DE939067C

DE939067C - Ummantelte Elektroden mit rost-, saeure- und hitzebestaendigen, insbesondere mit austenitischen Kerndraehten zum selbsttaetigen Schweissen

Info

Publication number: DE939067C
Application number: DEB12343A
Authority: DE
Original assignee: Gebrueder Boehler and Co AG
Current assignee: Gebrueder Boehler and Co AG
Priority date: 1949-01-13
Filing date: 1950-11-03
Publication date: 1956-02-16

Description

Ummantelte Elektroden mit rost-, säure- und hitzebeständigen, insbesondere mit austenitischen Kerndrähten zum selbsttätigen Schweißen Beim selbsttätigen Schweißen wird eine ummantelte Elektrode nach der Zündung sich selbst überlassen und schmilzt über der Schweißnaht ohne weiteres Zutun ab. Dieses Verfahren ist jedoch nur dann einwandfrei durchführbar, wenn während des Abbrennens der Elektrode die Lichtbogenlänge konstant bleibt und wenn die Zusammensetzung der Ummantelung auf die Eigenart dieses Vorganges Rücksicht nimmt. Die Lichtbogenlänge hängt von der Dicke der Ummantelung ab und wird mit zunehmender Manteldicke größer. Die Konstanthaltung der Lichtbogenlänge kann z. B. nach den Angaben der Firma Murex (England) so erfolgen, daß die Elektrode an dem freien Ende eines drehbar gelagerten einarmigen Hebels befestigt und in einem spitzen Winkel auf das zu schweißende Werkstück aufgesetzt wird. Nach dem Zünden brennt die Elektrode selbsttätig ab, wobei die Weiterbewegung derselben durch das Nachdrehen des Hebelarmes infolge seines Eigengewichtes besorgt wird. Nach einem anderen Vorschlag wird die Elektrode auf die zu schweißende Naht gelegt, mit einer Schiene aus Metall oder Kunststein abgedeckt, welche die Elektrodenoberfläche an einzelnen Punkten oder längs einer Linie derart berührt, daß mit dem Werkstück zusammen ein Kanal entsteht, in welchem die Elektrode liegt und nach dem Zünden selbsttätig abbrennt.
Geeignete Mantelzusammensetzungen fürElektroden zum selbsttätigen Schweißen sind bekannt beim Verschweißen dünner Bleche aus Baustählen der Güteklassen St. 34 bis St. 52. Die Elektroden bestehen aus einem Kerndraht aus Weicheisen und aus einer Hülle, die auf der Eisenerzbasis aufgebaut ist und als weitere Bestandteile Manganmetall oder Manganoxyd beigemengt enthält.
Das Schweißen von rost-, säure- und hitzebeständigen Stählen mit gleichartigen Elektroden oder auch das Schweißen von Baustählen mit austenitischen Elektroden nach dem selbsttätigen Verfahren war bisher nicht möglich, weil die geeigneten Mäntel für die Elektroden fehlten. Die bisher bekannten Umhüllungen auf der Kalk-Flußspat-Basis versagten, weil der Tropfenübergang der Elektroden zu träge, die Lichtbogenspannung zu niedrig und daher die Stromaufnahme der Elektroden zu groß war, wodurch sie sich zu stark erhitzten und schließlich tiefe Löcher in die dünnen Blechnähte brannte. Außerdem lag der Pluspol an den Elektroden: Die Hüllen wiesen bedeutende Mangangehalte auf. Auch. die bisher bekannten Hüllen auf der Kalkspat-Rutil-Basis mit Zusätzen von Manganverbindungen und Kaolinen erwiesen sich nicht a.ls brauchbar. Ihre Schlacken waren zu viskos, wodurch der Lichtbogen von den Schlacken erstickt wurde. Außerdem waren die Tropfenübergänge zu träge. Alle von der Eisenelektrode her bekannten Mittel, wie Zusätze von Manganverbindungen, insbesondere von Braunstein, versagten. Manganzusätze erwiesen sich sogar als nachteilig.
Zur Lösung des Problems wurden -ganz neue Wege beschritten. Nur innerhalb eines ganz bestimmten Verhältnisses von Kalziumkarbonat zu Titandioxyd im Mantel sind die genannten Elektroden nach den selbsttätigen Verfahren verschweißbar. Das Verhältnis Ca C 03 : Ti 02 soll in den Grenzen 1 : 1,4 bis 1:1,85 liegen, wobei der Kalziumkarbonatgehalt mindestens 2o °/o betragen soll. Diese Festlegung allein genügt aber noch nicht. Die Schlacken dieser Mischungen sind noch zu viskos. Erst der Zusatz eines wasserhaltigen Magnesiumsilikates in Mengen von 5 bis 35 °/o führte `zum Erfolg. Das wasserhaltige Magnesiumsilikat von der Struktur eines Pyrophyllites j und der Form Mg, (OH)2Si401o :(Talk) hat einen vielseitigen Zweck. Zusätze von Magnesiumsilikaten zu den (CaC03 -fführen zu Schlacken, die weniger viskos sind, aber sehr rasch erstarren. Dies tun die A1203 ha.ltigen Schlacken nicht. Die rasch erstarrenden dünnflüssigen Schlacken führen zu sehr schönen Nahtformen. Außerdem erwies sich das in dem Talk gebundene Wasser als vorteilhaft beim Schweißen. Es gibt der Elektrode infolge von Dampfbildung einen stabilen Lichtbogen. Des weiteren gibt die Schichtstruktur des Talkes dem Mantel der -Elektrode eine gute Verpreßbarkeit. Die Zusammensetzung der Mäntel ist etwa folgende:

2o bis 4o Gewichtsteile CaC03,

28 - 75 - Ti 02,

35 - 5 - M93(OH)2S'4010-

Als besonders geeignet- erwies sich ein Mantel der Zusammensetzung von

30 Gewichtsteilen CaCO3,

48 - TiO2,

20 - Mg3(OH)2Si40io-

Der Hülle können noch bis zu 1o Gewichtsteile Quarz oder auch- Ferro-Titan, Ferro-Tantal, Ferro-Niob oder Ferro-Molybdän einzeln oder gemeinsam in Mengen bis zu 15 Gewichtsteilen zugesetzt sein. Als Kerndraht kann z. B. .ein rost- und säurebeständiger Stahl von der Zusammensetzung o,o8 °/o C, 1g °/(, Cr, 8 °/o Ni und o,9 °/a Nb gewählt werden.
Die angegebenen Elektrodenmäntel sind für Kerndrähte nachstehender Zusammensetzungen geeignet: a) Für rostbeständige Schweißverbindungen: 0,05 bis o,2o °/o C, 1o bis 2o °/o Cr, gegebenenfalls mit den üblichen Zusätzen von Ti, Mo und Nb.
. b) Für säurebeständige Schweißverbindungen: 0,03 bis o,2o °/o C, 15 bis 2o0/, Cr, 8 bis 120/, Ni mit den üblichen Zusätzen von Mo, Cu, Ti und Nb.
c) Für hitzebeständige Schweißverbindungen: 0,03 bis o,2o °/o C, 15 bis 27 °/o Cr; 8 bis 23 °/o Ni; 0,03 bis 0,100/, C, 5 bis-. 2o0/, Cr, 0,5 bis 31)/, Al; 0,03 bis o,2o 0/a C, 2o bis 25 °/o Cr, 2 bis 5 °/o Ni mit den üblichen Zusätzen von gegebenenfalls Ti und Nb.
d) Austenitische Drähte zum Schweißen hochfester Baustähle: 0,03 bis 0,20 °/o C, 4 bis ro °/o Mn, 15 bis 20 °/o Cr, 7 bis 1o °/o Ni, 0,05 bis o,2o °/o C, z bis 4 °/o Mn, 2o bis 25 °/o Cr, 18 bis 23 °/o Ni mit den üblichen Zusätzen von Ti oder Mo.
Ein weiterer Vorzug der angegebenen Elektrodenmäntel ist, daß sie für Elektroden in Längen von 1 bis 2 m und darüber geeignet sind, wodurch außerordentlich große Nahtlängen in kurzer Zeit selbsttätig geschweißt werden können. Bisher waren die Elektrodenlängen bei Kerndrähten der angegebenen Zusammensetzung mit 450 mm nach oben begrenzt.
Elektrodenmäntel, die 1o bis 8o0/, Titandiöxyd, 1o bis 50()/, an unterteilten Metallen, mineralischen Silikaten und Kalziumkarbonat enthalten, sind bereits bekannt. Solche Mäntel wurden aber bisher für das selbsttätige Schweißen nicht vorgeschlagen. Hierfür müssen gewisse Mengenverhältnisse zwischen den am Aufbau der Mäntel beteiligten Stoffe eingehalten werden, wobei außerdem die Verwendung von mineralischen Silikaten im allgemeinen durchaus nicht zu empfehlen ist, dagegen aber die Zumischung von wasserhaltigem Magnesmm-Silikat in den Grenzen von 5 bis 35 Gewichtsteilen zu hervorragenden Ergebnissen führt.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Ummantelte-Elektroden mit rost-, säure- und hitzebeständigen, insbesondere mit austenitischen Kerndrähten, dadurch gekennzeichnet, daß sie zum selbsttätigen Schweißen mit einer Ummantelang versehen sind, welche aus 2o bis 4o Gewichtsteilen Ca CO;, 28 - 75 - Ti0, 35 - 5 - Mg3(0 H)2Si4010

besteht.
2. Ummantelte Elektroden nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Menge des CaC 03 zur Menge des Ti 0, in den Ummantelungen wie i : 1,4 bis i : 1,85 verhält und der Gehalt an CaCO3 mindestens 2o°/, beträgt.
3. Ummantelte Elektroden nach den Ansprüchen i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ummantelung aus 3o Gewichtsteilen CaCO3, 48 Gewichtsteilen Ti 02 und 2o Gewichtsteilen @@@@@@@@@@@@@@ besteht. Angezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 721391, 738 222; USA.-Patentschrift Nr. 2 220 954; britische Patentschrift Nr. 459 366; niederländische Patentschrift Nr. 96 igg; Zeyer-Lohmann, Schweißen der Eisenwerkstoffe, 2. Aufl., S. 55.