NO800708L - Fremgangsmaate for kontinuerlig fremstilling av sveise-elektrode - Google Patents

Description

Denne oppfinnelse angår fremstilling av sveise-elektroder

av den type som omfatter et metallkjerne-element, en ytre, rør-formet metallmantel og et fylImateriale mellom kjernen og mantelen. Elektroder av denne art er spesielt egent for bruk ved automatisk sveising.

I henhold til kjent teknikk er mantelen dannet av en til-bøyet strimmel som er presset eller sveiset sammen ved sømmen. Mantelen opptar et fyllmateriale i form av et pulver hvis egen-skaper avhenger av typen, dimensjonene og den påtenkte anvendelse av elektroden. Bruk av et slikt fyllmateriale forbed-

rer sveisekvaliteten, reduserer varmetapene i sveisesonen, unn-går atmosfærisk forurensning, forbedrer lysbuestabiliteten og metallutbyttet, og reduserer sprutingen. Fyllmaterialet kan inneholde legeringsmetallpartikler.

Ved en kjent fremgangsmåte blir fyllmaterialet innført i

den rørformede mantel efter at røret er lukket og oppviklet på

en spole, ved å mate pulveret gjennom en skruedrevet trakt inn i den øvre ende av røret. Det anvendes vibarasjon for å oppnå at pulveret gradvis beveger seg gjennom hele rørlengden. Det er ikke anordnet noe metallk jerne-element Ved en annen kjent pro-sess blir fyllpulveret matet inn i et trau dannet før røret blir lukket for å danne mantelen, og en metallstrimmel blir an-bragt på pulveret og plassert under sammenføyningen som efterpå blir sveiset.

En metallkjerne i form av en krympet eller presset tråd

kan innføres sentralt i et slikt trau sammen med pulveret, for å avstedkomme høyere metallutbytte ved redusert elektrisk strøm-tilførsel.

Alle disse kjente metoder bruker pulver som fyllmateriale

og tillater mer eller mindre kontinuerlig fremstilling. Imid-lertid er det meget vanskelig å håndtere pulver fordi det lett sprer seg i luftstrømmer og vedhefter til metaller på uønskede steder. Videre er det vanskelig å unngå segregasjon av pulver-komponentene og noen partikler frembringer porer i sveisesømmen når den rørformede mantel lukkes. Håndtering av pulveret inne-bærer fare for segregasjon av lette partikler i forhold til tunge partikler og trenger supplerende agglomereringsoperasjon.

Ekstruderte utvendige pulverlag på elektrodestaver er bare praktisk gjennomførlig i korte lengder, for å tillate tilførsel av elektrisk strøm til metalikjernen. Disse pulverlag blir videre lett forurenset, f.eks. av atmosfærisk fuktighet. Det eksisterer allerede en kjerne dekket med en pasta, men denne ble tilveiebragt ved å dyppe kjernen i en pasta ved tilnærmet atmos-færetrykk. Det ble da ikke tatt sikte på noen vesentlig reduksjon i tverrsnittet efterpå.

I henhold til denne oppfinnelse blir det tilveiebragt en fremgangsmåte for kontinuerlig fremstilling av sveise-elektroder, omfattende belegning av et metallkjerne-element-med et fyllmateriale i form av en koherent pasta, og derefter deformering av en meta1lstrimmel rundt det belagte kjerne-element for å avstedkomme en rørformet mantel.

En foretrukken fremgangsmåte ifølge denne oppfinnelse omfatter ekstrudering av den nevnte pasta på kjerne-elementet, tør-king av pastaen i en ovn, deformering av metallmantelstripen i lengderetningen omkring pastaen, og lukning av sammenføyningen i strimmelen ved hjelp av en sveiseoperasjon.

Tverrsnittsarealet av produktet vil da bli vesentlig redusert, for å tilveiebringe en elektrode med et nedsatt tverrsnitt til rimelig pris. Dette kan gjøres ved å valse eller hamre,

men fortrinnsvis ved koldtrekning. En total tverrsnittsreduksjon på 20% er et minimum og 40% er en vanlig betingelse.

Metalikjerne-elementet kan omfatte en enkelt rund tråd med passende dimensjon eller en kotf.dell av tråder med forskjellige dimensjoner og likeledes av forskjellige metaller eller legeringer. En kjernekordell kan være tvunnet i bare én retning eller kan ha en S-Z-tvinning, og kan inneholde metallelementer som sørger for elektrisk kontakt mellom kjernen og den ytre mantel, fortrinnsvis med jevne mellomrom.

Kjernen kan inneholde en eller flere pressede eller krympede tråder eller den kan inneholde én eller flere tråder som i skruelinjeform er deformert som en fjær. Kjernetrådene (2-5)

kan være løst tvunnet sammen slik at metallkjerne-elementet har en øket strekkbarhet fra f.eks. 3% til 5% ved bruddbelastning.

Ved en foretrukken utførelse av denne oppfinnelse er alle metallkomponenter deformerbare. Når kjernedelen består av en kordell med et flertall tråder er det eventuelt mulig å kombinere individuelle tråder med ulik sammensetning og deformerbar struk-tur slik at den ytre metallmantel sammen med kjernedelen og me talliske partikler som er dispergert i fylImaterialet, legerer seg sammen for å danne en metallsubstans av i det vesentlige udeformerbar art.

Oppfinnelsen skal forklares nærmere under henvisning til tegningen, hvor: Figur 1 er et skjematisk riss av en anordning for utførelse av en fremgangsmåte ifølge en utførelsesform av oppfinnelsen ,

figur 2 er et tverrsnitt gjennom en elektrode fremstilt ved en

fremgangsmåte ifølge oppfinnelsen,

figur 3 er et tverrsnitt gjennom en elektrode med en kordellaktig kjernedel fremstilt ved en fremgangsmåte ifølge oppfinnelsen, og

figur 4 er et perspektivriss av en kordellaktig kjernedel med metallinnlegg som utgjør en del av en elektrode fremstilt ved en fremgangsmåte ifølge denne oppfinnelse.

Som vist på figur 1, blir en kjernetråd trukket av fra en forrådsspole 2 med ulegert tråd av stål med lavt karboninnhold, og blir ført gjennom et ekstruderingshode 3 hvor et pulverformig fyllmateriale 4 mates fra en trakt 5 og sammenpresses av en dob-beltskrue 6 i form av en pasta som dekker trådoverflaten. Denne pasta blir derefter brent for å danne et koherent lag i en tør-keovn 7, hvorefter to føringshjul 8 jevnt bringer den kontinuerlig belagte tråd 9 til et lavere nivå. Den kontinuerlige operasjon kan avbrytes for å utføre en porsjonsvis behandling i en ovn for brenning av pulvermantelen under en passende tidsperiode.

En annen forrådsspole 10 inneholder en flat strimmel 11 av stål med lavt karboninnhold og med passende bredde, som bøyes på tvers til en form i likhet med et trau ved hjelp av forme-ruller 12, hvorefter den belagte tråd 9 blir ført inn i det nevnte trau og derefter fullstendig omsluttet ved å tildanne strimmelen som et rør ved hjelp av pressruller 13. Skjøten eller sam-menføyningen i røret blir forseglet ved en sveiseoperasjon i en sveisestasjon 14 og produktet blir derefter koldtrukket i en ma-trise 15 til mindre tverrsnitt og derefter oppviklet på en oppsam-lingsspole 16.

Sveiseoperasjonen er fortrinnsvis en sveiseoperasjon av typen TIG, men det kan også anvendes forskjellige andre metoder, så som motstandssveising, sveising med høyfrekvensstrømmer og varmpressesveising. Det er klart at ved kontinuerlig drift er en elektrisk sveisemetode mer velegnet og passende for regulering.

Denne fremstillingsmetode var egnet til å belegge en 1,6 mm tråd med et egnet pulverbelegg med 0,5 mm tykkelse og derefter med en strimmel av tykkelse 0,2 mm og bredde 8,2 mm som ble forseglet ved hjelp av en TIG-sveiseoperasjon. Dette produkt ble derefter koldtrukket gjennom hårde metallmatriser i seks trinn med omkring 27% reduksjon av tverrsnittet i hvert trinn, for å oppnå en endelig dimensjon på 1,195 mm. Den endelige tykkelse av mantelen var 0,12 mm og den endelige dimensjon av kjernetråden var 0,65 mm, hvilket betyr at reduksjonen var nesten pro-porsjonal for kjernen og de omgivende lag.,

I et annet lignende eksempel ble en kjernetråd av 2,00 mm bløtt stål dekket ved ekstrudering av en pasta med et trykk på omkring 30 mPa. Dette lag ble tørket i en ovn i 1 time ved 200° C for å oppnå et koherent lag hvor det fremdeles var tilstede

en viss porøsitet. Den ekstruderte tråd ble derefter dekket med en 1 mm tykk mantel av bløtt stål som omhyggelig ble sveiset sam-ment.til et tett rør slik at det fremkom en 9 mm tykk stav.

Ved åtte påfølgende gjennomføringer med omkring 25% tverrsnittsreduksjon i hver, ble denne stav-trukket til en størrelse av 2,86 mm, glødet i 2 timer ved 680°C og igjen trukket i seks på-følgende gjennomkjøringer med omkring 25% tverrsnittsreduksjon til en dimensjon på 1,80 mm. I det avsluttende trinn var vegg-tykkelsen 0,20 mm og kjernetråden 0,36 mm. Denne elektrode var velegnet for sveising.

Ekstruderingstrykket er meget viktig og kan ligge mellom

15 og 150 mPa, fortrinnsvis mellom 25 og 70 mPa. Lave trykk med-fører ikke et tilstrekkelig jevnt og koherent lag efter tørking, og høye trykk fører til for lav porøsitet til å muliggjøre ytterligere vesentlig deformasjon. Riktige ekstruderingsbetingelser tillater også et regulært og korrekt fyllforhold som er viktig for å oppnå en fordelaktig stabilitet i den elektriske lysbue.

I det minste under ekstruderingen bør fylIma terialet bringes

til en pastalignende flytende tilstand.

Temperaturen i ovnen bør være høyere enn 100°C og fortrinnsvis omkring 200°C, for å gi kort behandlingstid og fullstendig fjerne fuktighet. Kjernedelen vil utgjøre et hensiktsmessig bære-element under denne operasjon og medfører jevne forhold un-

der ekstruderingsoperasjonen.

Den nevnte pasta kan inneholde de samme elementer eller komponenter som de vanlige ekstruderte elektroder. De fysikalske og geometriske trykk for partiklene i pastaen har stor viktighet og likeledes gjelder dette den gjensidige virkning med det an-vendte fuktemiddel.

En for høy mengde metalliske komponenter og oksyder for eksempel, må unngås for å sikre en tilstrekkelig jevn deformasjon. Endringer kan oppfanges ved et annet deformasjonsforhold eller ved å endre det relative tverrsnitt av kjernen og mantelen. Ellers kan det være nødvendig med en mellomliggende glødnings-prosess.

Den forseglende sveiseoperasjon er nødvendig for å mulig-gjøre en videre våtpreparering eller -behandling av overflaten for belegningsformål, dvs. smøring eller korrosjonsbeskyttelse, uten å ha risiko for forurensning av den indre pasta av fuktighet eller andre elementer i behandlingsmediet.

Det er åpenbart at med sikte på ulike situasjoner må elek-trodekonstruksjonen tilpasses i overensstemmelse med de her nevnte prinsipper og fagfolk på området vil være i stand til å foreta dette.

En elektrode fremstilt ved hjelp av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er vist på figur 2. Kjernetråden 17 er omgitt av et fyllmateriale 18 og en mantel 19 som er sveiset ved 20. Ar-ten av fyllmateriale bestemmes i overensstemmelse med de tid-ligere nevnte faktorer, f.eks. den påtenkte anvendelse av elektroden. Forholdstallet mellom tverrsnittet av metallkjernetråden 17 og mantelen 19 kan varieres. Forholdstallet kan være større enn 1, lik 1 eller mindre enn 1. Når dette forhold er høyt, kan mantelen-forholdsvis lett smelte ned og elektroden vil oppføre seg i likhet med en pulverbelagt tråd. Hvis på den annen side dette forhold er lavt, vil kjernetråden smelte hurtigere og elektroden vil oppføre seg i likhet med en pulverdekket,rørformet elektrode.

Figur 3 viser tverrsnittet av en elektrode fremstilt i henhold til oppfinnelsen, omfattende en ytre mantel 21 av rustfritt stål SAE 302, et fyllmateriale 22 og en kordellkjerne bestående av to tråder 23 av rustfritt stål SAE 316 og en ytterligere tråd 24 av nikkel.

På figur 4 er det vist en kjernekordel1 bestående av to tyn- ne tråder 25 som bærer korte trådinnlegg 26, innsatt i kordellen med endene bøyet om slik at de gir en metallisk kontakt gjennom fyllmateriallaget 27 med den ytre metallmantel 28. De korte trådinnlegg kan være anordnet med jevne mellomrom.

Et ytterligere beskyttende lag som fortsatt medfører elektrisk ledningsevne, kan være anordnet på den ytre overflate av elektroden, f.eks. et jevnt dekklag, maksimalt 3 ym tykt og inneholdende Fe^ O^. Det er åpenbart mulig å bruke alle typer deformerbare metaller og legeringer ved fremtilling av sveise-elektroder i henhold til denne oppfinnelse, i kombinasjon med et passende fyllmateriale.

Det vil innsees at en elektrode fremstilt ved hjelp av en fremgangsmåte ifølge oppfinnelsen kan brukes til andre sveise-metoder enn slike som anvender elektrisk strøm for å smelte elektrddematerialet.

I det minste i den foretrukne og illustrerte utførelse vil fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen eliminere eller i det minste redusere de foran omtalte ulemper i tilknytning til kjente metoder, og gjør det mulig å tilveiebringe en sveise-elektrode med et fyllmateriale av hvilken som helst ønsket sammensetning og som kan både fremstilles og anvendes i kontinuerlig form og i praktisk talt ubegrensede mengder.

Claims (7)

1. Fremgangsmåte for kontinuerlig fremstilling av en sveise-elektrode, karakterisert ved belegning av en metallkjernedel med et fyllmateriale i form av en koherent pasta i en kontinuerlig ekstruderingsoperasjon ved vesentlig trykk og tørking av den ekstruderte pasta i en tørkeovn, og derefter deformering av en metallstrimmel omkring den belagte kjernedel for å avstedkomme en rørformet mantel og lukning av sammenføyningen i den ytre metallmantel ved hjelp av en kontinuerlig sveiseoperasjon.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at fyllmaterialet blir ekstrudert på metallkjernedelen ved et trykk på minst 15 mPa.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 2, karakterisert ved at fyllmaterialet blir ekstrudert på metallkjernedelen ved et trykk mellom 25 og 70 mPa.

4. Fremgangsmåte ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved påfølgende trinn hvor .tverrsnittsarealet av produktet reduseres.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 4, karakterisert ved at den nevnte reduksjon blir foretatt i det minste del-vis ved hjelp av en koldtrekningsoperasjon.

6. Fremgangsmåte ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at metallkjernedelen er til-dannet som en kordell av i det minste to tråder som tvinnes sammen.

7. Fremgangsmåte ifølge krav 6, karakterisert ved at kjernekordellen bærer metallelementer innrettet til å danne elektrisk kontakt mellom kjernen og mantelen.