DE863440C

DE863440C - Umhuellter Schweissstab aus Aluminium oder Leichtlegierungen und Verfahren zu seiner Herstellung

Info

Publication number: DE863440C
Application number: DEE383A
Authority: DE
Inventors: Torsten Hjalmar Ferdi Lundberg
Original assignee: ELEK SKA SVETSNINGSAKTIEBOLAGE; Elektriska Svetsnings AB
Current assignee: ELEK SKA SVETSNINGSAKTIEBOLAGE; ESAB AB
Priority date: 1948-12-15
Filing date: 1949-12-11
Publication date: 1953-01-19

Description

Umhüllter Schweißstab aus Aluminium oder Leichtlegierungen und Verfahren zu seiner Herstellung Die Erfindung betrifft Schweißstäbe, insbesondere Schweißelektroden zum elektrischen Lichtbogenschweißen, aus Aluminium oder Aluminiumlegierungen oder anderen Leichtlegierungen mit einer im wesentlichen aus Alkalialuminiumfluorid, Natriumchloriid, Kali.umchlori-d und einem oder mehreren anderen Chloriden oder Fluoriden, also aus flußbildenden Bestandteilen bestehenden Umhüllung.
In den bekannten Umhüllungen der letztgenannten Art besteht -das Alkalialuminiumfluori(d aus Kryolith (Natriumaluminiumfluorid), in der Regel in mineralischer Form. Der Kryolith dient dabei als ein oxydlösender Bestandteil der Umhüllung. Es ist auch vorgeschlagen worden, kolloidalen Kryolith zu verwenden, welcher durch Unisetzung zwischen Natriumfluorid und Aluminiumchlorid hergestellt wird. In dieser Form hat der Kryolith eine gewisse Schinierwirkunig oder plastiz.ierende Wirkung, die -es ermöglicht, die Umhüllung durch Spritzpressen anstatt, wie üblich, durch Tauchen herzustellen. Außerdem dient der kolloidale Kryolith als ein Bindemittel, das der getrockneten Umhüllung eine gute mechanische Festigkeit oder Widerstandsfähigkeit erteilt.
Der Schmelzpunkt einer Kryolith enthaltenden Umhüllungsmasse ist aber in vielen Fällen allzu hoch. Der Hauptzweck der Erfindung besteht darin, diesen Übelstand zu beseitigen. Die Erfindung ist auf die neue Erkenntnis gegründet, daß man die bekannten Vorteile -der Verwendung von Kryolith und uußendem einen wesentlich niedrigeren Schmelzpunkt der Umhüllung erhalten kann, wenn man den Kryolith durch Kal.iumaluminiumfluorid -rsetzt. Das wesentliche Kennzeichen der erfindungsgemäßen Schweißstäbe besteht demge-,mäß darin"daß die Umhüllung Kaliumaluminiumfluorid enthält. Vorzugsweise sollte :dabei das Kaliumaluminiumfluorid in der kolloidalen Form oder, richtiger ausgedrückt, in der Form, in wieilcher es beim Trocknen einer kolloidalen Lösung erhalten wird, vorhanden sein.
Die Erfindung betrifft auch ein ,besonderes Verfahren zur Herstellung des neuen Schweißstabes, welches in seinen Hauptzügen darin besteht, daß kristallwasserhaltig°s, pulverförmiges Aluminiumfluorid mit pulverförmigem I"'-.aliumflwori-d und gegebenenfalls auch mit anderen Stoffen, die in der Umhüllung vorhauden sein sollen, mechanisch gemischt wird, wobei .das Mischern: oder Umrühren vorzugsweise so lange fortgesetzt wird, bis :die ent stehende Reaktion aufgehört hat, wonach das erhaltene Erzeugnis, gegebenenfalls nach Vermischen mit anderen Stoffen, auf einen metallischen Kern, vorzugsweise durch Spritzpressen, aufgebracht und getrocknet wird. Das Neue dieses Verfahrens liegt hauptsächlich in seiner ersten Stufe, d. h. in der Herstellung eines kaliumaluminiumfluoriidhaltigen Erzeugnisses in- ider Weise, daß man pulverförmiges, kristallwasserhaltiges Aluminiumfluorid und pulverförmiges Kaliumfluorid aufeinander :einwirken läßt. Das Reaktionserzeugnis wird in der Form eines glatten Teiges od. dgl. erhalten, welches das Kaliumaluminiumfluorid in der Form einer kolloidalen Lösung enthält.