SE501181C2 - Bågsvetsförfarande med gruppelektrod samt legerad stålkropp framställd genom förfarandet - Google Patents

Description

501 181 10 15 20 25 30 35 2 Man har nu funnit att de fysiska egenskaperna hos svetsmetallen, speciellt i området hårdhetsvärden, förbättras genom tillsats av bestämda mängder molybden och volfram. Speciellt den senare metallen visar sig modifiera svetsmetallens varmbearbetninqsegenskaper och tillåter likaså metallen att bibehålla sin hårdhet efter upphettning. Dessutom har man funnit att leger- ingarna av flussmedelskompositionen har en utspädande inverkan på svetsmetallens kolinnehåll och medger att svetsmetallens kolinnehåll är så lågt som 0,01 till 0,15 vikt%. ”ill dessa ytterst önskvärda resultat bidrar utan tvekan det fenomen som uppenbarligen inträffar vid det svetsförfarande som utnyttjar gruppelektrod- utformningen och den på elektroderna anordnade fluss- medelsbeläggningen enligt ovannämnda patentansökan.

I enlighet med föreliggande uppfinning avser begreppet gruppelektrod den allmänna konstruktionstyp som visas i US 2 520 112. Mer speciellt avser emellertid en gruppelektrod inom ramen för föreliggande uppfinning en solid, central elektrod av stål med låg kolhalt, kring vilken ett flertal solida, smalare elektroder av stål med låg kolhalt är grupperade i omkretsled.

De smalare elektroderna och trådelektroden är linjerade i längdriktningen, och organ kan vara anordnade för att bibehålla den centrala elektroden eller kärntråden och de smalare trådelektroderna i ett gruppförhållande.

Vid framställning av en svets av nickel-krom- molybdentyp är det, för att säkerställa en tät, porfri och homogen svets eller svetsmetall, av vikt att var och en av trådelektroderna är försedd med en tätt vidhäftande flussmedelsbeläggning som har väsentligen följande komposition: Beståndsdel Ungefärligt haltområde (vikt%) Mangan 2 - 12 Kisel 2 - 10 Järn 5 - 35 20 - 60 CaCO¿ 10 l5 20 25 30 35 501 181 3 CaF2 8 - 35 Krom 3 - 12 Silikat 5 - 15 Molybden 0,05 - 10 Volfram 0,05 - 10 Nickel 0,10 - 15 Titan 0 - l5 Vanadin 0 - 3 Niob 0 - 1,5 Ett mer specifikt flussmedelsrecept som ger effektiva resultat tillsammans med en gruppelektrod kan se ut enligt följande: Exempel Beståndsdel Unqefärliga viktandelar Mangan 6 Kisel 8 Järn 10 CaCO3 50 CaF2 20 Krom 12 Silikat 4 Molybden 6 Nickel 8 Volfram 1,5 Niob 1,0 Efterföljande undersökningar har emellertid visat att anmärkningsvärda förbättringar i de fysiska egen- skaperna hos en svetsmetall eller legerad stålkropp med låg kolhalt uppnås genom tillsats till flussmedels- kompositionen av en styrd mängd Volfram, företrädesvis i form av ferrovolframlegeringen. Volframet i fluss- medelsreceptet visar sig modifiera svetsmetallens varmbearbetningsegenskaper och bidrar markant till att produkten bibehåller sin hårdhet under förhöjda temperatuer. Produkten har utmärkt tänjbarhet och är kallformbar i sådan grad att prov kan ombockas utan att synliga tecken på brott uppstår. Metallkroppen 501 181 10 15 20 25 30 35 4 kan användas som gjuten, och smidning erfordras inte.

Det finns inget behov av härdning med efterföljande anlöpning. Utmärkta resultat uppnås då den formade metall- kroppen utskiljningshärdas genom att man låter den luft- kylas och sedan upphettar den till 371-649°C (700-l200°F) under en timme per varje 2,5 cm tjocklek hos kroppen.

I den ovanstående, mer omfattande flussmedelskom- positionen finns volfram företrädesvis närvarande i en mängd av från omkring 0,05 till omkring 10 vikt%.

I den mer specifika formuleringen av exemplet ovan medför en tillsats av 1,5 viktandelar volfram speciellt goda resultat hos slutprodukten.

