AT218341B - Schutzgasgemisch und Verfahren zur Erzeugung einer Schweißlichtbogenatmosphäre mit diesem Gemisch sowie Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Description

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   Schutzgasgemisch und Verfahren zur Erzeugung einer   Schweisslichtbogenatmosphäre mit diesem Gemisch sowie Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens   
Beim   Lichtbogenschweissen   von Stahl mit einer abschmelzenden blanken Elektrode unter Schutzgas sind mehrere Verfahren gebräuchlich, die sich durch die Verwendung verschiedener Schutzgase bzw. 



  Schutzgasgemische unterscheiden. So ist es bekannt, Edelgase wie Argon, Helium oder Gemische von beiden als Schweissschutz zu verwenden. Weiterhin ist es bekannt, mit Argon-Sauerstoff-Gemischen. zu schweissen, wobei man üblicherweise einen Sauerstoffgehalt von 5 % nicht überschreitet, um den Abbrand von   Legierungselementen   zu beschränken. Ferner wurde in der Praxis auch bereits mit reiner Kohlensäure sowie mit   einem Kohlensäure-Sauerstoff-Gemisch   geschweisst. Es ist auch schon vorgeschlagen worden, reines CO im Gemisch mit einem oder mehreren Gasen wie Ar, He oder 02 zu verwenden. Ebenso ist es bekannt, einem Edelgas eine solche Menge eines Ca Gemisches zuzufügen, dass in der Schutzgasatmosphäre während des Schweissens unter Berücksichtigung der Zersetzung des CO eine Sauerstoffkonzentration von 0,5 bis 2% aufrechterhalten wird.

   Vielfach werden in die Lichtbogenatmosphäre leicht ionisierbare Substanzen eingeführt. So ist es z. B. bekannt, beim Schweissen von Leichtmetallen dem Schutzgas geringe Mengen eines Halogens zuzufügen. 



   Das Schweissen in   Reinargon weist   den Nachteil auf, dass das Schmelzbad seine Benetzungsfähigkeit sehr leicht verliert, sich zusammenballt und durch den Lichtbogendruck zum Abrollen gebracht wird, da alle Metallschmelzen, wenn ihre Oberflächen metallisch blank gehalten werden, relativ hohe   Oberflit-   chenspannungen zeigen. Chemische Angriffe vermindern die   Oberflächenspannung ;   man besitzt daher die Möglichkeit, sie durch genaue Dosierung dei Sauerstoffzugabe auf das gewünschte Mass zu reduzieren. 



   Beim Schweissen in   Reinargon.-Sauerstoff-Gemischen   findet oft bereits aus dem geringsten Anlass ein Abbrennen von Kohlenstoff statt und ruft dadurch eine beachtliche Poren empfindlichkeit hervor. Ausserdem ist die Einbrandform des Lichtbogens unter Argon   undArgon-Sauerstoff-Gemischen fm viele Schweiss-   zwecke ungünstig, weil sie infolge ihres sehr flachen Eingriffes an den Seiten die Entstehung seitlicher Bindefehler begünstigt. 



   Demgegenüber ist beim Schweissen mit reiner Kohlensäure und mit kohlensäurereichen Gemischen die Gefahr der Porenbildung durch Entstehung von Kohlenmonoxyd nicht gegeben. Auch seitliche Bindefehler treten nicht auf, weil sowohl der in reiner Kohlensäure als auch der in Gemischen mit hohen Kohlensäuregehalten brennende Lichtbogen auf seiner ganzen   Wirkungsfläche   einen sehr tiefen Einbrand erzeugt. Um diese Vorteile jedoch verwerten zu können, muss man den Kohlensäurelichtbogen kurz gestalten, um seine Spritzer abzufangen ; in dieser Form erzeugt er aber wiederum ein zu schmales und zu tiefgreifendes Aufschmelzen des Grundmaterials. Es entstehen dann rissgefährdete Nähte und ausserdem kann die   Einbrandtiefe   durch kleine Formfehler in der Naht stark verändert werden, so dass ein gleichmässiges Schweissen schwierig wird. 



   Da also die Nachteile beim Argon-und beim Kohlensäureschweissen auf entgegengesetztliegende Faktoren   zurückzuführen   sind, nämlich beim Argonschweissen auf den zu flachen seitlichen Einbrand und 

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 beim Kohlensäureschweissen auf den tiefen allgemeinen. Einbrand, war es naheliegend. mit Mischungen beider Gase   zu schweissen. Nun   zeigte   sich aber. dass   schon Beimengungen von 15 % Kohlensäure zu Argon dem Argonlichtbogen seinen Charakter nehmen ; er   lässt   dann die Erzeugung eines feintropfigen, kurzschlussfreien Werkstoffübergangs in einer brauchbaren Lichtbogenlänge nicht mehr zu. Bei höheren Gehalten an   Kohlensäure   nehmen Einbrand und Werkstoffübergang die Form des reinen Kohlensäurelichtbogens an. 



   Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Vorteile der Argon- und Kohlensäureschweissung zu vereinen, ihre nachteiligen Wirkungen jedoch auszuschalten.   Erfindungsgemäss   wird dies dadurch erreicht,   dass   man ein Schutzgasgemisch für die Lichtbogenschweissung mit   abschmelzender Elektrode,   vorzugsweise zum Schweissen von Stahl, unter Verwendung von Edelgas und Zusatz von 02 und weiteren schwach oxydierenden oder reduzierenden Mitteln verwendet, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass es zwecks Erhaltung eines guten Verhältnisses zwischen Einbrandtiefe und Einbrandbreite bzw.

   Erzielung einer für die   Schweissung   bequemen   Lichtbogenlänge   aus mindestens 10 Vol% CO2, 1 - 15 Vol% O2, Rest Ar oder He oder einem Gemisch aus beiden besteht, wobei das CO2 mindestens teilweise durch CO ersetzt sein kann. 



  Es hat sich z. B. überraschenderweise gezeigt, dass eine Zugabe von Sauerstoff den nur in Argon-Kohlen-   säuregemischen   mit höchstens   151o   Kohlensäure noch   kurzschlussfrei   brennenden Lichtbogen auch über die angegebene Grenze hinaus stabilisiert. Weiterhin hat sich gezeigt, dass schon geringe   Stauerstoffzusät-   ze zu Gemischen von   Kohlensäure und Argon   die Einbrandform   schweisstechnisch   günstig beeinflussen insofern, als sie die Wirkung   des Kohlensäurelichtbogens   verbreitern und beim Argonlichtbogen die   Einbrand-   wirkung in der Nahtwurzel erweitern.

   Schweisstechnisch besonders günstig ist ein   Ar-CO.-O.-Gemisch   mit zirka 15 Vol% CO2, 1010 Vol% O2 und dem Rest Argon, welches in der angegebenen Zusammensetzung einer Stahlflasche entnommen werden kann. Ein weiteres vorteilhaftes AR-CO-O/Gemisch besteht aus 20 bis 
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 prozesses aus den Stahlflaschen entnommenen Gasen im angegebenen Mengenverhältnis hergestellt. 



   Das Verfahren zur Erzeugung einer   Schweisslichtbogenatmosphäre   mit diesem Gasgemisch ist dadurch gekennzeichnet, dass das verwendete CO, durch gesonderte Zuleitung dem Lichtbogen zugeführt wird. 



   Die angestrebte Wirkung, die auf eine Veränderung der   Stromverteilung in der Lichtbogenatmosphäre   hinzielt, kann noch dadurch günstig beeinflusst werden. dass man den Schutzgasgemischen ionisterende Zusatzbestandteile, vorzugsweise in Form von Halogen, z. B. Chlor, gegebenenfalls durch gesonderte Zuleitung gleichzeitig mit denHauptbestandteilen dem Lichtbogen bzw. seiner Umgebung zuführt. Weiter können als Zusatzbestandteile kleine Mengen, gegebenenfalls Spuren von   gutionisierbaren.   Gasen, Dämpfen oder staubförmigen Bestandteilen, z. B. Edelgase mit höheren Atomgewichten als Argon, Erdalkalien und seltene Erden sowie insbesondere ihre Salze und Oxyde und auch schwach radioaktive Stoffe geringer Reichweite verwendet werden.

   Die zugesetzten Mengen dieser Stoffe sollen bei Gasen zwischen 0, 1 und 2   Volga,   bei festen Stoffen zwischen 0,05 und 0,5 g/Ltr. oder darunter liegen. 



   Zur Durchführung der Schweissung mit dem Gasgemisch nach der Erfindung dient zweckmässigerweise eine Düse, der die einzelnen Bestandteile getrennt zugeführt werden und aus der sie gemeinsam als Gemisch ausströmen. 



    PATENT ANSPRÜCHE :    
1. Schutzgasgemisch für   die Lichtbogenschweissung   mit abschmelzender Elektrode, vorzugsweise zum Schweissen von Stahl, unter Verwendung von Edelgas und Zusatz von   0.   und weiteren schwachoxydierenden oder reduzierenden Mitteln, dadurch gekennzeichnet, dass es zwecks Erhaltung eines guten Verhältnisses 
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Claims (1)

1. 2. Schutzgasgemisch nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es aus zirka 15 % CO, - 100/0 O2, Rest Ar besteht.

   3. Schutzgasgemisch nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es aus 20 - 70 Vol% C92' 1-10 Vol% 0, Rest Ar besteht.

   4. Verfahren zur Erzeugung einer Schweisslichtbogen-Atmosphäre mit dem Gasgemisch nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das CO, getrennt von den übrigen Gemischbestandteilen durch eine gesonderte Zuleitung einer Duse zugeführt wird, aus der sämtliche Bestandteile gemeinsam als Gemisch ausströmen.

   5. Verfahren zur Erzeugung einer Schweisslichtbogen-Atmosphäre mit einem Gasgemisch nach einem <Desc/Clms Page number 3> der Anspruche l, 2,3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass ionisierende Zusatzbestandteile, vorzugsweise in Form von Halogen, z. B. Chlor, gegebenenfalls durch gesonderte Zuleitung gleichzeitig mit den Hauptbestandteilen dem Lichtbogen bzw. seiner Umgebung zugeführt werden.

   6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 4 oder 5, gekennzeichnet durch eine Düse, der die einzelnen Bestandteile getrennt zugeführt werden und aus der sie gemeinsam als Gemisch ausströmen.