DE1073660B - Schutzgasgemisch zum Lichtbogenschweißen mit einer abschmelzenden Blankdrahtelektrode - Google Patents

Description

• Schutzgasgemisch zum Lichtbogenschweißen mit einer abschmelzenden Blankdrahtelektrode Beim Lichtbogenschweißen von Stahl mit einer abschmelzenden blanken Elektrode unter Schutzgas sind mehrere Verfahren gebräuchlich, die sich durch die Verwendung verschiedener Schutzgase bzw. Schutzgasgemische unterscheiden. So ist es bekannt, Edelgase wie Argon, Helium oder Gemische von beiden als. Schweißschutz zu verwenden. Weiterhin ist es bekannt, mit Argon-Sauerstoff-Gemischen zu schweißen,. wobei man üblicherweise einen Sauerstoffgehalt von - 5 % nicht überschreitet, um den Abbrand von Legierungselementen zu beschränken. Ferner wurde in der Praxis auch bereits mit reiner Kohlensäure sowie mit einem Kohlensäure-Sauerstoff-Gemisch-geschweißt.
• Das Schweißen in Reinargon weist den Nachteil auf, daß das Schmelzbad seine Benetzüngsfähigkeit sehr leicht verliert, sich zusammenballt und durch den Lichtbogendruck zum Abrollen gebracht wird, da alle Metallschmelzen, wenn ihre Oberflächen metallisch blank gehalten werden, relativ hohe Oberflächenspannungen zeigen. Chemische Angriffe vermindern die Oberflächenspannung; rnari besitzt daher die Möglichkeit,- sie durch genaue Dosierung der Sauerstoffzugabe auf das gewünschte Maß zu reduzieren.
• Beim Schweißen in Reinargon-Sauerstoff=Gemischen findet oft bereits aus dem geringsten Anlaß ein Abbrennen von Kohlenstoff statt und ruft dadurch eine beachtliche Porenempfindlichkeit hervor. Außerdem ist die Einbrandform des Lichtbogens unter Argon und Argon-Sauerstoff-Gemischen für viele Schweißzwecke ungünstig, weil sie infolge ihres sehr flachen Eingriffes an den Seiten die Entstehung seitlicher Bindefehler begünstigt.
• Demgegenüber ist beim Schweißen mit reiner Kohlensäure und mit kohlensäurereichen Gemischen die Gefahr der Porenbildung durch Entstehung von Kohlenmonoxyd nicht gegeben. Auch seitliche Bindefehler treten nicht auf, weil sowohl der in reiner Kohlensäure als auch der in Gemischen mit hohen Kohlensäuregehalten brennende Lichtbogen auf ihrer ganzen Wirkungsfläche einen sehr tiefen Einbrand erzeugen. Um diese Vorteile jedoch verwerten zu können, muß man den Kohlensäurelichtbogen kurz gestalten, um seine Spritzer abzufangen; in dieser Form erzeugt er aber wiederum ein zu schmales und zu tief greifendes Aufschmelzen des Grundmaterials. Es entstehen dann rißgefährdete Nähte, und außerdem kann die Einbrandtiefe durch kleine Formfehler in der Naht stark verändert werden, so daß ein gleichmäßiges Schweißen schwierig wird.
• Da also die Nachteile beim Argon- und beim Kohlensäureschweißen auf entgegengesetzt liegende Faktoren zurückzuführen sind, nämlich beim Argonschweißen auf den zu flachen seitlichen Einbrand und beim Kohlensäureschweißen auf, den tiefen allgemeinen Einbrand, war es naheliegend, mit Mischungen beider Gase zu schweißen. Nun zeigte sich aber, daß schon Beimengungen von 15'% Kohlensäure zu Argon dem Argonlichtbogen seinen Charakter nehmen; er läßt dann die Erzeugung eines feintropfigen, kurzschlußfreien Werkstoffübergangs in einer brauchbaren Lichtbogenlänge nicht mehr zu. Bei höheren Gehalten an Kohlensäure nehmen Einbrand und Werkstoffübergang die Form des reinen Kohlensäurelichtbogens an.
• Es ist bekannt, bei der Lichtbogenschweißung Schutzgasgemische aus Argon und C O oder Argon und CO, anzuwenden.
• Es ist auch bekannt, Schutzgasgemischen, die CO2 enthalten, stark reduzierende Bestandteile zuzusetzen. Damit soll der durch Dissoziation entstehende Sauerstoff chemisch gebunden werden. Diesem Zweck dienen weiterhin auch pulverförmige reduzierende Beimengungen zu Schutzgasen bzw. zum Elektrodendraht.
• Es ist weiterhin bekannt, als Schutzgas Argon mit einem Zusatz von Si C14 zu verwenden.
• Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Vorteile der Argon- und Kohlensäureschweißung zu vereinen, ihre nachteiligen Wirkungen jedoch auszuschalten.
• Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß man als Schutzgas für die Lichtbogenschweißung mit abschmelzender Elektrode, vorzugsweise zum Schweißen von Stahl ein Gasgemisch von Edelgas und Zusatz von Sauerstoff und reduzierenden Mitteln verwendet, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß es aus Ar und/oder He, aus 02 und aus C02 zusammengesetzt ist, wobei an die Stelle des C 02 gegebenenfalls auch ein schwach reduzierendes Gas und/oder in an sich bekannter Weise ein Halogen treten kann.
• Es hat sich z. B. überraschenderweise gezeigt, daß eine Zugabe von Sauerstoff den nur in Argon und Kohlensäuregemischen mit höchstens 15 0/0 Kohlensäure noch kurzschlußfrei brennenden Lichtbogen auch über die angegebene Grenze hinaus stabilisiert. Weiterhin hat sich gezeigt, daß schon geringe Sauerstoffzusätze zu Gemischen von Kohlensäure und Argon die Einbrandform schweißtechnisch günstig beeinflussen insofern, als sie die Wirkung des Kohlensäurelichtbogens verbreitern und beim Argonlichtbogen die Einbrandwirkung in der Nahtwurzel erweitern. Schweißtechnisch besonders günstig ist ein Ar-C 02 02 Gemisch mit mindestens 10 % C 02, 3 bis 150/0 02 und dem Rest Argon, welches in der angegebenen Zusammensetzung einer Stahlflasche entnommen werden kann.
• Ein weiteres vorteilhaftes Ar-C 02-02-Gemisch besteht aus 20 bis 70 Volumprözent C 02, 1 bis 15 0%O2 und dem Rest Argon. Eine derartige Mischung wird erst während des Schweißprozesses aus den Stahlflaschen entnommenen Gasen im angegebenen Mengeverhältnis hergestellt.
• Die angestrebte Wirkung, die auf eine Veränderung der Stromverteilung in der Lichtbogenatmosphäre hinzielt, kann noch dadurch günstig beeinflußt werden, daß man den Schutzgasgemischen in an sich bekannter Weise noch kleine Mengen, gegebenenfalls Spuren, von gut ionisierbaren Gasen, Dämpfen oder staubförmigen Bestandteilen zusetzt. Für diesen Zweck eignen sich z. B. Edelgase mit höheren Atomgewichten als Argon, Erdalkalien und seltene Erden sowie insbesondere ihre Salze und Oxyde und auch schwach radioaktive Stoffe geringer Reichweite. Die zugesetzten Mengen dieser Stoffe sollen bei Gasen zwischen 0,1 und 2 Volumprozent, bei festen Stoffen zwischen 0,05 und 0,5 g/1 oder darunter liegen. Die ionisierenden Zusatzbestandteile können dem Lichtbogen bzw. seiner Umgebung gleichzeitig mit den Hauptbestandteilen durch gesonderte Zuleitungen zugeführt werden.
• Zur Durchführung der Schweißung mit dem Gasgemisch nach der Erfindung dient zweckmäßigerweise eine Düse, der in an sich bekannter Weise die einzelnen Bestandteile getrennt zugeführt werden und aus der sie gemeinsam ausströmen.

Claims (4)

1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Schutzgasgemisch für die Lichtbogenschweißung mit abschmelzender Elektrode, vorzugsweise zum Schweißen von Stahl, unter Verwendung von Edelgas und Zusatz _ von - .02 und reduzierenden Mitteln, dadurch gekennzeichnet, daß es aus Ar und/ oder He, aus 02 und aus C02 zusammengesetzt ist, wobei an die Stelle des CO, gegebenenfalls auch ein schwach reduzierendes Gas und/oder in an sich bekannter Weise ein Halogen treten kann.
2. 2. Gasgemisch nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es aus mindestens t0 Volumprozent C 02, 3 bis 15 Volumprozent 02, Rest Ar, besteht.
3. 3. Gasgemisch nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es aus 20 bis 70 Volumprozent C 021 1 bis 10 Volumprozent 02, Rest Ar, besteht.
4. 4. Verfahren zur Erzeugung einer Schweißlichtbogenatmosphäre mit- dem Gasgemisch nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das C02 in an sich bekannter Weise dem Lichtbogen getrennt von dem übrigen Gemisch zugeführt wird. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 496 337; deutsche Auslegeschriften Nr. 1030 946, 1016 865; britische Patentschriften Nr. 762 801, 736 241, 736 049; USA.-Patentschriften Nr. 2 544 711, 1717 530, 2 758 186, 2 768 278, 2 694 764.