FI114106B - Hitsausvirtasuutinmateriaali - Google Patents

Description

1 114106

HITSAUSVIRTASUUTINMATERIAALI

Tämä keksintö kohdistuu hitsaussuutinmateriaaliin, jota käytetään MIG-tyyppisessä hitsauksessa hitsauslisäaineen syöttämisessä tarvittavana hitsaus-5 virtasuuttimena.

MIG-tyyppisessä hitsauksessa lämmönlähteenä on hitsattavan kappaleen ja hitsauksessa käytettävän lisäainelangan välinen tasavirtavalokaari. Lisäaine-lanka syötetään koneellisesti lankakelalta valokaareen ja lisäainelanka toimii 10 tavallisesti plus-napana. Valokaaren ansiosta hitsattavan kappaleen pinnalle muodostuu hitsisula, joka koostuu hitsattavan kappaleen materiaalista ja lisäaineesta. Jotta estetään hitsisulan hapettuminen ennen sulan jähmettymistä, li-säainelankasyötön ympärille johdetaan erillisen kaasusuuttimen avulla suoja-kaasua. Suojakaasu on tavallisesti argon-kaasua, mutta suojakaasuna voidaan 15 käyttää myös argon-kaasun ja helium-kaasun seosta.

Sähkövirran johtamiseksi MIG-tyyppisessä hitsauksessa käytettävään lisäaine-lankaan on hitsaukseen tulevan lisäainelangan ympärille ja samalla suojakaa-' susuuttimen sisään asennettu kosketusputki, joka toimii hitsausvirtasuuttimena.

20 Hitsausvirtasuuttimena toimivan kosketusputken materiaalilta vaaditaan hyvää sähkönjohtavuutta, kulumiskestävyyttä erityisesti kosketusputken sisäseinä-mässä sekä korkeaa pehmenemislämpötilaa. Käytännössä vaadittavat ominaisuudet joudutaan optimoimaan esimerkiksi valmistuksen ja taloudellisuuden näkökulmasta. Hitsausvirtasuuttimessa on tavallisesti käytetty esimerkiksi zir-25 konikuparia, kromikuparia, runsasfosforista kuparia sekä lisäksi myös seosta-, · , matonta kuparia. Edellä mainitut materiaalit ovat sinänsä hyviä hitsausvirtasuu- tinmateriaaleina, mutta niiden vaikeutena on esimerkiksi valmistuksen suju- : vuus.

·' 30 Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on poistaa tekniikan tason mukaisia hait- ‘•Il tapuolia ja aikaansaada entistä parempi MIG-tyyppisessä hitsauksessa hitsausvirtasuuttimena käytettävä materiaali, joka on olennaisen helppo valmistaa 2 114106 ja joka ominaisuuksiltaan eroaa olennaisesti tekniikan tason mukaisista materiaaleista. Keksinnön olennaiset tunnusmerkit selviävät oheisista patenttivaatimuksista.

5 Keksinnön mukaisesti MIG-tyyppisessä hitsauksessa edullisesti kaasuvirtaus-suuttimen sisällä hitsauslisäaineen syöttämisessä tarvittavana hitsausvirtasuut-timena käytettävä materiaali on kuparipohjainen seos, johon on seostettu hopeaa materiaalin pehmenemislämpötilan nostamiseksi. Lisäksi tarvittaessa voidaan keksinnön mukaiseen materiaaliin seostaa pieniä määriä muita materiaali) Iin pehmenemislämpötilan nostamiseen vaikuttavia aineita, kuten magnesiumia. Keksinnön mukainen materiaali voi lisäksi sisältää muita epäpuhtauksiksi luokiteltavia aineita, kuten esimerkiksi fosforia ja rautaa. Hopeapitoisuus keksinnön mukaisessa kupari-hopeaseoksessa on välillä 0,002 - 5 painoprosenttia, edullisesti 0,03 - 1 painoprosenttia. Mikäli magnesiumia käytetään seosaineena, 15 magnesiumin pitoisuus voi vaihdella välillä 0 - 0,03 painoprosenttia. Keksinnön mukainen seos valmistetaan edullisesti valamalla ylöspäin tapahtuvalla pystyvalumenetelmällä, josta saatava valuaihio muokataan vetämällä tai pudottamalla haluttuun mittaan ja muotoon. Esimerkiksi haluttu hitsausvirtasuuttimen sisämitta riippuu hitsausvirtasuuttimen läpi ohjattavan 20 hitsauslisäaineen muodosta ja paksuudesta.

