenstandes wird vorzugsweise eine gepulverte Titanlegierung mit einer gepulverten Calciumlegierung vermischt und das Gemisch als Paste auf die Schweißgutstange aufgestrichen. Das Ferrotitan in seiner kohlenstoffarmen Form ist für den Erfindungszweck sehr gut geeignet, da es leicht in Pulverform gebracht werden kann.

Beispielsweise läßt sich eine Schweißstange aus Monelmetall in der Weise herstellen, daß sie einen Überzug aus kahlenstoffarmem Ferrotitan mit etwa 250/0 Titangehalt und Calciumsiliciurn mit etwa 250/0 Calcium erhält. Die beiden Legierungen sind spröde und lassen sich daher leicht zu feinem Pulver vermählen. Nach dem Mahlen zu einem Pulver entsprechend 80 Siebmaschen mischt man die beiden Legierungen in dem Verhältnis von 3 Teilen Titan auf 1 Teil Calcium. Das trockene Pulver wird dann mit einem flüssigen Bindemittel, wie Schellacklösung, gemischt und durch Eintauchen oder Aufstreichen auf die Metallstange aufgebracht.

Ein guter Überzug enthält z. B. die folgenden Elemente in Form von Titan- und Calciumlegierungen handelsüblicher Zusammensetzung: Titan 19 0/0, Calcium 6°/6, AIuminium 50/0, Silicium 170/0, Eisen 530/0.

Die wesentlichen Bestandteile der Zusätze sind Titan und Calcium; die übrigen Metalle sind ohne besondere Bedeutung, nur darf selbstverständlich kein schädliches Element zur Verwendung kommen.

Mit den erfindungsgemäß hergestellten Schweißgutstangen kann eine erheblich bessere und haltbarere Schweißung erzielt werden, als es bisher möglich war. Die mit dem Schutzzusatz versehenen Schweißgutstangen ermöglichen es in allen Fällen, die für den Schweiß Vorgang in Betracht kommenden Teile zu schützen und ihre Veränderung zu verhüten. Ein weiterer Vorteil, der durch den Schutzzusatz erzielt wird, ist die Möglichkeit, die Schweißung ohne Rücksicht auf die Polarität durchzuführen. Bisher mußte man beim Schweißen von Nickel oder seinen Legierungen Gleichstrom anwenden und dabei die Füllmittelstange zur positiven Elektrode machen, um einen zum Schweißen geeigneten Lichtbogen zu erhalten. Macht man dagegen die Schweißgutstange zur negativen Elektrode, so ist der Lichtbogen unstetig, reißt häufig ab und ermögücht daher nicht eine ununterbrochene Einwirkung der Schweißhitze. Bei Verwendung der Schweißgutstange als positive Elektrode werden diese Schwierigkeiten erheblich vermindert. Dagegen wird bei Verwendung der gemäß der Erfindung mit go Schutzmitteln versehenen Füllgutstangen der Einfluß der Polarität vollkommen ausgeschaltet, und es läßt sich in jedem Falle eine brauchbare Schweißung erzielen. Demgemäß kann man nunmehr Lichtbogenschweißungen unter Verwendung von Wechselstrom durchführen, den man bisher aus den angegebenen Gründen nicht verwenden konnte.

An Stelle von Titan kann auch Zirkon oder s seine Legierungen verwendet werden; auch andere hochsiedende Metalle kommen in Betracht, Nach den bisherigen Erfahrungen hat sich jedoch Titan am besten bewährt. Die Anbringung der mit dem eigentlichen Schweißgut vereinigten Zuschlagmetalle oder -legierungen braucht nicht in Form eines Überzuges zu geschehen, sondern diese Metalle können auch als Kern in einem hohlen Schweißdraht bzw. einer hohlen Schweißstange untergebracht oder in anderer Weise mit dem Schweißstück vereinigt werden.

Claims (5)

1. Patentansprüche:

   i. Schweißmetallstange aus Nickel oder einer Nickellegierung' zur elektrischen Lichtbogenschweißung, gekennzeichnet durch einen Überzug oder eine Füllung oder beides aus metallischen Stoffen, von denen mindestens einer gute Reduktionswirkung und verhältnismäßig hohen Siedepunkt und mindestens ein anderer gute

   Reduktionswirkung" und verhältnismäßig niederen Siedepunkt aufweist.
2. 2. Überzug- oder Füllungsmasse für eine Schweißmetallstange nach Anspruch i, gekennzeichnet durch einen Gehalt an Titan und Calcium in metallischer Form.
3. 3. Überzug- oder Füllungsmasse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einer Titan- und einer Calciumlegierung besteht.
4. 4. Überzug- oder Füllungsmasse nach

   Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus Ferrotitan und Calciumsilicium besteht.
5. 5. Überzug- oder Füllungsmasse nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen größeren Anteil an gut reduzierendem Stoff von hohem Siedepunkt, vorzugsweise Titan, und einen kleineren Anteil an reduzierendem Stoff von niederem Siedepunkt, vorzugsweise Calcium, enthält.