DE1024313B

DE1024313B - Schweisselektrode oder Schweissstab fuer Lichtbogenschweissung

Info

Publication number: DE1024313B
Application number: DEE6861A
Authority: DE
Inventors: Louis Edward Stark
Original assignee: Electric Furnace Products Co Ltd
Current assignee: Linde Canada Inc
Priority date: 1952-04-21
Filing date: 1953-03-05
Publication date: 1958-02-13
Also published as: GB725729A; US2712175A; FR1075954A; CH308328A; BE519222A

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung betrifft einen Schweißstab für Lichtbogenschweißung, der als Schweißelektrode oder als Schweißstab bei Verwendung von nicht sich selbst verzehrenden Schweißelektroden benutzbar ist, aus einer Kupferlegierung besteht und sich besonders für elektrische Lieh tbogenschweißungen in einer Schutzgasatmosphäre eignet.

Es ist bekannt, für die Schweißung von Kupfer oder Kupferlegierungen, ebenso für das Hartlöten dieser Werkstoffe als Schweißzusatzwerkstoffe Kupfer-Mangan-Legierungen mit bis zu 10% Mangan zu verwenden, die auch einige Prozente Aluminium und/oder Silizium enthalten können. Abgesehen davon, daß diese bekannten Werkstoffe bei anderen Metallen als Kupfer, insbesondere bei Stahl, einwandfreie Schweißverbindungen nicht zu liefern vermögen, erfordern sie infolge ihres geringen Mangangehaltes verhältnismäßig hohe Arbeitstemperaturen, bei denen sich eine unerwünschte Veränderung der zu verbindenden Werkstoffe durch den Schweißzusatz nicht immer mit Sicherheit vermeiden läßt und die außerdem in gewissem Grade die Einhaltung hoher Arbeitsgeschwindigkeiten bei der Herstellung der Verbindungen erschweren. Außerdem liefern die bekannten Schweißzusätze weiche Schweißungen, die starken Verschleißbeanspruchungen nicht widerstehen können. Gegen eine Heraufsetzung des Mangangehaltes in solchen Legierungen bestanden aber insofern erhebliche Hemmungen, als man befürchtete, daß bei höheren Mangangehalten zuviel Mangan und Silizium in der Schweißstelle zurückbleiben würden. Schweißeinsätze mit 10 % übersteigenden Mangangehalten wurden daher z. B. für das Schweißen oder Löten von Kupfer im Lichtbogen als unbrauchbar angesehen.

Nach der Erfindung läßt sich ein Schweißstab, der bei der Lichtbogenschweißung als Schweißstab oder als Schweißelektrode dienen kann, aus einer Kupfer-Mangan-Legierung mit 25 bis 35 % Mangan verwirklichen, wobei nach einer besonderen Ausführungsform noch bis zu 10% Aluminium und/oder bis zu 2 % Silizium in ihm enthalten sein können.

Sehr gute Ergebnisse werden erzielt mit Schweißstäben aus etwa 70% Kupfer und 30% Mangan sowie mit solchen aus 28 bis 30 % Mangan, 3 bis 5 % Aluminium, 0,1 bis 0,25% Silizium, Rest Kupfer; in allen Fällen können daneben noch die unvermeidlichen Verunreinigungen in den Legierungen vorhanden sein.

Obgleich, wie erwähnt, bei den bisher bekannten Schweißzusätzen vor allem für Kupfer Mangangehalte von mehr als 10% bewußt vermieden und in einigen Fällen sogar nur solche bis zu 1 % gewählt wurden, hat sich wider Erwarten gezeigt, daß die neuen Schweißstäbe aus hochmanganhaltigen Kupferlegierungen bei der elektrischen Lichtbogenschweißung einwandfreie, feste und abnutzungsbeständige Schweißnähte ergeben, ohne

Schweißelektrode oder Schweißstab
für Lichtbogenschweißung

Anmelder:

Electric Furnace Products Company,
Limited, Toronto, Ontario (Kanada)

Vertreter; Dipl.-Ing. H. Görtz, Patentanwalt,
Frankfurt/M., Schneckenhofstr. 27

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 21. April 1952

Louis Edward Stark, Grand Island, N. Y. (V. St. A.),
ist als ,Erfinder genannt worden

daß beim Gebrauch der Stäbe eine unzulässige Dampfbildung erfolgt.

Die neuen Schweißstäbe weisen ferner einen um 100° und mehr erniedrigten Schmelzbereich auf und erlauben somit, die Werkstoffverbindung bei viel niedrigeren Arbeitstemperaturen als bisher durchzuführen, so daß eine untunliche Veränderung der Grundwerkstoffe mit Sicherheit vermieden wird. Außerdem liefern sie Schweißnähte von großer Zähigkeit und dabei überraschend hoher Härte.

Ferner sind die neuen Schweiß werkstoffe im Gegensatz zu den bekannten Schweißzusätzen für eine größere Zahl von zu verbindenden Werkstoffen geeignet, insbesondere für Stähle, und hier wieder für nichtrostende Stähle, daneben aber auch für Kupfer und Kupferlegierungen, z. B. für Aluminiumbronze. Für den letzteren Zweck wählt man vorteilhafterweise Schweißstäbe aus einer hochmanganhaltigen Legierung mit Aluminiumzusatz, während die Manganlegierung mit bis zu 2% Silizium vor allem für das Lichtbogenschweißen von Kupfer in Betracht kommt.

Zur Prüfung des Schweißstabes nach der Erfindung wurden Schweißungen von Stahlblechen verschiedener Dicke vorgenommen. In einer Reihe von Versuchen wurden z. B. Stahlblechstücke von 9,5 mm Dicke mittels Lichtbogen-Schutzgasschweißung unter Verwendung der erfindungsgemäßen Elektroden miteinander vereinigt. Die Nähte wurden in drei oder vier Gängen mit Schweißströmen von 190 bis 200 Amp. Wechselstrom gemacht,

709 879/218

wobei Argon als Schutzgas mit einer Strömungsgeschwindigkeit von 0,56 bis 0,71 cbm pro Stunde benutzt wurde. Von diesen Schweißproben wurden 1 Zoll = 2,54 cm breite Abschnitte angefertigt und auf Zugfestigkeit untersucht.

Schweißproben mit 1,27 cm dicken weichen Stahlblechen wurden für die Herstellung von Zerreißstriben von 9,5 mm Durchmesser aus Schweißmetall benutzt. Härteprüfungen wurden an dem Schweißmetall mit Vickers-Härteprüfern durchgeführt, wobei ein pyramidenförmiger Diamant-Druckkörper bei 5 kg Belastung benutzt wurde.

Die folgende Tabelle gibt Ergebnisse der auf die oben beschriebene Art vorgenommenen Untersuchungen von Schweißungen wieder. In der Tabelle bedeutet dB die Zugfestigkeit in kg/cm², öS die Streckgrenze in kg/cm², δ die Bruchdehnung in % bei einem Abstand der Dehnungsmarken von 3,81 cm und HV die durchschnittliche Härte in Vickers-Härtegraden.

Bei den Untersuchungen der geschweißten Prüfkörper, die in der Tabelle unter der Bezeichnung »geschweißte Bleche« aufgeführt sind, befanden sich alle Zerreißstellen im Blech. Die Werte der Tabelle sind die Mittelwerte von je vier Proben.

25

	Rest Cu	Physikalische	Eigenschaften	[ δΒ	<5°/o	H. V.
% der	Al . Si			4,408	11,3	185
Zusammensetzung	I	geschweißte Bleche		4,977	25,3	186
	I I	dB		4,794	20,3	190
Mn	— —	4,229		5,139	13,3	198
	— —	4,187		3,627	5,3	187
30	0,5 0,2	4,211	ganz aus Schweißmetall	5,659	20,0	193
30	^	4,204	08	4,541	—	215
29	4 0,2	4,316	2,749
29	7 0,2	4,253	2,559
30		4,056	2,622
29			3,276
29		2,264
	3,402
—

Aus den Zahlenwerten der Tabelle ergibt sich, daß der Schweißstab der Erfindung dauerhafte zähe Schweißungen liefert. Bei der Schweißung entstehen keine schädlichen Dämpfe, und das aufgetragene Metall ist einwandfrei und sauber. Das geschmolzene Schweißmetall hat eine sehr gute Netzwirkung auf dem Grundmetall und es ergibt sich kaum eine Verdünnung.

Der Schmelzpunkt des Schweißstabes liegt im Bereich von 850 bis 900° C.

Der Schweißstab gemäß der Erfindung wird in einfacher Weise auf dem üblichen Wege hergestellt.

Beim Schmelzen der Legierung ist es empfehlenswert, sie durch Abdecken der Schmelze z. B. mit granuliertem Kohlenstoff vor Oxydation zu schützen oder sie in einer Schutzgasatmosphäre, wie z. B. Argon, zu schmelzen.

Die Beschreibung hat sich zur Erläuterung eines Ausführungsbeispiels nur auf die Verwendung des Schweißstabes zur Schweißung von weichen Stahlblechen bezogen, die Benutzung des Stabes ist jedoch nicht hierauf beschränkt. Zum Beispiel sind sehr gute Erfolge bei der Verwendung des Stabes zur Schweißung von rostfreien Stahlblechen erzielt worden.

Er ist auch erfolgreich bei Versuchen im Eisenbahnwesen angewendet worden, um Teile, wie z. B. Ansätze von Zugmotorenlagern, aufzutragen, und kann auch benutzt werden, um verschiedene Legierungen, z. B. von Eisen oder Kupfer, an der Oberfläche zu bearbeiten oder auszubessern.

Claims

PATEN TA N S P R C C H i;

1. Schweißelektrode oder Schweißstab für Lichtbogenschweißung, insbesondere in einer Schutzgasatmosphäre, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode oder der Stab aus einer Legierung von 15 bis 55% Mangan, Rest Kupfer, besteht.

2. Schweißelektrode oder Schweißstab nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er aus etwa 70% Kupfer und 30% Mangan besteht.

3. Schweißelektrode oder Schweißstab nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er noch bis 10% Aluminium oder bis 2% Silizium oder beide Elemente enthält.

4. Schweißelektrode oder Schweißstab nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß er aus einer Legierung von 28 bis 30 % Mangan, 3 bis 5 % Aluminium, 0,1 bis 0,25% Silizium, Rest Kupfer, besteht.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 402 614,463 179, 840 943