DK143488B - Svejseelektrode - Google Patents

Description

|j| (12) FREMLÆGGELSESSKRIFT (11) 1U31+88B

(19) DANMARK

DIREKTORATET FOR PATENT- OG VAREMÆRKEVÆSENET

(21) Ansøgning nr. 1Π3/72 (51) IntCI* B 23 K 35/22 (22) Indleveringsdag 10. mar. 1972 (24) Løbedag 10. mar. 1972 (41) Aim. tilgængelig 13. sep. 1972 (44) Fremlagt 31. aug. 1981 (86) International ansøgning nr. - (86) International indleveringsdag (85) Videreførelsesdag - (62) Stamansøgning nr. -

(30) Prioritet 12. mar. 1971, 123838, US

(71) Ansøger EUTECTIC CORPORATION, New York, US.

(72) Opfinder Joseph Frederick Quaas, US.

(74) Fuldmægtig Ingeniørfirmaet Hofman-Bang & Boutard.

(54) Svejseelektrode.

Opfindelsen angår en svejseelektrode af den i indledningen til krav 1 angivne art.

Elektroden kan anvendes med vekselstrøm eller med jævnstrøm med ensrettet polaritet uden overhedning.

Det er kendt, at elektroder med en kerne af jernholdig legering til svejsning af støbejern bliver meget varm ved svejseudfældning. Disse kendte elektroder bliver undertiden varme under drift, således _ at elektrodeovertrækket efter, at 2/3 af elektroden er forbrugt,

Q

0 nedbrydes og gør den resterende del af elektroden ubrugelig, således 0 at den må kasseres. Disse kendte svejseelektroder er på grund af ^ deres følsomhed overfor kraftig overophedning følsomme overfor 1 håndtering. Disse ulemper er i høj grad uheldige, fordi svejseelektroder med kerner af nikkeljern frembyder et antal vigtige É fordele i forbindelse med svejsning af støbejern og i vidt om fang anvendes til dette fonnål.

2 U3488

Det er opfindelsens formål at angive en svejseelektrode med en metalkerne til svejsning af støbejern, hvilken svejseelektrode udviser den fordelagtige egenskabskombination, at den ikke bliver for varm under udfældning af svejsesømmen, at den ved udfældning af svejsesømmen udviser en minimal omrøring af basismetallet, og at den på et støbt metal på jernbasis vil udfælde en maskinbearbejdelig svejseudfældning med en nodulstruktur.

Svejseelektroden ifølge opfindelsen, der er af den i indledningen. til krav 1 angivne art, er ejendommelig ved det i den kendetegnende del af krav 1 angivne.

Man kender ganske vist fra tysk fremlæggelsesskrift nr. 1 245 256 en svejseelektrode, der består af en metallisk kerne med et overfladelag af kobber, der er påført med det formål at begrænse temperaturstigningen i svejseelektroden tinder svejsningen. Imidlertid er svejseelektroden ifølge opfindelsen forsynet med en om-hylling af sølv og kobber, og herved fremkommer der en væsentlig større begrænsning af temperaturstigningen i elektroden under svejsningen end den, man kan opnå under anvendelse af den fra fremlæggelsesskriftet kendte svejseelektrode.

En særlig fordelagtig udførelsesform for svejseelektroden ifølge opfindelsen er ejendommelig ved det i den kendetegnende del af krav 2 angivne. Herved opnår man en svejseelektrode med optimal elektrisk ledningsevne, hvilket er vigtigt, idet der herved skabes mulighed for udvikling af den til elektrosvejsningen nødvendige varmemængde, mens man samtidigt undgår overhedning af svejseelektroden.

En særlig foretrukken udførelsesform for svejseelektroden ifølge opfindelsen er ejendommelig ved det i den kendetegnende del af krav 3 angivne. Herved opnås en svejsning, der har høj styrke, som kan maskinbearbejdes og hvori carbonet findes i form af en nodulær struktur.

