WO2010102318A1 - Fülldrahtelektrode - Google Patents

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WO2010102318A1
WO2010102318A1 PCT/AT2010/000070 AT2010000070W WO2010102318A1 WO 2010102318 A1 WO2010102318 A1 WO 2010102318A1 AT 2010000070 W AT2010000070 W AT 2010000070W WO 2010102318 A1 WO2010102318 A1 WO 2010102318A1
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Günter MOITZI
Michael Fiedler
Franz Rotter
Walter Berger
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Böhler Schweisstechnik Austria Gmbh
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Definitions

  • the invention relates to a cored wire electrode for producing a fusion-welded joint parts of high-strength steels with a minimum yield strength (RP 0 .2) of the weld metal of 690N / mm 2 , consisting of a metal tube with an outer diameter of less than 2mm, which is a Brownpulverkern wrapped and optionally wearing a coating.
  • RP 0 .2 minimum yield strength of the weld metal of 690N / mm 2
  • the invention relates to a method for the substantially continuous production of cored wire electrodes with a diameter of less than 2mm, for producing a fusion-welded joint parts of high strength steels with a minimum yield strength (RP 0 .2) of the weld metal of 690N / mm 2 substantially with a production sequence: providing a metal strip, forming the metal strip in the longitudinal direction to a substantially U-shaped in cross-section, introducing filler into the U-shaped band, forming the strip into a tube with a collision of abutting lateral faces and a Grewrahtpulverkern, joining the joint by welding, deformation of the cross section and optionally coating the surface of the tube or the electrode.
  • RP 0 .2 minimum yield strength
  • Flux cored electrodes are used for joining by melt welding of parts as welding consumables, wherein in a device of a supply, for example a wire coil, the electrode wire is removed and this discharged from a supply or conveying means, a so-called welding head, for arc fusion welding is in which welding head and the electrical energy supply to the electrode.
  • a device of a supply for example a wire coil
  • the electrode wire is removed and this discharged from a supply or conveying means, a so-called welding head, for arc fusion welding is in which welding head and the electrical energy supply to the electrode.
  • the welding head can be hand-guided or moved mechanically, whereby an automatic welding can optionally take place until the use of computer-controlled welding robots.
  • a cored wire electrode is a tubular electrode and contains internally predominantly mineral constituents and / or deoxidizers and / or metallic constituents, in particular for alloying the weld melt.
  • the Composition of the Greverkernes is carefully selected and the ingredients should be present in a welding process at least not adversely affecting form and ensure a high weld quality.
  • a bare metal surface thereof is required.
  • the electrode surface is coppered for better introduction of the current, which additionally results in a hindrance of the oxidation.
  • filler powder is introduced as homogeneously as possible into a tight tube, the ends of the tube are closed, and the thus-prepared primary material is rolled into wire and / or subjected to a draw deformation.
  • a high strain hardening of the pipe wall in the course of deformation can be overcome by annealing treatments of the intermediate product.
  • filler wire electrode material is to form a metal strip into a U-section shape, fill the U-shape with filler powder, and then convert it into a tube and inductively weld the axial abutment surfaces.
  • a starting material having an outer diameter of, for example, 30 mm can, as mentioned above, if necessary, be further shaped with an intermediate annealing treatment for the first consolidation of the pipe material into a filler wire.
  • the methods of the prior art have the common disadvantage that at least partially the filling powder to high temperatures, wherein Decomposition and / or oxidation reactions of the powder components can occur is heated.
  • a further disadvantage can be given by the fact that during the welding process prior to the melting of the electrode, its metallic surface is oxidized and thus oxygen is introduced into the liquid metal of the weld seam.
  • the invention has for its object to provide a Gearless rodtrode of the type mentioned above, which is formed to prevent oxidation and water absorption of the Grepverkernes from an airtight welded tube, wherein at least the mineral constituents in the filling powder have their original thermal reaction potentials.
  • the outer surface of the electrode should ensure a substantially unimpeded supply of the welding current.
  • the object of the invention is achieved in that the cold-formed metal tube in the longitudinal direction has a dense fusion weld or a weld having a lower penetration than the pipe wall thickness corresponds and thus a distance of the metallic bond of the pipe wall is formed to the powder core.
