DK165580B - Fremgangsmaade til fremstilling af fyldmetal til kernetraad - Google Patents

Description

r

DK 165580 B

Opfindelsen angår en fremgangsmåde til fremstilling af fyldmetal til kernetråd ifølge indledningen til krav 1.

Opfindelsen angår i almindelighed fremstilling af fyldmetal-5 ler, som hovedsageligt indbefatter en ydre metal folie, som i sin kerne omslutter en tråd, og som er brugbar til forskellige anvendelser i tilknytning til svejsning, lodning eller slaglodning.

10 En kerne med fyldmetaller er udviklet af elektrodefabrikanter for at løse forskellige fabrikations- og/eller anvendelsesproblemer. F.eks. er samtidigt ekstruderede legeringer, der har en nominel sammensætning af 55% nikkel og 45% jern uhyre vanskelige at fabrikere som tråd, men de formindsker 15 overhedningen under svejsningen sammenlignet med tilsvarende smedede produkter. En kerne med fyldmetaller, fyldte tråde er også nyttig, fordi den formindsker forskellige produktionsbesværligheder og er billigere samtidig med, at den tillader forandring i den kemiske sammensætning og forbedrer 20 renhedsgraden.

Flygtige magnesiumlegeringstråde indhyldet i f.eks. stål er fremstillet for at forbedre genindvindingen af magnesiumet ved en smelte-metalpodningsteknik. Se f.eks. US patentskrift 25 nr. 4.205.981.

De kendte metoder til fabrikation af fyldte tråde er dyre, upraktiske og frembringer ikke produkter af tilfredsstillende kvalitet. En sådan metode er kendetegnet ved, at man først 30 indsætter et metalemne (såsom nikkel, der har et smeltepunkt på 1455*0) i den hule kerne i et andet emne (af f.eks. stål; jern har et smeltepunkt på 1530*C) og derefter samtidig ekstruderer sammensætningen. Disse fyldte tråde er meget dyre, fordi fremgangsmåden kræver specialiseret udrustning, 35 der almindeligvis ikke findes hos en fyldmetalfabrikant. En anden metode er kendetegnet ved simpelthen at indsætte en

DK 165580B

2 belagt kernetråd i et rør uden yderligere reduktion af den ydre diameter. En tredje metode er kendetegnet ved at folde et metallisk bånd rundt om et pulveriseret fyldmateriale.

Disse to sidstnævnte fremgangsmåder er billigere end den 5 første fremgangsmåde ud fra et omkostningssynspunkt, men de fyldte tråde er ofte utilfredsstillende. God elektrisk kontakt mellem den indesluttede kernetråd og det ydre rør forsvinder ofte. Det pulveriserede fyldmateriale i kernen kan lagdeles eller bevæge sig, hvilket nødvendiggør brugen af 10 et sammenbindende materiale. Det er også nødvendigt at krympe enderne af de afskårne længder, og overfladen på kontinuerlige længder må sammenklemmes med korte intervaller for mekanisk at fastholde materialet. Dette og andre problemer resulterer i besværligheder ved brug, enten som en beklædt 15 svejsetråd med indre fyldmateriale (svejsning med belagt elektrode), eller som fyldmetal ved svejsning, lodning eller slaglodning.

Fremgangsmåden ifølge opfindelsen forbedrer fabrikationen 20 og fremstillingen af acceptable fyldte tråde på økonomisk forsvarlig måde i normale produktionslinier, hvor der anvendes almindelig kendt teknik til elektrodefremstillingen.

Fyldte tråde fremstillet ifølge opfindelsen har bedre driftsegenskaber, der fører til bedre udseende og højere kvalitet 25 af samlingerne, og er billigere og nemmere at fremstille. Fremgangsmåden ifølge opfindelsen består udover de andre kendte produktionsmetoder i at danne en sammensat tråd ved først at fremstille en kernetråd og derefter deformere et metalbånd til et hylster omkring kernetråden. Ifølge opfin-30 delsen reduceres diameteren af den sammensatte tråd i en foretrukken udførelsesform og mest foretrukken ved at reducere den sammensatte tråds diameter ved trækning, valsning eller sænksmedning.

35 Fremgangsmåden er karakteriseret ved det i krav l's kendetegnende del anførte. Yderligere træk fremgår af kravene 2-8.

