DE1116514B

DE1116514B - Pulvergemisch zur Herstellung eines Schweissmittels fuer das Unterpulverschweissen

Info

Publication number: DE1116514B
Application number: DE1958H0033637
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Willy Welz
Original assignee: Holding Intercito SA
Current assignee: Holding Intercito SA
Priority date: 1957-07-05
Filing date: 1958-06-24
Publication date: 1961-11-02
Also published as: CH357610A

Description

Pulvergemisch zur Herstellung eines Schweißmittels für das Unterpulverschweißen Die Erfindung bezieht sich auf ein Pulvergemisch zur Herstellung eines Schweißmittels für das Unterpulverschweißen, das überwiegend aus Aluminiumoxyd und Calciumfluorid besteht und mit Hilfe eines Bindemittels agglomeriert, gekörnt und gegebenenfalls geglüht wird.
Beim sogenannten Unterpulverschweißen wird bekanntlich ein blanker, automatisch vorgeschobener Zusatzdraht als Elektrode verwendet, wobei man den Lichtbogen unter einer Pulverdecke brennen läßt. Zwischen Draht und Pulver finden dabei komplizierte Reaktionen statt, bis sich schließlich eine Schlackendecke über der fertigen Schweißnaht ausbreitet.
Die Reaktionen im Lichtbogen verlaufen je nach Wahl des Pulvers sehr unterschiedlich. Im Hinblick auf die physikalisch-chemischen Vorgänge einer solchen Reaktion sind grundsätzlich zwei Pulverarten zu unterscheiden 1. die erschmolzenen Pulver, 2. die agglomerierten Pulver.
Die Ausgangsstoffe i:ür die erste Gruppe werden beim Herstellungsproze(3, erschmolzen, können dabei ausreagieren und unerwünschte Gase abgeben. Nach dem Erschmelzungsprozeß wird die Masse granuliert und kommt in vers@Nedenen Korngrößen in den Handel. Beim Schwei>ärgang wird das Pulver in unmittelbarer Umgebg -des Lichtbogens wieder aufgeschmolzen und Es-rt als Schlacke über der Schweißnaht. Dabei ändert es seine Zusammensetzung und Struktur nicht wesentlich.
Bei den agglomeriMen .Pulvern dagegen werden die Ausgangsstoffe nur gemischt und durch.en, Bindemittel direkt oder incekt"guf geeignete, Korngröße gebracht. Durch einen anschließenden Glühvorgang bei einer Temperatur von um 500°C wird dann vor allem der Wasseranteil des Bindemittels oder einzelner Stoffe ausgetrieben.
In vereinzelten Fällen wird die Agglomeration auch durch chemische Reaktionen erzielt. Andererseits können auch hohe Glühtemperaturen angewandt werden, wenn es sich darum handelt, bestimmte Umsetzungsvorgänge einzuleiten, etwa mit dem Zweck, eine engere Verkettung der einzelnen Bestandteile zu erreichen oder auch um gasförmige Stoffe abzuspalten.
Wirtschaftlich sind die agglomerierten Pulver durch ihr billiges Herstellungsverfahren und ihren geringeren spezifischen Verbrauch den erschmolzenen Pulvern überlegen. Sie enthalten als wesentlichen Bestandteil Si 03 und sind bisher entweder auf der Basis Si 02-Mn O oder Si02-A1203 aufgebaut worden. Auf Grund dieser Zusammensetzung haben sie (wie auch die bisher gebräuchlichen erschmolzenen Pulver) den Nachteil, daß sie bei der Schweißung an Baustählen in der Zähigkeit über die Kerbschlagwerte von sauren Elektroden kaum hinauskommen. Der Hauptgrund dafür ist in der grobkristallinen Struktur der Schweiße zu suchen, die vorwiegend auf seiner Aüfsilizierung des Schweißgutes= beruht.-Umfangreiche Untersuchungen haben gezeigt, daß der Kerbschlagwert vornehmlich der zweiten Pulverart mit zunehmendem Flußspatgehalt steigt. Doch wird der Schweißer bereits bei Flußspatzusätzen von etwa 100/, durch den stechenden Geruch stark belästigt, und der Wechselstromlichtbogen zeigt bei normalen Leerlaufspannungen Aussetzerscheinungen.
Es sind zwar bereits auch Schweißmittel bekannt, die überwiegend aus A103 und CaF2 bestehen, jedoch werden diese Schweißmittel erschmolzen. Zwecks Erleichterung des Erschmelzens ist der Anteil an Flußspat (CaF2) ziemlich hoch. Es handelt sich demnach um Schweißmittel, die der vorerwähnten 1. Gruppe zuzurechnen sind.
Ferner sind noch Schweißpulver bekannt, die aus einem heterogenen Gemisch schlackenbildender Stoffe bestehen, die mit geringen Mengen Alkalilauge versetzt werden. Aus dem Gemenge wird während des Reaktionsablaufes durch Rühren Schweißpulver in gewünschter Korngröße hergestellt, d. h. granuliert.
Demgegenüber ist es Aufgabe der Erfindung, ein agglomeriertes Schweißpulver zu schaffen, bei welchem also die Ausgangsstoffe gemischt und mit Hilfe eines Bindemittels agglomeriert werden.
Die Erfindung bezweckt, die oben geschilderten Nachteile zu beseitigen und dem agglomerierten Schweißpulver insbesondere eine höhere Kerbschlagzähigkeit zu verleihen. Zur Lösung der Aufgabe geht man von einem Pulvergemisch aus, das überwiegend aus Aluminiumoxyd und Calciumfluorid besteht und mit Hilfe eines Bindemittels agglomeriert, gekörnt und gegebenenfalls geglüht wird, welches gemäß Erfindung keine freie Kieselsäure und einen Gehalt von mindestens etwa 45 Q/Q Aluminiumoxyd und mindestens etwa 10 Q/Q Calciumfluorid aufweist.
Die bekannte Si 02-Basis wird damit vollkommen verlassen. Dadurch kann der Gehalt an Flußspat erhöht werden, ohne daß die störenden Erscheinungen, die auf einer Reaktion zwischen Si02 und CaF2 beruhen, auftreten. Gleichzeitig wird die Aufsilizierung herabgesetzt.
Noch bedeutender ist, daß die Kerbschlagwerte ganz wesentlich verbessert werden, wie die nachstehenden Ausführungsbeispiele zeigen: Mit einem agglomerierten Schweißpulver, das ausschließlich aus einem Gemisch von 50°/o A1203 (Bauxit) und 50°/Q CaF2 (Flußspat) zusammengesetzt ist, wird eine Mehrlagenschweißung bei 550A, 27 V und 40 cm/min mit einem Draht von der Zusammensetzung:

C i Mn I si S F

0,064 ' 1,61 I 0,10 I 0,020 ( 0,023

durchgeführt. Das vorwiegend reine Schweißgut besitzt bei einer Prüftemperatur von 0°C folgende Kerbschlagwerte

Probe

1 ( 2 3

mkg/cm2.. I 15,9 1 16,5 17,3

(Probenform : Charpy - V. Notch)

Die gleiche Schweißprobe zeitigt mit den bisher üblichen Pulvern Werte bis zu 6 mkg/em2. Zur Verbesserung der Schweißeigenschaften und um bei gleicher Lichtbogenspannung eine breitere Naht zu erzielen, können dem Pulver Verbindungen der Alkali- und Erdalkahgruppen beigegeben werden.
Ein Pulver, das z. B. aus einem Gemisch von 45 Q/Q Bauxit, 35 °/Q Flußspat und 20 °/Q Wollastonit besteht, zeigt gute Schweißeigenschaften, ergibt eine feingeschuppte Naht und liefert bei einer Mehrlagenschweißung unter den oben aufgeführten Bedingungen die Kerbschlagwerte:

Probe

1 1 2 3

mkg/cm2.. I 14,9 1 18,1 f 16,5

Die Fließeigenschaften und die Schlackenstruktur lassen sich durch Zugabe von Mangan-, Titan- oder Zirkonoxyd beeinflussen. Um das Pulver gegenüber Rost, Fetten und Feuchtigkeit unempfindlicher oder für Auftragsschweißungen geeignet zu machen, können Metallpulver in geeigneter Menge zur Desoxydation oder zur Auflegierung eingebracht werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Pulvergemisch zur Herstellung eines Schweißmittels für das Unterpulverschweißen, das überwiegend aus Aluminiumoxyd und Calciumfluorid besteht und mit Hilfe eines Bindemittels agglomeriert, gekörnt und gegebenenfalls geglüht wird, dadurch gekennzeichnet, daß es keine freie Kieselsäure und einen Gehalt von mindestens etwa 45 Q/Q Aluminiumoxyd und mindestens etwa 10 Q/Q Calciumfluorid aufweist.
2. Pulvergemisch nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es mindestens eine alkali-oder erdalkalihaltige Verbindung enthält.
3. Pulvergemisch nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es aus Aluminiumoxyd, Calciumfluorid und Calciumsilikat besteht.
4. Pulvergemisch nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es ein Oxyd von Mangan, Titan oder Zirkonium enthält. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 527186; »Schweißtechnik«, (Berlin), 1957, S. 280.