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Schweißmasse, zur Durchführung des elektrischen Schweißverfahrens
Das Patent 744I55 betrifft ein Verfahren zum elektrischen Schweißen, bei dem die
abzuschmelzende Elektrode dauernd in eine Schweißmasse aus Silikaten der Erdalkalimetalle
eintaucht, welche einen hohen, in geschmolzenem Zustand geringen elektrischen Widerstand
besitzt und aus bei Schmelztemperatur sich nicht zersetzenden sowie keine schädlichen
Gase erzeugenden Verbindungen besteht.
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Bei einem derartigen elektrischen Schweißverfahren kommt der chemischen
Zusammensetzung des glasartigen Schweißmittels eine besondere Bedeutung für die
Güte der fertiggestellten Schweißnaht zu. Die beste Schweißnaht ist mindestens so
homogen, fest und biegsam wie der üngeschweißte Werkstoff selbst. Schweißnähte,
welche Hohlräume, Spalten, Risse, Schlackeneinschlüsse oder eine verminderte Festigkeit,
Biegsamkeit oder Zähigkeit aufweisen, sind für Qualitätsansprüche unbrauchbar. Die
im Hauptpatent beschriebenen Kalzium-Magnesium-Aluminium-Silikate mit einem Zusatz
von Flußspat sind zur Herstellung ausgezeichneter Schweißnähte bei den meisten Stahlsorten
geeignet.
Es wurde jedoch gefunden, daß unter gewissen Umständen
Schwierigkeiten bei der Herstellung vollständig zufriedenstellender Schweißnähte
bei Verwendung dieser Mischung von mit Flußspat auftreten. Eingehende Untersuchungen
zeigten, daß das durch ein derartiges Material hindurch abgelagerte Schweißmetall
während der Schweißung Mangan verliert und Silizium aufnimmt. 6o bis 70 °/o des
Mangangehaltes des Zusatzstabes können verlorengehen. Gleichzeitig tritt ein merklicher
Anstieg des Siliziumgehaltes ein. Bei vielen Schweißungen sind derartige Änderungen
in der Züsam_mensetzung des Zusatzmaterials unbedeutend. Es gibt aber Fälle, in
denen sie ungünstige Folgen hat. Wenn z. B. ein Stahlstück einen ziemlich hohen
Schwefelgehalt (0,03 oder 0,05 0%) oder Schwefelseigerungen aufweist, werden
unbrauchbare Schweißnähte mit geringer Festigkeit und Dehnbarkeit erhalten, wenn
der Mangangehalt der Schweißnaht unter 0,4 oder 0,5 0/0 liegt. Durch einen
hohen Siliziumgehält wird der von einem geringen Mangangehalt herrührende schlechte
Zustand verstärkt.
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Besonders günstige Ergebnisse bei dem elektrischen Schweißverfahren,
bei dem @ die abzuschmelzende Elektrode dauernd in eine Schweißmasse aus Silikaten
der Erdalkalimetalle eintaucht, werden gemäß der Erfindung dadurch erzielt, daß
der Schweißmasse 4 bis 16, vorzugsweise 8 bis 12 Gewichtsprozent Manganoxydul oder
andere Manganoxyde zugesetzt sind, deren Mangangehalt dem des vorerwähnten Manganoxydulsalzes
entspricht.
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Der hohe Gehalt an Manganoxyden im Schweißpulver bzw. in der hierdurch
gebildeten Schlacke wirkt auch, wie bekannt, günstig auf die Desoxydation des geschmolzenen
Eisens.
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Die Grenzen des Manganoxydzusatzes liegen zwischen 4 und 16 0%, wenn
man das Mangan als Mn 0 zufügt. Dieser Prozentsatz ändert sich entsprechend, wenn
andere Manganoxyde verwendet werden. Wenn der Mangangehalt geringer ist, als ¢ %
Mn O entspricht, wird der Mangangehalt des Schweißmetalls nicht merklich beeinflußt.
Ist der Mangangehalt über einem Wert, der 16 0% Mn O entspricht, werden die Schweißbedingungen
ungünstig beeinflußt. Das wertvollste Gebiet liegt zwischen 8 und 12 % Mn0, für
die meisten Zwecke geben io 0% Mn O die besten Ergebnisse.
