DE640248C - Mit einem Geflecht aus Cellulose und einem Flussmittel umhuellter Schweissdraht fuer die elektrische Lichtbogenschweissung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Schweißdraht, der mit einem Geflecht aus Cellulose und einem Flußmittel umhüllt ist, und ein Verfahren zu dessen Herstellung.
Es ist bekannt, Schweißdrähte für die Lichtbogenschweißung mit einem Geflecht aus Cellulose und einem Flußmittel zu umhüllen. Als Bestandteile solcher Flußmittel hat man schon Stoffe wie Feldspat, Kalk,' Asbest, Ferromangan, Natriumsilicat, Titan-, Aluminium- und Magnesiumverbindungen verwendet.

Eingehende Versuche haben nun ergeben, daß die Art. der Zusammensetzung des Flußmittels auf die Verschweißbarkeit sowie die Güte des Schweißproduktes einen erheblichen Einfluß ausübt, zumal wenn die Flußmittel zusammen mit einem Geflecht aus Cellulose verwendet werden.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Auswahl und- ein Verfahren zum Aufbringen von Flußmitteln auf Schweißdrähten, welche eine dehnbare und feste Schweißnaht liefern, so daß der Schweißdraht insbesondere für die Herstellung von .Nähten an Druckgefäßen geeignet ist. Gemäß der Erfindung sind die Maschen des den Schweißdraht umgebenden Cellülosegeflechtes mit einem Flußmittel von annähernd folgender Zusammensetzung ausgefüllt:

Feldspat 30 Gewichtsteile,

Talk '... 10 ■ - ,

Ferromangan 10 - ,

Natriumsilicat (gelöst) 24 - .

In Weiterbildung der Erfindung wird der Schweißdraht in der Weise umhüllt, daß der Schweißdraht zunächst durch eine dünne Paste des Flußmittels geführt und dann mit dem Cellulosegeflecht umgeben wird, daß darauf die maschenartigen Hohlräume des Cellülosegeflechtes mit dem Flußmittel ausgefüllt werden und daß endlich gegebenenfalls die Oberfläche der fertigen Umhüllung des Schweißdrahtes mit einer dünnen Schicht eines Pulvers versehen wird, welches das Zusammenkleben der Drähte beim Aufwickeln verhindert. Als Pulver zur Verhinderung des Zusammenkleben der Drähte hat sich insbesondere ein solches aus je einem Gewichtsteil Titandioxyd, Talk, Feldspat und Natriumbicarbonat als geeignet erwiesen. Es

ist jedoch auch zulässig, hierbei das Titandioxyd und das Natriumbicarbonat durch gleiche Gewichtsteile Feldspat zu ersetzen.

Die neue Schweißdrahtumhüllung ergibt' eine Erhöhung der Abschmelzleistung %eL sehr sauberen und glatten Schweißnähte^?.; Die oben bezeichnete Flußmittelzusammensetzung bewirkt nicht nur eine Erleichterung und Verbesserung des Abschmelzvorganges, ίο sondern die auf der Schweißnaht niedergeschlagene Schlacke ist äußerst leicht von der Oberfläche der Schweißnaht zu entfernen, was für die Ausführung der Mehrlagenschweißung von wesentlicher Bedeutung ist. Ein weiterer Vorteil der neuen Elektrodenumhüllung besteht darin, daß ein betriebsmäßiges Hinundherbiegen des Schweißdrahtes statthaft ist, ohne daß die Umhüllung von Schweißdraht abplatzt. Uberao dies hat sich gezeigt, daß der neue Schweißdraht hohe Abschmelzgeschwindigkeit und Schweißnähte mit großer Zerreißfestigkeit und guter Dehnung ergibt und daß derartige Schweißdrähte besonders vorteilhaft beim Schweißen an vertikalen Wänden zu benutzen sind. Das gute Haften der Umhüllungsstoffe am Schweißdrahtkern ist nicht zuletzt auch auf das oben beschriebene Herstellungsverfahren zurückzuführen. Das Verfahren ermöglicht überdies eine beschleunigte Herstellung der Schweißdrähte, da die mit dem trocknenden Pulver überzogenen Schweißdrähte ohne Gefahr des Zusammenkleben gleich nach ihrer Herstellung verpackt werden können.

Ferromangan, Talk und Feldspat werden zweckmäßig in gepulvertem Zustand mit dem Natriumsilicat zu einer Paste vermischt, welche durch Verdünnen mit Wasser die erforderliche Beschaffenheit erhält, insbesondere in der Richtung, daß der Füllstoff eine ausreichende Adhäsion zu dem metallischen Kern und dem Cellulosewerkstoff besitzt. Man verwendet zweckmäßig einen kalihaltigen Feldspat und einen nicht gezogenen ungebeizten Metallstab, der lediglich mechaxiisch gereinigt worden ist. Die Menge des Natriumsilicats kann innerhalb verhältnismäßig weiter Grenzen schwanken, ohne daß sich eine Änderung der Güte des niedergeschmolzenen Werkstoffs ergibt.

