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Ummantelter Schweißstab und Verwendung der Ummantelungsmasse als Schweißpulver
bei der elektrischen Lichtbogenschweißung Es ist bekannt, daß bei der elektrischen
Lichtbogenschweißung mittels eines aus Eisen oder einer Eisenlegierung bestehenden
Schweißdrahtes der Lichtbogen zum Löschen neigt. Namentlich beim Fehlen eines schlackenbildenden
Überzuges macht sich diese Erscheinung, neben einem anderen unangenehmen Übelstand,
dem sogenannten Flattern des Bogens, unangenehm bemerkbar.
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Durch Verwendung eines schlackenbildenden Überzuges, bei dem vielfach
eine Erdalkaliverbindung benutzt wurde, gelang es in vielen Fällen, die erwähnte
Löschneigung in befriedigendem Maße zu unterdrücken.
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Im Zuge der sich weiter entwickelnden Schweißtechnik wurden immer
höhere Anforderungen an die Qualität der Schweißstelle, insbesondere in mechanischer
Hinsicht, gestellt, denen die Zusammensetzung des schlackenbildenden Überzuges anzupassen
war. Es zeigte sich, daß, insbesondere wenn der Überzug Kalziumfluorid enthält,
die Löschneigung des Lichtbogens zunimmt, und es ist daher wichtig, daß in solchen
Fällen über ein Mittel
zum Stabilisieren des Schweißbogens verfügt
wird. Die vorliegende Erfindung befaßt sich mit dieser Aufgabe; sie betrifft somit
überzogene Schweißstäbe, deren Überzug Kalziumfluorid enthält und die ohne Anwendung
der Erfindung. zum Löscher neigen, was hingegen nicht der Fall ist, wenn der Lichtbogen
erfindungsgemäß stabilisiert wurde. Im vorliegenden Fall gilt ein Schweißstab als
nicht zum Löschen neigend, wenn beim Verschweißen von fünf solchen Stäben mit einer
Länge von etwa 4.5 ein mittels eines Transformators mit einer Leerlaufspannung von
55 bis 6o Volt das Löschen kein einziges Mal eintritt.
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Außer von der Zusammensetzung der schlackenbildenden Masse hängt die
Löschneigung auch von der Leerlaufspannung des beim Schweißen verwendeten Apparates
(Schweißtransformator oder Schweißgleichrichter) ab, wobei bemerkt sei, daß es schwierig
ist, das Erlöschen durch Steigerung der Leerlaufspannung zu unterdrücken, namentlich
wegen der gegebenenfalls damit verbundenen Gefahren.
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Abgesehen vom Zeitverlust, den das wiederholte Erlöschen mit sich
bringt, kann dies auch die Güte der Schweißstelle beeinträchtigen.
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Namentlich bei Verwendung von Wechselstrom kann das Erlöschen eintreten,
was offenbar mit der periodischen Richtungsänderung des elektrischen Stromes in
Zusammenhang steh,, wodurch der Lichtbogen vielmals je Sekunde unterbrochen wird;
der Ausdruck »Erlöschen« umfaßt sinngemäß diese periodischer Unterbrechungen nicht.
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Aufgabe der Erfindung ist, dem Erlöschen beim Schweißen mittels überzogener
Schweißstäbe, deren Hülle Kalziumfluorid und einen reduzierenden Stoff enthält,
mit einem aus Eisen oder einer Eisenlegierung (mit mehr als 5o% Eisen) bestehenden
Kern entgegenzuwirken, was erfindungsgemäß durch Verwendung von Magnesium in metallischer
Form als Hilfsstoff gelingt. Auch in bezug auf das sogenannte »Starten« des Lichtbogens
ergibt die Anwendung der Erfindung eine Verbesserung, d. h., es kann leichter und
schneller ein Lichtbogen zwischen Werkstück und Schweißstab erzeugt werden.
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Das Magnesium kann auch in Form einer Legierung, z. B. einer Magnesium-Aluminium-Legierung,
verwendet werden, die den Vorteil hat, in Form. von Abfall der aus dieser Legierung
hergestellten Gegenstände billig erhältlich zu sein.
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Es ist bereits ein Schweißstabüberzug bekannt, z. B. aus der britischen
Patentschrift 144 333, der Magnesium enthält, welches dort zu dem Zweck verwendet
wurde, das Kernmetall des Schweißstabes während des Schweißvorganges vor der Einwirkung
des Sauerstoffes der Luft zu schützen.
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Es hat sich aber gezeigt, daß Magnesiummetall für diesen Zweck ungeeignet
ist, weil es wegen seiner niedrigen Verdampfungstemperatur nur in Dampfform auf
geschmolzenes Eisen einwirken kann. Die Schweißstäbe nach der Erfindung sind nun
dadurch gekennzeichnet, daß der Überzug Magnesiummetall oder eine Magnesiumlegierung
sowie ferner noch ein anderes reduzierendes Metall enthält.