Svetsmetallprover framställda medelst sökandens gruppelekrod analyserades efter ovannämnda värmebehandling utan separat härdning, med följande resultat: Beståndsdel Ungefärligt haltområde (vikt%) Kol 0,01 - 0,15 Mangan 0,50 - 2,00 Kisel 0,05 - 1,00 Krom 0,50 - 5,00 Molybden 0,25 - 2,50 Nickel 0,50 - 5,00 Volfram 0,25 - 1,50 Vanadin 0 - 1,50 Niob 0 - 1,00 Kobolt 0 - 2,00 En analys av en svetsmetallprodukt, som erhållits från den mer specifika flussmedelskompositionen enligt exemplet, gav följande resultat: Beståndsdel Ungefärligt haltomràde (vikt%) Kol 0,06 Mangan 1,35 Kisel 0,08 - 0,10 Krom 3,00 - 3,50 Molybden 1,00 - 2,00 Nickel 1,50 Volfram 0,25 - 1,50 10 15 20 25 30 35 501 181 5 Slumpmässiga prov av svetsmetallprodukter, som erhållits i enlighet med uppfinningen, uppvisade följande mekaniska egenskaper: sträckhå11fasthet 689,5 x 106 - 1034 X 106 N/m2 (100 ooo - 150 000 psi) nragnå11fasthet 609,5 X 106 - 1310 X 106 N/m2 (100 000 - 190 000 psi> Förlängning,% 15 - 30 Areareduktion, % 30 - 70 Hårdhet, Bhn 195 - 500 Vid svetsningen användes en central, förhållandevis tjock elektrod och omgivande, smalare elektroder av mjukt stål eller stål med låg kolhalt, i allmänhet omkring 0,04 - 0,12 vikt% kol. Denna typ av stål betecknas på marknaden som C-1004 till C-1012 men även andra kvaliteter kan visa sig vara lämpliga vid vissa tillfällen. Den elektroden eller kärnelektroden kan t ex ha av ungefär 122 cm (48 tum) och en ungefärlig av omkring 20,7 mm (0,8l37 tum). Elektroderna centrala en längd diameter med jämförelsevis mindre diameter har å andra sidan vanligtvis en längd av upp till ungefär 119,4 cm (47 tum) och en diameter av omkring 6,4 mm (0,250 tum). Trådarnas kompositioner och dimensioner kan naturligtvis varieras avsevärt i beroende av den speciella svetstillämpningen.

Flussmedelsbeläggningens tjocklek kan också variera, men på en elektrod med en diameter av omkring 20,7 mm (0,8l37 tum) appliceras emellertid vanligtvis en be- läggning med tjockleken ungefär 1,2 mm (0,0463 tum).

De smalare, omgivande elektroderna med diametern 6,4 mm (0,250 tum) har vanligtvis en flussmedelsbeläggning som är 3,8 mm (0,l50 tum) tjock.

Föregående parametrar användes vid svetsningen, och spänningen hölls mellan ungefär 26 och 30 V och strömmen mellan ungefär 1500 och 2400 A. Det konsta- terades att väsentligen mer än 4l kg fast tillsatsmetall avsattes per timme, och att svetsgodset vid stelnande var tätt, porfritt och homogent. Svetsmetallens överlägsna 501 181 10 15 20 25 30 35 6 mekaniska egenskaper finns listade ovan.

Det bör noteras att flussmedelsbeläggningar har åtminstone tre viktiga funktioner vid bågsvetselektroder.

För det första gynnar de elektrisk ledningsförmåga över bågen genom jonisering av utvecklade gaser. För det andra alstrar de en skyddsgas (huvudsakligen C02), som utestänger atmosfären från smältan. För det tredje till- för sådana beläggningar slaggbildande material till den flytande smältan för kornförfining och i vissa fall även för inlegering i svetsen. Dessa funktioner behandlar huvudsakligen kemiskt skydd. Vad beträffar mekaniskt skydd isolerar beläggningen elektrodens sidor så att bågen koncentreras till ett begränsat område vid elekt- rodens ände. Detta är viktigt och underlättar svetsning i en djup “U"- eller "V"-fog. Dessutom tjänar beläggningen till att vid elektrodens spets åstadkomma en huv, kon eller hölje som verkar ungefär som en degel, åstadkommer ett mekaniskt skydd, koncentrerar och riktar bågen, minskar värmeförlusterna och ökar temperaturen vid elektrodens ände.