MIG-tyyppisessä hitsauksessa käytettävä keksinnön mukaisesta materiaalista » valmistettu hitsauslisäaineen syöttämisessä tarvittava hitsausvirtasuutin asennetaan edullisesti hitsauskohdan ympärille suojakaasua suuntaavan kaasusuut-25 timen sisään. Hitsausvirtasuuttimen sisään on muodostettu kanava, jota pitkin .···, MIG-tyyppisessä hitsauksessa käytettävä hitsauslisäaine johdetaan hitsausvir- .· . tasuuttimen läpi. Kanavan läpimitta on mitoitettu ainakin yhdessä kohtaa, edul lisesti lähinnä hitsauskohtaa olevassa päässä, sellaiseksi, että hitsausvirtasuutin ja hitsauslisäaine joutuvat mekaaniseen kosketukseen toisiinsa nähden.

: ' 30 Toisaalta hitsausvirtasuuttimeen johdetaan tasasähköä ja tämän sähkövirran ansiosta hitsausvirtasuuttimen ja hitsattavan kappaleen välille muodostuu tasa-virtavalokaari. Valokaaren ansiosta sekä hitsausvirtasuuttimen läpi kulkeva ja 3 114106 mekaanisessa kosketuksessa hitsausvirtasuuttimen kanssa ollut hitsauslisäaine että osa hitsattavasta kappaleesta tai hitsattavista kappaleista sulavat ja muodostuu suojakaasussa oleva hitsisula. Hitsisulan jähmettyessä saadaan hitsiliitos muodostumaan hitsauskohtaan.

5

Keksinnön mukaisesta kupari-hopeaseoksesta valmistettu hitsauslisäaineen syöttämisessä tarvittava hitsausvirtasuutin joutuu erityisesti hitsauskohtaa lähinnä olevan pään osalta kestämään sisäosaltaan hitsauslisäaineen aiheuttamaa mekaanista kulumista. Lisäksi hitsausvirtasuutin joutuu erityisesti hitsaus-10 kohtaa lähinnä olevan pään osalta kestämään ulkopinnaltaan hitsausvirtasuuttimen ja hitsattavan kappaleen välisen valokaaren aiheuttaman suuren lämpötilaeron sekä hitsauslisäaineesta ja hitsattavasta kappaleesta muodostuvan hitsisulan aiheuttaman lisälämmön.

15 Keksinnön mukaisessa kupari-hopeaseoksessa olevan hopean ansiosta saadaan seoksen pehmenemislämpötilaa kohotettua olennaisesti tekniikan tason mukaisiin materiaaleihin nähden, mikä sinänsä on edullista käytettäessä seosta MIG-tyyppisen hitsauksen hitsauslisäaineen syöttämisessä tarvittavana hit-sausvirtasuuttimena. Tällöin hitsausvirtasuuttimen läheisyyteen muodostuvan 20 kuuman hitsisulan vaikutus hitsausvirtasuuttimen ominaisuuksiin muodostuu ·;·\ vähäisemmäksi, koska mahdollisuus hitsausvirtasuuttimen sisäiseen muodon muutokseen, esimerkiksi rakeenkasvuun, vähenee. Lisäksi kuuma hitsisula ei pääse vaikuttamaan hitsausvirtasuuttimen ulkoiseen muodonmuutokseen ja samalla esimerkiksi hitsauslisäaineen ja suuttimen kosketuksen aikaansaami-. 25 seen, mikä sinänsä pidentää olennaisesti hitsausvirtasuuttimen käyttöikää.

,· , Keksintöä selostetaan lähemmin seuraavassa viitaten oheisiin piirustuksiin, ' ; joissa kuvio 1 esittää keksinnön mukaista kupari-hopeaseosta eri hopeapitoisuuksilla : ' 30 sähkönjohtokyky-pehmenemislämpötilakoordinaatistossa, kuvio 2 esittää muokkausasteen vaikutusta keksinnön mukaiseen kupari-hopeaseokseen eri hopeapitoisuuksilla.

4 114106

Kuviossa 1 on kuvattu keksinnön mukaisen kupari-hopeaseoksen hopeapitoi-suuden vaikutusta pehmenemislämpötilaan (softening temperature) ja sähkönjohtokykyyn (electrical conductivity). Kuviossa 1 vaaka-akselina on sähkönjoh-5 tokyky, jonka yksikkönä on IACS-prosentti, ja pystyakselina pehmenemislämpö-tila Celcius-asteina °C. Kuvion 1 mukaisesti lisättäessä keksinnön mukaiseen kupari-hopeaseokseen hopeaa nousee seoksen pehmenemislämpötila olennaisesti; jo 0,8 painoprosentin lisäys hopeaa (Cu - 0.8 % Ag) nostaa peh-menemislämpötilan parhaimmillaan jopa kaksinkertaisesti kuviossa 1 vertailuna 10 esitettyyn seostamattomaan kupariin (Cu) nähden. Pehmenemislämpötilan kustannuksella kuitenkin sähkönjohtokyky jonkin verran alenee, mutta muutos sähkönjohtokyvyssä on olennaisesti pienempi kuin muutos pehmenemislämpötilas-sa. Kuviossa 1 on lisäksi vertailun vuoksi esitetty sähkönjohtokyky-pehmenemislämpötila-arvot tekniikan tason mukaiselle fosforilla seostetulle ku-15 parille (Cu - 0.015..0.04 % P). Kuten kuviosta 1 on havaittavissa, keksinnön mukaisen kupari-hopeaseoksen arvot ovat olennaisesti korkeammat fosforilla seostettuun kupariin nähden.

: Kuviossa 2 kuvataan pehmenemislämpötilaa sekä kupari-hopea-seoksen ho- 20 peapitoisuuden että kupari-hopeaseoksesta valmistetun valuaihion muok-; kausasteen funktiona. Kuvion 2 pystyakselilla on pehmenemislämpötila (sof tening temperature) Celcius-asteina °C ja vaaka-akselilla keksinnön mukaisen kupari-hopeaseoksen hopeapitoisuus painoprosentteina alkaen seostamatto-masta kuparista (CuOF) (OF = happivapaa) hopeapitoisuuteen 0,85 paino-% 25 (CuAg0.85(OF)). Kuviosta 2 havaitaan, että käyttämällä keksinnön mukaiseen .·· , kupari-hopeaseokseen pientä muokkausastetta (40 %) saadaan puoliksi peh menemislämpötilaa nostettua olennaisesti korkeammalle kuin suuren muok-’ ; kausasteen (94 %) omaavalla kappaleella. Pieneen muokkausasteeseen pääs tään edullisesti valamalla keksinnön mukainen hitsausvirtasuuttimeen tarkoitet-’ 30 tu kupari-hopeaseos ensin ylöspäin tapahtuvalla pystyvalulla, josta saatava va- luputkiaihio vedetään haluttuun mittaan.

Claims (6)

5 114106

1. Hitsaussuutinmateriaali, jota käytetään MIG-tyyppisessä hitsauksessa hit-sauslisäaineen syöttämisessä tarvittavana hitsausvirtasuuttimena, tunnettu sii- 5 tä, että hitsausvirtasuuttimena käytettävä materiaali on kuparipohjainen seos, johon on seostettu hopeaa välillä 0,002 - 5 painoprosenttia.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen hitsaussuutinmateriaali, tunnettu siitä, että kuparipohjainen seos sisältää hopeaa välillä 0,03 - 1 painoprosenttia. 10

3. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen hitsaussuutinmateriaali, tunnettu siitä, että kuparipohjainen seos sisältää magnesiumia välillä 0 - 0,03 painoprosenttia.

4. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen hitsaussuutinmateriaali, tunnettu siitä, että hitsaussuutinmateriaali on valmistettu ylöspäin tapahtuvalla pystyvalumenetelmällä.

’ '· 5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen hitsaussuutinmateriaali, tunnettu siitä, että ‘ 20 hitsausvirtasuuttimen aikaansaamiseksi hitsaussuutinmateriaalista on pystyvä- * * *; lumenetelmällä valmistettua hitsaussuutinmateriaaliaihiota muokattu vetämällä. • · • > · • · • Il t | • t • .

6. Patenttivaatimuksen 4 mukainen hitsaussuutinmateriaali, tunnettu siitä, että • · hitsausvirtasuuttimen aikaansaamiseksi hitsaussuutinmateriaalista on pystyva- :v. 25 lumenetelmällä valmistettua hitsaussuutinmateriaaliaihiota muokattu pursotta- • · I I ,·*. maila. • · * t i « · » · 6 114106