En særlig foretrukken udførelsesform for svejseelektroden ifølge opfindelsen er ejendommelig ved det i den kendetegnende del af krav 4 angivne. Dette særlige flusmiddel samarbejder med metalkernen på en sådan måde, at der frembringes en i høj grad sund svejsning, der indeholder nodulært grafit. Dette skyldes, at 3 143488 flusmidlet indeholder magnesium, der er overtrukket med nikkel, hvilket er et noduliserende middel for grafit. Magnesiumpartik-leme er overtrukket med nikkel for at beskytte magnesiummet mod oxidation under svejsning, således at magnesiummet kan frembringe en grafitisk nodulær struktur. Flusmidlet indeholder også deoxiderende midler, der beskytter magnesiummet. Flusmidlet indeholder relativt meget carbon, nemlig fortrinsvis mellem 8 og 20 vægt-#, der understøtter dannelsen af er flydende svejseudfældning. For at undgå dannelse af grafitflager i udfældningen, hvilket ville svække svejsningen, har man indført magnesium i flusmidlet, således at grafitten kan noduliseres effektivt. De andre bestanddele, der findes i flusmidlet, nemlig alkalimetal-carbonater, calciumfluorid, ler, o.s.v., fungerer også som et beskyttende overtræk for at muliggøre, at de ønskede reaktioner kan foregå i svejsningen. Flusmiddelovertrækket tilvejebringer således adskillige fordele, især hvad angår kontrol af de metal-lurgiske reaktioner i den smeltede svejseudfældning, således at der dannes en nodulær struktur, der er meget duktil.

En særlig foretrukken udførelsesform for svejseelektroden ifølge opfindelsen er ejendommelig ved det i den kendetegnende del af krav 5 angivne. Herved opnås en svejseelektrode med de samme gode egenskaber som svejseelektroden ifølge krav 4.

I nogen tid har man udfoldet en vis forskningsaktivitet for at tilvejebringe en i høj grad overlegen svejseelektrode til svejsning af støbej em. Det havde særlig stor betydning at tilvejebringe en elektrode til støbejem af nikkeljerntypen, som ikke i alvorligt omfang ville overhedes ved svejseudfældning.

Efter omfattende undersøgelser blev det som ovenfor anført erkendt, at svejseelektroder ifølge opfindelsen, der var forsynet med nikkeljemkemer, men som på overfladerne var omgivet med et tyndt lag af en i høj grad ledende legering, der indeholder kobber og sølv, var udsat for en overhedning, der var reduceret i betydeligt omfang. Nikkeljern betyder i den foreliggende sammenhæng legeringer, der omfatter jern og nikkel med mellem 40 og 65 vægt-% nikkel.

Ved en fortsat undersøgelse viste det sig, at tykkelsen af det ydre lag af ledende legering, der består af sølv og kobber, som 4 143488 skal tilvejebringes på den ydre, cylindriske overflade af kernetråden, som vil medføre de forbedrede resultater ifølge opfindelsen, kan defineret indenfor et interval, der kan bestemmes på følgende måde:

Minimal tykkelse af ledende lag i cm = 0,013x(diameter af kerne- tråden i cm)

Maximal tykkelse af ledende lag i cm = 0,019x(diameter af kernetråden i cm)

Det vil forstås af sagkyndige, at ledende lag med et indhold af rent kobber og rent sølv tilvejebringer optimale resultater.

En typisk svejseelektrode ifølge opfindelsen omfatter følgende bestanddele.

En kemestav af en legering af nikkel og jern med nominelt 48 til 60 vægt-% nikkel. Hele den ydre, cylindriske overflade af kernen er forsynet med et lag af en legering, der består af kobber og sølv. Under forudsætning af, at kernen har en diameter på 0,32 cm, må tykkelsen af det overfladiske lag af kobber-sølv-legering på basis af de i det foregående angivne matematiske formler ligge i intervallet mellem 0,0043 og 0,0061 cm. Laget af kobber-sølv-legering kan påføres på kerneoverfladen under anvendelse af en vilkårlig af et antal kendte metoder, såsom ved drapering eller elektrolyse.

