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Ummantelte Elektrode für die Lichtbogenschweißung von insbesondere
Leichtmetall und Verfahren zu ihrer Herstellung Mit den bisher für die Lichtbogenschweißung
von Leichtmetall, insbesondere von Aluminium, bekannten Elektroden war man noch
nicht in der Lage, eine einwandfreie Schweißnaht zu ziehen. Ein grundsätzlicher
Mangel der Nähte isst ihre durch Gaasa:ufnahme bedingte Porosität; hierzu kommt,
daß der ungleichmäßige Elektroden!abbrand vielfach ein Spratzen, Einbrand'kerben
und die Bildung unregelmäßiger Raupen verursachte.
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Es waren sehr eingehende Untersuchungen erforderlich, um die Ursachen
für diese Mängel festzustellen, ohne deren Abstellung eine allgemeinere Einführung
der Lichtbogenschweißung von Leichtmetallen nichtdenkbar erscheint. Im Laufe dieser
Arbeiten zeigte es sich, daß die Gasaufnahme eine Folge der innigen Berührung zwischen
dem hocherhitzten Metall und .der umgebenden Atmosphäre ist -und daß es ganz wesentlich
darauf ankommt, diese Berührung zu verhindern. Zu diesem Zweck wurden die Elektroden
mit Fluß.mitteln umhüllt oder gefüllt, und die Hauptaufgabe dieser Hüllen war, die
bei der Erhitzung des Aluminiums entstehenden Oxydhäute zu verschlacken. Den die
Elektrode ummantelnden Flu@ßmitteln war aber die Lösung weiterer Aufgaben zugedacht
worden; insbesondere sollten sie eine Stabilisierung und eine Ionisierung des Lichtbogens
bewirken. weitere Anforderungen, die an die Ummantelung der Elektrode
gestellt
werden müssen, sind ausreichende Stoßfestigkeit, wobei die Zündfähigkeit nicht leiden
darf, und genügende Sicherheit gegen Wasseraufnahme aus der Luft. Schließlich soll
die erkaltete, mit .den Oxyden beladene Schlacke leicht entfernbar sein. J Die nähere
Untersuchung der beim Schweißen von Leichtmetall mit dem Lichtbogen sich abspielenden
Vorgänge hat zu der Feststelqung geführt, daß es nicht möglich ist, alle diese an
die Umhüllung zu stellenden Anforderangen durch einen aus einer einheitlichen Mischung
aufgebauten über-Zug zu erfüllen.
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Beispielsweise ist ein Teil der Salze, deren man sich zur Erzielung
der Oxydlösilichkei.t bzw. zur Einstellung des Schmelzpunktes bedienen ruß, hygroskopisch.
Mit feucht gewordenen Elektroaden kann man aber schon wegen dem durch das Spratzen
bedingten Störungen eine befriedigende Sdhweißung nicht durchführen.
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Andere Mischungen, die vielleicht eine ausreichende Schlagfestigkeit
mit genügender Zündfähigkeit vereinigen, schmelzen schwer und ungleichmäßig ab;
infolgedessen bleiben Vorsprünge oder Zacken an der Umhüllung stehen, die die Annäherung
der Elektrode an das zu schweißende. Stück erschweren. Bei genügender Dünnflüssigkeit
der Umhüllung reicht häufig die Abfdeckung der Raupe gegen Luftzutritt nicht aus,
weil die Schlacke von denn lebhaft bewegten Lichtbogen allzu leicht von denn geschmolzenen
Metall abgedrängt wird.
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Diese verschiedenen Aufgaben, die der Ummantelung zufallen, werden
erfindungsgemäß dadurch gleichzeitig und vollkommen gelöst, daß die Ummantelung
dem Elektrode nicht einheitlich gemacht ist bzw. @daß sie aus Schichten bzw. Zonen
von verschiedener Beschaffenheit oder Zusammensetzung besteht. Es werden also die
wirksamen Bestandteile der Ummantelung auf verschiedene Zonen der Hülle verteilt.