- Die Reaktion erfolgt nach der Formel 6KF+zAIF3-7H20=2K3A1F6+7H20. Es ist im allgemeinen zweckmäßig, dem Pulvergemisch (oder gegebenenfalls einer oder mehreren der noch nicht miteinander vermischten Komponenten) zusätzlich etwas Wasser zuzusetzen, wodurch u. a.. das Eintreten -der Reaktion beschleunigt wird. Die Wasserzugabe darf unter keinen Umwänden größer als .der KristallwasserinhaltÜes Aluminiumfluorids sein und sollte im allgemeinen nicht .größer ,als die Hälfte :des Kris.tallwassergewichtes sein. Bei vorgenommenen Versuchen wurden mit Wasserzugaben von einem Fünftel Ibis einem Sechstel ödes Kristall,wassergewichtes gute Ergebnisse erhalten. Bei der Wahl der Größe der Wasserzugabe :ist .in jedem einzelnen Fall einerseits auf den gesamten Wassergehalt des Ka:l@iumfluorid!s und des Aluminiumfluorids, .andererseits auch auf die Mengen und idie Wassergehalte der übrigen Ausgan@gsbestandteile der Umhüllung Rücksicht zu nehmen.
Sicherheitshalber mag ausdrücklich erwähnt werden, daß es notwendig ist, die kristallwasserhaltige Form des Aluminiumfluornds zu verwenden. Das wasserfreie Salz scheint mit Kaliumfluori.d bei gewöhnlicher Temperatur überhaupt nicht zu reagieren, und zwar auch dann nicht, wenn dem Gemisch Wasser zugegeben wird. Die Reaktion verläuft nicht vollständig; wenn die Komponente Kaliumflüorid und Aluminiumfluorid miteinander in stöchiometrischem Verhältnis gemischt werden; das nach,der Reaktion vorliegende Erzeugnis enthält .also in diesem Fall immer noch eine gewisse Menge an freiem Kaliumfluorid. Freies Kalwumfluorid ist aber wegen seiner hygroskopischen Eigenschaft meistens ein nicht erwünschter Bestandteil einer Schweißelektrodenumhüllung. Aus diesem und .anderen Gründen ist es zweckmäßig; das Reaktionsgemisch einen Überschuß an Aluminiumfluorid enthalten zu lassen, wodurch erreicht werden kann, (daß alles anwesende Kaliumfluorid an der Umsetzung teilnimmt. Die Menge an Aluminiumfluorid wird demgemäß praktisch um 3o bis ioo °/o größer als diejenige Menge gewählt, welche nach derReaktionsformel für die völfigeUmsetzung des Kaliumfluorids erforderlich isst.
Andere Stoffe, die in der Umhüllung vorhanden sein sollen, können gegebenenfalls bereits vor der Reaktion zugesetzt werden, vorausgesetzt, daß sie die Reaktion oder das Entstehen der kolloidalen Lösung nicht stören. So kann man, falls die Umhüllung Lithiumchlorid enthalten soll, pulverförmiges Lithiumchlörid mit :den beiden Fluoriden bereits vor dem Einsetzen der Reaktion vermischen. Dabei tritt unter den Reaktionsbedingungen wahrscheinlich eine gewisse Umsetzung von Kaliumfluorid und Lithiumehlorid in Kaliumghlorid und unlösliches Lithiurnfluorird auf.

