DE2164892A1 - Elektrodendraht mit Flußmittelkern für das Lichtbogenschweißen ohne Luftabschluß - Google Patents

Description

"Elektrodendraht mit Flußmittelkern für das Lichtbogenschweißen ohne Luftabschluß"

Die Erfindung bezieht sich auf einen mit Flußmittelkern versehenen Elektrodendraht, der beim Schweißen von Stahlteilen ermöglicht, einen automatischen oder halbautomatischen Schweißvorgang an der Luft durchzuführen, ohne daß ein Gas oder Flußmittel zum äußeren Abschluß beim Lichtbogenschweißen zugeführt werden muß.

Wenn das Lichtbogenschweißen an der Luft unter Verwendung eines blanken Drahts durchgeführt wird, so dringt eine große Menge an Sauerstoff und Stickstoff aus der Luft in den geschmolzenen Stahl ein und führt zur Bildung von Poren und macht das Schweißmetall spröde. TJm das Schweißen an der Atmosphäre unter Verwendung eines mit üTußmittelkern versehenen Elektrodendrahtes zu ermöglichen, sollte das Flußmittel folgenden Bedingungen genügen:

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1) Es muß eine Lichtbogen-abschließende Wirkung aufweisen,

2) Es muß eine Schlacken-bildende Wirkung aufweisen,

3) Es muß eine desoxydierende und Stickstoff-bindende Wirkung aufweisen,

4) Es muß eine den Lichtbogen stabilisierende Wirkung haben, und

5) Es muß die Qualität des eingeschweißten Metalls gewährleisten.

Diese Forderungen werden erfindungsgemäß durch einen Elektrodendraht mit einem Flußmittel spezieller Zusammensetzung erfüllt.

Gegenstand der Erfindung ist ein Elektrodendraht mit Flußmittelkern für das automatische oder halbautomatische Lichtbogenschweißen ohne Luftabschluß, der dadurch gekennzeichnet ist, daß er ein pulverförmiges Flußmittel aufweist, daß 10 bis 30 $ einer Magnesium-Aluminium-Legierung, 40 bis 80 # Metallfluorid und 2 bis 20 $> Mangan enthält.

In einer speziellen Ausführungsform der Erfindung enthält das pulverförmige Flußmittel zusätzlich 5 bis 25 # eines anderen Metallpulvers als Mg-Al-Legierung, 1 bis 20 # eines Metallcarbonats, 0,5 bis 10 $> eines komplexen Fluoride oder 0 bis 30 f Metalloxyd oder mehrere dieser Bestandteile. Vorzugsweise beträgt der Anteil an Flußmittel 10 bis 40 Gewichtsprozent des gesamten Drahtes.

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Bei dem erfindungsgemäßen Elektrodendraht werden die genannten Wirkungen 1) und 2) durch Verwendung eines Metallfluorids gewährleistet, das vorherrschend aus Flußspat (CaFp) besteht. Ein Fluorid, wie CaFp, verflüchtigt sich in der Wärme des Lichtbogens leicht unter Bildung eines Gases, welches den Lichtbogen abschließt und geht dabei zum Teil in ein Metalloxyd, wie CaO über, welches gemeinsam mit der Mg-Al-Legierung Schlacke bildet, wodurch gute Verarbeitbarkeit erzielt wird, wie nachstehend ausgeführt wird. Da die so gebildete Schlacke basisch ist, hat diese Schlacke außerdem die Tendenz, die mechanischen Eigenschaften des eingeschweißten Metalls zu verbessern. Durch die Untersuchungen der Anmelderin wurde nachgewiesen, daß andere Fluoride als CaFp, wie NaF, KF, AlF, und MgFp ebenfalls eine Abschlußwirkung haben, daß diese Fluoride jedoch keine merkliche Wirkung als schlackenbildendes Mittel zeigen, wie CaFg. Andererseits zeigt jedoch die Zugabe einer geringen Menge eines Alkalimetallfluorids, wie NaF und KF, eine lichtbogenstabilisierende Wirkung. Es wurde außerdem gefunden, daß die Schlagzähigkeit des eingeschweißten Metalls durch Verwendung von LiF und spezieller, komplexer Metallfluoride, verbessert wird. Dies wird im einzelnen nachstehend ausgeführt. Obwohl Ilmenit und Rutil, die gewöhnlich als Hauptbestandteile eines schlackenbildenden Mittels in Schweißstäben für das Schweißen von Hand verwendet werden, Wirkung als schlackenbildendes Mittel zeigen, haben sie Nachteile, wie schlechte lichtbogenabschließende Wirkung, sie werden durch die stark entgasenden Elemente, wie Al und Mg leicht reduziert,