  • the metallic bond of the pipe wall is less than 0.3 to 0.9, preferably less than 0.5 to 0.8 times the pipe wall thickness.
  • the area fraction of the Gupulverkerns less than 60%, but more than 10%, preferably less than 45%, but more than 12%.
  • the powder core of slag-forming agents in particular fluorides, carbonates, oxides and / or the like.
  • metal powder especially alloy powder
  • deoxidizers especially aluminum, silicon, magnesium, manganese, zirconium and the like.
  • compounds of these elements including Microalloying, formed when melting the same in the arc, a liquid, homogeneous, deoxidized and purified by the slag reactions melt with low hydrogen content and flux slag, which ultimately serves for at least partial coverage of the liquid phase.
  • gaseous reaction products are also released which have an inert gas effect and a further degassing action of the liquid metal.
  • the metal tube carries a coating. This coating can also serve as protection against oxidation of the electrode surface.
  • the coating fluorine Polymers optionally of PTFE (poly-tetra-fluoro-ethylene) and carbon, preferably in a ratio of 1: 2 to 1: 4, is formed.
  • PTFE poly-tetra-fluoro-ethylene
  • carbon preferably in a ratio of 1: 2 to 1: 4
  • PTFE causes a protective gas formation and hydrogen bonding, whereby the carbon ensures the passage of electricity into the tubular body.
  • Ratio values smaller than 0.5 deteriorate the introduction of the welding current, which can lead to premature heating of the tubular body and overloading of the current injection means. At lower than 0.25, the carbon can cause alloying problems.
  • the filler wire electrode is advantageously composed in such a way that the weld metal formed from it has a concentration of the main alloying elements of in% by weight carbon traces to 0.2, silicon traces to 1.0, manganese 0.1 to 2.0, chromium 0.01 to 0.5, nickel 0.01 to 3.0, molybdenum 0.001 to 1.0 and, if appropriate, special alloying additives in total up to 0.5, the remainder iron and impurity elements.
  • Such a weld metal alloy is a high-strength, fine-grained iron-based material with a yield strength RPo , 2 of substantially more than 690 N / mm 2 .
  • the further object of the invention to provide a method of the type mentioned is achieved by mixing a filler powder from substantially anhydrous raw materials and introduced this mixture in the transversely bent to the U-shape band and subsequently the side regions of the tape into a tube be further developed, according to which the impact of the longitudinally abutting, lateral end faces of the tube is connected by welding additional free beam welding, such as laser or electron beam welding, with the proviso that the penetration or created by melting the pipe wall metallic bond in the direction of the powder core out is less than the thickness of the tube wall, and that from the thus prepared tube by cold forming a Gredrahtelektrode is produced.
  • the procedural advantages are mainly in a use of substantially anhydrous raw materials while maintaining a full thermal reaction potential, especially mineral components, and in the choice of Welding agent and the welding technology, aimed at a desired intended tight metallic bond at the impact of the electrode starting material, which is further processed by cold deformation in the sequence.
  • An additive-free beam welding provides a high quality Sectionverschmelzung the shock even at high welding performance, measured in weld length per unit time, which shows fusion even at high degrees of cold deformation cracking and fracture tendency of the solidified material.
  • the welding is carried out only on the outer part of the lateral end faces of the tube, no temperature load of the filling powder is given in the inner region, whereby on the one hand, the thermal reaction potential of at least some powder components is maintained and on the other hand, the metal powder part is not oxidized.
  • connection ungssch wholly advantageous and essential to the invention for a seam production of the desired type on the pipe is when the connection ungssch adoptedung the abutting faces of the joint with a penetration depth of 0.3 and less to 0.9, preferably from 0.5 and less to 0.8 times the pipe wall thickness is made.
  • Highest accuracy and safety of the welding of the outer part of the joint with high welding power or welding speed can be procedurally achieved when the welding beam, formed as a laser or electron beam, at an angle between 5 ° and 45 °, preferably from 10 ° to 30 ° Pipe axis is directed to the collision of the lateral end faces of the tube.
  • FIG. 1 shows a welded tube wall - schematically
  • Fig. 2 to Fig. 7 each have a cross section of a filling electrode - increased
  • Fig. 1 shows the connection region of a semi-finished material F before a cold deformation for producing a Gredrahtelektrode in cross section.
