DEP0001304BA

DEP0001304BA - Process for the manufacture of arc welding electrodes

Info

Publication number: DEP0001304BA
Authority: DE
Inventors: Carl Böhlitz-Ehrenberg bei Leipzig Wölcke
Original assignee: Carl Böhlitz-Ehrenberg bei Leipzig Wölcke
Publication date: 1951-03-29

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.When it comes to welding electrodes for electric arc welding, a distinction is usually made between bare, bare, core and coated electrodes. Depending on the thickness of the sheath, sheathed electrodes result in thin, light, weakly sheathed electrodes, which are produced by dipping or overmolding or pressing; moderately coated coated electrodes, produced by repeated dipping or overmolding or pressing; thickly encased coated electrodes, which are produced by repeatedly dipping or overmolding, by pressing, by wrapping e.g. with paper or other fibrous materials, which are usually soaked with special substances, or finally by wrapping in connection with dipping, overmolding or overmolding. The purpose of welding wire sheaths is multiple: Increased ionization of the air gap should make it easier to ignite and maintain the arc; a protective gas atmosphere around the arc is intended to restrict the access of nitrogen and oxygen from the air to the weld pool; the iron droplets passing over in the arc should be surrounded by a protective slag shell; At the same time, the slag should have a metallurgical effect on the weld pool, delay its solidification and cooling and thereby promote the elimination of gases; Finally, coating additives of alloy materials and components, which bind nitrogen and oxygen from the weld pool and can transfer it into the slag, have a similar effect on the weld pool as in steel production.

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.The most common method for the production of moderately thick or heavily coated coated electrodes is that coating compounds with a fairly high moisture or binder content are applied to an electrode extruder at average pressures of about 200 atmospheres. The covering of the electrodes produced under these conditions is still quite soft and sensitive to contact when it emerges from the press nozzle. The electrodes must be dried very carefully at temperatures of around 100 to 130 ° C and differently depending on the type of cover.

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.The number of materials used for welding wire sheaths is large. Oxides, hydroxides, carbonates, carbonyls, silicates, chlorides, fluorides and other compounds of metals or non-metals can also come into question as organic compounds of the same or other organic substances that are added to develop protective gas; in addition, there are substances whose purpose is to alloy the weld pool or to bind nitrogen and oxygen in it.

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.High-quality electrodes are always made with fairly thick casings, which result in a relatively large amount of slag. Lately there has been a move towards iron filings or iron Mix powder with the coating materials in order to obtain a conductive coating, which resulted in an easy and safe ignition of the arc for so-called contact electrodes. The present invention has set itself the task of creating an arc welding electrode for all requirements while avoiding the deficiencies inherent in the usual press-coated electrodes, because despite the best design of the special electrode presses, it is based on the known contact electrodes, but completely deviating from the paths taken so far. in particular, their more or less complicated nozzle system, makes in practice considerable difficulties in obtaining press-coated electrodes that are to some extent centrally encased. In addition, it is generally only possible to process rods that are absolutely straight and have neatly cut ends in the electrode presses, which are usually not available.

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.According to the invention, it is proposed to completely dispense with a core wire in the production of covered arc welding electrodes and instead mix metal chips or metal powder with the weight of the normal core wire weight of covered metal electrodes together with covering materials with the weight and composition of known electrode covers and, if necessary, after adding a To press the binding agent into stick electrodes. In short, the new proposal consists in the fact that instead of a solid core wire, the same amount of metal chips or metal powder is taken and mixed with the covering materials that otherwise surround the core wire, and this mixture is pressed into electrode rods. With this new manufacturing process, you first get a contact electrode that ignites reliably because the conductive metal is evenly and finely distributed in the electrode rod. You avoid every eccentric position of the core, every unpleasant crater formation with oblique burn-off or the formation of ears during welding, every breaking of the arc, every premature melting away of coating components and above all any difficulties that usually arise when pressing odd and not cleanly cut core wires.

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.When welding iron and steel, it is advisable to use iron powder with a grain fineness that corresponds approximately to the 0.09 sieve according to DIN 1171, i.e. the degree of fineness of the iron powder must be such that the pulverized mass still falls through the 0.09 sieve; If the core wire of coated electrodes for welding unalloyed steel is unalloyed or only alloyed with manganese, the iron powder used preferably contains 0.05 to 0.12% C and 0.5 to 1.2% Mn, as well as other materials necessary for welding or desired alloying elements. These alloying elements do not need to be contained in the iron powder right from the start, but can be added to the unalloyed iron powder in the same way as the other conventional coating materials.

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.The coating materials are matched, depending on the type of electrodes required, for example for ores, acids and ferromanganese, for example for ores, acids and ferromanganese, or for weakly ores, weak acids, ferromanganese and organic substances, or for acidic coating, consisting of acids, aluminum silicates, ferro-manganese and organic substances, or for basic coating, consisting of a mixture of calcite and fluorspar, sometimes also an acid and ferro-alloys. It is accordingly to establish that welding electrodes can be produced with the invention, which produce either acidic or basic slag, depending on the requirements and intended use. This is important because, similar to the steel production process in arc welding, the nature of the slag plays a major role in the absorption of sulfur into the weld pool, although equilibrium conditions are only partially established during welding.

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.When using the manufacturing method according to the invention, it is advisable to heat the electrode press during the pressing process, sintering temperature being preferred. The production of the electrode rods can be carried out in a similar manner to the processing of pressed materials into the known pressed material bodies, in which solid bodies are formed from the powder in a corresponding form under pressure and temperature. In the case of the invention, too, it seems appropriate to increase the temperature to such an extent that a drying process does not take place alone, but that at the same time the metal parts bake together and possibly also with the other components of the electrode mixture in a kind of sintering process.

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.When using the known electrode extrusion presses, the electrode mixture can be pressed into continuous rods. In this case, the drying and sintering can take place either after the pressing in the drying oven or also during the pressing by appropriate heating of the electrode press, be it by steam or by electricity.

Claims

1. A method for producing arc welding electrodes, characterized in that metal chips or metal powder in the weight of the usual core wire weight of coated metal electrodes are mixed together with coating materials in the weight and composition of known electrode coatings and, if necessary, after addition of a binding agent, are pressed to form stick electrodes.

2. The method according to claim 1, characterized in that iron powder with a grain size corresponding to sieve 0.09 according to DIN 1171 and with a composition of 0.05 to 0.12% C, 0.5 to 1.2% Mn and possibly others is used for welding necessary alloying elements.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the electrode press is heated during the pressing process.

4. The method according to claim 3, characterized in that pressing is carried out at sintering temperature.

5. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the mixture is pressed into continuous rods on an electrode extruder.

6. The method according to claim 5, characterized in that the rods are dried and optionally sintered after pressing.

7. The method according to claim 5, characterized in that the electrode extruder is heated to drying or sintering temperature.