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DE1232291B - Seelen-Elektrode fuer das Lichtbogenschweissen von Stahl - Google Patents

Seelen-Elektrode fuer das Lichtbogenschweissen von Stahl

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Publication number
DE1232291B
DE1232291B DEU10179A DEU0010179A DE1232291B DE 1232291 B DE1232291 B DE 1232291B DE U10179 A DEU10179 A DE U10179A DE U0010179 A DEU0010179 A DE U0010179A DE 1232291 B DE1232291 B DE 1232291B
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
carbon
electrode
iron
electrode according
free
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DEU10179A
Other languages
English (en)
Inventor
Russel Phillip Culbertson
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Union Carbide Corp
Original Assignee
Union Carbide Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Union Carbide Corp filed Critical Union Carbide Corp
Publication of DE1232291B publication Critical patent/DE1232291B/de
Pending legal-status Critical Current

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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01B—PERMANENT WAY; PERMANENT-WAY TOOLS; MACHINES FOR MAKING RAILWAYS OF ALL KINDS
    • E01B31/00—Working rails, sleepers, baseplates, or the like, in or on the line; Machines, tools, or auxiliary devices specially designed therefor
    • E01B31/02—Working rail or other metal track components on the spot
    • E01B31/18—Reconditioning or repairing worn or damaged parts on the spot, e.g. applying inlays, building-up rails by welding; Heating or cooling of parts on the spot, e.g. for reducing joint gaps, for hardening rails
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/02—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by mechanical features, e.g. shape
    • B23K35/0255—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by mechanical features, e.g. shape for use in welding
    • B23K35/0261—Rods, electrodes, wires
    • B23K35/0266—Rods, electrodes, wires flux-cored
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B23K35/30—Selection of soldering or welding materials proper with the principal constituent melting at less than 1550 degrees C
    • B23K35/3053—Fe as the principal constituent
    • B23K35/308—Fe as the principal constituent with Cr as next major constituent
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Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND
DEUTSCHES
PATENTAMT
AUSLEGESCHRIFT
Int. Cl.:
B23k
Deutsche Kl.: 21h-30/16
Nummer: 1232291
Aktenzeichen: U10179 VIII d/21 h
Anmeldetag: 3. Oktober 1963
Auslegetag: 12. Januar 1967
Die Erfindung bezieht sich auf eine Seelen-Elektrode für das Lichtbogenschweißen von Stahl mit einem Kern aus Legierungsstoffen und aus kohlenstoffhaltigen, gasentwickelnden Stoffen, vorzugsweise für das Auftragsschweißen von Eisenbahnschienen.
Der Ersatz und die Instandhaltung von abgenutzten Metallbauteilen ist oft schwierig und kostspielig. Die Eisenbahnbetriebe müssen die Schienen ständig instand halten oder bei zu großer Abnutzung ersetzen. An den Schienenstößen ist die Abnutzung wegen des Aufschiagens der Räder besonders groß. Das bevorzugte Instandsetzungsverfahren besteht in der Auftragsschweißung der abgenutztenBereicheder Schienenenden mit einer gegenüber dem Abtrieb widerstandsfähigen und mit dem Grundwerkstoff verträglichen Legierung.
Im allgemeinen werden die Stab- oder Drahtelektroden im offenen Lichtbogen verschweißt. Beim Schweißen und Verstählen außerhalb der Werkstatt, beispielsweise zur Wartung von Eisenbahnschienenteilen auf der Strecke, ist es erwünscht, ohne Inertgasschutz auszukommen. Zum Ausgleich des fehlenden Gasschutzes enthalten bekannte Röhrenelektrodenfüllmittel ein organisches Pulver (Holz oder andere pflanzliche Produkte) oder ein anorganisches Pulver, wie beispielsweise Siderit (FeCO3) oder Kalkstein (Calciumcarbonate Derartige Pulver werden geschmolzen und/oder durch die Wärme des Lichtbogens sublimiert, wodurch eine gasförmige Hülle (vorzugsweise CO und CO2) zum Schutz des Lichtbogenstroms und der abgelagerten Schmelze gebildet wird.