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wodurch in dem Schweißmetall der Titangehalt außerordentlich stark ansteigt. Aus diesem Grund sind sie für die erfindungsgemäße Schweißmethode ungeeignet. Calciumcarbonat kann ebenfalls nicht als Hauptbestandteil für die Zwecke der Erfindung verwendet werden, weil es den Lichtbogen instabil macht und wegen der Reduktion von CO₂ in Gegenwart von Al und Mg den Kohlenstoffgehalt des Schweißmetalls erhöht, wenn auch das durch die Wärme des Lichtbogens entwickelte gasförmige COp eine den Lichtbogen abschließende Wirkung aufweist und auch eine gewisse schlackenbildende Wirkung erwartet werden kann.

Anschließend ist festzustellen, daß CaF₂ stm wirksamsten die !Funktionen 1) und 2) zeigt. Gleichzeitig kann festgestellt werden, daß Calciumcarbonat, All¹,, MgP₂* Ki¹ und andere Bestandteile als Hilfsstoffe verwendet werden können, wenn sie auch keine Hauptkomponenten zum Regeln der Schlackenqualität und zur Lichtbogenstabilisierung darstellen.

Die itesoxydierende und stickstoffbindende Wirkung gemäß 3) ist erfindungsgemäß von sehr großer Wichtigkeit. Bei dem erfindungsgemäßen Schweißverfahren wird der Lichtbogen durch die Verwendung eines Fluoride, wie CaF₂, in der angegebenen Weise unter Luftabschluß gehalten; der Ausschluß von Luft ist jedoch nicht vollständig und es kann daher, verglichen mit anderen Schweißmethoden, ein großer Anteil an Sauerstoff und Stickstoff in den geschmolzenen Stahl eindringen, wodurch in dem aufgeschweißten Metall Poren auftreten und dessen mechanische

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Eigenschaften, insbesondere die Zähigkeit, verschlechtert werden.

Es ist daher erforderlich, um die störende Wirkung von Sauerstoff und Stickstoff auszuschalten, sie durch Zugabe von Elementen, wie Ca, Mg, Ti, Zr und Al, die ihnen gegenüber hohe Affinität zeigen, als Oxyd oder Nitrid zu binden oder wenn möglich, als Schlacke zu entfernen. Unter diesen Elementen ist mit Ca und Mg keine ausreichend wirksame Desoxydation und Denitridation zu erwarten, weil diese Metalle in dem Lichtbogen durch Oxydation augenblicklich verbraucht werden. Ti und Zr verhindern zwar das Auftreten von Poren, sie werden .aber in dem Lichtbogen unter Bildung von Schlacke als TiO und ZrOp oxydiert, so daß die Pluidität der Schlacke in Kombination mit Metallfluorid, wie CaFp ^al^ß Hauptbestandteil, sehr schlecht wird. Dadurch wird das Aussehen der Schlacke, das Ablösen der Schlacke und die gesamte Schweiß-Bearbeitbarkeit verschlechtert und darüber hinaus wird das aufgeschweißte Metall sehr spröde, wenn diese Elemente in großer Menge einlegiert werden. Sie können daher nicht in unnötig großer Menge verwendet werden. Im Gegensatz dazu hat Al im allgemeinen nur einen geringen Einfluß auf die Sprödigkeit des ein- _t geschweißten Metalls, wenn auch eine relativ große Menge davon erforderlich ist, um das Auftreten von Poren su verhindern. Als Ergebnis der erfindungsgemäß durchgeführten Untersuchungen wurde festgestellt, daß die Schlagzähigkeit in