  • a shock 3 of lateral, adjacent end faces of a molded tube 1 is externally connected by fusion welding 11 metal.
  • the inner part E of the tube wall with a thickness W does not have any connection to the powder core 2 due to liquefaction of the tube substance.
  • Figures 2 to 7 show Raildrahtelektroden with a diameter of 1.2mm.
  • a starting material with a diameter of 4.0 mm was made of a unalloyed steel strip, for example with a width of 12 mm and a thickness of 0.8 mm, wherein after shaping in cross-section to form a U-band introduction of filling powder in this followed by forming a tube were made.
  • a formed in the course of pipe forming shock of abutting, lateral faces was welded at a welding speed of 60m / min throughput with laser technology such that about 50% of the shock had a metallic fusion compound.
  • a cold deformation of the starting material was carried out in the usual form by means of drag rollers and / or driven rollers and / or drawing dies to a Cored wire.
  • FIGS. 2 to 4 show cross sections of filler wire with a proportion of filler powder of 47% residual pipe proportion based on the cross-sectional area.
  • FIGS. 5 to 7 show the cross sections of the cored wire electrodes, which have a powder part of 18% remaining surface area of tube wall part.
  • liquid metal formed during the welding was doped for a better distinction.

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Fülldrahtelektrode zur Herstellung einer hochfesten Schmelz-Schweißverbindung und betrifft ein Verfahren zur Fertigung von Fülldrahtelektroden mit einem Durchmesser von kleiner als 2mm. Um eine Oxidation und Wasseraufnahme des Füllpulvers zu vermeiden und die ursprünglichen, thermischen Reaktionspotentiale der mineralischen Bestandteile desselben zu erhalten, ist erfindungsgemäß die Fülldrahtelektrode dadurch gekennzeichnet, dass das kaltverformte Metallrohr in Längsrichtung eine dichte Schmelz-Schweißverbindung bzw. eine Schweißnaht aufweist, welche einen geringeren Einbrand hat als der Rohrwandstärke entspricht und derart ein Abstand der metallischen Bindung der Rohrwand zum Pulverkern hin gebildet ist.

Description

Fülldrahtelektrode
Die Erfindung bezieht sich auf eine Fülldrahtelektrode zur Herstellung einer Schmelz- Schweißverbindung von Teilen aus hochfesten Stählen mit einer Mindeststreckgrenze (RP0.2) des Schweißgutes von 690N/mm2, bestehend aus einem Metallrohr mit einem Außendurchmesser von geringer als 2mm, welches einen Füllpulverkern umhüllt und gegebenenfalls eine Beschichtung trägt.
Weiters betrifft die Erfindung ein Verfahren zur im Wesentlichen kontinuierlichen Fertigung von Fülldrahtelektroden mit einem Durchmesser von kleiner als 2mm, zur Herstellung einer Schmelz-Schweißverbindung von Teilen aus hochfesten Stählen mit einer Mindeststreckgrenze (RP0.2) des Schweißgutes von 690N/mm2 im Wesentlichen mit einer Fertigungsfolge: Bereitstellung eines Metallbandes, Formen des Metallbandes in Längsrichtung zu einer im Querschnitt im Wesentlichen U-Form, Einbringen von Füllpulver in das U-förmige Band, Umformen des Bandes zu einem Rohr mit einem Stoß von aneinander anliegenden, seitlichen Stirnflächen und einem Fülldrahtpulverkern, Verbinden des Stoßes durch Schweißung, Verformung des Querschnittes und gegebenenfalls Beschichten der Oberfläche des Rohres bzw. der Elektrode.
Fülldrahtelektroden werden zum Verbinden durch Schmelz-Schweißen von Teilen als Schweißzusatzwerkstoff eingesetzt, wobei in einer Einrichtung von einem Vorrat, beispielsweise einer Drahtspule, der Elektrodendraht abgenommen und dieser von einem Zuführungs- oder Fördermittel, einem sogenannten Schweißkopf, für ein Lichtbogen-Schmelz-Schweißen ausgebracht wird, in welchem Schweißkopf auch die elektrische Energiezuführung zur Elektrode erfolgt.
Der Schweißkopf kann handgeführt sein oder mechanisch bewegt werden, wodurch ein automatisches Schweißen gegebenenfalls bis zum Einsatz von rechnergesteuerten Schweißrobotern erfolgen kann.
Eine Fülldrahtelektrode ist eine röhrenförmige Elektrode und enthält innen vorwiegend mineralische Bestandteile und/oder Desoxidationsmittel und/oder metallische Bestandteile, insbesondere zum Auflegieren der Schweißschmelze. Die Zusammensetzung des Füllpulverkernes ist sorgfältig ausgewählt und die Bestandteile sollen dabei in einer den Schweißvorgang zumindest nicht nachteilig beeinflussenden Form vorliegen sowie eine hohe Schweißnahtgüte sicherstellen.
Für eine Zuführung der Schweißenergie zur Fülldrahtelektrode ist eine blanke Metalloberfläche derselben erforderlich. Vielfach wird zur besseren Einleitung des Stromes die Elektrodenoberfläche verkupfert, was zusätzlich eine Behinderung der Oxidation ergibt.
Zur Vermeidung einer Poren- und/oder Rissbildung im Schweißgut ist wichtig, den Feuchtigkeitsgehalt, insbesondere im Füllpulver der Elektrode, möglichst niedrig zu halten, sodass beim Lichtbogenschweißen eine Wasserstoffaufnahme vom schmelzflüssigen Schweißzusatzwerkstoff weitestgehend vermieden wird.
Um eine Aufnahme von Feuchtigkeit vom Füllpulver bei der Lagerhaltung der
Elektrode zu vermeiden, stehen nach dem Stand der Technik im Wesentlichen zwei Herstellungsvarianten zur Verfügung.
Bei einem Herstellweg einer Fülldrahtelektrode wird in ein dichtes Rohr Füllpulver möglichst homogen eingebracht, die Rohrendenseiten verschlossen und das derart erstellte Vormaterial zu Draht gewalzt und/oder einer Ziehverformung unterworfen. Eine hohe Kaltverfestigung der Rohrwand im Zuge der Verformung kann durch Glühbehandlungen vom Zwischenprodukt überwunden werden.
Ein weiteres, bekanntes Herstellverfahren von Fülldrahtelektrodenvormaterial besteht im Formen eines Metallbandes zu einer U-Querschnittsform, einem Befüllen der U- Form mit Füllpulver mit anschließendem Umformen zu einem Rohr und einem induktiven Verschweißen der axialen Stoßflächen. Ein derartiges Vormaterial mit einem Außendurchmesser von beispielsweise 30mm kann, wie oben erwähnt, gegebenenfalls mit einer Zwischenglühbehandlung zur Erstfestigung des Rohrwerkstoffes, zu einem Fülldraht weiter geformt werden.
Die Verfahren nach dem Stand der Technik haben den Nachteil gemeinsam, dass zumindest teilweise das Füllpulver auf hohe Temperaturen, bei welchen Zersetzungs- und/oder Oxidationsreaktionen der Pulverbestandteile auftreten können, erwärmt wird.
Ein weiterer Nachteil kann dadurch gegeben sein, dass beim Schweißprozess vor dem Aufschmelzen der Elektrode deren metallische Oberfläche oxidiert und somit Sauerstoff in das Flüssigmetall der Schweißnaht eingebracht wird.
Die Erfindung setzt sich zum Ziel, eine Fülldrahtelektrode der eingangs genannten Art zu schaffen, welche zur Vermeidung von Oxidation und Wasseraufnahme des Füllpulverkernes aus einem luftdicht verschweißten Rohr gebildet ist, wobei zumindest die mineralischen Bestandteile im Füllpulver ihre ursprünglichen, thermischen Reaktionspotentiale aufweisen. Dabei soll die Außenoberfläche der Elektrode eine im Wesentlichen ungehinderte Zuleitung des Schweißstromes gewährleisten.
Weiters ist es Aufgabe der Erfindung, ein gattungsgemäßes Verfahren anzugeben, mittels welchen eine Fülldrahtelektrode mit einer luftdichten Verschweißung des Stoßes eines zu einem Rohr gebogenen Blechstreifens erfolgen kann und dabei das Füllpulver im Wesentlichen erwärmungsfrei gehalten wird.