Im folgenden soll ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens angegeben werden. Die folgenden Bestandteile

Aluminiumfluori.d (kristall-

wasserhaltig) . . . . . . . . . . . . . z3,4 Gewichtsteile

Kaliumfluorid ... .. .......... 9,s -

Lithiumchlorid ... ....... 6,o -

Wasser ..................... i,0 -

werden in einem umlaufenden Mischer miteinander gemischt. Es setzt fast unmittelbar eine mit einer starken Wärmeentwi,cklun@g verbunden,- Reaktio-n ein. Der Temperaturanstieg wird, wenn erforderlich, durch Wasserkühlung des vorzugsweise mit einem Kühlmantel versehenen Mischers begrenzt. Man läßt den Mischer arbeiten, bis sich sein Inhalt abgekühlt hat. Die Mischung wird sich dann in eine gleichmäßige, geschmeidige Paste umgewandelt haben. Diese Masse wird mit den folgenden zusätzlichen Bestandteilen sorgfältig gemischt.

Natriumchlorid . . . . . . . . . . . 5,0 Gewichtsteile

Kaliumchlorid ............:. io,o -

Die fertige Mischung wird auf Kerndrähte aus Aluminiumlegierung oder anderen Leichtlegierungen aufgebracht und in der üblichen Weise getrocknet.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Leichtmetallschweißstab oder Schweißelektrode aus Aluminium oderLeichtlegierungen mit einer im wesentlichen aus Alkalialumi-niumfluorid, Natriumchlörid, Kaliumchlorid und einem oder mehreren anderen Chloriden oder Fluoriden bestehenden Umhüllung, dadurch gekennzeichnet, daß die Umhüllung Kaliumaluminiumfluorid enthält.
2. Verfahren zur Herstellung eines Schweißstabes nach Anspruch r, dadurch gekennzeichnet, @daß pulverförmiges, kristallwasserhaltiges Aluminiumfluori,d mit pulverförmigem Kaliumfluorid und gegebenenfalls mit anderen Stoffen, die in der Umhüllung vorhanden sein sollen, mechanisch gemischt wird, wobei das Mischen v orzugsweise so lange fortgesetzt wird, bis die entstehende Reaktion wieder aufgehört hat, wonach das erhaltene Ergebnis, gegebenenfalls nach Vermischen mit anderen Stoffen, auf einen metallischen Kern, vorzugsweise durch Spritzpressen, aufgebracht und getrocknet wird. j.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein so großer ZTberschuß an Aluminiumfluorid zugeführt wird, d,aß eine vollständige Umsetzung des Kaliumfluori4s erreicht wird. .f.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge an Aluminiumfluorid 13o bis Zoo °/o von derjenigen Menge beträgt, die vom Kaliumfluorid gebunden werden kann.
5. Verfahren nach Anspruch 2 bis d., dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch aus Aluminiumfluorid und Kaliumfluorid mit Wasser versetzt wird, wobei das Gewicht des Wasserzusatzes hl,ein2r als das Gewicht des Kristallwassers des Aluminiumfluori,ds ist.
6. Verfahren nach Anspruch 2 bis 5 für die Herstellung von Schweißstäben, deren Umhüllung Lithiumchlorid und/oder -fluorid enthält, dadurch gekennzeichnet, daß das Aluminiumfluorid unid das Kaliumfluori@d zusammen mit L ithiumchlorid gemischt «-erden.
7. Verfahren nach Anspruch 2 biss 6, dadurch gekennzeichnet, daß das aus Aluminiumfluorid und Kaliumfluorid und gegebenenfalls auch anderen Stoffen bestehende Reaktionsgemisch die gesamte Fluormenge der herzustellenden Umhüllungsmasse enthält. Angezogene Druckschriften: v. 7 e e r 1 e d e r »Technologie des Aluminiums «, 5. Auflage (r,94.7), S. 34.3: schweizerische Patentschrift Nr. n02 ö78.