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diesem lall bei einem ausreichend hohen Wert gehalten kann, wenn ein Element, wie Ni oder Mn zugesetzt wird, das zum Stabilisieren von Austenit befähigt ist, Ferner wurde erfindungsgemäß festgestellt, daß eine sehr große Wirkung erzielt werden kann, wenn Al nicht für sich, sondern gemeinsam mit Mg zugesetzt wird. Diese Elemente werden in Form einer Mg-Al-Legierung in Form eines Pulvers in den Draht eingefüllt. Die Wirkung ist darin begründet, daß bei Zugabe von Aluminium als Legierung mit Magnesium, Magnesium im Lichtbogen bevorzugt oxydiert wird und Aluminium in den geschmolzenen Stahl übergeht, ohne durch Oxydation wesentlich verbraucht zu werden. Der Aluminiumgehalt des Schweißmetalls wird daher überraschend erhöht und der Abschluß gegenüber der Atmosphäre kann in guter Wirksamkeit durch den hohen Dampfdruck von Magnesium in dem Lichtbogen erzielt werden. Gleichzeitig gebildete Oxyde von Magnesium und Aluminium gehen in die Schlacke über und bilden eine Schlacke, die zusammen mit dem CaF₂ gute Verarbeitbarkeit zeigt. Durch die Erfindung wird daher nicht nur die Wirksamkeit des Luftausschlusses, sondern auch das Aussehen der Schweißraupe verbessert. Die letztgenannte Wirkung ist nicht zu übersehen. Die Erfindung wird nachstehend anhand der beiliegenden Zeichnungen beschrieben.

In diesen Zeichnungen bedeuten

Figur 1 eine Zeichnung, welche die Querschnittsform verschiedener Arten von Schweißdraht zeigt, die in den Beispielen

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dieser Erfindung verwendet werden. Dabei steht Figur 1 A für die Beispiele 3 und 5, Figur 1 B für Beispiel 12, Figur 1 C für die Beispiele 1, 7, 8, 9 und das ■Vergleichsbeispiel und Figur 1 D für die Beispiele 2, 4, 6, 10 und 11» Figur 2 ist eine graphische Darstellung des Zusammenhangs zwischen dem Stickstoffgehalt und dem Wert der Kerbschlagzähigkeit nach Charpy beim Test des Schweißmetalls. Figur 3 ist eine graphische Darstellung, die den Zusammenhang zwischen dem Aluminiumgehalt und dem Stickstoffgehalt des Schweißmetalls in dem Schweißtest zeigt, der mit auf einer Stahlplatte angeordneten Schweißraupen durchgeführt wurde·

Figur 4 ist die graphische Darstellung, die den Einfluß der zugesetzten Menge an Ig - Al-Legierung auf den Stickstoffgehalt und den Wert der Kerbschlagzähigkeit nach Charpy sowie auf das Auftreten von Poren beim Test des Sehweißmetalls zeigte

Figur b ist eine graphische Darstellung, die den Zusammenhang zwischen der Zusammensetzung der Mg-Al-Legierung mit dem Wert der Schlagzähigkeit nach Charpy sowie mit dem Auftreten von Poren beim Test des Schweißmetalls zeigte Figuren 6, 7 und 8 sind graphische Darstellungen, die den Einfluß der zulegierten Menge eines dritten Metalls auf den Wert der Schlagzähigkeit beim Test des Schweißmetalls zeigen. Figur 9 ist eine graphische Darstellung, in der die Schlagzähigkeit nach dem Schweißmetalltest der Beispiele 1 bis und des Vergleichsbeispiels verglichen wirdo

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Figur 10 ist eine graphische Darstellung, welche die Wirkung der Zugabe von LiF auf den Wert der Schlagzähigkeit nach Gharpy in dem Test des Schweißmetalls der Beispiele 8 und 9 zeigte

Figur 11 zeigt in Form einer graphischen Darstellung die Ergebnisse, die bei der Analyse des Stickstoffgehalts der Schweißmetalle erzielt wurden»

In Figur 1 zeigt Bezugsziffer 1 den Metallmantel und Bezugsziffer 2 das in das Mantelmetallgehäuse gefüllte Flußmitteipulver O

Wie aus dem in Figur '$ gezeigten Zusammenhang zwischen dem Aluminium- und Stickstoffgehalt des geschmolzenen Metalls ersichtlich ist, erhöht sich der Gesamtstickstoffgehalt mit einer Erhöhung des Anteils an Aluminium, erreicht ein Maximum bei etwa 0,2 % Al und vermindert sich dann. Die als AlN gebundene Stickstoffmenge erhöht sich von einem Gehalt an 0_t2 % Al an mit dem Anstieg des Aluminiumgehalts rasch, und erreicht bei einem Aluminiumgehalt von etwa 0,6 % Al fast den Wert des.Gesamtstickstoffs. Andererseits verschwinden die Poren in der Schweißraupe vollständig, wenn der Anteil an Al mehr als etwa 0,6 % beträgt_o Es ist daher ersichtlich, daß in dem Schweißstahl mehr als 0,6 % Aluminium vorliegen sollte, damit das Auftreten von Poren vollständig vermieden wird. Aus dem Ergebnis, daß die Menge des als AlN gebundenen Stickstoffes nahezu gleich der Menge des Gesamtstickstoffes ist, wenn der Aluminiumgehalt mehr als 0,6 > beträgt, ist ersichtlich, daß fast der gesamte in den geschmolzenen Stahl

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eindiffundierte Stickstoff durch Al gebunden wird, wenn mehr als 0,6 % Al vorliegt, so daß keine freien Stickstoffmoleküle verbleiben, die Poren bilden_o Es kann angenommen werden, daß der Maximalwert des Gesamtstickstoffes bei 0,2 % Al dadurch zustande kommt, daß Stickstoff durch das außerordentlich starke Auftreten von Poren in die Atmosphäre entweicht, wenn der Aluminiumgehalt weniger als 0,2 % beträgt, so daß die in dem Schweißmetall verbleibende Menge des Stickstoffs vermindert wird. Wenn der Anteil an Aluminium ansteigt, so Wird das Auftreten von Poren im allgemeinen schwierig, weil in diesem Pail die Viskosität des geschmolzenen Stahls erhöht wird, ein Teil des Stickstoffes durch Al gebunden wird und die Menge an freiem Stickstoff, welche die Porenbildung verursachen kann, vermindert wird. Obwohl der Anteil an Gesamtstickstoff\ der in dem Schweißmetall verbleibt, sich aufgrund der Bindung des Stickstoffes durch Al erhöht, wird angenommen, daß andererseits der Anteil an Gesamtstickstoff durch die den Lichtbogen abschließende Wirkung von Magnesium vermindert wird, während sein Anteil erhöht wird, da Magnesium als Mg-Al-Legierung zugesetzt wird, wenn der Anteil an Al größer als 0,2 % wird.

Eine weitere Ursache für das Auftreten von Poren ist Sauerstoff. Sauerstoff wird durch Oxydation vollständig aufgebraucht, wenn mehr als 0,1 % Al zugesetzt wirdp Dies entspricht dem allgemeinen Fachwissen bei der Stahlherstellung. Bs ist daher ausreichend, nur die Bindung des Stickstoffes

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bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zu erläutern.

Wie aus* Tabelle 1 ersichtlich ist, steigt der Aluminiumgehalt in dem Schweißmetall höchstens auf 0,5 % an, selbst wenn metallisches Aluminium oder lerroaluminium für sich oder gemeinsam mit Magnesium bis zu einem Mischungsverhältnis von 30 % des Flußmittels zugesetzt wird· Es ist schwierig, nach dieser Methode eine ausreichende Menge an Al zuzugeben, um das Auftreten von Poren in dem Schweißmetall zu verhindern. Um einen so hohen Anteil an Aluminium in das Schweißmetall einzulegieren, sollte eine Mg-Al-Legierung verwendet werden. Durch Verwendung einer Mg-Al-Legierung, wie in den Versuchen Nr. 11, 12, 13, 14 und 15 in Tabelle 1, ist es möglich, den Aluminiumgehalt in dem Schweißmetall auf mehr ajs 0,b % zu erhöhen und das Auftreten von Poren zu verhindern.

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!Tabelle 1

Mischungsverhältnis

Nr. Mg-Al- Mg
legierung

metallisches Ferro-Al aluminium Ali¹, MgP₂ Ferro-Silizi

Silizium (45# Si)

Ferromangan (7596 Mn)

	1	17	8	30	30	63
	2	20	12	20 .	20	73
N>	VjJ	20	12	12		66
σ CD	4	25	16	12		73
CO	5	30	16	12		73
co	6		12	12		72
O	7			12		40
r—*	8					65
m	9					50
	10			24	57
	11				76
	12				76
	13				60
	14		68
	15		63

15

16

3	4
3	4
	4
3	4
3	4
	4
3	4
3	4
3	4
3	4
3	4
	4
	4
3	4
3	4

Nr.

Test mit auf Stahlplatte angeordneter Schlacken- Schweißraupe

strahlen chemische Bestandteile des Schweiß-

eindring! metalls (*)

test

Si Mn Al T. N.

1	20
2	ti
3	ti
4	t!
5	I!
6	ti
7	Il
8	ti
9	Il
10	Il
11	It
12	It
13	Il
14	ti
15	It

ahlreich	e 0,1	0,1	0,5	0,3	0,052
It	0,1	0,1	0,4	0,1	0,061
It	0,1	Spu ren	0,6	0,5	0,053
ti	0,1	0,1	0,5	0,3	0,058
ti	0,1	0,1	0,5	0,5	0,058
tt	0,1	Spu ren	0,5	0,5	0,050
It	0,1	0,1	0,6	0,5	0,045
tt	0,1	0,1	0,5	0,5	0,044
It	0,1	0,1	0,5	0,5	0,041
It	0,1	0,1	0,5	0,5	0,048
keine	0,1	0,2	0,7	0,6	0,037
Il	0,1	0,1	0,7	0,9	0,036
tt It	0,1 0,1	Spu ren 0,2	0,7 0,8	1,0 1,2	0,032 O,o35
It	0,1	0,2	0,9	1,5	0,034

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Anmerkungen: 1) Bedingungen des Tests mit auf Stahlplatte

angeordneter Schweißraupe: Grundelement (master member)! SS 41? Schweißstromstärke: 400 A; Lichtbogenspannung: 26 bis 35 V» Schweißgeschwindigkeit: 20 cm/minj Überstand: 30 mm_o

2) Höntgenstrahleneindringtest: Das Ergebnis zeigt die Anzahl von Poren bei einer Schweißraupenlänge von 230 mm in dem Test mit auf Stahlplatte angeordneter Schweißraupe β

3) Die verwendete Mg-Al-Legierung hatte einen Gehalt an 40 % Mg; das Ferroaluminium hatte einen Gehalt an 75 % Al»

Wenn jedoch das Schweißmetall einen so hohen Gehalt an Aluminium aufweist, so sind die mechanischen Eigenschaften des Schweißmetalls nicht immer zufriedenstellend, insbesondere zeigen die Dehnbarkeit oder Duktilität und die Schlagzähigkeit verschlechterte Werte. Es ist daher erforderlich, diese Eigenschaften durch Zusatz anderer Elemente zu verbessern. Der Einfluß der Zugabe des dritten Legierungselements auf die Schlagzähigkeit ist in Figur 7 gezeigt. Wie aus dieser Figur ersichtlich ist, wird durch Zugabe von Ni und Mn der Wert der Schlagzähigkeit wirksam verbessert, während Go, Gr und Mo keine Wirkung haben.

Wie bereits erwähnt, kann ein Elektrodendraht für das Lichtbogenschweißen an der Atmosphäre, der ausgezeichnete

Verarbeitbarkeit, Lichtbogenstabilität, kein Verspritzen oder Zerstäuben zeigt und mit dem eine Schweißraupe mit gutem Aussehen und mit gutem Verhalten im Hinblick auf Ab- ' schälen erzielt wird, und der keine Porenbildung bewirkt und dem Schweißmetall ausgezeichnete mechanische Eigenschaften verleiht, durch Verwendung eines Metallfluorids, wie CaF₂, einer Mg-Al-Legierung und eines Legierungselements, als Flußmittelfüllung, hergestellt werden. Was das Mischungsverhältnis von CaFp ι das hier als Beispiel für das Fluorid steht, zu der Mg-Al-Legierung anbetrifft, ist, wie in Figur 2 gezeigt wird, die Verwendung von 40 bis 80 % CaF₂ geeignetö Wenn der Anteil an CaF₂ weniger als 40 % beträgt, so wird die Wirkung des Lichtbogenabschlusses und die Menge der gebildeten Schlacke vermindert, wodurch Poren entstehen und die Schweißraupe verschlechtert wird. Wenn der Anteil an CaF₂ mehr als 80 % beträgt, so sind die Anteile der Magnesium-Aluminium-Legierung und der später genannten Legierungselemente unzureichend, so daß das Auftreten von Poren und die Verschlechterung der mechanischen Eigenschaften verursacht wird. Da ein erhöhter Anteil an CaF₂ auch den Lichtbogen außerordentlich instabil macht, sollte auch aus diesem Grund die obere Grenze für den Gehalt an CaF₂ 80 °ß> betragen. Y/ie andererseits aus Figur 4 hervorgeht, beträgt der optimale Bereich für den Zusatz der Magnesium-Aluminium-Legierung 10 bis 30 %. Wenn der Anteil an Mg-Al-Legierung weniger als 10 % beträgt, so wird die Stickstoffbindung unzureichend und es werden Poren gebildetj wenn der Anteil mehr als 30 % beträgt, so wird der Anteil an Al in