3 I en foretrukken udførelsesform indesluttes pulveriseret fyldmateriale sammen med tråden i kernen af hylsteret for at forbedre formningsmuligheden af den sammensatte tråd ved at reducere glidning mellem tråden og hylsteret under arbej-5 det med at reducere diameteren.

Hylsteret kan dannes af ethvert passende jernholdigt eller ikke-jernholdigt metal eller legering, eller det kan være en bimetallisk konstruktion, der er dannet af forskellige 10 legeringer. Blødt stål, der er et normalt materiale, er almindeligvis passende. Kernetråden kan være en massiv metaltråd, et metalpulver og/eller en tråd med en flusmiddelkeme. Kernetråden kan også indbefatte et antal af hver af tråd-typerne og/eller en kombination af forskellige typer af 15 tråd. Det pulveriserede fyldmateriale er de pulvere, der normalt bruges som legeringsmaterialer, flusmidler og slag-gedannere, lysbuestabilisatorer, af-iltere, af-svovlere, kvæl stof f jernere, phosphorf jernere, eller for at opnå ønskede driftsegenskaber med materialer, der reducerer sprøjt og 20 forbedrer samlingens udseende eller lignende.

Lysbuestabilisatorer, der er brugbare i den sammensatte tråd ifølge opfindelsen, inkluderer materialer, såsom grafit, natriumtitanat, kaliumtitanat, feldspat eller lignende. 25 Passende slaggedannende og gasdannende materialer inkluderer materialer, som titandioxid, siliciumdioxid, magnesiumoxid, aluminiumoxider, carbonater, fluorider og lignende. Brugbare legerende materialer inkluderer chrom, aluminium, titan, bor, jern, kobber, cobolt, mangan, vanadium, nikkel, molyb-30 dæn, niobium, wolfram og disses legeringer. Brugbare af-iltere, svovlfjernere og/eller kvælstoffjernere inkluderer calcium, titan, barium, magnesium, aluminium, silicium, zirkonium, sjældne jordarter og deres legeringer. Materialer, såsom natriumtitanat, siliciumcarbider, og de ovenfor nævnte 35 metalliske legeringer, jernlegeringer og tilsvarende, er

DK 165580 B

4 også brugbare til at reducere glidning mellem kernetråden og hylsteret under den diameterreducerende forarbejdning.

De fremstillede tråde ifølge opfindelsen er brugbare som 5 kontinuerlige fyldmetaller til en stor mængde arbejdsopgaver, f.eks. gassvejsning, undervandssvejsning, gas-wolframsvejs-ning, elektrogassvejsning, elektroslaggesvejsning og svejsning med inaktiv luftdækning. De fyldte tråde kan også rettes ud og afskæres i længder til brug ved fremstilling af belo klædte elektroder eller som tilsatsmateriale ved gas-wolframsvej sning, gassvejsning, lodning og slaglodningsprocesser.

Andre detaljer, formål og fordele af opfindelsen vil fremgå af den følgende beskrivelse af udvalgte eksempler ifølge 15 opfindelsen.

Eksempel 1

Flere sammensatte tråde med en nominel sammensætning på fra 20 40 til 60% nikkel og resten jern blev fremstillet ifølge opfindelsen. Hylstret blev dannet af blødt jern, der har en dimension på 0,5 x 12,7 mm, og kernetråden var en massiv tråd bestående af 99% nikkel. Derudover blev der tilsat grafit, natriumtitanat og siliciumcarbid hver i en størrelse 25 på op til 3,5% af den totale vægt af tråden. Siliciumcarbid og natriumtitanat blev tilsat for at reducere glidning-· mellem stålhystret og den rene nikkelkernetråd. Natrium-titanatet blev også tilsat sammen med grafitten for at stabilisere lysbuen.

