DEF0000652MA - Schweißelektrode zum Auftragen von Hartmetall und Verfahren zu ihrer Herstellung - Google Patents

Description

Elektroden zum Hartschweißen sind gewöhnlich in vier Gruppen eingeteilt, und zwar in

1) niedriglegierte Elektroden,

2) hochlegierte Elektroden,

3) eisenfreie Elektroden und schließlich

4) Hartmetallelektroden,

auf welch letztere Gattung sich die vorliegende Erfindung bezieht. Elektroden der drei ersten Gruppen bestehen gewöhnlich aus bekleideten, massiven Drähten, die ein homogenes Schweißgut ergeben zum Unterschiede von Elektroden der vierten Gruppe, die ein heterogenes Gut liefern. Diese letztere Art Elektroden ist bisher rohrförmig ausgeführt, wobei das Rohr aus weichem Stahl besteht und Hartmetall, z.B. Wolframkarbid, innerhalb desselben in Form von mehr oder wenig fein zerkleinerten Körpern enthält, wobei die Körner vom einen Ende her nach dem Abschneiden der Rohre eingefüllt werden. Falls die Rohre aus einem Band durch Umbiegen und z.B. Längsschweißen hergestellt werden, können die Körner gleichzeitig mit dem Umbiegen eingefüllt werden. Beim Schweißen darf die Temperatur nicht so hoch sein, dass die Körner schmelzen, sondern die Körner sollen in der von dem geschmolzenen Stahlrohr gebildeten Matrize fixiert werden. Der Stahl dient also als Bindemittel für die gegen Verschleiß sehr beständigen Karbide. Zur Verbesserung der Schweißeigenschaften werden die Rohre gewöhnlich außen nach an sich bekannten Verfahren belegt.

Die rohrförmigen Elektroden sind jedoch mit gewissen wirtschaftlichen und schweißtechnischen Nachteilen verbunden, die durch Verwendung der Elektroden und der Grundregeln der vorliegenden Erfindung vermieden werden. Schweißelektroden gemäß der Erfindung sind dadurch gekennzeichnet, dass sie aus einem metallischen Kern, z.B. aus Stahl, bestehen, der von einem Teilchen aus Hartmetall, z.B. Wolframkarbid, enthaltenden, nicht-metallischen Bindemittelbelag umgeben ist. Das Bindemittel soll vorzugsweise die Schweißeigenschaften verbessern. Das Bindemittel soll vorzugsweise die Schweißeigenschaften verbessern. Es wurde gefunden, dass man mit einer solchen Elektrode einen günstigeren Schweißverlauf als mit Rohrelektroden erhält. Rohrelektroden besitzen ein schlechtes Wärmeleitungsvermögen, sodass die Rohre leicht überhitzt und glühend werden. Man ist darum gezwungen, die Wandstärke der Rohre so groß zu halten, dass der Gehalt an Stahl im Verhältnis zu Hartmetall vom Verschleißgesichtspunkt aus ungünstig hoch wird. Mit einem homogenen Kerndraht nach der vorliegenden Erfindung kann dieser Stahlgehalt niedriger gehalten werden.

Ein Anlass zu Störungen beim Schweißen mit Rohrelektroden ist der Umstand, dass das Rohrende nicht immer beim Abreißen des Lichtbogens zuschmilzt, was dazu führen kann, dass ein Teil der Körnerfüllung ausfließt. Hohe Anforderungen werden deshalb daran gestellt, dass die Füllung in Rohrelektroden hart gepackt ist. Schwierigkeiten der genannten Art fallen ganz weg nach der vorliegenden Erfindung.

In gewissen Fällen sind Hartmetallelektroden mit kleinen Durchmessern erwünscht. Bei Verwendung von Rohren sind die Möglichkeiten einer wirtschaftlichen Herstellung durch die Schwierigkeit, die Körnerfüllung in schmale Rohre einzubringen, begrenzt. Bei Verwendung eines homogenen Kerndrahtes besteht vom Herstellungsgesichtspunkt aus keine Dimensionsbegrenzung nach unten. Die wirtschaftlichen Vorteile der Erfindung treten am meisten im Falle von kleinen Durchmessern zutage, sind jedoch auch in den übrigen Fällen vorhanden. Dies geht aus folgenden Ausführungen hervor, in denen ein beispielsweises Verfahren zur Herstellung von Elektroden nach der vorliegenden Erfindung beschrieben ist.