Das Ziel der Erfindung wird dadurch erreicht, dass das kaltverformte Metallrohr in Längsrichtung eine dichte Schmelz-Schweißverbindung bzw. eine Schweißnaht aufweist, welche einen geringeren Einbrand hat als der Rohrwandstärke entspricht und derart ein Abstand der metallischen Bindung der Rohrwand zum Pulverkern hin gebildet ist.
Die mit der erfindungsgemäßen Fülldrahtelektrode erreichten Vorteile sind im Wesentlichen durch die Kaltverformung des Metallrohres und die Dichtheit der zusatzwerkstofffreien Schweißnaht mit geringem Einbrand gegeben. Derart ist sichergestellt, dass eine Oxidation von metallischen Bestandteilen des Füllpulvers sowie ein Feuchtigkeitseintrag in dieses verhindert wird und die thermischen Reaktionspotentiale der jeweiligen, mineralischen Komponenten einzeln und in Kombination erhalten sind, sodass erst im Lichtbogen in vorteilhafterweise eine Freisetzung von Reagenzien und/oder von Gasen, zB. Fluoride, zur Abbindung des Wasserstoffes und eine Verbindungsbildung, beispielsweise zur Flussmittelerstellung für die Schweißnahtausformung erfolgen.
Nach einer im Hinblick auf eine sichere und rissfreie Stoßverbindung des Vormaterials und der folgenden Kaltverformung ist von Vorteil, wenn die metallische Bindung der Rohrwand weniger als 0.3 bis 0.9, vorzugsweise weniger als 0.5 bis 0.8 mal der Rohrwandstärke beträgt.
In günstiger Weise beträgt, bezogen auf den Gesamtquerschnitt der Elektrode, der Flächenanteil des Füllpulverkerns weniger als 60%, jedoch mehr als 10%, vorzugsweise weniger als 45%, jedoch mehr als 12%. Dadurch können sowohl die Schweißeigenschaften der Elektrode als auch die Legierungsbildung im Hinblick auf ein Schmelzen des Schweißzusatzes optimiert sein.
Wenn von der Fülldrahtelektrode der Pulverkern aus schlackenbildenden Mitteln, insbesondere Fluoride, Karbonate, Oxide und/oder dgl., aus Metallpulver, insbesondere Legierungspulver, aus Desoxidationsmitteln, insbesondere Aluminium, Silicium, Magnesium, Mangan, Zirkon und dgl. und Verbindungen dieser Elemente, einschließlich Mikrolegierungsmitteln, gebildet ist, entstehen beim Aufschmelzen derselben im Lichtbogen eine flüssige, homogene, desoxidierte und durch die Schlackenreaktionen gereinigte Schmelze mit niedrigem Wasserstoffgehalt und Flußschlacke, welche letztlich zur zumindest partiellen Abdeckung der Flüssigphase dient. Bei einem Aufschmelzen der im Wesentlichen wasserfreien Bestandteile, insbesondere der mineralischen Bestandteile des Pulverkemes, werden auch gasförmige Reaktionsprodukte frei, welche eine Schutzgaswirkung und eine weitere Entgasungswirkung des Flüssigmetalls haben.
Sowohl für eine Schutzgasentwicklung unmittelbar vor einem Aufschmelzen der Fülldrahtelektrode beim Schweißen als auch für eine Sicherstellung des Stromüberganges kann es vorteilhaft sein, wenn das Metallrohr eine Beschichtung trägt. Diese Beschichtung kann auch als Schutz vor einer Oxidation der Elektrodenoberfläche dienen.
Ein besonderer Vorteil ist erfindungsgemäß gegeben, wenn die Beschichtung Fluor- Polymeren, gegebenenfalls aus PTFE (Poly-Tetra-Fluor-Ethylen) und Kohlenstoff, vorzugsweise in einem Verhältnis von 1 :2 bis 1 :4, gebildet ist. Dabei bewirkt PTFE eine Schutzgasbildung und Wasserstoffbindung, wobei der Kohlenstoff den Stromübergang in den Rohrkörper sicherstellt. Kleinere Verhältniswerte als 0.5 verschlechtern eine Einleitung des Schweißstromes, was zu einer vorzeitigen Erwärmung des Rohrkörpers und zu einer Überbelastung der Stromeinleitmittel führen kann. Bei kleineren Werten als 0.25 kann der Kohlenstoff legierungstechnische Probleme verursachen.
