CH363741A - Schutzgasgemisch für die Lichtbogenschweissung mit abschmelzender Blankdrahtelektrode - Google Patents

Description

  Schutzgasgemisch für die Lichtbogenschweissung mit abschmelzender Blankdrahtelektrode    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 Sauerstoff  gehalt von 50/o nicht überschreitet, um den Abbrand  von Legierungselementen zu beschränken. Ferner  wurde in der Praxis auch bereits mit reiner Kohlen  säure sowie mit einem     Kohlensäure-Sauerstoff-          Gemisch    geschweisst.  



  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, eine relativ hohe Oberflä  chenspannung zeigen. Chemische Angriffe     vermindern     die Oberflächenspannung; man besitzt daher die Mög  lichkeit, sie durch genaue Dosierung der Sauerstoff  zugabe auf das gewünschte Mass zu reduzieren.  



  Beim Schweissen in Argon-Sauerstoff-Gemischen  findet oft bereits aus dem geringsten Anlass ein Ab  brennen von Kohlenstoff statt und ruft dadurch eine  beachtliche Porenempfindlichkeit hervor. Ausserdem  ist die Einbrandform des Lichtbogens unter Argon  und Argon-Sauerstoff-Gemischen für viele Schweiss  zwecke ungünstig, weil sie infolge ihres sehr     flachen     Eingriffes die Entstehung seitlicher Bindefehler be  günstigt.  



  Demgegenüber ist beim Schweissen     mit        reiner     Kohlensäure und mit kohlensäurereichen Gasgemi  schen 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 Lichtbogen in diesem Fall  kurz gestalten, um seine Spritzer abzufangen; in dieser  Form erzeugt er aber wiederum ein zu schmales und  zu tief greifendes     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 Lichtbogenschweissen  unter Argon und Kohlensäure auf entgegengesetzt  liegende Faktoren zurückzuführen     sind,    nämlich bei  Argon auf den zu flachen seitlichen Einbrand und bei  Kohlensäure auf den tiefen     allgemeinen    Einbrand,  war es naheliegend, mit Mischungen beider Gase zu  schweissen. Nun zeigte sich aber, dass schon Bei  mengungen von 15 0/o Kohlensäure zum Argon die  bei Verwendung von reinem Argon charakteristischen  Eigenschaften des Lichtbogens aufheben. Insbeson  dere ist der feintropfige, kurzschlussfreie Werkstoff  übergang bei einer brauchbaren     Lichtbogenlänge    nicht  mehr zu erzielen.

   Bei höherem Kohlensäuregehalt  nehmen Einbrand und Werkstoffübergang die     Form     des Lichtbogens in reinem     C02    an.  



  Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die  Vorteile von Argon und Kohlensäure zu vereinen,  ihre nachteiligen Wirkungen     jedoch    auszuschalten.  



  Das Schutzgasgemisch gemäss der     Erfindung    ist  dadurch gekennzeichnet, dass es 1 bis 15     Vol.o/0    02,  10 bis 70     Vol:o/o        C02    und ferner Argon enthält.      Die Zugabe von 1 bis 15 Vol.% Sauerstoff zu  einem Gemisch aus Argon und 15 Vol. % Kohlen  säure ermöglicht schon einen kurzschlussfrei bren  nenden Lichtbogen.

   Weiterhin hat sich gezeigt, dass  schon ein Sauerstoffzusatz von 1 Vol. % zu Ge  mischen aus 10 bis 70 Vol. % C02 und Argon die  Einbrandform schweisstechnisch günstig beeinflusst,  weil einesteils die für die     C02    Verwendung charakte  ristische Verbreiterung des Lichtbogens und ander  seits die für die Verwendung von Argon charakte  ristische Erweiterung der Einbrandwirkung in der  Nahtwurzel erzielt wird. Schweisstechnisch besonders  günstig ist ein Ar-C02-O2-Gemisch mit mindestens  10 Vol. % C02, 3 bis 15 Vol. % 02 und Argon als  Rest.  



  Für die Abfüllung und     Aufbewahrung    der Gas  mischung in einer einzigen Stahlflasche wird die  obere Grenze des     C02    Gehaltes der Mischung zweck  mässigerweise so gewählt, dass der C02 Partialdruck       in    der Flasche den Dampfdruck des     C02    bei der  tiefsten, zu erwartenden Aussentemperatur nicht über  schreitet, das heisst, dass die Flaschenfüllung     bezüg-          lich    ihres     C02    Gehaltes höchstens gesättigt ist.

    Andernfalls würde sich bei entsprechend tiefer Tem  peratur     flüssiges        C02    in der Flasche abscheiden, was  bei der Entnahme der Gasmischung aus der Flasche  zu Änderungen des Mischungsverhältnisses führen  würde. Bei einem Flaschenfülldruck von etwa 150 at  und zu erwartenden Aussentemperaturen bis etwa  -15  C ist z. B. eine Mischung aus 5 Vol. % 02,  15 Vol. % C02 und reinem Argon als Rest bezüglich  des     C02    Anteils unter den zu erwartenden Tempe  raturbedingungen höchstens gesättigt und kann als  homogenes und homogenbleibendes Gemisch der  Flasche entnommen werden.  



  Eine entsprechende Gasmischung mit mehr als  20 und bis 70 Vol % C02 hingegen ist unter den  oben genannten Bedingungen bei entsprechend tiefen  Temperaturen an     C02    übersättigt. Um     ein    konstantes  Mischungsverhältnis des Schutzgases bei der Schwei  ssung zu gewährleisten, wird das C02 in diesem Fall  zweckmässigerweise einer nur mit C02 gefüllten  Flasche entnommen und unmittelbar vor oder wäh  rend des Schweissens im gewünschten Mengenver  hältnis mit den anderen Gasen gemischt.  



  Die angestrebte Wirkung, die auf eine Ver  änderung der Stromverteilung in der Lichtbogen  atmosphäre hinzielt, kann noch dadurch günstig  beeinflusst werden, dass man den     Schutzgasgemischen     noch kleine Mengen, gegebenenfalls Spuren von gut  ionisierbaren Gasen, Dämpfen oder staubförmigen    Bestandteilen zusetzt. Für diesen Zweck eignen sich  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. Gasförmige Stoffe dieser  Art, z. B. Krypton, werden zweckmässigerweise in  Mengen von 0,1 bis 2 Vol % feste Stoffe in Mengen  von 0,05 bis 0,5 g/1 beigemischt.  



  Die ionisierenden Zusatzbestandteile können dem  Lichtbogen bzw. seiner Umgebung gleichzeitig mit  den Hauptbestandteilen durch gesonderte Zuleitungen  zugeführt werden.  



  Zur Durchführung der Schweissung mit dem Gas  gemisch nach der Erfindung kann auch     eine    Düse  verwendet werden, der die einzelnen Bestandteile des  herzustellenden Gasgemisches getrennt     zugeführt     werden und aus der sie gemeinsam ausströmen.  



  Der in rohem Argon gewöhnlich enthaltene  Stickstoff ist nachteilig für die Qualität der Schweiss  naht, da dieser Stoff unter anderem die Bildung von  Poren in der Schweissnaht bedingt. Für die erfin  dungsgemässe Schutzgasmischung wird daher zweck  mässigerweise entsprechend reines Argon verwendet,  wie es als Reinargon im Handel ist.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE I. Schutzgasgemisch für die Lichtbogenschwei ssung mit abschmelzender Blankdrahtelektrode, da durch gekennzeichnet, dass es 1 bis 15 Vol. % 02, 10 bis 70 Vol. % C02 und ferner Argon enthält. II. Verwendung eines Schutzgasgemisches ge mäss Patentanspruch I für die Lichtbogenschweissung mit abschmelzender Blankdrahtelektrode, dadurch ge kennzeichnet, dass das Schutzgas als homogenes Ge misch einer Stahlflasche entnommen wird, wobei das Schutzgas 3 bis 15 Vol.0/o 02 und höchstens soviel C02 enthält, dass unter den Druck- und Temperatur bedingungen des Schutzgasgemisches in der Stahl flasche eine die Homogenität der Mischung beein trächtigende C02 Kondensation vermieden wird. UNTERANSPRÜCHE 1.

   Schutzgasgemisch nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass es 3 bis 15 Vol .0/o 02 enthält. 2. Schutzgasgemisch nach Patentanspruch 1, da durch gekennzeichnet, dass es 20 bis 70 Vol fl/o C02 enthält. 3. Verwendung nach Patentanspruch II für die Lichtbogenschweissung von Stahl.