DE663699C - Elektrode zum Verbindungsschweissen von Eisenwerkstoffen mittels des elektrischen Lichtbogens - Google Patents

Description

Beim elektrischen Lichtbogenschweißen wird als Elektrode gewöhnlich ein Metallstab verwandt, der das einzuschmelzende Schweißgut liefert. Um ein annähernd gleichmäßiges Gefüge des geschweißten Werkstückes zu erhalten, ist bereits vorgeschlagen worden, die Schweißelektrode aus einem Metall herzustellen, das genau die gleiche chemische Zusammensetzung hat wie das Werkstück selbst. Dies Verfahren, nach der Analyse des zu schweißenden Werkstücks die richtige Zusammensetzung der Schweißelektrode zu bestimmen, ist aber verhältnismäßig umständlich und kostspielig und kommt daher nur für Schweißung hochwertiger Werkstücke (Sonderstahle u. dgl.) in Frage. Soll dagegen gewöhnliches Eisen geschweißt werden, so wird im allgemeinen unabhängig von der jeweiligen Zusammensetzung des Werkstückes eine kohlenstoffarme Schweißelektrode benutzt.

Beim Abkühlen zieht sich aber das eingeschmolzene Schweißgut anders zusammen als das Werkstück und infolgedessen treten an der Verbindungsschweißnaht innere Spannungen auf. Diese Spannungen sind dann besonders groß, wenn die zusammengeschweißten Werkstücke eine feste unverrückbare Lage zueinander haben und¹ der Schrumpfung der Schweißnaht nicht folgen können.

Erfindungsgemäß wird das Auftreten dieser Spannungen dadurch vermieden, daß zum Schweißen mittels des elektrischen Lichtbogens als Elektrodenmaterial eine Legierung verwendet wird, die außer dem Eisen und den normalen Verunreinigungen aus annähernd V₃ bis ²/₃ Nickel besteht. Der Nikkelgehalt muß hierbei jedoch so gewählt werden, daß das Elektrodenmaterial einen geringeren Ausdehnungskoeffizienten hat als das Werkstück. Hierdurch wird erreicht, daß das Zusammenziehen des Schweißstückes infolge seiner größeren Masse und niedrigen Temperatur in annähernd gleichem Umfange erfolgt wie das der Schweißnaht, so daß irgendwelche Spannungen in der Naht nicht auftreten können.

Insbesondere ist in Versuchen festgestellt worden, daß eine Eisen-Nickel-Legierung mit einem Nickelgehalt von 39 bis 40°/₀ einen Ausdehnungskoeffizienten und eine Wärmeleitfähigkeit hat, die sie für alle in Frage kommenden normalen Eisenschweißungen geeignet macht. Eine solche Legierung isf leichtflüssig, hat eine geringe Oxydations-

fähigkeit und"dringt bei der hohen Schweißtemperatur leicht in die zusammen zu schweißenden Werkstücke ein. Ferner hat sie einen Wärmeausdehnungskoeffizienten, der in den.-Grenzen von ο bis etwa 400⁰ C nur etwa halb \ so groß ist als der des Eisens. Auch die';. Wärmeleitfähigkeit der Legierung beträgt nur etwa ¹J₇ von der der üblichen Eisenart. Da eine derartig legierte Elektrode einen hohen elektrischen Widerstand hat, wird sie vorteilhaft in an sich bekannter Weise mit einem Mantel aus elektrisch gut leitendem Material umgeben. So kann man sie mit einem Überzug aus Kupfer oder Aluminium versehen.

Man hat bereits Elektroden mit einem Nickelgehalt von 1 bis 5°/₀ Nickel vorgeschlagen. Eine Zufügung von 1 bis 5°/₀ Nickel ändert aber die Wärmeleitfähigkeit der Elektrode sehr wenig. Auch bei derartigem Material treten unausgeglichene innere Spannungen, welche die Haltbarkeit der Schweißnähte erheblich verringern, auf.

In der Zeichnung sind die Ausdehnungskoeffizienten von verschiedenen Eisen-Nickel-Legierungen und einem Eisen mit niedrigem Kohlenstoffgehalt dargestellt. Als Ordinate sind die Ausdehnungskoeffizienten und als Abszisse die Temperaturen in ⁰C aufgetragen.

Kurve ι zeigt den Ausdehnungskoeffizienten von kohlenstoffhaltigem Eisen, Kurve 2 den einer Eisen-Nickel-Legierung mit 57,7 °/₀ ί Njckel, Kurve 3 den einer Eisen-Nickel-Lef' lerung mit 46,3 °/₀ Nickel, Kurve 4 den einer isen-Nickel-Legierung mit 42⁰/₀ Nickel und ■-.endlich Kurve 5 den einer Eisen-Nickel-Legierung mit 34,4⁰J₀ Nickel. Aus diesen Kurven ist'ersichtlich, daß der mittlere Wärmeausdehnungskoeffizient des Kohlenstoffstahles zwischen o° und rund 375° C etwa 0,000 0062 ist, während der des 420/oigen Nickelstahles nur etwa 0,000003 beträgt.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Elektrode zum Verbindungsschweißen von Eisenwerkstoffen mittels des elektrischen Lichtbogens, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einer Legierung besteht, die außer dem Eisen und den normalen Verunreinigungen annähernd V₃ bis ^ä/₃ Nickel enthält, wobei jedoch der Nickelgehalt so gewählt ist, daß das Elektrodenmaterial einen geringeren Ausdehnungskoeffizienten hat als das Werkstück.

2. Elektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einer Nickellegierung mit einem Nickelgehalt von 39 bis 46⁰J₀ besteht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen