NO126848B - - Google Patents

Description

Sveiseelektrode.

Foreliggende oppfinnelse angår en sveiseelektrode med mantel, hvis slaggdan-nende del er basisk og inneholder jordalkalifluorid såvel som jordalkalikarbonat i en mengde som er istand til å frembringe en beskyttende kulldioksydatmosfære, og dessuten et bindemiddel, f. eks. vannglass og dessuten metallpulver, hvilken mantel er hovedsakelig fri for hydrogenholdige forbindelser, slik som f. eks. vann, kullhydrater og organiske bindemidler.

Oppfinnelsen angår en kontaktelektrode som anvendes f. eks. til lysbuesvei-sing med slepeføring, idet elektroden hviler på kanten av krateret som dannes av svei-sebuen på den smeltende elektrodeende.

Mantelen ifølge oppfinnelsen egner seg

for fremstilling av elektroder for sveising av stål og forskjellige stållegeringer.

Den ovenfor beskrevne sveiseelektrode betegnes også som en elektrode av hydrogenfattig art fordi mantelen praktisk talt er fri for forbindelser som gir hydrogen, bortsett fra en minimal mengde vann som ikke drives ut selv ved intens opphetning til 300 til 500° C, ved hvilken temperatur de anvendte jordalkalikarbonater ennå ikke spaltes i betraktelig grad.

Videre er disse elektroder av den type hvor mantelen for det meste inneholder vannglass som bindemiddel såvel som andre silikater, som f. eks. fritt SiO.,, kaolin og bentonit, og den ved sveisingen dannede slagg er således oppbygget at mengden av basiske oksyder, slik som f. eks. CaO, MgO, MnO, K.O og Na,0 er større enn mengden

av samtlige sure oksyder, slik som f. eks.

Si02 og TiO, tilsammen, begge uttrykt i grammol (se Pogodin-Alexejew «Theorie der Schweissprozesse» (1953) side 184 og følgende sider).

Det er i og for seg kjent å anvende ZrO;, som bestanddel av sveiseelektroders mantel. Det gjaldt sure eller basiske man-telmasser med lavere Zr02-innhold enn ved foreliggende oppfinnelse. Videre er det kjent sveiseelektroder med en basisk hydrogenfattig men ZrO.,-fri mantel, som har bedre sveiseegenskaper enn de ovennevnte elektroder med Zr02-holdig mantel.

Hensikten med oppfinnelsen er å til-veiebringe en sveiseelektrode av ovenfor nevnte type som har den egenskap at slagget ved sveisingen, også når denne skjer ved stor bevegelseshastighet, godt følger lysbuen, og det avsatte slagg lett og full-stendig kan fjernes fra sveisesømmen og sveisingen ser pen ut og har fremragende mekaniske egenskaper.

Ifølge oppfinnelsen er Zr02 tilstede, eventuell i bundet tilstand i andre stoffer,

i en mengde på 15—30 vektprosent beregnet som ZrO.j i forhold til mantelens ikke-metalliske del, og en mengde silikat beregnet som SiO,, som tilsvarer høyst 100 vektprosent av den anvendte mengde ZrO,.

Med den ikke-metalliske del av mantelen forstås den del som ikke inneholder metall, idet metall i dette tilfelle også inn-befatter siliciumlegeringer.

Fortrinnsvis inneholder mantelen Zr02 bare i form av zirkoniumsilikat og ved si-den av zirkoniumsilikat og vannglass ingen andre silikater. Zirkoniumsilikat er betraktelig billigere enn Zr02. Det forekommer i naturen for det meste som zirkonium-ortosilikat (ZrSiO.,).

Slaggets ønskede egenskaper oppstår hovedsakelig når der som bindemiddel anvendes utelukkende natronvannglass og høyst 25 % i form av kalivannglass. Når der anvendes mer kalivannglass har det til følge en overdreven minskning av slaggets viskositet. Anvendelsen av kalium er som bekjent ønskelig for å stabilisere lysbuen ved sveising med vekselstrøm.

Selv om elektroden ifølge oppfinnelsen når den er av kontaktelektrodetypen, og mantelen inneholder Zr02 utelukkende i form av zirkonium-ortosilikat, og som følge derav alltid inneholder temmelig me-get SiO.,, lar seg sveise godt, særlig ved sveising av en kilesøm i horisontal stilling, får man ikke de ønskede gunstige sveiseegenskaper ved sveising i andre stillinger med en elektrode av denne utførelsesform ifølge oppfinnelsen.

Fortrinnsvis anvendes også en mantel hvor SiO.-innholdet høyst er 50 vektspro-sent av ZrO.,-innholdet og således inneholder mer ZrO., i forhold til SiO., enn det som kan oppnås ved anvendelse av zirkonium-ortosilikat som eneste kilde for Zr02. Dette kan skje ved at der i mantelen anvendes zirkonium-ortosilikat sammen med ikke bundet ZrO,.

Det er også mulig å anvende et zirkonium-slikat i form av et silikat med et høyere ZrO„-innhold enn ortosilikatet (ca. 67 vektprosent), fortrinnsvis med et innhold som overstiger 70 vektprosent, f. eks. 80—84 vektprosent.

Elektrodene ifølge oppfinnelsen har al-le den fordel at slagget overordentlig lett lar seg løse fra det påsmeltede sveisemetall. Ofte løsner det selv helt eller delvis. Vanligvis er det tilstrekkelig med et lett hammerslag for å løsne slagget i store, sam-menhengende stykker fra arbeidsstykket. Dertil får man med en elektrode ifølge oppfinnelsen et pent utseende av sveisen med et flatt og regelmessig mønster og en gunstig profil. Elektroden kan uten beten-kelighet anvendes for vekselstrøm med sle-peføring. Den gir en sveisesøm med fremragende mekaniske egenskaper. Mantelen smelter jevnt ved sveisingen og avgir et slagg som følger lysbuen godt.

Tegningens fig. 1 viser en sveisesøm som er oppnådd ved en kontaktelektrode ifølge oppfinnelsen.

Fig. 2 viser en sveisesøm oppnådd med en hydrogenfattig, jernpulverfri kontaktelektrode, hvis mantel inneholder jernpul-

ver, og som har gitt gode resultater i prak-sis.

Mengden av jordalkalifluorid — fortrinnsvis anvendes ved denne mantel kalsiumfluorid — kan velges temmelig liten, slik at de ulemper som bekjent opptrer ved anvendelse av disse stoffer, minskes i sterk grad. En mengde på 8—16 vektprosent i forhold til den ikke-metalliske del av man-telblandingen, er tilstrekkelig for kontaktelektroder. Mengden av jordalkalikarbonat er da vanligvis minst det dobbelte av mengden av jordalkalifluorid.

Ved anvendelse av jernpulver som ikke inneholder reduserende metall anvendes 5 —30 vektprosent reduserende metall i forhold til den ikke-metalliske del av mantelens sammensetning. Mengden av jernpulver er vanligvis 40—65 vektprosent av hele mantelen, idet den øvre grense er av-hengig av formen og størrelsen av enkelt-delene, og også av den samlede mengde av mantelens elektrisk ledende bestanddeler, fordi jernpulverinnholdet ikke kan økes så sterkt at mantelen avledes en del av svei-sestrømmen til arbeidsstykket over berø-ringspunktet mellom mantelen og arbeidsstykket. Den ytre diameter av den mantlede elektrode er fortrinnsvis det dobbelte av kjernediameteren. Elektroder med en tynn kjerne på ca. 3 og 4 mm i diameter har f. eks. en ytre diameter på minst 6 resp. 8 mm. For tykkere kjerner anvendes en tykkere mantel, og elektroden gjøres da noe tynnere enn det dobbelte av kjernediameteren.

Det er videre fastslått at ved en fri buesveiseelektrode ifølge oppfinnelsen kan innholdet av jordalkalifluorid i mantelen være mindre enn 10 vektprosent i forhold til den ikke-metalliske del av mantelen. Fremragende resultater er f. eks. oppnådd med bare 7 % kalsiumflorid.

Man oppnå følgende to fordeler:

a) Lysbuestabiliteten blir bedre jo mindre jordalkalifluorid der er tilstede, b) de skadelige fluoridholdige damper blir mindre.

Fortrinnsvis er vektforholdet mellom innholdet av kalsiumflorid og kalsiumkar-bonat i mantelen mindre enn 1 : 4. Dette har til følge et lavt kalsiumfluoridinnhold. Dette forhold ligger ved normale basiske mantler uten zirkoniumoksyd mellom 1 : 1 og 1 : 3.

En mantel for en slik fri lysbueelektrode ifølge oppfinnelsen med et svært lavt CaF,-innhold behøver bare å inneholde høyst 35 vektprosent jernpulver. Ved en kontaktelektrode er mengden godt og vel 100 % i forhold til den ikke-metalliske del av mantelen.

Såvel kontaktelektroder som frie lys-bueelektroder ifølge oppfinnelsen oppviser et ganske særskilt og klart trekk ved slagget.

Den side av slagget som vender mot sveisesømmen har nemlig helt eller delvis en svært typisk lysgrå farve i motsetning til den øvre mørkfarvede side. På denne måte adskiller slagget fra denne elektrode ifølge oppfinnelsen seg fra slagg fra samtlige andre kjente basiske elektroder.

Ved undersøkelse av slagg fra en elektrode ifølge oppfinnelsen, altså såvel fra en kontaktelektrode som fra en fri lysbueelektrode, har det ved røntgendiffraksjon vist seg at slagget inneholder Zr02 også når mantelen ikke er tilsatt ZrO,, men bare ZrSiO,. Denne frie ZrO, er tilstede i slagget i krystallform, og det er sannsynlig at den lysgrå farve i slagget henger sammen med dette.

Utførelseseksempler.

For en kontaktelektrode ble der fram-stillet en mantelsammensetning ved blanding av følgende pulverformede stoffer:

Denne blanding ble knadd sammen med 80 cm<:i> natronvannglass og et organisk pressmiddel til en pasta. 4 mm tykke kjernetråder av bløtt stål ble omgitt med denne pasta, og mantelen ble tørket en time i en ovn ved 350° C, idet det organiske pressmiddel gikk i oppløs-ning. Elektrodediameteren ble da 8,3 mm. En av elektrodene ble under anvendelse av en vekselstrøm på 220 amp. smeltet på en flat plate ved hjelp av slepeføring. Etter at slaggsjiktet var fjernet med lette hammerslag på platen, oppsto den sveisesøm som er vist i fig. 1. Av denne figur fremgår det at det oppsto en god utflytning og en pent tegnet sveisesøm uten slaggrester.

Til sammenligning er i fig. 2 vist en sveisesøm som er gjort på samme måte med en ZrO,-fri kontaktelektrode av hydrogenfattig type. Slagget av denne sveise-søm løsnet delvis først etter noen kraftige hammerslag. Etter slagene fikk man en sveisesøm som vist i fig. 2, hvor a) angir gjenværende slaggrester. Det viste seg at slagget har dårlig utflytning og en grov profil.

Det viste seg at de mekaniske egenskaper av det påsmeltede sveisemetall iføl-ge fig. 1 var enda noe bedre enn de allerede høyverdige egenskaper ved sveisemetallet ifølge fig. 2.

Når i den ovenstående tabell 160 g zirkoniumsilikat ble erstattet med 90 g zirkoniumsilikat sammen med 70 g ikke-bundet ZrO,, oppsto en sveiseelektrode som ikke bare utmerker seg ved en flat utflytning av sveisemetallet, men også ved en gunstig profil ved en vertikal vinkelsveisesøm, og også en horisontal sveisesøm i et vertikalt plan med de samme gode resultater som ved en kilesøm i horisontal stilling. Et hovedsakelig lignende resultat oppnås hvis der istedet for 160 g zirkoniumsilikat med et innhold på 65 % ZrO,, som i det første eksempel, anvendes 160 g zirkoniumsilikat med et innhold på 81 vektprosent ZrO, (19 % Si02).

For en fri lysbueelektrode fikk man fremragende sveiseresultater med en mantel av følgende sammensetning:

Diameteren for kjernetråden for denne mantel var 5 mm. Den mantlede elektrode hadde etter tørk i en time ved 350" C en diameter på 8,2 mm. Strømstyrken var 230 amp. ved vekselstrøm på 50 Hz og lys-buespenningen var 32 volt. Den åpne spen-ning over sveisetransformatoren var 80 volt.

Det skal bemerkes at i ovenstående tabeller er silikomangan og ferrosilicium regnet som metalliske bestanddeler.

Claims (6)

1. Sveiseelektrode med mantel hvis ikke-metalliske del er basisk og inneholder jordalkalifluorid samt jordalkalikarbonat i en mengde som er istand til å frembringe en beskyttende kulldioksydatmosfære, og dessuten zirkonoksyd samt et bindemiddel som f. eks. vannglass, og dessuten et metallpulver, hvilken mantel er hovedsaklig fri for hydrogenholdige forbindelser slik

som f. eks. vann, kullhydrater og organiske bindemidler, karakterisert ved at ZrO, er tilstede, eventuelt i bundet tilstand i andre stoffer, i en mengde på 15—30 vektprosent beregnet som ZrO, i forhold til mantelens ikke-metalliske del, og en mengde silikat beregnet som Si02 som tilsvarer høyst 100 vektprosent av den anvendte mengde ZrO,.

2. Sveiseelektrode ifølge påstand 1, karakterisert ved at Si02-innholdet er høyst 50 vektprosent av den anvendte mengde Zr<0>2.

3. Sveiseelektrode ifølge påstand 1 eller 2, karakterisert ved at mantelen i forhold til dens ikke-metalliske del inneholder 8 —16 vektprosent jordalkalifluorid, f. eks. kalsiumfluorid, og dertil minst den dobbelte mengde jordalkalikarbonat, og videre 5—30 vektprosent reduserende metallpul-vere, idet hele mantelen inneholder 40—65 vektprosent jernpulver, og diameteren av den mantlede elektrode tilnærmet er den dobbelte av kjernediameteren.

4. Sveiseelektrode ifølge en av påstan-dene 1—3, karakterisert ved at innholdet av jordalkalifluorid i mantelen er mindre enn 10 vektprosent i forhold til den ikke-metalliske del av mantelen.

5. Sveiseelektrode ifølge påstand 4, karakterisert ved at mantelen inneholder høyst 35 vektprosent jernpulver.

6. Sveiseelektrode ifølge påstand 4, karakterisert ved at vektforholdet mellom innholdet av kalsiumfluor.d og kalsiumkar-bonat i mantelen er mindre enn 1 : 4.