På kernen af elektroden foreligger der et overtrak af flusmiddel. Mængden af flusmiddel i overtrækket beregnet som vægt-So i forhold til elektroden ifølge opfindelsen, i sammenligning med vægten af den totale elektrode, er følgende: Vægt-55

Bredt interval Foretrukket interval Eksempel Overtræk 18 til 52 25 til 45 52

Kerne 40 til 82 55 til 75 68

Eksempler på brede og foretrukne intervaller af flusmiddelovertrak-ket ifølge opfindelsen er udtrykt i vægt-'/ό i det følgende: 5 143488 Vægt-%

Bestanddel Bredt interval Foretrukket in- Eksempel _ _ terval ____________

Nikkelpulver op til 25 2 til 22 6,3

Nikkel overtrukket med magnesium 4 til 18 6 til 15 7,5

Alkalimetalcarbonater, såsom barium, calcium- og strontiumcarbonat 18 til 47 22 til 45 38,2

Deoxidationsmidier, såsom preime og ferrolege-ringer af aluminium, silicium, mangan og titan 5 til 18 7 til 13 10

Jernpulver op til 11 1 til 7 5

Kobberpulver 2 til 13 4 til 8 7

Calciumfluorid eller flusspat 7 til 11 8 til 10,3 9

Carbon, såsom grafit, cellulose, etc. 4 til 24 8 til 20 14

Ler 1 til 6 2 til 5 3

Som bekendt er flusmiddelovertrækket forsynet med et passende bindemiddel, såsom natrium- eller kaliumsilicat, for at understøtte flusmidlets adhæsion til elektrodens kerne. Bindemidlet blandes med flusmidlet i mængder, der er lig 40 til 50 vægt-?o af bindemidlet i forhold til det totale flusmiddelovertræk.

Ved svejseudfældningen viste det sig, at svejseelektroderne ifølge opfindelsen gav anledning til fremkomsten af svejseudfældninger, der i den udfældede tilstand udviste en grafitisk, nodulær struktur. Dette er et bemærkelsesværdigt fremskridt, fordi tilstedeværelsen af en nodulær struktur i svejseudfældningeme ikke blot tilvejebringer en struktur, der er meget ønskværdig til anvendelse i forbindelse med støbte metaller på jernbasis, men også fordi denne struktur er et tegn på, at duktiliteten i svejseudfældningen af metallet er maximal. Svejseelektrodeme ifølge opfindelsen har også yderst gode svejsbarhedsegenskaber både ved svejsning i position og ved svejsning udenfor position. Disse elektroder danner ved svejsning yderligere en blød svejsebue og en glat afbrænding af elektroden, og de dypper ikke ned i basismetallet af støbejem ved svejseudfældningen til tilvejebringelse af en minimal penetration i og fortynding af basismetallet, hvilket generelt repræsenterer betydelige problemer ved 6 143488 svejsning af støbejern. Yderligere udviste de fra svejseelektro-deme udfældede svejsninger en særlig god slaggedækning til tilvejebringelse af sunde og i æstetisk henseende godt udseende svej seudfældninger.

Det er særligt betydningsfuldt, at den fordel, der knytter sig til svejseelektroderne ifølge opfindelsen, kan opnås både når man anvender vekselstrøm og jævnstrøm med ensrettet polaritet. Ved svejseudfældning er svejseelektrodeme betydligt koldere end de kendte svejseelektroder til støbej em. Svejseelektrodeme ifølge opfindelsen kan udnyttes 100?i> uden at støde på overhedningsproblemer.

Det vil forstås, at der i henhold til opfindelsen er tilvejebragt en i høj grad overlegen svejseelektrode til svejsning af støbejern.