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Wie bereits erwähnt, ist die Erfindung besonders in jenen Fällen wichtig,
in denen eine Schweißstelle mit vorzüglichen Eigenschaften, namentlich mit einer
hohen Kerbschlagzähigkeit, angestrebt wird, und wobei auch in sonstiger Hinsicht,
unter anderem in bezug auf das Erlöschen, hohe Anforderungen gestellt werden. Eine
dazu bestimmte schlackenbildende Masse, die namentlich als Überzug von Schweißstäben
vorzüglicher Qualität mit einem aus Eisen oder einer Eisenlegierung (mit mehr als
5o% Eisen) bestehenden Kern verwendet wird, enthält im allgemeinen ein reduzierendes
Metall, wie Ferromangan, Ferrosilicium, Ferrotitan, Eisenpulver od. dgl.
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Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann bei überzogenen Schweißstäben
das Magnesium bzw. die Magnesiumlegierung in Form eines Pulvers der schlackenbildenden
Masse beigemischt werden, worauf diese auf den. Kern eines Schweißstabes aufgetragen
wird. Magnesium kann auch als Pulverschicht, z. B. mit einem Lack als Bindemittel,
auf den Kern und dann eine schlackenbildende Bekleidungsmasse aufgetragen werden.
Bei dieser Anordnung werden geringere Magnesiummengen benötigt, um die Löschneigung
zu unterdrücken,, als wenn Magnesium der schlackenbildenden Masse beigemischt ist.
Während der Auftragung des Überzuges auf einen Metallkern auf die letztgenannte
Art und Weise ist außerdem die Gefahr einer unerwünschten Reaktion zwischen dem
Magnesium und dem Rest der noch feuchten Bekleidungsmasse geringer.
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Es hat sich z. B. bei der elektrischen Lichtbogenschweißung mit solchen
Schweißstäben, die mit einem schlackenbildenden Überzug versehen sind, der außer
reduzierenden Ferrolegierungen auch Erdalkalikarbonat, Wasserglas, hochschmelzende
Silikate, Eisenoxyde oder z. B. Erdalkalikarbonat, Wasserglas, Kalziumfluorid enthält,
gezeigt, daß dem Erlöschen bei Verwendung eines Schweißtransformators mit einer
Leerlaufspannung z. B. von etwa 6o Volt durch das Vorhandensein von nur einigen
Gewichtsprozenten Magnesium oder, der unter dem Namen »Electron« bekannten Magnesiumlegierung
(mit 9o oder mehr Gewichtsprozent Magnesium) in Pulverform im Überzug entgegengewirkt,
ja die Löschneigung sogar praktisch ganz unterdrückt wird.
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Zur Erläuterung sei hierbei erwähnt, daß eine Menge von etwa 2 bis
5 Gewichtsprozent des Überzuges zum Unterdrücken der Löschneigung geeignet ist,
falls das Magnesium oder die Magnesium-Aluminium-Legierung mit dem schlackenbildenden
Überzug gemischt ist, während etwa 0,5 bis 3 Gewichtsprozent des Überzuges
genügen, wenn der Metallkern zunächst mit einer Pulverschicht aus Magnesium oder
Magnesiumlegierung versehen und erst dann die schlackenbildende Masse aufgetragen
wird.
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Zweck der Erfindung ist also,, beim Schweißen mittels überzogener
Schweißstäbe mit einem aus
Eisen oder einer Eisenlegierung bestehenden
Kern der Löschneigung entgegenzuwirken, und die Erfindung ist dadurch vom Bekannten
abgegrenzt, daß bei ihr ein schlackenbildender Überzug verwendet wird, der zu Reduktionszwecken
noch einen anderen reduzierenden Stoff als Magnesium enthält. Die erwähnte britische
Patentschrift 14.q.333 betrifft einen Schweißstabüberzug, dessen Stärke durch Auftragen
einer äußerst verdünnten Dispersion auf den Schweißstab so gering ist, daß dieser
Überzug auf der Schweißstelle eine extrem dünne Schicht entstehen läßt, die nicht
einmal als »Schlacke« bezeichnet werden kann. Von diesen bekannten Schweißstäben
unterscheidet sich die Erfindung darin, daß dabei ein schlackenbildender Überzug
verwendet wird, der z. B. durch Pressen aufgetragen werden kann und üblicherweise
eine zusammengeschmolzene zusammenhängende Schlakkenschicht auf der Schweißstelle
bildet, was im Vorstehenden mit dem Ausdruck »schlackenbildend« zum Ausdruck kommen
soll.
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Die Erfindung ist mit Vorteil auch bei einer elektrischen Lichtbogenschweißung
anwendbar, bei der ein nackter, stromführender Schweißdraht aus Eisen oder einer
Eisenlegierung Anwendung findet. Hierbei wird die vorstehend als Schweißstabüberzug
beschriebene Masse als schlackenbildendes Schweißpulver verwendet, mit dem man die
Schweißnaht bedeckt und durch das hindurch man den Schweißdraht mit seinem Ende
an der Schweißnaht entlangbewegt.