Verfahren zur Herstellung einer umhüllten Schweisselektrode Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Her stellung einer umhüllten Schweisselektrode, wobei ein Kerndraht aus Metall mit einer Masse umhüllt wird, die schlackenbildende Stoffe, Metallpulver und als Bindemittel Wasserglas enthält, und nachher erhitzt wird.
Die Umhüllungsmasse für eine Schweisselektrode besteht bekanntlich im wesentlichen aus einem Gemisch mehrerer schlackenbildender Komponenten und einer Anzahl Zusätze von Stoffen, welche die Eigenschaften der Umhüllungsmasse und der um hüllten Elektrode modifizieren. Als schlackenbildende Komponenten verwendet man manchmal, entweder allein oder in Kombination, Feldspat, Bentonit, Kaolin, Talk, Rutil, Ferro-Oxyd, Calciumkarbonat, Asbest, Manganoxyd und Calciumfluorid. übliche weitere Zusätze sind z. B. Bindemittel, wie Natrium- oder Kaliumwasserglas, Bogenstabilisatoren wie Feld spat, Kohlenhydrate, Titanate.
Weiterhin können der Masse noch Stoffe mit oxydierenden oder reduzie renden Eigenschaften, Metallpulver und Press- oder Extrusionsmittel, wie Bentonit, Kaolin und Alginate zugesetzt werden. Die Umhüllungsmasse enthält ausserdem eine Wassermenge, die nach dem Anbrin gen der Umhüllung auf dem Metallkern durch eine Wärmebehandlung ausgetrieben werden muss.
Es ist häufig besonders schwierig, bei dieser Wärmebehandlung das Auftreten von Rissen und Sprüngen in der Umhüllung zu verhüten.
In der Praxis wird die umhüllte Elektrode nach der Extrusion daher gewöhnlich einer vorsichtigen Vortrocknung bei einer Temperatur unter 100 C unterworfen; eine Vortrocknung bei dieser Tempe ratur ist aber oft nicht hinreichend. Insbesondere bei dick umhüllten Elektroden tritt auch dann noch viel Ausschuss durch Reissen oder Springen der Um hüllung auf. Schweisselektroden mit dicker Umhüllung werden daher vielfach nach dem Anbringen der Um hüllung auf Halter gesetzt und einige Tage an Luft gewöhnlich bei Zimmertemperatur vorgetrocknet. Trotz dieser und weiterer Massnahmen, wie z.
B. des Einblasens von Dampf während des Trockenvorgangs in einen Ofen mit einer Transportvorrichtung für die Elektroden, welche Massnahmen die Herstellung ver wickelter machen, gelingt es in den meisten Fällen nicht, den durch Reissen und Springen der Umhüllung bedingten Ausschussprozentsatz bei der Herstellung umhüllter -Schweisselektroden unterhalb angemessener Grenzen zu halten.
Die Erfindung bezweckt, das Auftreten von Rissen bei der Herstellung umhüllter Schweisselek troden geeigneten Masse ein Antireissmittel zugesetzt wird.
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren, das sich dadurch kennzeichnet, dass der Masse Poly- oxyäthylen mit einem Molekulargewicht von wenig stens 103 zugesetzt wird.
Mit dieser Masse umhüllte Schweisselektrode kön nen sofort nach dem Anbringen der Masse auf dem Metallkern durch Pressen oder Extrusion in einem Ofen getrocknet werden, dessen Temperatur bis 120' C ansteigt, ohne dass Risse oder Sprünge in der Umhüllung auftreten. Sämtliche die Herstellung er schwerenden Massnahmen, wie Trocknen auf Haltern und Einblasen von Dampf in den Trockenofen, kom men in Fortfall.
Es hat sich weiterhin ergeben, dass bei Verwen dung von Polyoxyäthylen-Verbindungen mit einem Molekulargewicht von der Grössenordnung von wenigstens 105, dieser Zustatz nicht nur die Rissbil- dung beim Trocknen verhütet, sondern auch völlig oder teilweise das Press- oder Extrusionsmittel er setzen kann. Als Bindemittel ist Polyoxyäthylen aber praktisch und wirtschaftlich nicht gut brauchbar. Es ergab sich, dass man für einen angemessenen Zusammenhang, bei Weglassung des üblichen Bindemittels Wasserglas, 5-10 % Polyoxyäthylen zusetzen muss, auf das Um hüllungsgewicht bezogen, um eine angemessene Bin dung zu erzielen.
Es ergab sich aber, dass beim Trock nen bei etwa 100 C dann Risse in der Umhüllung auftreten. Bei Umhüllungen, die über 250 C gesin tert werden müssen, verschwindet ausserdem der Zu sammenhang der Umhüllung völlig infolge der Zer setzung des Polyoxyäthylens.
Nach der Erfindung wurde festgestellt, dass Poly- oxyäthylen bei Vorhandensein von Wasserglas als Bindemittel die Rissbildung beim Trocknen verhütet.
Polyoxyäthylen-Verbindungen, die besonders ge eignet als Antireissmittel verwendbar sind, sind z. B. die unter den Handelsmarken Carbowax und Polyox im Handel erhältlichen Erzeugnisse (dies sind Erzeugnisse der Union Carbide Chemicals Com pany) und Polywachs (ein Erzeugnis der Che mischen Werke Hüls).
Die zum Erzielen des beabsichtigten Effektes zu verwendenden Mengen sind gering. Für die meisten Anwendungen genügen Mengen zwischen 0,5 bis 2 ö des Gewichtes der Umhüllungsmasse. Mehr als 3 verringert meist die Wirkung als Anti-Reissmittel.
Sämtliche Sorten von Umhüllungsmassen für Schweisselektroden können gemäss dem Verfahren nach der Erfindung bereitet werden. Das Verfahren eignet sich besonders zur Herstellung von dick um hüllten Schweisselektroden.
Der Metallkern der Elektrode kann aus den üb lichen Metallen oder Legierungen, wie z. B. rost freiem Stahl, Nickel, Bronze, weichen Stahlsorten, Monet und anderen Materialen bestehen und kann einen üblichen Durchmesser, z. B. zwischen 1,5 und 13 mm haben.
Die Umhüllungsstärke setzt der Anwendungs möglichkeit der gemäss dem Verfahren nach der Erfindung hergestellten Umhüllungsmassen keine Grenze. Sie kann sich zwischen 0,25 und 4 mm ändern, aber auch noch dickere Umhüllungen lassen sich mit diesen Massen anbringen.
Die Elektroden nach der Erfindung können so wohl von der Kontaktart als auch von der freien Bogenart sein.
Bemerkt wird, dass aus einer amerikanischen Pa tentschrift Press- oder Extrusionsmittel bekannt sind, welche gleichzeitig das Reissen oder Springen der Umhüllungen beim Trocknen verhüten.
Die in der erwähnten Patentschrift genannten Stoffe haben jedoch den Nachteil, dass sie chemisch meist nicht indifferent sind oder aus Metallsalzen bestehen, so dass bei den angewendeten Trockentem peraturen freie Metalloxyde in der Umhüllung gebil det werden, welche hygroskopisch sind. Weiterhin enthalten mehrere der genannten Stoffe Schwefel oder Stickstoff, die beim Gebrauch der auf diese Weise umhüllten Schweisselektroden unerwünschte Neben- erscheinungen ergeben können. So kann der Schwe fel Porosität der Schweissung herbeiführen und auch erhöht sich die Reissneigung der Schweissung; Stick stoff gibt zu einem sehr unangenehmen Geruch beim Schweissen Anlass und dessen Vorhandensein im Schweissmetall ist sehr unerwünscht.
Das Verfahren nach der Erfindung wird an Hand nachfolgender Beispiele näher erläutert. <I>Beispiel 1</I> In einer Mischmühle wurden folgende pulverför mige Stoffe gemischt:
EMI0002.0004
Kalkspat <SEP> (CaCO3) <SEP> 200 <SEP> g
<tb> Flussspat <SEP> (CaF2) <SEP> 100 <SEP> g
<tb> Ferrosilicium <SEP> (45 <SEP> % <SEP> Si, <SEP> Rest <SEP> Fe) <SEP> 35 <SEP> g
<tb> Silikomangan <SEP> (70 <SEP> % <SEP> Mn, <SEP> 20 <SEP> % <SEP> Si) <SEP> 35 <SEP> g
<tb> Zirkoniumsilikat <SEP> (ZrSiO4) <SEP> 160 <SEP> g
<tb> Eisenpulver <SEP> 500 <SEP> g
<tb> Polyoxyäthylen <SEP> (Molekulargewicht <SEP> 10';) <SEP> 20 <SEP> g
<tb> (z. <SEP> B. <SEP> in <SEP> Form <SEP> von <SEP> Polyox <SEP> 205 ). Sämtliche pulverförmigen Stoffe sind von solcher Feinheit, dass sie völlig durch einen Sieb DIN 10 (Maschenweite 0,6 mm) hindurchgehen.
Nach dem Trockenmischen werden 120 cm3 Natronwasserglas zugesetzt und 15 Minuten lang nass gemischt. Mit der erzielten Paste werden Weichstahlkerndrähte in der Stärke von 5 mm bis auf eine Stärke von 10 mm umhüllt. Sofort nach dem Pressen wurden die um hüllten Elektroden in einem Trockenofen getrocknet, in dem die Elektroden bereits nach 20 Minuten in eine Temperaturzone von 120 C gelangen. Diese schnelle Trocknung erfolgt ohne Rissbildung. Nach dieser Trocknung werden diese basisch umhüllten Kontaktelektroden noch bei einer Temperatur von 400 C nachgesintert, wobei sich das Polyoxyäthylen zersetzt.
Wird das Polyox 205 durch 15g Natrium- alginat, einem üblichen Extrusionsmittel, ersetzt, so treten beim angewendeten schnellen Trockenverfah ren viele Längsrisse in der Umhüllung auf. Werden ausser den 15g Natriumalginat noch 15 g Polyoxy- äthylen mit einem Molekulargewicht von 103, z. B. in Form von Polywachs 6000 oder in Form von Carbowax 4000 zugesetzt, so treten keine Risse in der Umhüllung auf. Die letzten beiden Proben weisen deutlich nach, dass Polyoxyäthylen besonders als Antireissmittel wirksam ist.
Es wirkt auch als Press- oder Extrusionsmittel, aber in etwas geringerem Masse als Alginate und erst befriedigend bei höheren Mole kulargewichten von etwa 105, wie es die erste Probe nachweist.
<I>Beispiel 11</I> In einer Mischmühle wurden folgende Stoffe ge mischt:
EMI0002.0013
Kalkspat <SEP> 360 <SEP> g
<tb> Flussspat <SEP> 270 <SEP> g
<tb> Ferrosilicium <SEP> 80 <SEP> g
EMI0003.0000
Ferromangan <SEP> (85 <SEP> % <SEP> Mn) <SEP> 40 <SEP> g
<tb> Rutil <SEP> (TiO2) <SEP> 40 <SEP> g
<tb> Bentonit <SEP> 30 <SEP> g
<tb> Eisenpulver <SEP> 100 <SEP> g
<tb> Polyoxyäthylen
<tb> (Molekulargewicht <SEP> etwa <SEP> 101) <SEP> 15 <SEP> g
<tb> Kaliwasserglas <SEP> 140 <SEP> cm3 Die Pulverfeinheit, das Trocken- und Nassmischen sind wie im Beispiel I beschrieben. Kerndrähte in der Stärke von 5 mm werden mit der erzielten Paste bis auf eine Stärke von 8 mm umhüllt. Das anschliessende Trocknen und Sintern wird wie im Beispiel I durch geführt. Bei der schnellen Trocknung werden keine Risse in der Umhüllung gebildet.
Werden die 15 g Polyoxyäthylen durch 15 g Natriumalginat ersetzt, so treten dagegen Risse in der Umhüllung auf.
Bemerkt wird, dass in diesem Falle 15 g Poly- oxyäthylen mit einem Molekulargewicht von etwa 101, zusammen mit Bentonit, hinreichend sind, um der Paste eine gute Pressbarkeit zu verleihen. <I>Beispiel 111</I> Versucht man, das Gemisch des Beispiels I ohne Wasserglas zu verwenden, unter Erhöhung der Menge an Polyoxyäthylen auf 50 bis 75 g, wobei letzteres gegebenenfalls mit Hilfe der erforderlichen Wasser menge vorher in ein Gel umgesetzt wird, so ergibt sich nach Trocknung eine beträchtliche Rissbildung in der Umhüllung. Polyoxyäthylen eignet sich daher nicht dazu, das Bindemittel, wie Wasserglas, zu ersetzen.