Mit Vorteil ist die Fülldrahtelektrode derart zusammengesetzt, dass das aus dieser gebildete Schweißgut eine Konzentration der Hauptlegierungselemente von in Gew.- % Kohlenstoff Spuren bis 0.2, Silicium Spuren bis 1.0, Mangan 0.1 bis 2.0, Chrom 0.01 bis 0.5, Nickel 0.01 bis 3.0, Molybdän 0.001 bis 1.0 sowie gegebenenfalls Sonderlegierungszusätze in Summe bis 0.5, Rest Eisen und Verunreinigungselemente aufweist.
Eine derartige Schweißgutlegierung ist ein hochfester, feinkörniger Eisenbasiswerkstoff mit einer Streckgrenze RPo,2 von wesentlich über 690 N/mm2.
Die weitere Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, wird dadurch gelöst, dass aus im Wesentlichen wasserfreien Rohstoffen ein Füllpulver gemischt und diese Mischung in das in Querrichtung zur U-Form gebogene Band eingebracht und nachfolgend die Seitenbereiche des Bandes zu einem Rohr weitergebildet werden, wonach der Stoß der in Längsrichtung aneinander anliegenden, seitlichen Stirnflächen des Rohres mittels schweißzusatzfreier Strahlschweißung, wie Laser- oder Elektronenstrahlschweißung, mit der Maßgabe verbunden wird, dass der Einbrand bzw. die durch Aufschmelzen der Rohrwand erstellte metallische Bindung in Richtung zum Pulverkern hin geringer ist als die Dicke der Rohrwand, und dass aus dem derart erstellten Rohr durch Kaltumformung eine Fülldrahtelektrode hergestellt wird.
Die verfahrenstechnischen Vorteile liegen hauptsächlich in einer Verwendung vom im Wesentlichen wasserfreien Rohstoffen bei Erhalt eines vollen thermischen Reaktionspotentials, insbesondere mineralischen Komponenten, und in der Wahl der Schweißmittel sowie der Schweißtechnologie, ausgerichtet auf eine gewünscht vorgesehene dichte metallische Bindung am Stoß des Elektroden-Vormaterials, welches in der Folge durch Kaltverformung weiterverarbeitet wird. Eine zusatzwerkstofffreie Strahlschweißung erbringt auch bei hohen Schweißleistungen, gemessen in Schweißnahtlänge je Zeiteinheit, eine qualitativ hochwertige Teilverschmelzung des Stoßes, welche Verschmelzung auch bei hohen Kaltverformungsgraden keinerlei Rissbildung und Bruchneigung des verfestigten Werkstoffes zeigt. Weil nun erfindungsgemäß die Schweißung nur am äußeren Teil der seitlichen Stirnflächen des Rohres vorgenommen wird, ist in dessen Innenbereich keine Temperaturbelastung des Füllpulvers gegeben, wodurch einerseits das thermische Reaktionspotential zumindest einiger Pulverkomponenten erhalten bleibt und andererseits der Metallpulverteil nicht oxidiert.
Besonders vorteilhaft und erfindungswesentlich für eine Nahtherstellung der gewünschten Art am Rohr ist, wenn die Verbind ungsschweißung der aneinander anliegenden Stirnflächen des Stoßes mit einer Einbrand-Tiefe von 0.3 und geringer bis 0.9, vorzugsweise von 0.5 und geringer bis 0.8 mal der Rohrwandstärke vorgenommen wird.
Höchste Genauigkeit und Sicherheit der Verschweißung des äußeren Teiles des Stoßes mit hoher Schweißleistung bzw. Schweißgeschwindigkeit kann verfahrenstechnisch erreicht werden, wenn der Schweißstrahl, gebildet als Laseroder Elektronenstrahl, mit einem Winkel zwischen 5° und 45°, vorzugsweise von 10° bis 30°, zur Rohrachse auf den Stoß der seitlichen Stirnflächen des Rohres gerichtet wird.
Prozesstechnische, aber auch wirtschaftliche Vorteile können erreicht werden, wenn der Stoß des Rohres mit einer Geschwindigkeit von über 40m/min, vorzugsweise von über 65m/min dicht verschweißt wird.