Die Verwendung der obenerwähnten organischen und anorganischen Pulver bringt Einschränkungen mit sich, die eine weitere Ausnutzung des Verfahrens mit offenem Lichtbogen verhindern, das wirksamer und wirtschaftlicher als andere vergleichbare Schweißverfahren ist. Diese ergeben sich im allgemeinen aus der Tatsache, daß mit derartigen bekannten Materialien hergestellte Auftragungen in der Zusammensetzung und ihren physikalischen und mechanischen Eigenschäften oft beträchtlich variieren.
Das Hauptziel der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung einer verbesserten rohrförmigen Stab- oder Drahtelektrode zum Schweißen oder Oberflächenbearbeiten mit offenem Lichtbogen, besonders wenn befahrene Eisenbahngleise instand gesetzt werden sollen.
Die Erfindung schafft eine Seelen-Elektrode, die dadurch gekennzeichnet ist, daß der kohlenstoffhaltige, gasentwickelnde Stoff aus amorphem Kohlenstoff mit einer Teilchengröße von annähernd molekularen Abmessungen besteht, 0,5 bis 3% der Kernmasse aus-Seelen-Elektrode für das Lichtbogenschweißen
von Stahl
Anmelder:
Union Carbide Corporation, New York, N. Y.
(V. St. A.)
Vertreter:
Dipl.-Ing. H. Görtz, Patentanwalt,
Frankfurt/M., Schneckenhofstr. 27
Als Erfinder benannt:
Rüssel Phillip Culbertson, Kokomo, Ind.
(V. St. A.)
Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 3. Oktober 1962 (228 037)
macht und mit den Legierungsstoffen, die in an sich bekannter Weise eine Teilchengröße von weniger als 0,5 mm aufweisen, innig gemischt ist.
Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der neuen Erfindung ergeben sich aus den Ausführungsbeispielen sowie aus der folgenden Beschreibung. Es zeigt
F i g. 1 ein Schaltungsdiagramm, das entsprechende Mittel zum Schweißen von Schienen mit der erfindungsgemäßen Elektrode veranschaulicht,
F i g. 2 eine vergrößerte Querschnittsansicht der rohrförmigen Elektrode und
F i g. 3 eine Draufsicht auf eine Schienenverbindung.
Wie in F i g. 1 veranschaulicht, wird durch Berühren der Elektrode 10 mit der Oberfläche der zu reparierenden Schiene 12 ein Schweißkreis gebildet, der eine Gleichstromquelle 14, einen Leiter 16, eine Relaisspule 18, Zufuhrrollen 20, eine Elektrode 10, eine Schiene 12 sowie eine Erd- oder Rückleitung 22 aufweist. Dieser erregt den Schweißlichtbogen 24 und schließt zur gleichen Zeit die Relaiskontakte 26, die den Drahtzufuhrmotor 28 vom Generator 30 her speisen. Der Generator seinerseits treibt die Drahtzufuhrrollen 20 an, die den Elektrodendraht 10 von einer Haspel 32 abziehen. Die Bedienungsperson bewegt lediglich das Führungsrohr 34 mit Hilfe des Griffs 36, um, wie in F i g. 3 veranschaulicht, Schweißmetall 38 auf den abgenutzten Bereich des Schienenendes aufzubringen.
609 757/328
Wie in F i g. 2 veranschaulicht, besteht die einen Kern aufweisende Elektrode 10 aus einer das Füllmaterial 42 gemäß vorliegender Erfindung enthaltenden Stahlhülle 40.
Zur Erzielung der gewünschten Mengenverhältnisse der Elemente in dem Füllmaterial werden Bestandteile in Form von Pulver mit Teilchengrößen von weniger als 0,5 mm, wie in Tabelle 1 veranschaulicht, gründlich gemischt und in eine dünne Stahlhülle eingebracht. Ein geeignetes Hüllenmaterial ist einfacher, 0,05 bis 0,15% Kohlenstoff enthaltender Kohlenstoffstahl.
