AT228590B

AT228590B - Schweißelektrode

Info

Publication number: AT228590B
Application number: AT63058A
Authority: AT
Original assignee: Philips Nv
Priority date: 1957-09-06
Filing date: 1958-01-29
Publication date: 1963-07-25

Description

Schweisselektrode
Die Erfindung bezieht sich auf eine Schweisselektrode mit einer Umhüllung, deren nichtmetallischer Teil basisch ist und Erdalkalifluorid sowie Erdalkalikarbonat in einer Menge, die beim Schweissen eine schützende Kohlendioxydatmosphäre zu liefern vermag und die wenigstens das Doppelte der Menge Erdalkalifluorid beträgt, und ausserdem ein Bindemittel, wie z. B. Wasserglas, und weiter Metallpulver enthält, welche Umhüllung im wesentlichen frei von wasserstoffhaltigen Verbindungen, wie z. B.

Wasser, Kohlehydraten und organischen Bindemitteln ist, welche dadurch gekennzeichnet ist, dass in der Umhüllung der Elektrode 15-30 Gew.- < ZrO , bezogen auf den nichtmetallischen Teil der Umhüllung, gegebenenfalls in an andern Stoffen gebundenem Zustand, und eine Menge Silikat, die als SiO, gerechnet, höchstens 100 Gel. do der verwendeten Menge ZrO entspricht, enthalten ist.

Die Erfindung bezieht sich sowohl auf Kontaktelektroden, die z. B. zur Lichtbogenschweissung mit
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die meist nicht mit Schleppführung geschweisst werden.

Die Umhüllungen nach der Erfindung eignen sich zur Herstellung von Elektroden zum Schweissen von Stahl und den verschiedensten Stahllegierungen.

Die eingangs definierte Schweisselektrode wird auch als Elektrode von der wasserstoffarmen Art bezeichnet, weil die Umhüllung praktisch frei von Wasserstoff liefernden Verbindungen ist, abgesehen von einer minimalen Menge Wasser, die durch intensive Erhitzung auf 300 - 5000C nicht ausgetrieben wird, bei welcher Temperatur die verwendeten Erdalkalikarbonate sich noch nicht in beträchtlichem Masse zersetzen.

Die Erfindung schafft eine Schweisselektrode von der vorerwähnten Art, welche die Eigenschafthat, dass die Schlacke beim Schweissen, auch wenn dies mit hoher Fortlaufgeschwindigkeit erfolgt, dem Flammbogen gut folgt, die erstarrte Schlacke leicht und vollständig von der Schweissung entfernt werden kann und die Schweissung selbst schön aussieht und vorzügliche mechanische Eigenschaften hat.

Unter dem nichtmetallischen Teil der Umhüllung ist der Teil zu verstehen, der keine Metalle, unter denen im vorliegenden Fall auch Siliziumlegierungen zu verstehen sind, enthält.
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kostet beträchtlich weniger als ZrO,. Es kommt in der Natur meist als Zirkonium-orthosilikat (ZrSiO.) vor.

Die gewünschten Eigenschaften der Schlacke entstehen namentlich dann, wenn als Bindemittel ausschliesslich Natronwasserglas oder höchstens 251o davon an Kaliwasserglas vorhanden ist. Wenn mehr Kaliwasserglas verwendet wird, hat dies eine übermässige Erniedrigung der Viskosität der Schlacke zufolge.

Die Verwendung von Kalium ist bekanntlich erwünscht, um denSchweissbogen beim Schweissen mit Wechselstrom zu stabilisieren.

Die Elektroden nach der Erfindung haben alle den Vorteil, dass sich die Schlacke ausserordentlich leicht von dem niedergeschmolzenen Schweissmaterial löst. Oft löst sie sich von selbst ganz oder zum Teil. Gewöhnlich genügt ein leichter Hammerschlag, um die Schlacke in grossen, zusammenhängenden Stücken von dem Werkstück abspringen zu lassen. Dabei liefert die Elektrode nach der Erfindung eine

schön aussehende Schweisse mit einer flachen und regelmässigen Zeichnung und einem günstigen Profil. Die Elektrode kann unbedenklich mit Wechselstrom und mit Schleppführung geschweisst werden ; sie liefert eineschweisse mit vorzüglichen mechanischen Eigenschaften. Die Umhüllung schmilztbeimSchwei- ssen regelmässig nieder und ergibt eine dem Lichtbogen gut folgende Schlacke.

In der beiliegenden Zeichnung zeigt Fig. 1 eine mit einer Kontaktelektrode nach der Erfindung erhaltene Schweissung. Fig. 2 zeigt eine Schweissung unter Verwendung einer wasserstoffarmen Kontaktelektrode, die dadurch erhalten ist, dass der Umhüllung einer eisenpulverfreien Elektrode von der wasserstoffarmen Art, die sich in der Praxis gut bewährt hat, Eisenpulver beigegeben wird.

Die Menge Erdalkalifluorid-zweckmässig wird bei dieser Umhüllung Kalziumfluorid verwendetkann ziemlich klein gewählt werden, so dass die der Verwendung dieses Stoffes anhaftenden bekannten Nachteile stark herabgesetzt werden. Eine Menge von 8 bis 16 Gew.-b auf den nichtmetallischen Teil des Umhüllungsgemisches bezogen, reicht für Kontaktelektroden aus. Die Menge an Erdalkalikarbonat beträgt gewöhnlich dabei mindestens das Doppelte der Menge an Erdalkalifluorid.

Bei der Verwendung von kein reduzierendes Metall enthaltendem Eisenpulver werden 5-30 Gew.-o an reduzierendem Metall verwendet, auf den nichtmetallischen Teil der Zusammensetzung der Umhüllung bezogen. Die Menge Eisenpulver beträgt für Kontaktelektroden gewöhnlich 40-65 Gew. -'10 der gesamten Umhüllung, wobei die obere Grenze von der Form und Grösse der Einzelteilchen und auch von der Gesamtmenge an elektrisch leitenden Bestandteilen der Umhüllung abhängt, weil der Eisenpulvergehalt nicht so hoch gesteigert werden darf, dass die Umhüllung einen Teil des Schweissstromes zum Werkstück über den Berührungspunkt der Umhüllung mit dem Werkstück abführt. Der Aussendurchmesser der umhüllten Elektrode beträgt zweckmässig ungefähr das Zweifache des Kerndurchmessers.

Elektroden mit einem dünnen Kern von etwa 3 und 4 mm Durchmesser wird z. B. ein Aussendurchmesser von mindestens 6 bzw.

8 mm gegeben. Für dickere Kerne wird eine Umhüllung verwendet, welche die Elektrode ein wenig dünner als das Doppelte des Kerndurchmessers macht.

Es wurde weiter festgestellt, dass bei einer freien Bogenschweisselektrode nach der Erfindung der Ge-
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halten. Der Vorteil ist ein zweifacher : a) Die Lichtbogenstabilität wird in dem Masse besser, je weniger Erdalkalifluorid vorhanden ist ; b) die schädlichen fluoridhaldgen Dämpfe werden geringer.

Zweckmässig ist das Gewichtsverhältnis zwischen dem Gehalt an Kalziumfluorid und Kalziumkarbonat in der Umhüllung kleiner als 1 : 4. Dies ist eine Folge des niedrigen Kalziumfluoridgehaltes. Dieses Verhältnis liegt bei normalen basischen Umhüllungen ohne Zirkonium oxyd zwischen l : l und 1 : 3.

Eine Umhüllung für eine solche freie Lichtbogenelektrode nach der Erfindung mit einem sehr niedrigen CaF.-Gehalt braucht nur höchstens 35 Gew.-o Eisenpulver zu enthalten. Bei einer Kontaktelektrode beträgt die Menge gut 1000/0, auf den nichtmetallischen Teil der Umhüllung bezogen.

Sowohl Kontaktelektroden als auch freie Lichtbogenelektroden nach der Erfindung weisen ein ganz besonderes und klares Kennzeichen in der Schlacke auf.

Die der Schweissraupe zugewendete Seite dieser Schlacke hat nämlich ganz oder teilweise eine sehr typische hellgraue Farbe im Gegensatz zur dunkelfarbigen oberen Seite. Deshalb unterscheidet sich diese Schlacke und mithin auch die Elektrode nach der Erfindung, welche diese Schlacke liefert, von sämtlichen andern bekannten basischen Schlacken.

Bei der Untersuchung der Schlacken der Elektroden nach der Erfindung, also sowohl von Kontaktelektroden als auch von freien Lichtbogenelektroden durch Röntgendiffraktion, hat es sich gezeigt, dass sie Zero. enthalten, auch wenn der Umhüllung kein Zoo,, sondern lediglich ZrSiO. zugesetzt worden ist. Dieses freie Zr02 ist in der Schlacke in kristalliner Form vorhanden und es ist wahrscheinlich, dass die hellgraue Farbe in der Schlacke hiemtt zusammenhängt.

Beispiel : Für eine freie Lichtbogenelektrode ergab das nachfolgende Rezept für die Umhüllung vorzügliche Schweissergebnisse.
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Flussspat <SEP> (CaF) <SEP> 30 <SEP> g
<tb> Kalkspat <SEP> (CaCOg) <SEP> 205 <SEP> g
<tb> Silicomangan <SEP> 20 <SEP> g
<tb> Ferrosilizium <SEP> 27 <SEP> g
<tb> Zirkoniumsilikat <SEP> 143 <SEP> g
<tb> Eisenpulver. <SEP> 125 <SEP> g <SEP>
<tb> organisches <SEP> Pressmittel <SEP> 10 <SEP> g
<tb> Natronwasserglas <SEP> 42 <SEP> ml
<tb> Kaliumwasserglas <SEP> 8 <SEP> ml <SEP>
<tb>

Der Durchmesser des Kerndrahtes für diese Umhüllung betrug 5 mm ; die umhüllte Elektrode hatte, nach Trocknen während 1 h auf 350 C, einen Durchmesser von 8, 2 mm. Die Stromstärke war 230 Wechselstrom (50 Per. ) und die Bogenspannung 32 V. Die offene Spannung des Schweisstransformators betrug 80 V.

Es sei bemerkt, dass in dem vorgenannten Rezept das Silicomangan und Ferrosilizium zu den metallischen Teilen gerechnet werden.

PATENTANSPRÜCHE :
1. Schweisselektrode mit einer Umhüllung, deren nichtmetallischer Teil basisch ist und Erdalkalifluorid sowie Erdalkalikarbonat in einer Menge, die beim Schweissen eine schützende Kohlendioxydatmosphäre zu liefern vermag und die wenigstens das Doppelte der Menge Erdalkalifluorid beträgt, und ausserdem ein Bindemittel, wie z. B. Wasserglas, und weiter Metallpulver enthält, welche Umhüllung im wesentlichen frei von wasserstoffhaltigen Verbindungen, wie z. B.

Wasser, Kohlehydraten und organischen Bindemitteln ist, dadurch gekennzeichnet, dass in der Umhüllung der Elektrode 15-30 Gew.- ZrO , be- zogen auf den nichtmetallischen Teil der Umhüllung, gegebenenfalls in an andern Stoffen gebundenem Zustand, und eine Menge Silikat, die als Si02 gerechnet höchstens 100 Gew. -0/0 der verwendeten Menge Zr02 entspricht, enthalten ist.

Claims

2. Schweisselektroden nach Anspruch 1 zum Lichtbogenschweissen, dadurch gekennzeichnet, dass die Umhüllung höchstens 35 Gew. -'10 Eisenpulver enthält.

3. Schweisselektrode nach Anspruch 2 zum Lichtbogenschweissen oder Kontaktschweissen, dadurch gekennzeichnet, dass die Umhüllung, bezogen auf den nichtmetallischen Teil, 5-30 Gew. -0/0 an reduzierenden Metallpulvern enthält.

4. Schweisselektrode nach Anspruch 2 und/oder 3 zum Lichtbogenschweissen oder Kontaktschweissen, dadurch gekennzeichnet, dass das Gewichtsverhältnis zwischen dem Gehalt an Erdalkalifluorid und Erdalkalikarbonat in der Umhüllung weniger als 1 : 4 ist.

5. Schweisselektrode nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 4 zum Lichtbogenschweissen, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehalt an Erdalkalifluorid in der Umhüllung weniger als 10 Gew. auf den nichtmetallischen Teil der Umhüllung bezogen, beträgt.

6. Schweisselektrode nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4 zum Kontaktschweissen, dadurch gekennzeichnet, dass in der Umhüllung eine Menge Silikat, die alsSiO gerechnet, 80-100 Gew. -'1o der verwendeten Menge ZrO2 entspricht und 40 -65 Gew. -0/0 Eisenpulver enthalten ist.

7. Schweisselektrode nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4 zum Kontaktschweissen, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehalt an Erdalkalifluorid in der Umhüllung, auf den nichtmetallischen Teil der Umhüllung bezogen, 8-16 Gew.-lo beträgt.