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Schweißdraht für Kohlelichtbogenschweißung, In, jüngster Zeit hat
die Schweißung mit dem Kohlelichtbogen immer mehr Bedeutung erlangt. . Dünnwandige
Schweißungen werden hierbei in der Regel ohne Zulegedraht durchgeführt. Bei der
Verschweißung von Konstruktionen aus stärker bemessenen Werkstoffen ist es jedoch
notwendig; einen Zusatzwerkstoff zu verwenden. Diese Zusatzwerkstoffe können je
nach der Beschaffenheit.. der zu verschweißenden Stoßverbindung -die verschiedensten
Formen (rund, quadrat, profiliert) aufweisen.
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Bisher hat man für die Kohlelichtuogenschweißung meistens gewöhnliche
Eisendrähte herangezogen, die ,aber den Nachteil mit sich ])lachten, daß das Gefüge
der Schweißnaht nicht die gewünschte Homogenität aufwies, wodurch nur unbefriedigende
physikalische Werte erreicht wurden. Auch wurde für die Lichtbogenschweißung die
Verwendung eines Drahtes vorgeschlagen, der- bis zu o, i a,( Kohlenstoff, nur Spuren
von Silicium und bis zu o,8% Mangan enthält. Bei einem derartigen Schweiþdraht mit
nur Spuren von Silicium erfolgt aber der unvermeidliche Allbrand. der bei der Kohlelichtbogenschweißung
infolge der dabei auftretenden höheren Temperaturen im> größeren Maße auftritt als
hei anderen Schweißarten, auf Kosten des Kohlenstoffs und Mangans: Dadurch tritt
eine Entkohlung der Schweißstelle ein, was eine ungünstige Veränderung der mechanischen
Eigenschaften zur Folge hat. Der Siliciumgehalt spielt aber auch für die Schlackenbildung
eine -wesentliche Rolle; die bei seiner .Abwesenheit von keinem der anderen vorhandenen
Elemente übernommen weiden kann, so dalli in diesem Fäll Oxydeinschlüsse .in der
Schweiße auftreten, wodurch ihre physikalischen Eigenschaften verschlechtert werden.
Besonders hervorzuheben ist aber; daß bei Verwendung der bislang üblichen Eisendrähte,
die nur Spuren von Silicium- enthalten, die Form der Schweißnaht unbefriedigend
war, da es in der Regel nicht gelingt, eine Hohlnaht herzustellen, welche eineu
allmählichen Ubergang vorn Schweißwerkstoff zum Grundwerkstot) ergibt; ebenso zeigt
-die Oberfläche des Schweißgutes deutlich merkbare Unebenheten.
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Alle diese Nachteile werden bei Anwendung es erfindungsgemäßen Schweißdrahtes
infolge seiner besonderen Zusammensetzung, die sich von den gewöhnlichen Eisendrähten
durch einen - höheren Siliciumgehalt von o,25 bis i % unterscheidet, vermieden und
somit ein besseres Ergebnis bei der Kohlelichtbogenschweißung erzielt.
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Für die Schmclzschweißung mit dem Kohlelichtbogen sind nun ganz ,andere
Voraussetzungen gegeben wie .für die anderen Schmeizschweißverfahren.
Bei
der Gasschmelzschweißung ist z. B. die Temperatur der «Wärmequelle wesentlich geringer
als bei der Kohlelichtbogenschweißung. Außerdem ist durch die Gasflamme eine andere
metallurgische Beeinflussung des Zusatzwerkstoffies gegeben, da die Flammeneinstellung
so gewählt wird, daß keine nennenswerte Oxydation eintritt; im übrigen werden auch
durch die Verbrennungsprodukte der Flamme die Einwirkungen der Atmosphäre verhindert.
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Bei der Metallichtbogenschweißung wird der Lichtbogen durch das Metall
selbst bzw. durch Stoffe, die z. B. als Umhüllung verwendet werden, gebildet. Das
Material schmilzt also innerhalb des Lichtbogens ab, erfährt eine wesentlich höhere
Überhitzung, und daraus ergeben sich wiederum andere metallurgische Vorgänge, die
einen anderen Chemismus des Zusatzwerkstoffes voraussetzen, um zu besonderen Gütewerten
zu gelangen.
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Bei der Kohlelichtbogenschweißung hat man es mit einer wesentlich
höheren Temperatur zu tun, ebenso mit einer grundsätzlich anderen Ausbildung der
Flamme. Durch den Kohlelichtbogen sind daher ganz andere metallurgische Voraussetzungen
gegeben, die die Schmelze beeinflussen. Zufolge dieser veränderten metallurgischen
Bedingungen und insbesondere mit Rücksicht auf die gewünschte Nahtausbildung können
nur Zusatzwerkstoffe bestimmter Zusammensetzung die günstigste Nahtform bzw. ein
Optimum an Güteeigenschaften ergeben.
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Es ist nun bekannt, daß insbesondere bei Konstruktionen, die wechselnden
Beanspruchungen unterliegen, der Nahtform eine ausschlaggebende Bedeutung zukommt,
daß also bei ungünstiger Nahtform die Werte der Dauerfestigkeit abfallen.
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Bei Verwendung von Schweißdrähten für Kohlelichtbogenschweißung in
einer Zusammensetzung, wie sie nach vorliegender Erfindung zu wählen ist, ergibt
sich bei der-Verschweißeng eine Nahtform und -oberfläche, die eine besonders hohe
Wechselfestigkeit der geschweißten Konstruktion sicherstellen. Durch eine Reihe
von Versuchen konnte festgestellt werden, daß dieses günstige Ergebnis nur mit Schweißdrähten,
deren Analyse innerhalb der im Anspruch genannten Grenzen liegt, erreicht werden
kann.
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Schweißdrähte, welche die geschilderten Vorzüge aufwiesen, hatten
z. B. folgende Zusammensetzung: etwa o, 15 % Kohlenstoff, etwa o,9o% Mangan, etwa
o,40% Silicium, etwa o,o3% Schwefel, etwa o,oI5% Phosphor.
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Eine Steigerung der mechanischen Gütewerte kann noch durch die Zugabe
von Tantal bis _ I,5o%, Magnesium bis o,3o%, Nickel bis zu 8%, Chrom bis zu 5%,
Wolfram bis 3%, Molybdän bis zu 2%, Kobalt bis zu 2% und Kupfer bis zu 2%, einzeln
oder zu mehreren, erzielt werden, wobei die Möglichkeit besteht, die Zusammensetzung
des Drahtes den physikalischen Eigenschaften des Grundn-erkstoffes im weitgehendsten
Maße anzupassen. Die Zusammensetzung eines Drahtes der diesen gesteigerten Anforderungen
entspricht, ist folgende: etwa o, r oo/o Kohlenstoff, etwa o,8o% Mangan, etwa o,3o%
Silicium, etwa o; 5 o % Chrom, etwa ?, 5 0 0#0 Nickel.
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Die Kohlelichtbogenschweißung ermöglicht eine wirtschaftlichere Herstellung
von Schweißverbindungen, als dies bei der gewöhnlichen Lichtbogenschweißung oder
Autogenschweißung der Fall ist. Zweckmäßig kann diese Schweißung auch auf automatischem
Wege durchgeführt werden. Durch die Verwendung von Zusatzwerkstoffen nach vorliegender
Erfindung sind nunmehr die Voraussetzungen gegeben, daß auch mit der Kohlelichtbogenschweißung
die gewünschte Hohlform und glatte Oberfläche der Schweiße sowie die notwendigen
Gütewerte, insbesondere holic Wechselfestigkeit, erreicht werden können.