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dem Schweißmetall in unerwünschter Weise erhöht und die mechanischen Eigenschaften, insbesondere der Wert der Schlagzähigkeit, werden verschlechtert. Wie aus Figur 5 ersichtlich ist, eignet sich für den erfindungsgemäßen Seelendraht eine Mg-Al-Legierung mit 30 bis 70 % Al. Da der Anteil an Mg unzureichend wird, wenn mehr als 70 fö Al vorliegen, wird auch der Wert für Al in dem Schweißmetall vermindert und die Desoxydation und Stickstoffbindung ist unzureichend. Wenn weniger als 50 % Al vorliegen, so wird der Anteil an Al in dem aufgeschweißten Metall unzureichend, die Desoxydation und Denitridation ist nicht zufriedenstellend und es werden Poren gebildet. Legierungen außerhalb dieses Bereiches können daher nicht verwendet werden»

Experimentell wird festgestellt, daß die Korngröße der Mg-Al-Legierung innerhalb des angegebenen Bereiches der Zusammensetzung einen bemerkenswerten Einfluß auf das Auftreten von Poren und auf die mechanischen Eigenschaften, insbesondere den Wert der Schlagzähigkeit nach Charpy, des aufgeschweißten Metalls hat.

Dieser Zusammenhang ist in Figur 6 gezeigt. Bei Verwendung einer Legierung mit einem Gehalt an 60 % Mg und 40 fo Al sind der Spannungsbereich des Schweißlichtbogens und der Wert der Kerbschlagzähigkeit nach Gharpy bei & C des aufgeschweißten Metalls bei variierendem Mischungsverhältnis eines feinen Mg-Al-Legierungspulvers einer Korngröße von weniger als 0,074 mm (entsprechend einem Sieb von 200 Maschen pro

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Zoll) gezeigte Avis dieser i'igur ist ersichtlich, daß zwar der C^arpy-Wert durch Erhöhen der Zusatzmenge an Mg-Al-Legierung einer Korngröße von weniger als 0*074 mm verbessert wird, daß jedoch der Bereich der Lichtbogenspannung erniedrigt wird«, Wenn der Anteil 70 % überschreitet, wird das Auftreten von Poren sehr stark. Andererseits wird zwar der Bereich der Lichtbogenspannung vergrößert, wenn der Anteil weniger als 10 % beträgt, der Charpy-Wert wird jedoch außerordentlich vermindert« Aus diesem Grund beträgt der geeignete Bereich für den Anteil an feinem Pulver einer Korngröße von weniger als 0,074 mm 10 bis 70 %<>

Bei der Zugabe der Legierungselemente ist folgendes zu beachten: Die Duktilität und Zähigkeit des aufgeschweißten Metalls kann verbessert werden, indem Mangan in einer Menge im Bereich von 2 bis 20 % dem Flußmittel zugesetzt wird; die Wirkung schwankt jedoch, wenn Mangan, allein verwendet wird ο Um ein stabiles Verhalten zu erzielen, ist die zusätzliche Zugabe von 5 bis 15 % Nickel wirksam. Bei der Zugabe von Nickel sollte jedoch der Anteil an Mangan auf eine Menge im Bereich von 2 bis 10 °/o begrenzt sein. Als Quelle für Nickel kann außer dem metallischen Nickel eine Legierung, wie Ni-Mg₉ benutzt werden.