30

Dele af den sammensatte tråd blev trukket til 2,4 mm (en reduktion på omkring 40% af diameteren) og 3,2 mm i diameter, rettet og skåret i længder på ca. 230 mm, 300 mm eller 355 mm og beklædt med flus- og legeringsmateriale ved hjælp af 35 ekstrudering. Beklædningen indeholdt, baseret på beklædningens totalvægt, 20-50% strontium, calcium og bariumcarbona- 5 ter, 12-22% calcium og/eller strontiumfluorider, 7-15% grafit, og 15-50% ekstruderingshjælpemiddel, aluminium og jernpulver. Disse beklædte elektroder blev testet på 12 1/2 mm tykt støbejern ved hjælp af jævn- og vekselstrøm. Elektroden 5 med de 3,2 mm frembragte tilfredsstillende svejsninger ved brug af 90-145 ampere og en trefase-konstantstrøms-svejsemaskine .

Andre dele af den sammensatte tråd blev trukket ned til 10 diametre så små som 0,6 mm og testede som gasdækkede svejseelektroder ved hjælp af gasarter, såsom 98% argon-2%oxygen og 90% helium-7% argon-3% kuldioxid. Analysen af det nedsmel-tede materiale fra disse elektroder viste 40-60% nikkel og resten jern. Elektroderne, der havde en diameter på ca. 1,1 15 mm testedes ved 200 ampere, 26 volt på støbej ern ved brug af en konstantspændingssvejsemaskine med nogen induktion. Svejseegenskaberne af disse elektroder var tilfredsstillende.

Eksempel 2 20

En sammensat tråd indbefattende et hylster med et pulverfor-migt fyldmateriale og en tråd i kernen med en nominel sammensætning på 18% chrom, 8% nikkel og resten jern blev fremstillet i overensstemmelse med opfindelsen. Et stålbånd af blødt 25 stål, der havde en dimension omkring 1 x 15,5 mm omsluttede en nikkel tråd på omkring 1,5 mm i diameter og ca. 17% granuleret chrompulver, regnet i forhold til trådens totale vægt.

Den sammensatte tråd reduceredes i diameter til 3,2 mm (ora-30 kring 45%'s reduktion i diameter) og blev rettet og skåret i 350 mm længder. Stykkerne på 350 mm's længde beklædtes derefter med en rutil/feldspatsbeklædning sammen med yderligere legerende materialer. Elektroderne gav en bue med en god buespredning, der resulterede i en god slaggekontrol og 35 dråbeform. Analysen af det nedsvejsede materiale var et nominelt 29,5% chrom, 9% nikkel rustfrit stål.

DK 165580 B

6

Eksempel 3 I det tredje eksempel fremstilledes en tråd med et rent 5 nikkelhylster, der omsluttede en jerntråd og pulveriseret fyldmateriale. Jerntråden var nominelt 98% ren og havde en diameter på 2 mm. Fyldmaterialet bestod af rent nikkelpulver og jernpulver i forholdet 4:1 og det pulveriserede materiale udgjorde omkring 10% af elektrodens totalvægt.

10

Den sammensatte tråd blev trukket til 1,6 mm*s tykkelse og testet som en elektrode til svejsning med gasbeskyttelse ved brug af 98% argon-2% oxygen som den beskyttende gas. Forsøget udførtes på almindeligt støbejern, der havde et 15 typisk jernindhold på 3,5% og et siliciumindhold på 2,4% målt i vægtenheder.

Analysen af det nedsmeltede materiale viste nominelt 45-60% nikkel og resten jern.

20

Eksempel 4 I det fjerde eksempel bestod konstruktionen af et nikkelhylster omkring en massiv kobbertråd, som havde en nominel 25 sammensætning af 70% nikkel-30% kobber og var fremstillet i overensstemmelse med opfindelsen. Hylstret var dannet af 0,25 x 10 mm 99% nikkelbånd, og tråden var dannet af 99% kobber. Ekstra fyldstofmateriale var tilsat beregnet for legering og af-iltning under svejseprocessen.

30

Dele af konstruktionen blev trykket ned til en diameter af 2,4 mm (omkring 32%'s reduktion i diameteren) rettet, skåret i 230 mm's længde og beklædt med et flusmateriale bestående af kryolit, calciumcarbonat, rutil og manganpulver. Den 35 færdige elektrode brugtes til svejseprøver og gav en tilfredsstillende svejsning. Dele af tråden med 2,4 mm diameter

DK 165580 B

7 blev trukket ned til 1,6 mm diameter og med succes prøvet som elektrode ved gassvejsning.

Eksempel 5 5 I det femte eksempel bestod konstruktionen af et hylster, der omsluttede en svejsetråd med en indre fyldning med et metallisk pulver og havde en nominel sammensætning på 37% nikkel-30% chrom-33% jern og var fremstillet i overensstem-10 melse med opfindelsen. Hylstret var dannet af et AISI type 404 rustfrit stålbånd, der havde en dimension på 0,25 x 10 mm. Kernetråden var dannet af et nikkelbånd, der havde dimensionen på 0,5 x 10 mm, fyldt med 98% chrommetalpulver, og trukket til en diameter på 2,3 mm (en reduktion af diameteren 15 på omkring 36%).

Dele af den sammensatte tråd blev trukket til 2 mm og 1,6 mm i diameter og med held brugt som elektrode ved lysbuesvejsning i en gasatmosfære.

20

En anden del af tråden blev trukket til 2,4 mm i diameter rettet og skåret i 300 mm længde og beklædt med forskellige flus- og legerende materialer. Elektroderne testedes med held og frembragte en svejsesøm med en nominel sammensætning 25 af 20-23% chrom,8-10% molybdæn, 17-20% jern, 0,5-2,5% cobolt og 0,2-1% wolfram.

Eksempel 6 30 I det sjette eksempel havde den fremstillede tråd en nominel sammensætning af 1% aluminium, 43% nikkel og 56% jern og var lavet af et hylster, der indesluttede et antal massive tråde og fyldmaterialet i kernen. Hylstret var fremstillet af 0,5 x 12,5 mm jernbånd. Kernetrådene var aluminiumstråd 35 med en diameter på 0,76 mm og nikkel tråd med en diameter på 2,3 mm. Nikkelpulvermaterialet var tilsat i en mængde på op

DK 165580 B

8 til 12% målt i vægt-% af den samlede sammensatte tråd.

Dele af den konstruerede tråd blev trukket til 3,2 mm (omkring 30%'s reduktion i diameteren) og 2,4 mm i diameter, 5 rettet og skåret i længder på 350 mm og 230 mm og beklædt med et flusmateriale bestående af strontiumcarbonat, bari-umcarbonat, nikkelpulver og grafit. Elektroderne blev med succes prøvet med støbejern og frembragte en svejsesøm, der havde en sammensætning af 45-60% nikkel, 0,5-2,0% aluminium, 10 1-3% kulstof og resten jern.

Andre dele af den sammensatte tråd blev trukket til 1,1 mm i diameter og med succes brugt på gråt støbej ern som en svejseelektrode ved gassvejsning med 98% argon-2% oxygen.

Claims (8)

1. Fremgangsmåde til fremstilling af fyldmetal til kernetråd, idet der frembringes en sammensat tråd ved at 5 deformere et metalbånd med én sammensætning til et hylster, som omslutter en kernetråd med en anden sammensætning, idet kernetråden kan have en kerne af et pulverformigt fyldstof, og/eller den sammensatte tråd kan være udvendigt beklædt med et flusmiddel, kendetegnet ved, at diameteren 10 af den sammensatte tråd reduceres således, at hylstret har en omkreds, som er mindre end 78% af metalbåndets bredde.

2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendeteg net ved, at kernetråden er en tråd med en kerne af flus- 15 middel.

3. Fremgangsmåde ifølge krav 2, kendeteg net ved, at der anvendes mindst 3,5% efter vægt fyldstofpulver beregnet ud fra totalvægten af den sammensatte tråd. 20

4. Fremgangsmåde ifølge krav 2 eller 3, kendetegnet ved, at der som trådfyldstof anvendes en lysbuestabilisator.

5. Fremgangsmåde ifølge krav 2-4, kendeteg net ved, at der som pulverformigt fyldstof anvendes et legerende pulver.

6. Fremgangsmåde ifølge krav 2-5, kendete g- 30 net ved, at der som pulverformigt fyldstof anvendes et slaggedannende materiale.

7. Fremgangsmåde ifølge krav 2-6, kendetegnet ved, at der som pulverformigt fyldstof anvendes et 35 gasdannende materiale. DK 165580B

8. Fremgangmsåde ifølge krav 2-7, kendeteg net ved, at der som pul verf ormigt fyldstof anvendes deoxi-derende, denitrerende, desulfaterende, dephosphoriserende materialer eller blandinger af disse. 5