In der Zeichnung ist beispielsweise eine Elektrode dargestellt, die aus einem metallischen Draht, Stab o. dgl. besteht, welcher mit einem cellulosehaltigen Geflecht umgeben ist, dessen Maschen mit dem eigentlichen Flußmittel gemäß der Erfindung ausgefüllt sind. Der metallische Schweißdraht 1 wird zunächst durch eine Paste von der oben beschriebenen Zusammensetzung geführt und dann durch eine Düse gezogen, wodurch der Überzug der Paste die gewünschte Dicke erhält, wie aus der" Zeichnung gemäß Ziffer 3 ^hervorgeht. Darauf wird das cellulosehaltige Material zugegeben, und zwar beispielsweise >e?ns| aus Baumwollfäden bestehendes Ge-■f!fe£ht 2, welches in das Umhüllungsmaterial 3 eingedrückt wird. Dann wird der Draht nochmals durch ein Bad aus der oben beschriebenen Paste gezogen und mittels irgendwelcher Vorrichtungen das Flußmittel in die Maschen des Geflechts eingedrückt, so daß eine Oberfläche entsteht, wie sie unter Ziffer 4 in der Zeichnung dargestellt ist. Die Oberfläche der Elektroden wird dann mit einem dünnen Überzug von einem Trocknungspulver mit oben angegebener.,Zusammensetzung bestäubt, wodurch sich schließlich eine Oberfläche entsprechend Ziffe* 5 der Zeichnung ergibt.

Die Verwendung von Feldspat und Natriumsilicat als Flußmittelbestandteil ist sehr günstig bis auf die Tatsache, daß die sich ergebende Schlacke das Bestreben hat, sich zu Kugeln oder scheibenartigen Gebilden zusammenzuballen. Dadurch ergeben sich auf der Oberfläche der Schweißnaht Vertiefungen und bisweilen Löcher. Durch Zugabe von Titandioxyd unter Einhaltung des genannten Gewichtsanteiles wird die Schlacke leichtflüssiger, sie verteilt sich daher gleichmäßiger über die ganze Schweißfläche, und es ergibt sich eine glattere und porenfreiere Schweißnaht.

Das um die Elektrode gelegte oder gesponnene Geflecht wirkt als Bindemittel, welches das Flußmittel fest an der Elektrodenoberfläche hält, bis es infolge der Hitze des Lichtbogens weggebrannt wird. Die Dicke der Umhüllung bestimmt sich nach der Stärke des Geflechts und ist daher praktisch vollkommen gleichmäßig. Das in die Maschen des Geflechts eingebrachte Füllmaterial (Flußmittet) verhindert, daß das cellulosehaltige Geflecht von der Elektrodenspitze ausgehend nach rückwärts abbrennt, und bewirkt somit, daß die durch vollkommene bzw. unvollkommene Verbrennung des Geflechts sich bildende Gashülle stets dort vorhanden ist und wirksam wird, wo sie benötigt wird, no nämlich unmittelbar an der Schweißstelle und in unmittelbarer Umgebung des Lichtbogens. Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Umhüllung gestattet es, eine wesentlich höhere Lichtbogenspannung zu verwenden als bei bekannten Elektroden. Legt man für derartige Elektroden eine Spannung von 25 V zugrunde, dann können bei sonst gleichen Bedingungen für einen gemäß der Erfindung hergestellten Schweißdraht 35 bis 40 V zur Anwendung kommen. Da die gesamte durch den Lichtbogen erzeugte Wärme dem Pro-

dukt aus Strom und Spannung proportional ist, so ergibt sich bei gleichem Sehweißstrom eine größere Menge an entwickelter Wärmeenergie und damit eine Steigerung der Ab-Schmelzleistung; der Einbrand des Abschmelzwerkstoffs ist ein größerer, und der abschmelzende Elektrodenwerkstoff nimmt eine höhere Temperatur an, wodurch ein leichterer und! gleichmäßigerer Fluß entsteht.

to Die Folge ist eine gesundere und zähere Schweißnaht und. eine· erhebliche Steigerung der zulässigen; Sehweißgesckwiiidigkeit. Bei der Schweißung mit einem Draht, dessen Flußmittel Ferjromangan gemäß oben angegebener Zusammensetzung enthält, betrug das durchschnittliche spezifische Gewicht des Abschmelzmetalls 7,84 g/cm³; die Festigkeit der Schweißnaht betrug etwa*45,.50 kg/cm², die Dehnung 26 bis 33 °/o· Hierbei bestanden die Prüfstäbe vollkommen aus Abschmelzmetall. Versuche, bei denen der Versuchsstab teils aus. dem Mutterwerkstoff, teils aus aufgeschweißtem Material bestand, ergaben, daß der Schweißstab immer außerhalb der Schweißnaht zu Bruch ging. Biegeversuche ergaben, daß sich das geschweißte Material um 180 ° biegen läßt, ohne einzureißen oder zu brechen.

