DEP0001304BA - Verfahren zur Herstellung von Lichtbogenschweißelektroden - Google Patents

Description

Bei den Schweisselektroden für elektrische Lichtbogenschweissung unterscheidet man meistens zwischen nackten, blanken, Seelen- und umhüllten Elektroden. Je nach der Dicke der Umhüllung ergeben sich bei umhüllten Elektroden dünn, leicht, schwach umhüllte Elektroden, die durch Tauchen oder Umspritzen oder Umpressen hergestellt werden; mittelstark umhüllte Mantelelektroden, hergestellt durch mehrmaliges Tauchen oder Umspritzen oder Umpressen; dick umhüllte Mantelelektroden, die durch mehrmaliges Tauchen oder Umspritzen, durch Umpressen, durch Umwickeln z.B. mit Papier oder anderen Faserstoffen, die dabei meist noch mit besonderen Stoffen getränkt werden, oder schliesslich auch durch Umwickeln in Verbindung mit Tauchen, Umspritzen oder Umpressen hergestellt werden. Der Zweck von Schweissdrahtumhüllungen ist ein mehrfacher: Eine verstärkte Ionisierung der Luftstrecke soll das Zünden und Aufrechthalten des Lichtbogens erleichtern; eine Schutzgasatmosphäre um den Lichtbogen soll den Zutritt von Stickstoff und Sauerstoff aus der Luft zum Schmelzbad beschränken; die im Lichtbogen übergehenden Eisentröpfchen sollen mit einer schützenden Schlackenhülle umgeben werden; gleichzeitig soll die Schlacke das Schmelzbad metallurgisch beeinflussen, seine ERstarrung und Abkühlung verzögern und dadurch das Ausscheiden von Gasen begünstigen; schliesslich bezwecken Umhüllungszusätze von Legierungsstoffen und Bestandteilen, die Stickstoff und Sauerstoff aus dem Schmelzbad abbinden und in die Schlacke überführen können, eine ähnliche Wirkung auf das Schmelzbad wie bei der Stahlherstellung.

Das meist gebräuchliche Verfahren zur Herstellung mittelstark oder stark umhüllter Mantelelektroden besteht darin, dass Umhüllungsmassen mit ziemlich hohem Feuchtigkeits- bzw. Bindemittelgehalt unter mittleren Pressdrücken von etwa 200 atü auf einer Elektrodenstrangpresse aufgebracht werden. Die Umhüllung der unter diesen Bedingungen hergestellten Elektroden ist beim Austreten aus der Pressdüse noch recht weich und empfindlich gegen Berührung. Die Elektroden müssen bei Temperaturen von etwa 100 bis 130°C sehr sorgfältig und je nach dem Umhüllungstyp anders getrocknet werden.

Die Zahl der für Schweissdrahtumhüllungen verwandten Stoffe ist gross. Oxyde, Hydroxyde, Karbonate, Karbonyle, Silikate, Chloride, Fluoride und andere Verbindungen von Metallen oder Nichtmetallen können ebenso in Frage kommen wie organische Verbindungen derselben oder andere organische Stoffe, die zur Entwicklung von Schutzgas zugesetzt werden; dazu treten noch Stoffe, deren Zweck ist, das Schmelzbad aufzulegieren oder in ihm Stickstoff und Sauerstoff abzubinden.

Hochwertige Elektroden werden durchweg mit ziemlich dicken Umhüllungen hergestellt, die eine verhältnismässig grosse Schlackenmenge ergeben. Man ist in letzter Zeit dazu übergegangen, Eisenspäne oder Eisen- pulver den Umhüllungsstoffen beizumischen, um eine leitende Umhüllung zu erhalten, die für sogenannte Kontaktelektroden ein leichtes und sicheres Zünden des Lichtbogens zur Folge hatte. Die vorliegende Erfindung hat es sich zur Aufgabe gesetzt, zwar ausgehend von den bekannten Kontaktelektroden, doch völlig abweichend von den bisher eingeschlagenen Wegen eine Lichtbogenschweisselektrode für alle vorkommenden Ansprüche zu schaffen unter Vermeidung der den üblichen Pressmantelelektroden anhaftenden Mängel, da es trotz bester Ausführung der Spezialelektrodenpressen, insbesondere ihres mehr oder weniger komplizierten Düsensystems, in der Praxis beträchtliche Schwierigkeiten macht, einigermassen zentrisch umhüllte Pressmantelelektroden zu erhalten. Dazu kommt, dass sich in den Elektrodenpressen im allgemeinen nur absolut gerade gerichtete Stäbe mit sauber geschnittenen Enden verarbeiten lassen, die meistens nicht zur Verfügung stehen.

Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, bei der Herstellung umhüllter Lichtbogenschweisselektroden auf einen Kerndraht restlos zu verzichten und statt dessen Metallspäne oder Metallpulver im Gewicht des normalen Kerndrahtgewichtes umhüllter Metallelektroden gemeinsam mit Umhüllungsstoffen im Gewicht und von der Zusammensetzung an sich bekannter Elektrodenumhüllungen mit einander zu vermischen und gegebenenfalls nach Zusatz eines Bindemittels zu Stabelektroden zu verpressen. Der neue Vorschlag besteht kurz ausgedrückt darin, dass an Stelle eines festen Kerndrahts die gleiche Menge Metallspäne oder Metallpulver genommen und mit den sonst den Kerndraht umgebenden Umhüllungsstoffen vermischt und diese Mischung zu Elektrodenstäben gepresst wird. Bei diesem neuen Herstellungsverfahren erhält man zunächst einmal in jedem Fall eine Kontaktelektrode, die sicher zündet, weil das leitende Metall im Elektrodenstab gleichmässig fein verteilt anzutreffen ist. Man vermeidet jede exzentrische Lage des Kerns, jede unangenehme Kraterbildung mit schiefem Abbrand oder Zipfelbildung beim Schweissen, jedes Abreissen des Lichtbogens, jedes vorzeitige Wegschmelzen von Umhüllungsbestandteilen und vor allem jegliche Schwierigkeiten, die sich beim Pressen von ungeraden und nicht sauber geschnittenen Kerndrähten einzustellen pflegen.