Elektroderna med mindre diameter eller ytterelekt- roderna, som är kombinerade med den centrala elektroden eller kärnan i svetselektroden åstadkommer individuella bågar, vilka överför värme till den centrala kärnan och därigenom underlättar flödet av smält metall och hindrar att det i huven uppstår överskottsmetall, som skulle ha benägenhet att ge en hög grad av droppövergång.

Dessutom åstadkommes en uppdelning i fina partiklar av de droppar av smält metall som lämnar elektrodernas ändar, genom reducering av den hophållande kraften mellan den smälta metallen och elektrodernas ändar eller genom förändring av den smälta metallens ytspänning.

Således åstadkommes en gruppelektrod som möjliggör avsättning av maximala viktmängder flytande svetsmetall med användning av minimala ström- och spänningsvärden och som åstadkommer stelnat svetsgods med lågt kolinnehåll med förbättrade mekaniska egenskaper. Dessa önskvärda 501 181 7 resultat uppnås med en gruppelektrod, som är försedd med en flussmedelsbeläggning, vars beståndsdelar kan varieras kraftigt inom de häri fastställda områdena.

Claims (4)

501 181 S' PATENTKRAV

1. Bàgsvetsförfarande, varvid en bàge skapas mellan ett grundmaterial och en elektrodspets som utgöres av en gruppelektrod med en flussmedelsbelagd, massiv, central tràdelektrod av stål med låg kolhalt och omgivande fluss- medelsbelagda, smalare, massiva tràdelektroder av stål med làg kolhalt, för alstrande av flytande svetsmetall, k ä n n e t e c k n a t av att flussmedelsbeläggningen pá trádelektroderna har väsentligen följande sammansättning: Bestàndsdel Qngefärligt haltomràde (vikt%) Mangan 2 - 12 Kisel 2 - 10 Järn 5 - 35 CaCO3 20 - 60 CaF2 8 - 35 Krom 3 - 12 Silikat 5 - 15 Molybden 0,05 - 10 Volfram 0,05 - 10 Nickel 0,10 - 15 Titan 0 - 15 Vanadin 0 - 3 och att den flytande svetsmetallen luftkyles och sedan upphettas till 371-649°C under en timme per 2,5 cm tjocklek för alstrande av en legerad stàlkropp med làg kolhalt med väsentligen följande sammansättning: Bestándsdel gngefärligt haltomràde (vikt%) Kol 0,01 - 0,15 Mangan 0,50 - 2,00 Kisel 0,05 - 1,00 Krom 0,50 - 5,00 Molybden 0,25 - 2,50 Nickel 0,50 - 5,00 501 181 Volfram 0,25 - 1,50 Vanadin O - 1,50 Niob 0 - 1,00 Kobolt 0 - 2,00.

2. Legerad stàlkropp med làg kolhalt, k ä n n e - t e c k n a d av att den framställs genom förfarandet enligt krav 1.

3. Bàgsvetsförfarande, varvid en báge skapas mellan ett grundmaterial och en elektrodspets som utgöres av en gruppelektrod med en flussmedelsbelagd, massiv, central tràdelektrod av stàl med làg kolhalt och omgivande fluss- medelsbelagda, smalare, massiva tràdelektroder av stál med làg kolhalt för alstrande av flytande svetsmetall, k ä n n e t e c k n a t av att flussmedelsbeläggningen pà tràdelektroderna har väsentligen följande sammansättning: Bestàndsdel Ungefärligt haltomráde (vikt%) Mangan 6 Kisel 8 Järn 10 CaCO3 50 CaF2 20 Krom 12 Silikat 4 Molybden 6 Nickel 8 Volfram 1,5 och att den flytande svetsmetallen luftkyles och sedan upphettas till 371-649°C under en timme per 2,5 cm tjocklek för alstrande av en legerad stàlkroop med làg kolhalt med väsentligen följande sammansättning: Bestàndsdel Ungefärligt haltomràde (vikt%) Kol 0,06 Mangan 1,35 Kisel 0,08 - 0,10 Krom 3,00 - 3,50 501 181 /0 Molybden 1,00 - 2,00 Nickel 1,50 Volfram 0,25 - 1,50.

4. Legerad stálkropp med làg kolhalt, k ä n n e - 5 t e c k n a d av att den framställs genom förfarandet enligt krav 3. 10 15 20 25 30 35