[go: up one dir, main page]

DE1508319C - Welding fluid - Google Patents

Welding fluid

Info

Publication number
DE1508319C
DE1508319C DE1508319C DE 1508319 C DE1508319 C DE 1508319C DE 1508319 C DE1508319 C DE 1508319C
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
welding
welding means
oxide
means according
strength
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.)
Active
Application number
Other languages
German (de)
Inventor
John Thomas Troy. O Freedman Bernard Joseph. Groton Conn Ballass (V St A)
Original Assignee
General Dynamics Corp , New York NY (V St A )

Links

Description

Die Erfindung betrifft ein Schweißmittel, insbesondere zum Schweißen von niedriglegierten, hochfesten Stählen, vor allem nach dem Unterpulverschweißverfahren. The invention relates to a welding means, in particular for welding low-alloy, high-strength Steels, especially after the submerged arc welding process.

Zur Herstellung einer hochwertigen Schweißung ist die Verwendung eines Schweißmittels notwendig, um eine Schutzschicht über dem Grundwerkstoff an der Schweißstelle zu erzeugen, die die Oxydation des Grundwerkstoffs und dessen unerwünschte Verände-rangen beim Schweißen verhindert. Das von Fall zu Fall angewandte Schweißmittel hängt von der Art des zu verschweißenden Grundwerkstoffs und dem angewandten Schweißverfahren ab.To produce a high-quality weld, the use of welding material is necessary in order to to create a protective layer over the base material at the welding point, which prevents the oxidation of the Base material and its undesired changes during welding are prevented. That on a case-by-case basis The case welding equipment used depends on the type of base material to be welded and the one used Welding process.

Das erfindungsgemäße Schweißmittel ist zum Schweißen von Stahl, insbesondere von niedriglegierten, hochfesten Stählen vorgesehen. Während es bei einer Anzahl von Schweißverfahren, beispielsweise dem Elektro-Schlacke-Schweißverfahren befriedigend ist, ist es besonders geeignet für das Unterpulver-Lichtbogenschweißverfahren. Beim Unterpulver-Schweißverfahren wird eine Deckschicht von geschmolzenem Schweißmittel angewandt, um das Ende der Schweißdrahtelektrode mit dem Lichtbogen und den geschmolzenem Grundwerkstoff von der Atmosphäre abzuschirmen. Die bei Unterpulver-Schweißverfahren angewandten Schweißmittel sind Gemische von granulierten, schmelzbaren Stoffen, die das Ende der Drahtelektrode und den Grundwerkstoff in der Schmelzzone bedecken. Das Unterpulver-Schweißverfahren wird viel benutzt, da es unter anderem leicht automatisiert und mit beachtlich höheren Geschwindigkeiten als die meisten anderen bekannten Schweißverfahren durchgeführt werden kann und Verschweißungen von großer Dicke ermöglicht. The welding means according to the invention is for welding steel, in particular low-alloy, high-strength steels provided. While there are a number of welding processes, for example the electro-slag welding process is satisfactory, it is particularly suitable for the submerged arc welding process. In the submerged arc welding process, a top layer of molten Welding agent applied to the end of the welding wire electrode with the arc and shield the molten base material from the atmosphere. The submerged arc welding process Applied welding agents are mixtures of granulated, fusible substances that make up the end the wire electrode and the base material in the melting zone. The submerged arc welding process is used a lot because, among other things, it is easily automated and at considerably higher speeds than most other known welding processes and allows welds of great thickness.

Es sind zwar bereits Schweißmittel vorgeschlagen worden, die jedoch nicht zum Stand der Technik gehören (deutsche Patente 1 220 236 und 1 247 814), die für niedriglegierte, hochfeste Stähle gut geeignet sind, da sie Schweißverbindungen von hoher Kerbschlagzähigkeit und bemerkenswerten anderen mechanischen Eigenschaften ergeben. Diese Schweißmittel sind jedoch teuer in der Herstellung.Welding means have already been proposed, but they do not belong to the state of the art (German patents 1,220,236 and 1,247,814), which are well suited for low-alloy, high-strength steels, as they welded joints of high impact strength and notable other mechanical Properties. However, these welding means are expensive to manufacture.