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Außer Manganoxyd enthält das Schweißmittel in erster Linie Silikate
von einem oder mehreren Erdalkalimetallen und vorzugsweise Aluminiumsilikat in einer
Menge, welche i bis 8 0% A1"03 entspricht.
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Das Manganoxyd kann den anderen Bestandteilen des Schweißmittels lediglich
mechanisch als Mangansilikat beigemischt werden. Besser ist es jedoch, wenn es mit
den obengenannten Silikaten zu einer gleichmäßigen glasartigen Masse zusammengeschmolzen
wird. Die Tiefe und Breite des Einbrandes und die Form der Schweißnaht kann im allgemeinen,
wie im Patent 744 155 beschrieben, durch die Zugabe von Halogensalzen, wie Kalziumfluorid,
beträchtlich verändert werden. Es wurde jedoch gefunden, daß die Halogensalze verhältnismäßig
geringe Wirkungen haben, wenn das Schweißmittel 4 bis 16 0% Mn 0 oder entsprechende
Mengen anderer Manganoxyde enthält. Bei Verwendung eines Schweißmittels, das etwa
310% Ca O, 7 % Mg 0, 46,4 0% Si 02, 4,7 0% AL2 03, 0,3 °% Fez 03 und 1o,6 % Mn 0
enthält, wurden ohne Halogensalze ausgezeichnete Ergebnisse erzielt. Wenn es wünschenswert
ist, kann jedoch eine geringe Menge Halogensalze; z. B. 5 % Flußspat, zugegeben
werden.
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Die durch die Erfindung erzielte Verbesserung wurde in Prüfungen bestätigt.
Es wurden eine Reihe von Schweißungen an Flußstahlblechen durchgeführt, welche alle
etwa gleiche Zusammensetzung aufweisen. Bei allen Versuchen wurden Schweißstäbe
gleicher Zusammensetzung benutzt, lediglich die Zusammensetzung des Schweißmittels
oder Schweißpulvers wurde verändert. Die folgende Zahlentafel gibt die Zusammensetzung
des jeweiligen Schweißmittels, des Metalls, welches in der Schweißnaht abgelagert
wurde, und die Ergebnisse der Prüfung der mechanischen Werte wieder, welche an der
Schweißnaht durchgeführt wurde.
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In dem Teil der Zahlentafel, welcher sich auf die Dehnungsmessungen
bezieht, bedeutet as die Streckgrenze in kg/mm2, 6B die Zugfestigkeit in kg/mm',
D ist die prozentuale Dehnung, welche auf eine Länge von 5 cm erhalten wurde. Q
ist die prozentuale Einschnürung. Die Dehnungsmessungen wurden mit Standardproben
von einem Durchmesser von 1,28 cm durchgeführt.
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Eine typische Analyse des verwendeten Werkstückes war: o,220/, Kohlenstoff,
0,370f, Mangan, 0,o2 0/0 Silizium, 0,05 0/,. Schwefel, Rest Eisen. Die Elektrode
enthielt ungefähr 0,14% Kohlenstoff, i0/0 Mangan, 0,3"/, Silizium, Rest Eisen. Die
Elektroden waren blank.
| Schweiß- Streck- Zug- Querschnitts- |
| mittel festiggkeit Dehnung |
| mittel g D o verminderung |
| Nr. US UB |
| 1 313 42,9 7 18,8 |
| 2 31,6 50;7 ' 25,5 41,9 |
| 3 33,1 513 27 41 |
| 4 3o,6 47,1 25 38,2 |
| 5 31,0 48,5 26 41,9 |
| 6 33,1 42,6 28 49,8 |
| 7 30,1 49,5 29 51,1 |
| 8 33,8 50,9 27 43,4 |
| 9 34,1 50,7 29 51 |
Wie bei allen Schweißverfahren dieser Art ist es erforderlich, daß im Schweißmittel
keine Stoffe enthalten sind, welche während des Schweißvorganges schädliche Gase
entwickeln. Die Erfindung ist von besonderer Bedeutung, wenn besonders mit Rücksicht
auf einen. hohen Schwefelgehalt eine dichte feste Schweißnaht mit mehr als 0,4 °/o
Mangan gewünscht wird.