Bei Verwendung einer Elektrode mit folgender Zusammensetzung:

Kohlenstoff , 0,17 %,

Silicium Spuren,

Mangan 0,54 %,

Phosphor 0,025 °/o>

Schwefel , 0,013 %

■ Eisen Rest,

und einem Flußmittel mit Ferromangan von obengenannter Zusammensetzung ergibt sich ein Schweißwerkstoff mit folgender chemischer Zusammensetzung:

Kohlenstoff .......... 0,04 %>

Silicium "..".. 0,42 %>

Mangan 0,73 %,

Phosphor , 0,020 %,

Schwefel 0,034 %>

Eisen Rest.

Es ist vorteilhaft, Schweißdrähte mit dicken Umhüllungen zu verwenden. Bei Elektroden mit einem Durchmesser von etwa 6 mm kommt ein ursprünglicher Überzug an Flußmaterial von 0,37 bis 0,5 mm in Betracht, ferner ein Geflecht von 1 bis 1,25 mm Stärke. Abweichungen von diesen Werten sind allerdings möglich, und insbesondere sind die Stärken der Umhüllung vom Durchmesser des Elektrodenkernes, abhängig.

Die neue Elektrode läßt sich mit Gleichstrom gut verschweißen, und zwar sowohl an dem negativen als auch an dem positiven Pol des Schweißitrojnerzeugers.. Der Anschluß an. den positiven Pol liefert eine giößere Abschmelzkistung. und insbesondere bei höheren Stromstärken einen gleichmäßigeren Schwerßvorgaag; der Anschluß an den positiven.Pol ist daher besonders für waagerechte Schweißnähte, welche von oben geschweißt werden, geeignet. Für vertikale .and Üherkopfschweißungenn dagegen' verwendet man zweckmäßig geringere Stromstärke» und schließt die Elektrode an den negativen Pol an. Auch können hierbei die Stärken der Umhüllung geringer gewählt werden. Die starke Elektrodenumhüllung bewirkt eine Erhöhung der Temperatur des Abschmelzmetalls,, was eine besonders leichtflüssige Schlacke zur Folge hat.

Die neue Schweißelektrode kann sowohl bei. Schweißungen v©n Hand als auch beim halbautomatischen · und vollautomatischen Schweißen verwendet werden. Beim Handbetrieb werden die Einspannstellen der Schweißstäbe von der Umhüllung befreit, und bei automatischem Betrieb wird vor oder während des Schweiß Vorganges der Schweißdraht mit Einschnitten in die Umhüllung o. dgl. versehen und der Strom durch diese freigelegten Stellen zugeführt.

Das für die Elektrodenumhüllung verwendete Geflecht kann aus irgendwelchen zellulosehaltigen Stoffen, beispielsweise solchen aus der Textilindustrie, bestehen. An Stelle des beschriebenen und dargestellten Geflechtes können auch andere Anordnungen des cellulosehaltigen Stoffes unter Erreichung der gleichen Wirkung Verwendung finden, wobei Garn, Stoff- oder Gazestreifen o. dgl. in Frage kommen. Die Zugabe von Talk als Flußmittel bezweckt eine weitere Verbesserung der Fließbarkeit der Schlacke. Die beschriebene Bestäubung der Elektrode mit trockenem Pulver unmittelbar nach der Umhüllung stellt kein unbedingt notwendiges Merkmal der Erfindung dar, wohl aber für die praktische Herstellung der Elektroden eine sehr zweckmäßige Ausführungsform des Verfahrens.

Claims (3)

1. Patentansprüche:

   i. Mit einem Geflecht aus Cellulose und einem Flußmittel umhüllter Schweißdraht für die elektrische Lichtbogenschweißung, dadurch gekennzeichnet, daß die Maschen des Cellulosegeflechtes mit einem Flußmittel von annähernd folgender Zusammensetzung ausgefüllt sind:

   Feldspat , 30 Gewichtsteile,

   Talk 10 - ,

   Ferromangan 10 - ,

   Natriumsilicat (gelöst) 24
2. 2. Verfahren zur Herstellung umhüllter Schweißdrähte nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Schweißdraht zunächst durch eine dünne Paste des Flußmittels geführt und dann mit dem Cellulosegeflecht umgeben wird, daß darauf die maschenartigen Hohlräume des Cellulosegeflechtes mit dem Flußmittel ausgefüllt werden und daß endlich gegebenenfalls die Oberfläche der fertigen Umhüllung, des Schweißdrahtes mit einer dünnen Schicht eines Pulvers versehen wird, welches das Zusammenkleben der Drähte beim Aufwickeln verhindert.
3. 3. Nach dem Verfahren nach An-Spruch 2 hergestellter umhüllter Schweißdraht, dadurch gekennzeichnet, daß das zur Verhinderung des Zusammenklebens der Drähte verwendete Pulver "aus je einem Gewichtsteil Titandioxyd, Talk, Feldspat und Natriumbicarbonat besteht, wobei gegebenenfalls das Titandioxyd und das Natriumbicarbonat durch gleiche Gewichtsteile Feldspat ersetzt sind.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungan