CH171088A - Stahlelektrode für elektrische Lichtbogenschweissung. - Google Patents

Description

  Stahlelektrode für elektrische     Lichtbogenschweissung.       Bei der elektrischen     Lichtbogenschwei-          ssung    von Stahl mit Stahlelektroden wird be  kanntlich -während des Schweissprozesses von  dem geschmolzenen Schweissgut aus der um  gebenden Luft Sauerstoff und Stickstoff     auf-          genommen,    wodurch die     Eibenschaften    des  niedergeschmolzenen Materials erheblich ver  schlechtert werden. Insbesondere wird das  selbe dadurch spröde.

   Die Kerbzähigkeit,  die bei gutem, weichem     Flussstahl,    etwa 15  bis 30     ink5r'em'    beträgt, geht in der Schweiss  naht bis auf etwa 1     mkb/cm2    zurück, wenn  Elektroden aus weichem     Kohlenstoffstahl     ohne Umhüllung     verwendet    werden. Solche       Schweissungen    sind natürlich sehr gefährdet.,  wenn gelegentlich eine starke, stossweise Be  lastung und Beanspruchung der Schweissnaht  auftritt oder die Möglichkeit einer Bildung  von Anrissen durch Wärmedehnungen usw.  vorliegt. Sie dürfen für Schweissverbindun  gen nicht verwendet werden, deren Bruch  schlimme Folgen haben kann, wie dies zum  Beispiel bei Dampfkesseln der Fall ist.

      Durch Anwendung von     Legierungs-          hesta.ndteilen    im Stahl der Elektroden, wie  zum Beispiel     14Zangan,    die, sich leichter mit  dem Sauerstoff der Luft verbinden als Eisen,  und deren Oxyde die Güte der Schweissnaht  weniger     beeinträchtigen,    konnte man die  Kerbzähigkeit derselben bis auf etwa  5     mkglem=    steigern. Ein anderer Weg hierzu  ist die Anwendung von Umhüllungen der  Elektroden, um die Luft von dem Lichtbogen  fernzuhalten.

   Die meisten der gebräuchlichen  Umhüllungen haben aber fast keine Einwir  kung auf die     Kerbzähigkeit    der Schweissnaht,  da sie entweder zu dünn sind, um wirksam  zu sein, oder selbst Stoffe enthalten, welche  eine Oxydation oder     sonstige    Verunreinigung  der Schweissnaht bewirken.

   Nur einzelne  Umhüllungen, eventuell kombiniert mit Le  gierungsbestandteilen in dem Stahlkern der  Elektrode, ergeben     Kerbzähigkeitswerte    der  Schweissnaht von etwa 5 bis 10     mkg/cm2.     Dabei zeigt sich der Übelstand, dass sowohl  die Legierungsbestandteile, als auch die Um-           hüllungen,    welche auf die Kerbzähigkeit  günstig eines -wirken, gewöhnlich gleichzeitig  eine erhebliche     Porigkeit    der Schweissnaht  mit sich bringen, welche natürlich leicht     Un-          dichtheiten    und ungenügende     Festigkeit    zur  Folge hat.

   Auch können erhebliche Poren im  Bruchquerschnitt der     gerbschlagproben    hö  here Schlagarbeiten ergeben, als der gleiche       ssrerkstoff    in porenfreiem Zustande, so dass  die Poren die Kerbzähigkeit grösser erschei  nen lassen, als sie     tatsächlich    ist. Diese Po  ren (Gasblasen) sind eine Folge chemischer  Umsetzungen, die in dem geschmolzenen       Schweissgut    unter der Einwirkung des Luft  sauerstoffes, der     Legierungsbestandteile    des       Elektrodenkernes    und der Bestandteile der  Umhüllung vor sich gehen.  



  Durch eine lange Reihe eingehender Ver  suche ist es gelungen, eine Elektrode herzu  stellen, mit welcher eine praktisch porenfreie  Schweissnaht erzielt und deren Kerbzähigkeit  der des gewalzten Grundmaterials etwa gleich  gemacht werden kann. Hierzu ist es nötig,  eine Umhüllung zu verwenden, die keinerlei  Bestandteile enthält, welche schädlich auf die  Schweissnaht einwirken.  



  Gegenstand der Erfindung ist eine Stahl  elektrode für elektrische     Lichtbogenschwei-          13ung,    welche eine     Magnesium-    und Alkali  silikat enthaltende Umhüllung besitzt, da  durch gekennzeichnet, dass die Umhüllungs  masse aus Wasserglas, technischem     Magne-          siumsilikat    und     desoxydierenden    und legie  rungsbildenden     Mitteln    besteht und keine Be  standteile enthält, welche     Sauerstoff    und andere  Verunreinigungen auf den Stahl     übertragen.     



  Die Umhüllung wird vorteilhaft so stark  ausgeführt, dass sie in bekannter Weise einen  das abschmelzende Ende der Elektrode um  gebenden und etwas vorstehenden Krater bil  det, der den Lichtbogen teilweise einhüllt und  vor     Luftzutritt    schützt. Die Umhüllung bil  det beim Schweissen einen     Glasfluss,    der, von  dem Kraterrand     herabtropfend    und durch  die hohe     Lichtbogentemperatur    teilweise ver  dampfend, einen weiteren     .Schutz        ausübt,    ins  besondere auch das     Stahlschmelzgut    als flüs  sige Schlackenschicht luftabschliessend be-    deckt.

   Die Umhüllung wird auch in festem  Zustande den Schweissstab als möglichst  dichte, homogene Masse bedecken und hat  zweckmässig keine porige oder faserige Struk  tur, um das Aufnehmen von Feuchtigkeit  und andern Verunreinigungen vor der Benut  zung zu vermeiden. Es ist von Vorteil, wenn  die Schlacke in geschmolzenem Zustande  dünnflüssig ist und den Stahl gut benetzt,  so dass sie nicht örtliche Zusammenballungen  bildet, sondern sich gleichmässig ausbreitet.  Sie soll auch nicht die Eigenschaft haben,  bei der hohen Temperatur selbst Sauerstoff  au: der Luft aufzunehmen und auf den ge  schmolzenen Stahl zu übertragen.  



  Die der Umhüllung zur Erhöhung ihrer  Wirksamkeit beigefügten     desoxydierenden     und     legierungbildenden        Mittel,        wie    zum Bei  spiel     Ferromangan,    können     ohne    Bildung  schädlicher Verunreinigungen etwa noch zu  tretenden Luftsauerstoff an sich reissen oder  durch Abgabe von Legierungsbestandteilen,  wie zum Beispiel Mangan,     Molybdän        usw..     die Güte des niedergeschmolzenen Stahls er  höhen. Es     wurde    gefunden, dass solche Zu  sätze am besten wirken, wenn sie sich mög  lichst nahe an dem Stahlkern befinden.

   Um  dies zu erreichen, können mehrere Umhül  lungsschichten übereinander aufgetragen wer  den, von denen die innern einen grösseren  Gehalt an     desoxydierenden    und     legierung-          bildenden    Zusatzstoffen enthalten als die  äussern     Schichten.     



  Elektroden aus reinem Stahl, die mit der  beschriebenen Umhüllung versehen sind,     er-          g@ben    praktisch porenfreie     Schweissungen    von  etwa 10 bis 15     mkg@em2    Kerbzähigkeit.  



  Eine weitere Erhöhung der     Kerbzähig-          keit    wird dadurch erreicht, dass die beschrie  bene Umhüllung noch mit einem Mantel aus  nicht schmelzendem Material umgeben wird,  der eine Verlängerung des den Lichtbogen  schützenden Kraters bewirkt und dadurch  den     Luftzutritt    noch mehr abhält. Hierbei  hat sich eine     Bewicklung    mit Papier be  währt, das durch Imprägnierung mit     Was-          sergla.s    in bekannter Weise in gewissem  Masse , feuerbeständig gemacht wird.

   Die      schmelzende innere Umhüllung fliesst nun  mehr innen an dem vorstehenden Papierkra  ter herab, der sich dabei so stark erhitzt, dass  das von ihm aufgesogene Wasserglas ebenfalls  geschmolzen wird und sich mit der innern       Umhüllung.:,    vermischt, während das Papier  von aussen verbrennt oder nach     Verkohlung     mechanisch abbröckelt.  



  Das Papier soll zweckmässig ebenfalls  keine für die     Schweissung    schädlichen Be  standteile enthalten, da solche in die Schlacke  und aus dieser in den geschmolzenen Stahl  gelangen können. Am besten bewährte sich  ein sehr reines Löschpapier, das auch die er  forderliche     Saugfähigkeit    zur Aufnahme  einer genügenden Menge Wasserglas besitzt.  Dieses besteht nach den angestellten Ver  suchen am besten aus einer Mischung von       Kaliwasserglas    und     Natronwasserglas.     



  Durch diesen verbesserten Schutz wird  die     Kerbzähigkeit    der Schweissnaht weiter  bis auf 20     rnltg!cm2    und höher gesteigert bei  praktischer Freiheit von Poren. Zugfestig  keit und Dehnbarkeit sind gleichfalls sehr  gut und gleichmässig. Biegewinkel von 180    werden bei sachgemässer Ausführung der       Schweissung    regelmässig erreicht, selbst bei  den grössten praktisch vorkommenden Dicken  des Grundmaterials.  



  Von entscheidendem Einfluss auf die Qua  lität der Elektrode ist die Beschaffenheit des       Elektrodenkernes,    weshalb es notwendig ist,  einen besonders reinen Stahl als Elektroden  kern zu verwenden, eine Massnahme, deren  Zweckmässigkeit für die Güte einer     Sehwei-          ssung    an sich bekannt ist. Es können mit  einem Stahl, der im sauren     Siemens-Martin-          Ofen    aus reinstem Roheisen erschmolzen  wird, wesentlich bessere Ergebnisse erzielt  werden als mit dem zum Beispiel durch Um  schmelzen im Elektroofen erzielten Stahl.

    Diesem Stahl fehlen Verunreinigungen, die  bei andern Herstellungsverfahren in den  Stahl gelangen oder darin verbleiben und die  einen schädlichen Einfluss auf die     Schwei-          ssung    ausüben, obgleich sie in so geringer  Menge vorhanden sind, dass sie durch die  übliche Analyse meist nicht ermittelt werden.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Stahlelektrode für elektrische Lichtbogen- schweissung mit einer Magnesium- und Al kalisilikat enthaltenden Umhüllung, dadurch gekennzeichnet, dass die Umhüllungsmasse aus Wasserglas, technischem Magne7siumsili- kat und desoxydierenden und legierungbil- denden Mitteln besteht und keine Bestand teile enthält, welche Sauerstoff und andere Verunreinigungen auf den Stahl übertragen. UNTERANSPRt7CHE 1.

   Elektrode nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Umhüllung aus mehreren Schichten gebildet ist, wobei die innern Schichten einen grösseren Gehalt an desoxydierenden und leCierungbilden- den Mitteln enthalten als die äussern Schichten. 2. Elektrode nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Umhüllung eine solche Stärke aufweist, dass sie einen das abschmelzende Ende der Elektrode um gebenden und etwas vorstehenden Krater bildet, der den Lichtbogen teilweise ein hüllt und vor Luftzutritt schützt. 3.

   Elektrode nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Umhüllung von einem Mantel aus nicht schmelzendem Ma. terial umgeben ist. 4. Elektrode nach Patentanspruch und Un teranspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Mantel aus sehr reinem Lösch papier hergestellt ist. 5. Elektrode nach Patentanspruch und Un teransprüchen 3 und 4, dadurch gekenn zeichnet, dass das Löschpapier mit einem Gemisch von Natronwa.sserglas und Kali wasserglas imprägniert ist. 6 Elektrode nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, da.ss der Stahlkern aus im sauren Siemens-Martin-Ofen aus reinstem Roheisen erschmolzenem Stahl hergestellt ist.