Sowohl die Herstellbarkeit als auch die Schweißeigenschaften können optimiert werden, wenn das durch Schweißung verbundene Rohr beschichtet und durch Kaltverformung zu einer Fülldrahtelektrode weitergebildet wird. Anhand von Darstellungen, die nur Ausführungswege vermitteln, soll die Erfindung näher erläutert werden.
Es zeigen: Fig. 1 eine verschweißte Rohrwand - schematisch
Fig. 2 bis Fig. 7 jeweils einen Querschnitt einer Füllelektrode - vergrößert
Fig. 1 zeigt den Verbindungsbereich eines Vormaterials F vor einer Kaltverformung zur Fertigung einer Fülldrahtelektrode im Querschnitt. Ein Stoß 3 von seitlichen, aneinander anliegenden Stirnflächen eines geformten Rohres 1 ist außenseitig durch Schmelzschweißung 11 metallisch verbunden. Der Innenteil E der Rohrwand mit einer Dicke W weist zum Pulverkern 2 hin keine durch Verflüssigung des Rohrwertstoffes erstellte Verbindung auf.
Die Figuren 2 bis 7 zeigen Fülldrahtelektroden mit einem Durchmesser von jeweils 1.2mm.
Ein Vormaterial mit einem Durchmesser von 4.0mm wurde aus einem unlegierten Stahlband, beispielsweise mit einer Breite von 12mm und einer Dicke von 0.8mm hergestellt, wobei nach einer Formgebung im Querschnitt zu einem U-Band ein Einbringen von Füllpulver in dieses mit nachfolgendem Formen eines Rohres erfolgten. Ein im Zuge der Rohrformung gebildeter Stoß von aneinander anliegenden, seitlichen Stirnflächen wurde mit einer Schweißgeschwindigkeit von 60m/min Durchsatz mit Lasertechnologie derart verschweißt, dass ca. 50% des Stoßes eine metallische Schmelzverbindung aufwiesen. In Untersuchungen wurden im Hinblick auf die Güte der in Grenzen gewünschten Schmelzschweißverbindung und einer wirtschaftlichen Fertigung gute Ergebnisse bei einer Schweißgeschwindigkeit von über 40m/min bis 100m/min und darüber ermittelt, wobei ein Winkel des Schweißstrahles einer Lasereinrichtung zur Rohrachse im Bereich von 5° bis 45°, mit einem Optimum von ca. 20°, gute Schweißverbindungen erbrachte.
Eine Kaltverformung des Vormaterials erfolgte in üblicher Form mittels Schleppwalzen und/oder angetriebener Walzen und/oder Ziehsteinen zu einem Fülldraht.
Fig. 2 bis Fig. 4 zeigen Querschnitte von Fülldraht mit einem Füllpulveranteil von 47% Rest Rohranteil bezogen auf die Querschnittsfläche.
Aus Fig. 5 bis Fig. 7 sind die Querschnitte der Fülldrahtelektroden gezeigt, die einen Pulverteil von 18% Restfläche Rohrwandteil haben.
Für die Untersuchungen wurde zur besseren Unterscheidung das bei der Schweißung gebildete Flüssigmetall dotiert.
Alle Bilder von Fülldrahtelektroden zeigen einen verformten Schweißbereich, wobei die metallische Bindung 11 zum Pulverkern distanziert ist.

Claims

Patentansprüche
1. Fülldrahtelektrode zur Herstellung einer Schmelz-Schweißverbindung von Teilen aus hochfesten Stählen mit einer Mindeststreckgrenze (RP0.2) des Schweißgutes von 690 N/mm2, bestehend aus einem Metallrohr mit einem Außendurchmesser von geringer als 2mm, welches einen Füllpulverkern umhüllt und gegebenenfalls eine Beschichtung trägt, dadurch gekennzeichnet, dass das kaltverformte Metallrohr in Längsrichtung eine dichte Schmelz-Schweißverbindung bzw. eine Schweißnaht aufweist, welche einen geringeren Einbrand hat als der Rohrwandstärke entspricht und derart ein Abstand der metallischen Bindung der
Rohrwand zum Pulverkern hin gebildet ist.
2. Fülldrahtelektrode nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die metallische Bindung der Rohrwand weniger als 0.3 bis 0.9, vorzugsweise weniger als 0.5 bis 0.8 mal der Rohrwandstärke beträgt.