Zerkleinerter Hartmetallkörper, z.B. aus Wolframkarbid, werden mit Wasserglas oder einem anderen geeigneten Bindemittel gemischt. Die Viskosität des Bindemittels ist mit erhöhter Korngröße höher zu halten, damit die schweren Körner nicht nach unten sinken und sich in dem unteren Teil der Elektrode vor der Trocknung anreichern. Falls es erwünscht ist, die Matrize zu legieren, so dass die Körner in einem zäheren und bzw. oder härteren Grundmaterial zurückgehalten werden, wird Metallpulver zugesetzt. Das Metall wird zweckmäßig mit gleichzeitiger Rücksicht auf die Schweißung fördernde Eigenschaften gewählt und so, dass es das geschweißte Material legiert. Ein Belag mit Wasserglas und Karbidkörnern allein gibt jedoch schon sehr gute Schweißeigenschaften, wenn umgekehrte Polarität verwendet wird und bietet vor einer weiteren Mischung mit gewöhnlichen Bestandteilen für Elektrodenbeläge den Vorteil, dass der Gehalt an Hartmetall im Schweißgut so groß wie möglich gehalten wird und dass die Trocknungsbedingungen innerhalb weiter Grenzen hinsichtlich Zeit und Temperatur verändert werden können, und zwar zwischen 2-15 Stunden bei 100-200°C. Dieser letztere Umstand ermöglicht es, dass der Ausschuss sehr niedrig gehalten werden kann. Der Belag kann entweder durch mehrmaliges Tauchen oder durch Pressen erzielt werden. Beim Belegen durch Tauchen, in welchem Fall das Bindemittel zweckmäßig eine dünnere Konsistenz hat, ist ständiges Umrühren zu empfehelen,förmig in dem Bindemittel verteilt zu halten.

Außer den Vorteilen des vorliegenden Verfahrens, die aus den obigen Ausführungen hervorgehen, sei erwähnt, dass es viel billiger und leichter ist, Drähte zu beschaffen als Rohre, und außerdem sind Drähte besser für eine Belegung durch Pressen geeignet, weil Drähte leichter vollständig gerade hergestellt werden können.

Ausführungsbeispiel:

5 kg zerkleinertes Wolframkarbid mit einer Korngröße von 0,15 - 0,30 mm wird zusammen mit 1,5 kg Kaliwasserglas mit einer Viskosität von 475 c P nach Höppler gemischt.

Schweißdraht mit einem Kohlenstoffgehalt von 0,10% und einem Durchmesser von

3 mm wird in die Mischung getaucht und bei 150°C während 3 Stunden getrocknet, worauf das Tauchen und Trocknen noch zweimal wiederholt wird, so dass ein endgültiger äußerer Durchmesser von7 mm erzielt wird. Beim Schweißen mit Gleichstrom von 130 Ampere brennt der Lichtbogen stabil. Das Ergebnis ist eine ganz porenfreie Schweißfuge, deren Mikrountersuchung ergibt, dass die Karbidkörper vom Lichtbogen unbeschädigt sind.

Claims (4)

1.) Schweißelektrode zum Auftragen von Hartmetall, gekennzeichnet durch einen metallischen Kern, z.B. aus Stahl, der von einem Teilchen aus Hartmetall, z.B. Wolframkarbid, enthaltenden, nicht-metallischen Bindemittelbelag umgeben ist.

2.) Verfahren zur Herstellung von Schweißelektroden nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein metallischer Kern, z.B. aus Stahl, mittels eines nicht-metallischen Bindemittels mit Teilchen oder Körnern aus Hartmetall, z.B. Wolframkarbid, gegebenenfalls zusammen mit Zusätzen, die den Schweißverlauf fördernd und bzw. oder das zu schweißende Material legieren, belegt wird.

3.) Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass massive Schweißstäbe mit einer Mischung aus Hartmetallkörnern und Bindemittel durch belegt werden.

4.) Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass massive Schweißstäbe mit einer Mischung aus Hartmetallkörnern und Bindemittel durch Pressen belegt werden.