Der Grund dafür, daß die Anteile an Mn und Ni in der genannten Weise festgelegt sind, ist die Tatsache, daß keine Wirkung erzielt werden kann, wenn der Anteil weniger als die untere Grenze beträgt und daß das Schweißmetall

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gehärtet wird und seine Zugfestigkeit abnormal erhöht wird, wenn der Anteil die obere Grenze überschreitete

Nach den der Erfindung zugrundeliegenden Untersuchungen wird außerdem das aufgeschweißte Metall sehr spröde, wenn eine große Menge an Si, Ti und dergleichen in dem unter Verwendung des erfindungsgemäßen Elektrodendrahts erzeugten aufgeschweißten Metall verbleibt. Es ist daher erforderlich, diese Elemente vollständig auszubrennen oder sie nur in einer begrenzten Menge zu verwenden, so daß eine sehr geringe Menge dieser Metalle in dem aufgeschweißten Metall verbleibt» Der Zusammenhang zwischen dem Anteil an Si und dem erfindungsgemäßen Drahtmaterial und dem Viert der Schlagzähigkeit bei 0° C des aufgeschweißten Metalls ist in Figur 8 gezeigt» Aus dieser Figur geht deutlich hervor, daß die Schlagzähigkeit durch Zugabe von mehr als 0,18 Jo Silizium plötzlich stark abfällt, wenn ein großer Anteil an Al in dem aufgeschweißten Metall gemäß der Erfindung verbleibt. Um daher erfindungsgemäß ein aufgeschweißtes Metall (Schweißmetall) zu erhalten, sollte Silizium nicht absichtlich zugesetzt werden, und v/enn auch Silizium als Verunreinigung in dem Füllpulver enthalten ist, so ist es wünschenswert, den Anteil an Silizium auf eine so geringe Menge zu begrenzen, daß das Schweißmetall höchstens 0,18 % Silizium enthält.

Die v/irkung von Titan zur Verschlechterung der Schlagzähigkeit des Schweißmetalls ist stärker als die von Silizium»

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Versuchsergebnisse haben gezeigt, daß es wünschenswert ist, wenn der Anteil an Ti weniger als 0,05 % beträgt» Die Zugabe von winzigen Mengen dieser Elemente bewirkt jedoch eine Ver- . feinerung des Korngefüges.

Erfindungsgemäß wurde außerdem festgestellt, daß die Schlagzähigkeit des Schweißmetalls außerordentlich stark verbessert wird, wenn LiF oder ein komplexes Metallfluor id, wie KpZrF,- und KpTiFg gemeinsam mit CaFp dem Flußmittel zugesetzt werden, und insbesondere die Schlagzähigkeit des Schweißmetalls kann durch die kombinierte Wirkung von LiF und von komplexen Metallfluor iden überraschend verbessert werden.

Figur 9 zeigt die Y/irkungen von LiF und· von komplexen Metallfluoriden entsprechend der Veränderung des Anteils an (P + S) in dem aufgeschweißten Material· Die Kurve 2 entspricht Beispiel 1, in welchem komplexes Metallfluorid verwendet wird, K_urve 3 entspricht Beispiel 2, in welchem LiF verwendet wird, und Kurve 4 entspricht Beispiel 5, in welchem gleichzeitig LiF und komplexes Metallfluorid zugesetzt werden. Aus den Ergebnissen ist ersichtlich, daß im Vergleich mit dem konventionellen Schweißmaterial eine sehr gute Schlagzähigkeit selbst dann erhalten werden kann, wenn der Gehalt an (P + S) in dem Schweißmetall relativ hoch ist. Wenn jedoch der Gehalt an (P + S) in den Kurven 2 und 3 einen v/ert von 0,040 % überschreitet und wenn dieser Gehalt in Kurve 4 einen Wert von 0,0i?ü % überschreitet, so fällt der Wert der Schlagzähigkeit plötzlich ab, die Wirkung von LiF und des koiiplexen Metallfluorids verschwindet, und das gewünschte Ziel kann nicht erreicht werden.

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Die Wirkung der Zugabe von LiF und des komplexen Metallfluorids, ein wesentliches Merkmal der Erfindung, wird nachstehend erklärte

Es wird angenommen, daß ein komplexes Metallfluorid, wie KpZrFg, Ua₂ZrPc, KpTiFg und Sa₂TiFg, in dem Hochtemperaturbereich des Lichtbogens während des Schweißens leicht dissoziiert und ein Fluorid mit sehr hohem Dampfdruck bildet, wie ZrFi, IiF/, KF und HaF, das die Außenatmosphäre wirksam von dem Lichtbogen abschließt, und daß außerdem die Zähigkeit des Schweißmetalls durch die Wirkung von Zr oder Ti die aus diesem komplexen Metallfluorid in geringen Mengen in das Schweißmetall zugeführt werden, welche die Korngröße des Metalls vermindern, merklich verbessert wird.» In diesem Fall sollte, wie bereits erwähnt, die zugesetzte "Menge an Ti möglichst niedrig gehalten werden«

Die Zusatzmengen dieser komplexen Metallfluoride liegen im Bereich von 0,5 bis 10 %>. Bei einer Menge von weniger als 0,5 kann keine Wirkung der Zugabe beobachtet werden und bei einer zu großen Menge wird der Anteil an Zr oder Ti in dem Schweißmetall zu hoch, wodurch die genannten Effekte verursacht werden.