3. Fülldrahtelektrode nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass bezogen auf den Gesamtquerschnitt der Elektrode der Flächenanteil des Füllpulverkerns weniger als 60%, jedoch mehr als 10%, vorzugsweise weniger als 45%, jedoch mehr als 12%, beträgt.
4. Fülldrahtelektrode nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Pulverkern aus schlackenbildenden Mitteln, insbesondere Fluoride, Karbonate, Oxide und/oder dgl. aus Metallpulver, insbesondere Legierungspulver, aus Desoxidationsmitteln, insbesondere Aluminium, Silicium,
Magnesium, Mangan, Zirkon und dgl. und Verbindungen dieser Elemente, einschließlich Mikrolegierungsmitteln, gebildet ist.
5. Fülldrahtelektrode nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Metallrohr eine Beschichtung trägt.
6. Fülldrahtelektrode nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung aus Fluor-Polymeren, gegebenenfalls PTFE (Poly-Tetra-Fluor- Ethylen) und Kohlenstoff vorzugsweise in einem Verhältnis von 1 :2 bis 1 :4 gebildet ist.
7. Fülldrahtelektrode nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das aus dieser gebildete Schweißgut eine Konzentration der Hauptlegierungselemente von in Gew.-% Kohlenstoff Spuren bis 0.2, Silicium
Spuren bis 1.0, Mangan 0.1 bis 2.0, Chrom 0.01 bis 0.5, Nickel 0.01 bis 3.0, Molybdän 0.001 bis 1.0, sowie gegebenenfalls Sonderlegierungszusätze in Summe bis 0.5, Rest Eisen und Verunreinigungselemente aufweist.
8. Verfahren zur im Wesentlichen kontinuierlichen Herstellung von
Fülldrahtelektroden mit einem Durchmesser von kleiner als 2mm, zur Herstellung einer Schmelz-Schweißverbindung von Teilen aus hochfesten Stählen mit einer Mindeststreckgrenze (RP0.2) des Schweißgutes von 690 N/mm2 im Wesentlichen mit einer Fertigungsfolge: Bereitstellung eines Metallbandes, Formen des Metallbandes in Längsrichtung zu einer im Querschnitt im Wesentlichen U-Form,
Einbringen von Füllpulver in das U-förmige Band, Umformen des Bandes zu einem Rohr mit einem Stoß von aneinander anliegenden, seitlichen Stirnflächen und einem Fülldrahtpulverkern, Verbinden des Stoßes durch Schweißung, Verformung des Querschnittes und gegebenenfalls Beschichten der Oberfläche des Rohres bzw. der Elektrode, dadurch gekennzeichnet, dass aus im
Wesentlichen wasserfreien Rohstoffen ein Füllpulver gemischt und diese Mischung in das in Querrichtung zur U-Form gebogene Band eingebracht und nachfolgend die Seitenbereiche des Bandes zu einem Rohr weitergebildet werden, wonach der Stoß der in Längsrichtung aneinander anliegenden, seitlichen Stirnflächen des Rohres mittels schweißzusatzfreier Strahlschweißung, wie Laser- oder Elektronenstrahlschweißung mit der Maßgabe verbunden wird, dass der Einbrand bzw. die durch ein Aufschmelzen der Rohrwand erstellte metallische Bindung in Richtung zum Pulverkern hin geringer ist als die Dicke der Rohrwand und dass aus dem derart erstellen Rohr durch Kaltverformung eine Fülldrahtelektrode hergestellt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die
Verbindungsschweißung der aneinander anliegenden Stirnflächen des Stoßes mit einer Einbrand-Tiefe von 0.3 und geringer bis 0.9, vorzugsweise von 0.5 und geringer bis 0.8 mal der Rohrwandstärke vorgenommen wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Schweißstrahl gebildet als Laser- oder Elektronenstrahl mit einem Winkel zwischen 5° und 45°, vorzugsweise von 10° bis 30°, zur Rohrachse auf den Stoß der seitlichen Stirnflächen des Rohres gerichtet wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Stoß des Rohres mit einer Geschwindigkeit von über 40m/min, vorzugsweise von über 65m/min dicht verschweißt wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass das durch Schweißung verbundene Rohr beschichtet und durch Kaltverformung zu einer Fülldrahtelektrode weitergebildet wird.
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