CH463649A - Wolframelektrode zum Lichtbogenschweissen unter Schutzgas und Verfahren zu ihrer Herstellung - Google Patents

Description

  Wolframelektrode zum Lichtbogenschweissen unter Schutzgas und Verfahren zu ihrer Herstellung    Die Erfindung betrifft eine Wolframelektrode zum  Lichtbogenschweissen unter Schutzgas mit einem Zu  satz von gegenüber dem Wolfram elektronegativeren  Stoffen, sowie ein Verfahren zu deren Herstellung.  



  Es sind nichtabschmelzende Elektroden für das  elektrische Schutzgasschweissen bekannt, die aus Wolf  ram als Grundwerkstoff und verhältnismässig kleinen  Zusätzen von im Vergleich zu Wolfram elektropositi  veren Stoffen bestehen. Diese Zusätze bewirken eine  Verbesserung der Zündeigenschaften der Elektrode,  eine Stabilisierung des Lichtbogens, der bei reinen  Wolframelektroden dazu neigt, auf der Elektroden  spitze zu wandern, und eine Herabsetzung der Tempe  ratur der Elektrodenspitze bei gleicher     Schweissstrom-          stärke.    Diese elektropositiveren Stoffe werden dem  Grundwerkstoff Wolfram meist in Form von Oxyden  in Konzentrationen bis ungefähr 3 % gleichmässig bei  gemischt.  



  Als besonders günstiges Material hat sich Thorium  oxyd erwiesen. Mit solchen thorierten Wolframelektro  den konnten die Lichtbogenschweissverfahren mit  nichtabschmelzender Elektrode und unter Schutzgas  verbessert werden. In jüngster Zeit hat es sich jedoch  herausgestellt, dass diese Vorteile mit einem erheb  lichen Nachteil verknüpft sind, der auf der Gefährlich  keit der natürlichen Radioaktivität des Thoriums be  ruht.

   Die Zusätze von Thorium, das mit einer Halb  wertszeit von etwas über     101     Jahren zwar ein     ver-          hältnismässig    schwacher, jedoch im Hinblick auf die  scharfen Strahlenschutzbestimmungen nicht zu ver  nachlässigender radioaktiver Strahler ist, bilden dem  nach eine Gefahr für diejenigen, die mit solchen Elek  troden regelmässig umgehen und - da auch kleine  Mengen des Elektrodenwerkstoffes in die Schweisse  gelangen - auch für solche Personen, die über längere  Zeiträume mit geschweissten Gegenständen in Berüh  rung kommen. Bei dem zuletzt genannten Personen  kreis kommt hinzu, dass dieser im allgemeinen vom  Vorhandensein der Radioaktivität keine Kenntnis hat    und     demzufolge    auch keine Schutzmassnahmen treffen  wird.  



  Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine  durch Zugabe von gegenüber dem Wolfram     elektrone-          gativeren    Stoffen, die keine natürliche Radioaktivität  besitzen, verbesserte Wolframelektrode zu entwickeln,  die in schweisstechnischer     Hinsicht    mindestens ebenso  vorteilhaft wie eine thorierte Wolframelektrode ist.  



  Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass der Elek  trodenwerkstoff 0,1 bis 2,5 % Lanthanoxyd enthält.  Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Her  stellung der Elektrode, das dadurch gekennzeichnet ist,  dass man das Lanthanoxyd in Pulverform mit Wolf  rammetallpulver oder Wolframsäureanhydrid ver  mischt, diese Pulvermischung anschliessend presst,  dann sintert, wobei im Falle der Verwendung des An  hydrids dieses zum Wolfram reduziert     wird,    und den  Sinterkörper zu Elektroden verarbeitet.  



  Die erfindungsgemässen Schweisselektroden besit  zen überraschenderweise hervorragende     Schweisseigen-          schaften,    die teilweise noch diejenigen der thorierten  Wolframelektroden übertreffen. Besonders hervorzuhe  ben ist zunächst eine Verbesserung der Zündfähigkeit,  die besonders beim Schweissen mit Wechselstrom, bei  dem ein Wiederzünden des Lichtbogens bei Beginn  jeder Halbperiode erforderlich ist, von     grosser    Bedeu  tung ist. Hierbei kann der Wechselstromlichtbogen  auch bei einer verhältnismässig niederen Spannung  sicher aufrechterhalten werden. Ausserdem wird die  Brennzeit des Lichtbogens in derjenigen Halbperiode,  in der die Elektrode Kathode ist, nicht unwesentlich  erhöht.  



  Im Vergleich zu reinen     Wolframelektroden    weisen  die erfindungsgemässen Elektroden bei gleichen Ab  messungen ebenso wie die bekannten     thorierten    Elek  troden eine höhere Belastbarkeit auf. Wird dieser Vor  teil im umgekehrten Sinne ausgenützt, so können, im  Vergleich mit reinen     Wolframelektroden,    bei gleicher  Stromstärke dünnere Elektroden verwendet und dem  zufolge Schweissnähte geringerer Breite hergestellt wer-      den. Schmale     Schweissnähte    setzen wiederum den Ver  zug des geschweissten Werkstückes herab.  



  Weiterhin zeigen die     erfindungsgemässen    Elektro  den infolge der verhältnismässig niedrigen Temperatur  der Elektrodenspitze beim Schweissen eine geringe  Abnutzung, die zur Folge hat, dass die Notwendigkeit  einer häufigen Anschärfung der Elektrodenspitze oder  des     Ersatzes    verbrauchter Elektroden herabgesetzt  wird. Darüberhinaus wird hierdurch auch der Über  gang von Wolfram in die     Schmelze    verringert und  damit der Wolframgehalt des Werkstückes im Bereich  der Schweissnaht     verkleinert.     



  Bei den     erfindungsgemässen    Elektroden ist der  Landthanoxydzusatz zweckmässigerweise gleichmässig  über den ganzen Elektrodenwerkstoff verteilt. Für be  stimmte Sonderfälle     kann    es jedoch auch günstig sein,  das Lanthanoxyd im Innern der Elektrode entlang  ihrer Achse zu konzentrieren, wodurch eine Elektrode  in der Art der bekannten Selenelektroden entsteht.  



  Wenn auch geeigneten Tabellenwerken ohne weite  res entnommen werden kann, dass Lanthan elektrone  gativer als Wolfram ist, so ist seine Verwendung als  Zusatz zu Wolfram bei Schweisselektroden bisher vor  allem deshalb nicht versucht worden, weil es aus der  Metallkunde bekannt ist, dass die Oxyde gewisser sel  tener Erden, speziell jedoch die des Samariums und des  Lanthans, als Zusätze zu Wolfram die mechanische  Bearbeitbarkeit des letzteren stark herabsetzen.

   Es  konnte jedoch festgestellt werden, dass sich     Schweiss-          elektroden    aus Wolfram mit Lanthanzusätzen trotz die  ser Eigenschaften des Lanthans und auch trotz seines       verhältnismässig    grossen Ausdehnungskoeffizienten bei  Einhaltung     bestimmter    Arbeitsbedingungen durchaus  zufriedenstellend herstellen lassen, sofern der Lanthan  oxydgehalt nicht über 2,5 % liegt.  



  Ein Herstellungsverfahren für die Elektrode beruht  im wesentlichen auf einer Arbeitsweise, bei der zu  nächst Lanthanoxyd mit Wolframmetallpulver oder  Wolframsäureanhydrid vermischt wird, diese Pulvermi  schung anschliessend gepresst und dann gesintert wird.  Das fertige Sintermetall kann dann in bekannter Weise  zu     Elektroden        verarbeitet        werden.     



  Zur Erprobung der     erfindungsgemässen    Elektroden  wurde unter anderem ihre Strombelastbarkeit in Ver  gleich mit thorierten Wolframelektroden und Elektroden  aus reinem     Wolfram    untersucht.    Die Versuchsbedingungen waren:  
EMI0002.0016     
  
    Elektrodendurchmesser: <SEP> 3 <SEP> mm
<tb>  Zu <SEP> schweissendes <SEP> Material: <SEP> Kupfer
<tb>  Elektrodenabstand <SEP> zum <SEP> Werkstück: <SEP> 3 <SEP> mm     
EMI0002.0017     
  
    Schutzgas: <SEP> Argon, <SEP> 8 <SEP> ltr./Min.
<tb>  Schweissstrom: <SEP> Wechselstrom <SEP> mit
<tb>  Filterkondensator
<tb>  Schweissdauer:

   <SEP> 1 <SEP> Minute       Als. richtige Höchstbelastung der Elektrode wurde  diejenige Stromstärke angenommen, bei der die an der  Elektrodenspitze entstehende Kugel gerade den glei  chen Durchmesser wie die Elektrode selbst erreicht. Es  ergaben sich für die     maximale    Belastung     in    Ampere  folgende Ergebnisse:

    
EMI0002.0020     
  
    Reines <SEP> Wolfram: <SEP> 117 <SEP> Ampere
<tb>  Wolfram <SEP> + <SEP> 1,2 <SEP> 0/o, <SEP> Thoriumoxyd: <SEP> 143 <SEP> Ampere
<tb>  Wolfram <SEP> + <SEP> 0,7 <SEP> 0/o <SEP> Lanthanoxyd: <SEP> 154 <SEP> Ampere
<tb>  Wolfram <SEP> + <SEP> 1,5 <SEP> 0/o <SEP> Lanthanoxyd: <SEP> 154 <SEP> Ampere       Diese Ergebnisse zeigen, dass die Belastbarkeit der  erfindungsgemässen Elektroden wesentlich besser als  die reiner Wolframelektroden ist und sogar noch um  rund 7,7 0/o höher liegt als diejenige der thorierten  Wolframelektroden.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH I Wolframelektrode zum Lichtbogenschweissen unter Schutzgas mit einem Zusatz von gegenüber dem Wolf ram elektronegativeren Stoffen, dadurch gekennzeich net, dass der Elektrodenwerkstoff 0,1 bis 2,5 0/o Lan thanoxyd enthält. UNTERANSPRÜCHE 1. Wolframelektrode nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektrodenwerkstoff 0,5 bis 2 0/o Lanthanoxyd enthält. 2. Wolframelektrode nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass das Lanthanoxyd gleich- mässig im Elektrodenwerkstoff verteilt ist. 3. Wolframelektrode nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass das Lanthanoxyd im Inneren der Elektrode entlang ihrer Achse konzentriert ist.

   PATENTANSPRUCH II Verfahren zur Herstellung der Wolframelektrode nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass man das Lanthanoxyd in Pulverform mit Wolframme- tallpulver oder Wolframsäureanhydrid vermischt, diese Pulvermischung anschliessend presst, dann sintert, wobei im Falle der Verwendung des Anhydrids dieses zum Wolfram reduziert wird, und den Sinterkörper zu Elektroden verarbeitet.