Beim Schweissen von Eisen und Stahl verwendet man zweckmässig Eisenpulver mit einer Kornfeinheit, die etwa dem 0,09 Sieb nach DIN 1171 entspricht, d.h. der Feinheitsgrad des Eisenpulvers muss so sein, dass die pulverisierte Masse noch durch das 0,09 Sieb durchfällt; das Kerndraht bei umhüllten Elektroden zur Verschweissung unlegierten Stahls unlegiert oder nur mit Mangan legiert ist, enthält das zur Verwendung kommende Eisenpulver am besten 0,05 bis 0,12% C und 0,5 bis 1,2% Mn sowie gegebenenfalls andere zur Schweissung notwendige oder gewünschte Legierungselemente. Diese Legierungselemente brauchen nicht schon von Anfang an im Eisenpulver enthalten sein, sondern können dem unlegierten Eisenpulver in gleicher Weise wie die sonstigen üblichen Umhüllungsstoffe beigemischt werden.

Die Abstimmung der Umhüllungsstoffe erfolgt je nach Art der gewünschten Elektroden beispielsweise für erzsaure Umhüllung, die vornehmlich aus Erzen, Säuren und Ferromangan besteht, oder für schwach erzsaure Umhüllung, die aus Erzen, einer schwachen Säure, Ferromangan und organischen Stoffe zu bestehen pflegt, oder für saure Umhüllung, bestehend aus Säuren, Aluminiumsilikaten, Ferromangan und organischen Stoffen, oder auch für basische Umhüllung, bestehend aus einem Gemisch von Kalkspat und Flusspat, teils auch noch einer Säure und Ferrolegierungen. Es ist demnach festzustellen, dass mit der Erfindung Schweisselektroden hergestellt werden können, die je nach Wunsch und Verwendungszweck entweder saure oder basische Schlacke ergeben. Dies ist von Bedeutung, da ähnlich wie bei dem Stahlherstellungsverfahren bei der Lichtbogenschweissung die Beschaffenheit der Schlacke eine grosse Rolle bei der Aufnahme von Schwefel in das Schmelzbad spielt, obwohl es beim Schweissen nur teilweise zur Einstellung von Gleichgewichtsverhältnissen kommt.

Bei Anwendung des Herstellungsverfahrens nach der Erfindung empfiehlt es sich, die Elektrodenpresse während des Pressvorganges zu beheizen, wobei vorzugsweise Sintertemperatur in Frage kommt. Die Herstellung der Elektrodenstäbe kann dabei in ähnlicher Weise erfolgen, wie die Verarbeitung von Presstoffen zu den bekannten Presstoffkörpern, bei denen unter Druck und Temperatur aus dem Pulver in einer entsprechenden Form feste Körper entstehen. Auch bei der Erfindung erscheint es angebracht, die Temperatur so weit zu steigern, dass nicht ein Trocknungsvorgang allein erfolgt, sondern dass gleichzeitig die Metallteile untereinander und gegebenenfalls auch mit den sonstigen Bestandteilen der Elektrodenmischung in einer Art Sintervorgang zusammenbacken.

Bei Verwendung der bekannten Elektrodenstrangpressen kann die Elektrodenmischung zu fortlaufenden Stäben verpresst werden. In diesem Fall kann das Trocknen und Sintern entweder nach dem Pressen im Trockenofen oder aber auch während des Pressens durch zweckentsprechende Beheizung der Elektrodenpresse, sei es durch Dampf oder durch Elektrizität, erfolgen.

Claims (7)

1. Verfahren zur Herstellung von Lichtbogenschweisselektroden, dadurch gekennzeichnet, dass Metallspäne oder Metallpulver im Gewicht des üblichen Kerndrahtgewichts umhüllter Metallelektroden gemeinsam mit Umhüllungsstoffen im Gewicht und von der Zusammensetzung an sich bekannter Elektrodenumhüllungen vermischt und gegebenenfalls nach Zusatz eines Bindemittels zu Stabelektroden verpresst werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Eisenpulver mit einer Kornfeinheit entsprechend Sieb 0,09 nach DIN 1171 und mit einer Zusammensetzung von 0,05 bis 0,12% C, 0,5 bis 1,2% Mn sowie gegebenenfalls anderer zur Schweissung notwendiger Legierungselemente Verwendung findet.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrodenpresse während des Pressvorgangs beheizt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei Sintertemperatur gepresst wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gemisch auf einer Elektrodenstrangpresse zu fortlaufenden Stäben verpresst wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Stäbe nach dem Pressen getrocknet und gegebenenfalls gesintert werden.

7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrodenstrangpresse auf Trocken- bzw. Sintertemperatur beheizt wird.