Entsprechend der Erfindung wird ein neues und verbessertes Schweißmittel angegeben, das wesentlich billiger ist als die vorgeschlagenen. Die mit den erfindungsgemäßen Schweißmitteln hergestellten Schweißnähte sind in ihren mechanischen Eigenschaften den unter Verwendung der vorgeschlagenen Schweißmittel hergestellten Schweißnähten im allgemeinen überlegen oder zumindest gleichwertig. Da das erfindungsgemäße Schweißmittel nicht teuer ist, ist es auch von praktischem Nutzen beim Schweißen weniger hochwertiger Stähle wie hochfester Stähle. Die erfindungsgemäßen Schweißmittel ergeben Schweißverbindungen von besonders hoher Festigkeit und hoher Kerbschlagzähigkeit. Außerdem, ist das erfindungsgemäße Schweißmittel in geschmolzenem Zustand während des Schweißvorganges gut fließend und erzeugt dadurch eine glatte Schweißnaht, von der die Schlacke leicht entfernt werden kann.According to the invention there is provided a new and improved welding means which is essential is cheaper than the suggested one. The weld seams produced with the welding means according to the invention are in their mechanical properties those using the proposed welding means produced welds are generally superior or at least equivalent. Since the inventive Welding agent is inexpensive, it is also of practical use when welding less high quality Steels such as high-strength steels. The welding means according to the invention produce welded joints of particular high strength and high impact strength. In addition, is the welding means according to the invention Flows well in the molten state during the welding process and thus creates a smooth weld from which the slag can be easily removed.

Das erfindungsgemäße Schweißmittel besteht aus 5 bis 16% Aluminiumoxid (Al2O3), 3 bis 15% Manganoxid (MnO), 0 bis 40, vorzugsweise 20% Calciumfluorid (CaF2), 15 bis 40, vorzugsweise 15% Natriumfluorsilicat (Na2SiF6), Rest Siliciumdioxid (SiO2) und Calciumoxid (CaO). Die beiden letztgenannten Bestandteile sind in einem Gewichtsverhältnis SiO2: CaO von 2,03 ; 1 bis 1:1 vorhanden, und die Summe an Calciumfluorid und Natriumfluorsilicat beträgt nicht weniger als 20%. Die Prozentangaben sind Gewichtsprozent. The welding agent according to the invention consists of 5 to 16% aluminum oxide (Al 2 O 3 ), 3 to 15% manganese oxide (MnO), 0 to 40, preferably 20% calcium fluoride (CaF 2 ), 15 to 40, preferably 15% sodium fluorosilicate (Na 2 SiF 6 ), the remainder silicon dioxide (SiO 2 ) and calcium oxide (CaO). The last two components mentioned are in a weight ratio SiO 2 : CaO of 2.03; 1 to 1: 1, and the sum of calcium fluoride and sodium fluorosilicate is not less than 20%. The percentages are percentages by weight.

Zur Herstellung der erfindungsgemäßen Schweißmittel verwendet man Rohstoffe vorzugsweise von handelsüblichem Reinheitsgrad, obwohl Verunreinigungen die Wirkung des Schweißmittels gewöhnlich nicht merklich nachteilig beeinflussen. Man verwendet vorzugsweise Rohstoffe mit einer Teilchengröße < 0,297 mm. Zur Herstellung der Schweißmittel werden Kieselerde, Kalk, Aluminiumoxid, Manganoxid, Flußspat und Natriumfluorsilicat in den gewählten Anteilen in trockenem Zustand gleichmäßig gemischt. Man kann natürliche Silicate mit mindestens 90 % SiO2 und maximal 5 % Aluminium verwenden (z. B. Kieselerde). Der handelsübliche Kalk soll zumindest 92% CaO nach dem Brennen bei 10936C enthalten sowie maximal 1,5% Magnesium und 2% Aluminium. Ebenso kann man handelsübliches Manganoxid verwenden mit minimal 45 % Mangan, maximal 8% Eisen, maximal 5% Aluminium, maximal 1% Zink, Arsen und Blei und maximal 2% Barium. Man verwendet handelsübliches, bei 10930C gebranntes Aluminiumoxid mit einem Al2O3-Gehalt von 99%. Der mineralische Flußspat soll mindestens 95 % CaF2 enthalten.Raw materials of a commercial degree of purity are preferably used to produce the welding means according to the invention, although impurities usually do not noticeably adversely affect the action of the welding means. Preferably, raw materials with a particle size of <0.297 mm are used. To produce the welding material, silica, lime, aluminum oxide, manganese oxide, fluorspar and sodium fluorosilicate are mixed evenly in the selected proportions in the dry state. You can use natural silicates with at least 90% SiO 2 and a maximum of 5% aluminum (e.g. silica). Commercially available lime should contain at least 92% CaO after burning at 1093 6 C and a maximum of 1.5% magnesium and 2% aluminum. Commercially available manganese oxide can also be used with a minimum of 45% manganese, a maximum of 8% iron, a maximum of 5% aluminum, a maximum of 1% zinc, arsenic and lead and a maximum of 2% barium. Using commercially available, calcined at 1093 0 C alumina with an Al 2 O 3 content of 99%. The mineral fluorspar should contain at least 95% CaF 2 .

Man kann das erfindungsgemäße Schweißmittel aus den genannten Rohstoffen auf übliche Weise herstellen, wie Schmelzen, Sintern oder unter Verwendung von Bindemitteln.The welding means according to the invention can be produced in the usual way from the raw materials mentioned, such as melting, sintering or using binders.

Beim bevorzugten .Schmelzverfahren werden die Rohstoffe mechanisch gemischt, das Gemisch in einem Graphittiegel bei 1316 bis 1427°C eingeschmolzen, die Schmelze 20 Minuten auf dieser Temperatur gehalten, dann auf Raumtemperatur abgeschreckt und anschließend gebrochen und gemahlen.In the preferred melting process, the raw materials are mixed mechanically, the mixture in melted in a graphite crucible at 1316 to 1427 ° C, the melt at this temperature for 20 minutes held, then quenched to room temperature and then broken and ground.

Bei der Herstellung des Schweißmittel durch Sintern wird ein Gemisch der Bestandteile in einem Ofen auf 9000C 1,5 Stunden erhitzt. Das Gemisch wird dann abgekühlt, zerkleinert und auf die gewünschte Feinheit gesiebt.When the welding means are produced by sintering, a mixture of the constituents is heated in an oven to 900 ° C. for 1.5 hours. The mixture is then cooled, crushed and sieved to the desired fineness.

Bei der Herstellung des Schweißmittels unter Verwendung von Bindemitteln werden die Bestandteile mit Wasserglas in einem Verhältnis von 1 Teil Wasserglas auf 3 Teile Schweißmittelgemisch vermischt, 3 Stunden auf 482° C erhitzt, zerkleinert und gesiebt.In the manufacture of welding means using binders, the components mixed with water glass in a ratio of 1 part water glass to 3 parts welding agent mixture, Heated for 3 hours to 482 ° C, crushed and sieved.

Die Tabelle 1 bringt Beispiele von erfindungsgemäßen Schweißmitteln, die nach dem Schmelzverfahren hergestellt wurden. Die Analysen wurden aus den Gemischen der Bestandteile vor dem Zusammenschmelzen ermittelt.Table 1 gives examples of welding means according to the invention which are made by the melting process were manufactured. The analyzes were made on the blends of the ingredients prior to being melted together determined.

Tabelle 1
Analyse des Schweißmittels in Gewichtsprozent
Table 1
Analysis of the welding material in percent by weight

Schweiß
mittel
Sweat
medium
SiO2 SiO 2 CaOCaO Al2O,Al 2 O, MnOMnO Na2SiF6 Na 2 SiF 6 CaF, 'CaF, '
AA. 3737 18,518.5 16,016.0 5,55.5 . 23. 23 - BB. 34,534.5 17,017.0 15,515.5 5,05.0 2828 - CC. 32 '32 ' 16,016.0 14,014.0 5,05.0 3333 - DD. 3737 1919th 1515th 44th 2020th 55 EE. 2525th 1515th 77th 33 2020th 3030th FF. 2525th 2020th 1515th 55 1515th 2020th

Die in Tabelle 1 genannten Schweißmittel wurden zum Schweißen von ΗΥ-80-Stahl verwendet, das ist ein hochfester, niedriglegierter Stahl mit einer 0,2-Gren-The welding equipment mentioned in Table 1 was used for welding ΗΥ-80 steel, that is a high-strength, low-alloy steel with a 0.2-size

ze von 56,2 bis 70,3 kp/mm2 und folgender Zusammensetzung :ze from 56.2 to 70.3 kp / mm 2 and the following composition:

GewichtsprozentWeight percent

Kohlenstoff < 0,22Carbon <0.22

Mangan 0,1 bis 0,4Manganese 0.1 to 0.4

Phosphor < 0,035Phosphorus <0.035

Schwefel < 0,04Sulfur <0.04

Silicium 0,15 bis 0,35Silicon 0.15 to 0.35

Nickel 2 bis 2,75Nickel 2 to 2.75

Chrom 0,9 bis 1,4Chromium 0.9 to 1.4

Molybdän 0,23 bis 0,35Molybdenum 0.23 to 0.35

Eisen RestIron rest

Die vollständige Norm von ΗΥ-80-Stahl ist in der »US. Government Specification MIL-S-16216D (NAVY)« angegeben.The full norm of ΗΥ-80 steel is in the “US. Government Specification MIL-S-16216D (NAVY) «.

Für die Verschweißungen wurde ein Schweißdraht von 4 mm Durchmesser mit folgender chemischer Zusammensetzung angewandt:A welding wire with a diameter of 4 mm and the following chemical composition was used for the welds applied:

GewichtsprozentWeight percent

Kohlenstoff 0,09Carbon 0.09

Schwefel ;... 0,004Sulfur; ... 0.004

Phosphor .... 0,006Phosphorus .... 0.006

Silicium : 0,74Silicon: 0.74

Mangan. ; 1,40Manganese. ; 1.40

Chrom 0,04Chromium 0.04

Nickel 1,03Nickel 1.03

GewichtsprozentWeight percent

Kupfer 0,48Copper 0.48

Molybdän 0,28Molybdenum 0.28

Zirkonium 0,076Zirconium 0.076

Eisen RestIron rest

Unter Verwendung erfindungsgemäßer Schweißmittel stellte man Schweißverbindungen mit dem 4 mm dicken Schweißdraht an 25,4 mm dicken ΗΥ-80-Stahlplatten mit einer einfachen Abschrägung von 45° her. Anschließend wurden Festigkeitsprüfungen vorgenommen, deren Ergebnisse in der Tabelle 2 wiedergegeben sind. Beim Schweißen wurde Wärme in Höhe von 17 520 Joule/cm durch einen Gleichstromlichtbogen umgekehrter Polarität von 550 A Stromstärke und 27 V Bogenspannung bei einem Vorschub der Elektrode von 50,8 cm/Min, zugeführt. Eine weitere Schweißverbindung unter Verwendung des Schweißmittels F wurde auf gleiche Weise hergestellt, jedoch wurde Wärme in Höhe von 21 260 Joule/cm durch einen Gleichstromlichtbogen umgekehrter Polarität .von 600 A Stromstärke und 30 V Bogenspannung zugeführt, deren Versuchsergebnisse in der Tabelle 2 durch * gekennzeichnet sind. Man verwandte Schweißdrahtelektroden aus blankem Metall, und das granulierte Schweißmittel wurde an der Schweißstelle in ausreichender Menge zugeführt.Using welding means according to the invention, welded connections were made with the 4 mm thick welding wire on 25.4 mm thick ΗΥ-80 steel plates with a simple 45 ° bevel. Strength tests were then carried out, the results of which are shown in Table 2 are. During welding, heat of 17,520 joules / cm was generated by a direct current arc reverse polarity of 550 A amperage and 27 V arc voltage when the electrode is advanced at 50.8 cm / min. Another weld joint using welding means F. was produced in the same way, but heat of 21,260 joules / cm was passed through a DC arc of reverse polarity. Of 600 A current and 30 V arc voltage supplied, the test results of which are marked with * in Table 2. Welding wire electrodes were used made of bare metal, and the granulated welding material was in supplied in sufficient quantity.

Tabelle 2
Festigkeitseigenschaften von Schweißverbindungen
Table 2
Strength properties of welded joints

Zugfestigkeittensile strenght 0,2-Grenze0.2 limit Bruchdehnung,Elongation at break, JD TUCiI-
einschnürung
JD TUCiI-
constriction
KerbschlagzähigkeitNotched impact strength arpy-V-Proarpy-V-Pro ben), mkpben), mkp -62,2°C-62.2 ° C
Schweiß
mittel
Sweat
medium
kp/mm2 kp / mm 2 kp/mm2 kp / mm 2 bezogen
auf 35,56 mm
based
to 35.56 mm
°/o° / o (Ch
Raum
(Ch
space
-17,8°C-17.8 ° C -51,1°C-51.1 ° C 2,462.46
75,075.0 68,968.9 %% 57,257.2 temperaturtemperature 5,895.89 3,843.84 3,423.42 AA. 75,575.5 61,061.0 22,122.1 58,658.6 9,859.85 7,957.95 5,075.07 3,293.29 BB. 77,077.0 62,062.0 22,822.8 57,857.8 10,8210.82 6,586.58 4,124.12 2,192.19 CC. 79,579.5 62,262.2 21,4-21.4- 57,057.0 9,869.86 6,986.98 4,384.38 2,472.47 DD. 76,576.5 61,561.5 20,020.0 64,064.0 9,869.86 7,677.67 3,703.70 3,983.98 EE. ^ 78,0^ 78.0 64,064.0 22,022.0 62,062.0 12,2012.20 7,587.58 3,983.98 3,843.84 FF. 74,574.5 60,260.2 22,822.8 64,264.2 12,6112.61 6,586.58 4,254.25 F*F * 23,623.6 12,0812.08

Aus der Tabelle 2 ist ersichtlich, daß das erfindungsgemäße Schweißmittel eine Schweißnaht mit ähnlichen Festigkeitseigenschaften wie der Grundwerkstoff ergibt. Von besonderem Interesse ist die hohe Kerbschlagzähigkeit der erhaltenen Schweißnähte bei Verwendung des erfindungsgemäßen Schweißmittels. Aus den Daten ist zu ersehen, daß die bevorzugte Schweißmittelzusammensetzung durch das Schweißmittel F wiedergegeben wird. Außer der hohen Kerbschlagzähigkeit der Schweißnähte bei Verwendung des Schweißmittels F sind die Schweißstellen außergewöhnlieh blank, und die Schlackenentfernung wird erleichtert. From Table 2 it can be seen that the welding means according to the invention have a weld seam with similar Strength properties like the base material results. The high notched impact strength is of particular interest of the weld seams obtained when using the welding means according to the invention. Out it can be seen from the data that the preferred weld composition is achieved by welding agent F is reproduced. In addition to the high impact strength of the welds when using the By means of welding agent F, the welding points are exceptionally bright, and the removal of slag is facilitated.

Man kann das erfindungsgemäße Schweißmittel auch für andere Schweißverfahren verwenden, beispielsweise als Seele in Seelenelektroden. Der Zusatz von Stoffen zur Schweißmittelseele, die als Schutzgas über der Schweißstelle wirken, ist möglich (R. A. W i 1-s ο η , »Welding Journal«, Bd. 40, Nr. 1, Januar 1961). Außerdem kann man dem erfindungsgemäßen Schweißmittel Metallteilchen zusetzen, die beispielsweise die gleiche Zusammensetzung wie der Schweißdraht oder der Grundwerkstoff aufweisen; solche Schweißmittelgemische, sind bekannt. Die Metallteilchen werden bei der Elektrodenschweißung von der Schweißstelle magnetisch angezogen; man kann sie also auch da verwenden, wo eine Zuführung des Schweißmittels durch die Schwerkraft nicht möglich ist.The welding means according to the invention can also be used for other welding processes, for example as a soul in soul electrodes. The addition of substances to the welding core that acts as a protective gas Act over the welding point is possible (R. A. W i 1-s ο η, "Welding Journal", Vol. 40, No. 1, January 1961). In addition, metal particles can be added to the welding means according to the invention, for example the have the same composition as the welding wire or the base material; such welding agent mixtures are known. The metal particles are at the electrode weld is magnetically attracted to the weld; you can also use it there where feeding of the welding material by gravity is not possible.

Claims (1)

Patentanspruch:Claim: Schweißmittel, insbesondere zum Schweißen von niedriglegierten, hochfesten Stählen, vor allem nach dem Unterpulver-Schweißverfahren, bestehend ausWelding means, in particular for welding low-alloy, high-strength steels, especially according to the submerged arc welding process, consisting of 5 bis 16°/0 Aluminiumoxid (Al2O3),5 to 16 ° / 0 aluminum oxide (Al 2 O 3 ), 3 bis 15°/0 Manganoxid (MnO), 0 bis 40%, vorzugsweise 20°/„ Calciumfluorid3 to 15 ° / 0 manganese oxide (MnO), 0 to 40%, preferably from 20 ° / "calcium fluoride (CaF2),
15 bis 40%, vorzugsweise 15°/0Natriumfluor-
(CaF 2 ),
15 to 40%, preferably from 15 ° / 0 Natriumfluor-
silicat (Na2SiF8),silicate (Na 2 SiF 8 ), Rest Siliciumdioxid (SiO2) und Calciumoxid (CaO) in einem Gewichtsverhältnis Siliciumdioxid zu Calciumoxid von 2,03:1 bis 1:1,The remainder is silicon dioxide (SiO 2 ) and calcium oxide (CaO) in a weight ratio of silicon dioxide to calcium oxide of 2.03: 1 to 1: 1, mit der Maßgabe, daß der Gesamtgehalt an Calciumfluorid und Natriumfluorsilicat mindestens 20 °/0 beträgt. ; with the proviso that the total content of calcium fluoride and sodium fluorosilicate is at least 20 ° / 0th ;

Family

ID=

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69801910T2 (en) WELDING FILLER WIRE WITH LOW NITROGEN CONTENT
DE112013006287B4 (en) High-strength flux-cored arc-weld joint with excellent impact resistance, and welding wire for its manufacture
DE2917537A1 (en) WELDING ELECTRODE
DE2222275A1 (en) Welding electrode and method for electric arc welding
DE2252588A1 (en) ELECTRODE FOR SHORT CIRCUIT ARC WELDING
DE1508310C3 (en) Arc welding electrode
DE1483491A1 (en) Welding agent for submerged arc welding
DE2850970A1 (en) WELDING POWDER
DE2948798C2 (en) Fusion welding agent for submerged arc welding and its use
DE1247814B (en) Welding fluids
DE1508319B2 (en) Welding fluid
DE1508319C (en) Welding fluid
DE2129463A1 (en) Welding powder
DE1508320A1 (en) Flux for welding
DE2438008A1 (en) WELDING ELECTRODE COVERING
DE1758005B2 (en) WELDING EQUIPMENT FOR COVERED ARC WELDING
DE1508321A1 (en) Flux for welding
DE1220236B (en) Welding fluids
DE2140227C3 (en) Cored wire electrode for submerged arc welding of steel
DE829849C (en) Process for the production of a welding powder suitable for automatic concealed arc welding
DE1296931B (en) Process for welding metals with a concealed arc or using the electro-slag welding process
DE3027770C2 (en) Powder composition for cored wire electrodes
AT160116B (en) Welding means for electric arc welding and process for its manufacture.
DE3021743C2 (en) Powder composition for cored wire electrodes
DE1615322C (en) Process for producing a weld seam with great toughness by means of hidden arc welding