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Auf diese Weise ist man in,der Lage, beispielsweise die Weisser anziehenden
Salze in den inneren Schichten der Umhüllung unterzubringen und die äußeren Schichten
aus solchen Stoffen oder Stoffgemischen zu bilden, deren Schmelzpunkt hoch genug
ist, damit beim Abschmelzen der Elektrode ein dem, Lichtbogen führender Kraterrand
stehenbleibt. Es ist ahne weiteres klar, daß bei einer gleichmäßigen Verteilung
der schwerer schmelzenden Bestandteile über den gesamten Querschnitt der Umhüllung
der für die Stabilisierung des Lichtbogens erwünschte Krater sich nicht so leicht
erreichen läaßt, als wenn vorzugsweise die äußeren Zonen der Umhüllung die schwerer
schmelzbaren Anteile enthalten. Andererseits hat es sich als vorteilhaft erwiesen,
die leichter zu ionisierenden Anteile .des Fluß.mittels- in der unmittelbaren Umgebung
des Meta>ilkernes der Elektrode unterzubringen.
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Es ist zwar nicht erforderlich, die einzelnen Schichten der Umhüllung,
die z. B. durch Tauchen in die entsprechende Bestandteile enthaltenden Au,fsdhlernmungen
auf den Stab aufgebracht werden, durch Zwischenschichten voneinander zu trennen.
Es hat sich aber gezeigt, .daß solche Zwischenlagen recht wertvolle Dienste leisten
können, u. a. wenn es darauf ankommt, einen besonderen Schutz gegen Wasseraufnahme
zu schaffen. Insbesondere .hat es sich in diesem Falle auch als vorteilhaft erwiesen,
in die Zwischenlagen oder -schichten indifferente Stoffe, z. B. Aluminiumbronzepulver,
einzuJagern.
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Beim Schweißen von Reinaluminium hat sich, um ein Beispiel zu nennen,
eine Umhüllung bewährt, die in ihrer Innenschicht aus einem Gemisch von Alkalichloriden
einschließlich Lithiumchlorid besteht und an :dessen Stelle in der Außenzone eine
Mischung von Alkali-Aluminium-Fluoriden tritt. Die Mengenverhältnisse, in denen
die zum Aufbau der verschiedenen Schichten, benutzten .Salze miteinander gemischt
werden, richten sich .u. a. nach dem Schmelzpunkt der zu schweißenden Teile fizw.
des Schweißadrahtes.
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Bei Reimaluminium hat sich z. B. folgende Mischung bewährt:
Erforderlichenfalls können auch mehr als zwei Zonen gebildet werden. Ebenso empfiehlt
sich eine Aufteilung der einzelnen Mischungen auf Mantel und Seele hohler Schweißstäbe.
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Man hat bei .der Aufteilung der verschiedenen Mischungstanteile auf
die einzelnen Zonen der Umhüllung oder der Seele der Elektrode einen viel weiterem
Spielraum in der Wahl der Misdhungsverhältnnsse, man vermag ferner besser als bei
einer einheitlich zusammengesetzten Ummantelung die Einzelbestandteile zum Wirkung
zu bringen und kann beispielsweise teurere Beimengungen besser ausnutzen: Es- werden
aber, und hierin liegt einer -der Hauptvorteile der Elektrode nach.. der Erfindung,
die Eigenschaften des Lichtbogens so beeinflußt, daß ein bisher nicht erreichter
gleichmäßiger Abbrand eintritt. Zugleich wird der schädliche Einbrand am Rand der
Schweißraupe vermieden und es tritt, dank der :gesteigerten Mischungsmöglichkeit,
eine derart wirksame Bedeckung der flüssigen Schweißraupe mit dem Flußmittel ein,
d'aß die Schweißnaht in einem bisher unbekannten Maße. gasfrei bleibt.
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Die .Elektrode nach der Erfindung kann auch für andere Schweißverfahren
verwendet werden, bei denen ähnliche Verhältnisse wie bei der Lichtbagenschweißung
vorherrschen.