Chrom ist in der Legierungsablagerung auf Eisenbasis als ein Carbidbildner zur Gewährleistung von Festigkeit und Härte vorhanden. Mangan und Molybdän sind in der Ablagerung vorhanden, um Stoßfestigkeit, Abriebwiderstand und Härte zu schaffen. Obgleich der Chrom-, Mangan- und Molybdängehalt, wie in Tabelle 1 veranschaulicht, jeweils variieren kann, sollte der Gesamtgehalt in der Ablagerung nicht weniger als 6 % ausmachen. Siliziumverunreinigungen sind bis zu 0,5% zulässig. Aluminium und Titan können als Restelemente bis zu 0,1 bzw. 0,25 %
Ablagerung vorhanden sein; diese Elemente gehen jedoch üblicherweise während der Verstählung verloren. Die Aluminium-Titan-Verbindung in dem Füllmaterial dient als ein Desoxydations- und Flußmittel. Das Kaliumtitanat dient als zusätzliches Flußmittel. Der in der abgelagerten Legierung enthaltene Kohlenstoff ist hauptsächlich als Carbidbildner zur Erzeugung von Härte, Abriebwiderstand und Festigkeit von Bedeutung. Der Rest der abgelagerten Legierung besteht aus Eisen und den üblichen mit dieser Gruppe von Legierungen verbundenen Unreinheiten, d. h. Phosphor, Schwefel u. dgl. Diese Unreinheiten sollten sehr niedrig gehalten werden.
Die gefüllten Elektroden können mit einer dünnen Kupferschicht zur Verbesserung des elektrischen Kontakts und zur Verhinderung von Rostbildung überzogen sein, die auch als Schmiermittel für den Zufuhrmechanismus dienen kann. Vorzugsweise ist der dünne
so Stahlstreifen mit Kupfer überzogen, bevor er zu einer rohrförmigen Hülle verarbeitet wird.
Tabelle 1
Bevorzugte Zusammensetzung des Füllmaterials
Zugesetzte Menge
Gewichtsprozent
Material Annähernde Teilchengröße
36,00
3,30
4,50
52,95
1,00
2,00
0,25
Hochgekohltes Ferrochrom
Kohlenstoff 7,00%max
Chrom 66,00 bis 69,00%
Silizium 1,00bis 3,00%
Standard-Ferromangan (geringer Phosphorgehalt)
Mangan 78,00 bis 80%
Kohlenstoff 7,00% max
Silizium 2,00% max
Phorphor 0,10% max
Ferromolybdän
Molybdän 62,00 bis 64,00%
Silizium 0,20 bis 0,60%
Kohlenstoff 0,018 bis 0,064%
Kupfer 0,13 bis 0,21%
Schwefel 0,02 bis 0,10%
Phosphor 0,010 bis 0,023%
Eisenpulver (Verlust in Wasserstoff 2 % max)
Metalleisen 97,00% max
Kohlenstoff 0,08% max
Mangan 0,20% max
Schwefel 0,025% max
Phosphor 0,025% max
Kieselerde 0,15% max
Aluminium-Titanium (hohe Reinheit)
Aluminium 45,00 bis 46,00%
Titanium 53,00 bis 54,00%
Eisen 0,50 bis 1,00%
Silizium 0,01 bis 0 ,09%
Kohlenstoff Null bis 0,08%
Lampenruß
Kaliumtitanat
weniger als 0,5 mm
weniger als 0,5 mm
weniger als 0,5 mm
weniger als 0,147 mm
kleiner als 0,146 mm
kleiner als 0,043 mm
kleiner als 0,074 mm
Tabelle 2 Bereich der Zusammensetzungen (Gewichtsprozent)
weit
Füllmaterial
I bevorzugt
optimal weit
Schienenablagerung
bevorzugt
optimal
Cr
C (gebunden)
C (frei)
Mn
Mo
Al
Ti
Si
Fe (frei)
Fe(gebunden)
18 bis 30
Ibis 5
0,5 bis 3
1,5 bis 4
0,5 bis 4
0,2 bis 1,5
0,2 bis 1,5
0,2 bis 1,5
30 bis 60
Rest
20 bis 25
2 bis 4
Ibis 3
3 bis 3,25
Ibis 3
0,5 bis 1
0,5 bis 1,2
0,5 bis 1
40 bis 60
Rest
23 3 2
2,75 2,0 0,7 1,0 0,8
50
Rest 5 bis 7,5
0,6 bis 1,2
Null
0,5 bis 1,5
0,5 bis 1,5
0,2 max
0,2 max
0,5 max
Null
Rest
4 bis 9
0,5 bis 1,5
Null
0,3 bis 2,5
0,3 bis 2,5
0,2 max
0,25 max
0,5 max
Null
Rest
6,5
0,9
Null
1,0
1,0
0,1 max 0,15 max 0,3 max
Null
Rest
Beste Ergebnisse werden erhalten, wenn 2 Gewichtsprozent amorpher Kohlenstoff in das Füllpulver als freier Kohlenstoff eingemischt wird. Freier Kohlenstoff zo in dem Füllgemisch stabilisiert den Lichtbogen durch einen nicht näher bestimmten Mechanismus. Der stabilisierte Lichtbogen sorgt für eine gleichförmige Abschmelzgeschwindigkeit und Tiefe des Einbrands auch bei einer geringeren Stromstärke. (Bisher mußten hohe Stromstärken zum Ausgleich von Verlusten auf Grund einer unstabilen Lichtbogenleistung verwendet werden.) Das Verfahren ist daher weniger schwierig und kann von angelerntem oder sogar ungelerntem Bedienungspersonal durchgeführt werden. Außerdem macht die gleichmäßig gute Qualität der Ablagerung das Verfahren für die Wartung befahrener Eisenbahnstrecken brauchbar.
Lampenruß ist als amorpher Kohlenstoffzusatz besonders wirksam, wenn er mit den anderen pulverförmigen Bestandteilen des Füllmaterials vermischt wird, so daß sich seine Form einer molekularen Größe nähert. Der der Bedeutung von Lampenruß in der Zusammensetzung zugrunde liegende präzise Mechanismus ist nicht völlig geklärt. Es wird vorläufig angenommen, daß der amorphe Kohlenstoff sich mit dem Sauerstoff der Luft in der Lichtbogenhitze vereinigt, wodurch sich eine CO2-HuIIe zum Schütze des abgelagerten Bades bildet. Andere Formen des Kohlenstoffs, nämlich kristalline, wie beispielsweise Graphit, Kohlenstoffstaub, Kohlenstoffaschen u. dgl., bilden nicht ohne weiteres die CO2-HuIIe.
Äquivalente Formen des Lampenrußes können Ablagerungsprodukte der Flamme sein, die sich aus der unvollkommenen Verbrennung kohlenstoffhaltiger Materialien oder Gase ergeben, z. B. Flammenablagerungen von Acetylen, natürlichem oder künstlichem Gas, Petroleumprodukte u. dgl. Es wird angenommen, daß die amorphe Struktur derartiger Rußablagerungen sich schneller mit Sauerstoff zur Bildung der CO2-HuIIe verbindet. Außerdem schmilzt der amorphe Kohlenstoff während der Verstählung und beeinträchtigt den Kohlenstoffgehalt der abgelagerten Legierung nicht. Versuche zeigen, daß bei ausschließlicher Verwendung von kristallinem Kohlenstoff als freier Kohlenstoff im Elektrodenkern bei Schweißverfahren mit offenem Lichtbogen sich der Kohlenstoff unregelmäßig im Bad verhält und eine Legierung mit einem nicht vorherbestimmbaren Kohlenstoffgehalt ergibt. Da der amorphe Kohlenstoff nur eine sauerstoffarme Atmosphäre schafft, wird dem Füllpulver außerdem kristalliner Kohlenstoff zugesetzt, um einen vorherbestimmbaren Kohlenstoffgehalt im Schweißgut zu erhalten.
Außerdem kann angenommen werden, daß der amorphe Kohlenstoff sich nicht ohne weiteres von dem geschmolzenen Metall benetzen und sich daher von ihm nicht so gut aufnehmen läßt. Der amorphe Kohlenstoff sucht auf Grund seines geringeren spezifischen Gewichts auf dem Bad zu schwimmen. Ein Vergleich der Eigenschaften der beiden Kohlenstoff-Formen ist der Tabelle 3 zu entnehmen.
Der größte Unterschied der physikalischen Eigenschaften zwischen amorphem und kristallinem Kohlenstoff scheint die Wärmeleitfähigkeit zu sein. Dies ist wahrscheinlich auf den außerordentlichen porösen Charakter des amorphen Kohlenstoffs zurückzuführen. Theoretisch wird angenommen, daß amorpher Kohlenstoff, da er poröser ist und daher eine größere Oberfläche aufweist, sich leichter mit Sauerstoff als der dichte kristalline Kohlenstoff verbindet. Außerdem sind die Teilchen des amorphen Kohlenstoffs von Natur aus sehr fein im Vergleich zu kristallinem Kohlenstoff, der mechanisch zerkleinert und pulverisiert werden muß.
Tabelle 3 Physikalische und chemische Eigenschaften des Kohlenstoffs
Eigenschaft Amorpher Kohlenstoff Kristalliner Kohlenstoff
oder Graphit
Struktur amorph
12,01
1,87
3652 bis 3697
4200
8,08
97,85
0,124
unbekannt		 hexagonal-kristallin
12,01
2,65
3652 bis 3697
4200
7,9
94,81
2,48
ja
Molekulargewicht
spezifisches Gewicht
Sublimiertemperatur, 0C
Siedepunkt, 0C
Verbrennungswärme, kcal/g
Oxydationswärme, cal/g/Atom
Wärmeleitfähigkeit cal/sec,cm°C
Lösbar in flüssigem Eisen
Beispiel I
Man bereitete ein Gemisch aus Füllmaterial für eine rohrförmige Verstählungs-Elektrode gemäß der bevorzugten, in der Tabelle 1 wiedergegebenen Zusammensetzung. Nach einem etwa lstündigem Durchmischen wurde das Material zu einem Stab mit einem Durchmesser von 2,8 mm verarbeitet. Das Gewichtsverhältnis der einfachen Kohlenstoffstahlhülle zum Füllmaterial betrug 70: 30.
Das Verfahren zur Herstellung verschiedener Größen der mit einem Kern versehenen Elektrode, beispielsweise 1,5 bis 8 mm, unter Aufrechterhaltung eines bestimmten Verhältnisses von Hülle zu Füllmaterial ist in der Technik bekannt.
Der rohrförmige Stab wurde aus den obenerwähnten Gründen in Form einer Spule mit einer dünnen Kupferschicht hergestellt. Verfahren zur dünnen Beschichtung des Stahlhüllenmaterials sind in der Technik bekannt. Die Kupferplattierung ist sehr dünn, d. h. weniger als 0,025 mm, und wird wahrscheinlich verdampft und/oder in der Lichtbogenhitze oxydiert. Der eventuelle restliche Kupfergehalt ist nur in Spuren vorhanden und beeinträchtigt die Qualität der Ablagerung nicht.
Die mit einem Kern versehene Elektrode wurde im offenen Lichtbogen auf eine Scheibe aus gewöhnlichem Kohlenstoffstahl mit einem Schweißstrom von 275 und 30 V (Gleichstrom, Elektrode positiv) aufgetragen. Um eine glatte Auftragung zu erhalten, müssen die Schweißraupen einander etwa um 25% überlappen. Es wurden drei Schichten aufgetragen; die gesaiate Auftragung wurde dann durch Kaltwalzen gehärtet. Härtewerte gemäß Rockwell »C« für jede Schicht der gehärteten Auftragung sind in der Tabelle 4 wiedergegeben.
Gleiche Zusammensetzungen wurden hergestellt, um zu prüfen, ob sich die mit einem Kern versehene Elektrode reproduzieren läßt. Diese Zusammensetzungen sind mit »Charge Nr. 7« und »Charge Nr. 26« bezeichnet. Jede Charge wurde zu einer Reihe von Spulen verarbeitet. Härtewerte von Ablagerungen aas beliebigen Spulen sind in der Tabelle 4 wiedergegeben.
Tabelle 4
Zusammensetzung und Härte der vorgewählten Charge
Charge Nr. 7
Zusammensetzung, Gewichtsprozent
! Füllpulver j
Ablagerung Charge Nr. 36
Zusammensetzung, Gewichtsprozent
Füllpulver | Ablagerung
Si..
Mn
Mo
Al .
Ti .
23,66 6,43
4,83 0,79
0,82 0,22
2,84 0,96
3,07 0,90
0,62 0,04
0,94 0,02
21,33
4,55
0,77
2,48
1,44
Härte Rc
Härte Rc
6,46
1,03
0,24
0,92
0,96
0,03
0,14
Schicht Nr. Bereich Durchschnitt Härte] 47,5 EtC Bereich Härte Durchschnitt Rc
1 46 bis 49 48,5 46 bis 51 48,8
2 38 bis 46 42,9 42 bis 45 43,4
3 35 bis 41 38,5 33 bis 41 37,0
Gehärtetes Werkstück
3 44 bis 50 46 bis 50 47,8
Spule Nr. Bereich Durchschnitt Bereich Durchschnitt
1 53 bis 57 55 47 bis 49 48
2 51 bis 54 52,5 56 bis 60 58,8
3 52 bis 55 53,0 57 bis 60 58,6
4 51 bis 55 53,0 57 bis 60 58,2
5 59 bis 61 60,0 51 bis 54 52,5
6 57 bis 59 58,0 50 bis 53 51,5
7 59 bis 63 61,5 55 bis 57 56,0
8 51 bis 54 53,0 50 bis 53 51,5
9 54 bis 55 54,5 50 bis 53 51,5
10 57 bis 60 58,5 55 bis 57 56,0
11 59 bis 60 59,5 54 bis 56 55,0
Gesamtbereich Durchschnitt Gesamtbereich Durchschnitt
51 bis 63 56,2 47 bis 60 54,3
Beispiel II
Obgleich die Härte einer Ablagerung einen guten Anhalt für Abriebeigenschaften darstellt, ist die ideale Auswertung von Schieneneigenschaften nur be-i der tatsächlichen Überwachung der Strecke über eine längere Zeit möglich. Da ein derartiges Erproben unpraktisch (und selbst gefährlich) wäre, hat die American Association of Railroads (AAR) eine Vorrichtung zum Testen der Rollbelastung entwickelt. Bei einem von dem Personal der AAR durchgeführten Versuchsprogramm wurde das Schweißgut der mit einem Kern versehenen Elektrode gemäß vorliegender Erfindung (wie in Tabelle 1 beschrieben) sowie von drei typischen handelsüblichen Schweißelektroden dem obenerwähnten Rollbelastungstest unterzogen. Alle Auftragungen wurden von dem AAR-Personal gemäß den Standardeisenbahnpraktiken an wahllos abgenutzten Schienen vorgenommen. Die aus diesen Tests erhaltenen Daten sind der Tabelle 5 zu entnehmen. Diese Daten zeigen, daß das Schweißgut der mit einem Kern versehenen Elektrode gemäß der Erfindung, nämlich die Legierung A, dem Schweißgut der be-
10
kannten Elektroden überlegen war. Die Tests werden normalerweise bei 5 000 000 Durchläufen beendet, was als maximale Standzeit betrachtet wird, oder wenn eine übermäßige oder anormale Abnutzung vermerkt wird. Es ist von besonderer Bedeutung, daß das Maß der Abnutzung der Legierung A beträchtlich niedriger als dasjenige der anderen Legierungen war.
Die günstigen Ergebnisse der Rollbelastungstests an der Legierung A lassen ein beschleunigtes Testen zu. Verschiedene Kilometer einer Schiene einer östlichen Eisenbahnstrecke wurden als Testgebiete benutzt, wo die Legierung A auf abgenutzte Schienenenden im offenen Lichtbogen aufgetragen wurde. Die Aufschweißungen werden dauernd beobachtet und zur Bestimmung der Abrieb- und Haltbarkeitseigenschaften unter den tatsächlichen Betriebsbedingungen ausgewertet.
Die Testergebnisse der mit einem Kern versehenen Elektrode in diesem Beispiel besagen, daß der rohrförmige Stab gemäß vorliegender Erfindung zum Verstählen der Schienenstöße mit einem hohen Ausmaß an Zuverlässigkeit und Reproduzierbarkeit geeignet ist.
Tabelle 5 AAR Rollbelastungstestergebnisse
Legie Brinellhärte (BI
Test ο t_.		 262 IN) der Ablagerung
vor dem nach dem		 Test Durch
geführte		 Schweißgutabrieb mm Annähernder Abrieb
pro IO6 Durchläufe		 mm
rung Nr. 277 Test 627 bis 653 Durchläufe Vi000 Zoll 0,13 Viooo Zoll 0,03
A A-I 245 600 653 bis 665 5 000 000 5 0,65 1 0,13
A-2 255 555 bis 600 653 5 000 000 25 0,39 5 0,10
A-3 262 578 bis 600 622 bis 633 4 000 000 15 0,26 3,8 0,06
A-4 309 512 bis 555 653 5 000 000 10 0,39 2 0,09
A-5 266 600 324 bis 354 5 000 000 15 0,98 3 0,98
B B-I 255 311 bis 347 332 bis 364 990 700 39 1,23 39 0,61
B-2 273 306 bis 329 290 bis 298 2 000 000 49 1,13 24,5 1,10
C C-I 262 248 bis 369 286 bis 311 1 008 100 45 1,18 44 0,24
C-2 241 273 bis 277 286 bis 311 5 000 000 47 0,83 9,5 0,33
C-3 241 255 bis 297 321 bis 323 2 721000 33 1,18 13,0 1,18
C-4 286 269 bis 302 321 bis 340 1 000 000 47 1,20 47 1,20
C-5 255 bis 302 311 bis 356 971 800 48 1,35 48 0,69
D D-I 298 bis 307 2 000 000 55 27,5
Die Beispiele und Verwendung der mit einem Kern versehenen Elektrode gemäß der vorliegenden Erfindung bilden ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung, um sie klar verständlich zu machen. Die erfindungsgemäßen Elektroden lassen sich zur Durchführung von Verschweißungen zum Verstählen oder Verbinden auch anderer Metallteile als Eisenbahnteile verwenden. Außerdem kann die Ablagerung auch durch andere bekannte Verfahren mit elektrischem Lichtbogen, bei denen das Werkstück im Stromkreis liegt, verwendet werden, obgleich das Verfahren mit offenem Lichtbogen bevorzugt wird.

Claims (7)

Patentansprüche:
1. Seelen-Elektrode für das Lichtbogenschweißen von Stahl mit einem Kern aus Legierungsstoffen und aus kohlenstoffhaltigen, gasentwickelnden Stoffen, vorzugsweise für das Auftragsschweißen von Eisenbahnschienen, dadurch gekennzeichnet, daß der kohlenstoffhaltige, gasentwickelnde Stoff aus amorphem Kohlenstoff mit einer Teilchengröße von annähernd molekularen Abmessungen besteht, 0,5 bis 3 % der Kernmasse ausmacht und mit den Legierungsstoffen, die in an sich bekannter Weise eine Teilchengröße von weniger als 0,5 mm aufweisen, innig gemischt ist.
2. Elektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der freie amorphe Kohlenstoff aus Lampenruß besteht.
3. Elektrode nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Füllmaterial aus (Gewichtsprozent) 18 bis 30 Cr, 1 bis 5 C (gebunden), 1,5 bis 4 Mn, 0,5 bis 4 Mo, 0,2 bis 1,5 Al, 0,2 bis 1,5 Ti, 0,2 bis 1,5 Si, 30 bis 60 freiem Eisen, 0,5 bis 3 freiem Kohlenstoff mit einem Rest gebundenen Eisens besteht.
4. Elektrode nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Füllmaterial aus 20 bis
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25 Cr, 2 bis 4 C (gebunden), 2 bis 3,25 Mn, 1 bis 3 Mo, 0,5 bis 1 Al, 0,5 bis 1,2 Ti, 0,5 bis 1 Si, 40 bis 60 freiem Eisen, 1 bis 3 amorphem Kohlenstoff mit einem Rest gebundenen Eisens besteht.
5. Elektrode nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus 23 Cr, 3 C (gebunden), 2,75Mn, 2,0Mo, 0,7 Al, 1,0Ti, 0,8 Si, 50 freiem Eisen, 2 freiem amorphem Kohlenstoff mit einem Rest gebundenen Eisens besteht.
6. Elektrode nach Ansprüchen 1 bis 5, bei der die Hülle aus gewöhnlichem Kohlenstoffstahl besteht, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewichts-
verhältnis der Stahlhülle zum Füllmaterial 70: 30 beträgt.
7. Verfahren zum Gleichstrom-Lichtbogenschweißen mit einer Elektrode nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode positiv gepolt ist.
In Betracht gezogene Druckschriften:
Schweizerische Patentschrift Nr. 171 637;
W. M. C ο η n, Die Technische Physik der Licht
bogenschweißung, Berlin—Göttingen—Heidelberg— München, 1959, S. 270 und 350.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
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