Da sich die Zähigkeit plötzlich vermindert, wenn der Anteil an (P + S) in dem aufgeschweißten Material die erwähnten Werte von 0,040 % oder 0,050 i» überschreitet, geht auch die Wirkung der Zugabe des komplexen Metallfluorids verloren. Um daher

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durch Verwendung von komplexem Metallfluorid ein aufgeschweißtes Metall mit besonders hoher Zähigkeit zu erhalten, ist es wünschenswert, den Gehalt an (P + S) in dem Schweißmaterial, einschließlich des Metallmantels, auf weniger als 0,040 % zu begrenzen.

Um die Bearbeitbarkeit noch mehr zu verbessern, ist die Zugabe von 1 bis 20 "fr CaGO-z von Nutzen, wenn auch die mechanischen Eigenschaften etwas verschlechtert werden,, Y/eniger als 1 % CaCO₅ hat keine Wirkung und mehr als 20 % dieser Verbindung verursacht eine Explosionserscheinung durch Dissoziieren von CaCO, in CO₂ und CaO durch die Hitze deg Lichtbogens, wodurch der Sprühverlust erhöht wird und die physikalischen Eigenschaften der Schlacke verschlechtert werden und somit die Bearbeitbarkeit des gesamten Teils vermindert wird·

Es wird festgestellt, daß LiF nicht nur eine bessere Abschlußwirkung gegenüber der freien Atmosphäre . als CaF₂ als Metallfluorid,und Wirksamkeit zur Regelung der physikalischen Eigenschaften der Schlacke hat, sondern auch leicht im Hochtemperaturteil des Lichtbogens dissoziiert und dabei elementares Lithium bildet, das stark entgasende und raffinierende Wirkung zeigt, und die Zähigkeit des Schweißmetalls in dem erfindungsgemäßen Bereich der Zusammensetzung des Metallpulvers bemerkenswert verbessert. Wie aus Figur 10 deutlich hervorgeht, welche die Wirkung

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der Zugabe von LiF auf den Wert der Schlagzähigkeit nach Charpy bei O C des Schweißmetalls bei konstanter Zugabe von 60 fo CaFp zeigt, ist LiF sehr wirksam zum Verbessern der Schlagzähigkeit.

Aus der Figur wird auch die Wirkung einer Verminderung des Stickstoffgehaltes in dem Schweißmetall als Folge d er abschließenden Wirkung von LiF verständlich. Während die Zugabe von weniger als 0,5 ⁰M keine Wirkung hat, kann die obere Grenze nicht im Hinblick auf eine Verbesserung der Schlagzähigkeit gemäß Figur 10 bestimmt werden. Da jedoch LiF ein wirtschaftlich sehr wertvolles Material darstellt und da die Zugabe einer zu großen Menge dieser Verbindung die Fiuidität und die Viskosität der Schlacke verschlechtert und die Fähigkeit der Schlacke zum Bedecken der Schweißraupe vermindert, wird seine obere Grenzkonzentration mit 10 % festgelegt. Selbst bei Zugabe von LiF vermindert sich die Zähigkeit plötzlich, wenn der Gehalt des Schweißmaterials an (P + S) einen Wert von 0,040 % überschreitet, so daß die gewünschten Ergebnisse nicht erzielt werden können,, Um daher ein Schweißmetall mit hoher Zähigkeit zu erzielen, sollte der Gehalt des aufgeschweißten Materials an (P + S) ebenfalls in der vorher beschriebenen Weise begrenzt werden»

Es hat sich ferner erwiesen, daß bei gleichzeitiger Zugabe von komplexem Metallfluorid und LiF zu dem erfindungsgemäßen Schweißmaterial der lichtbogenabschließende Effekt des komplexen Metallfluorids und der Effekt von Zr und Ti zur Verfeinerung der Korngröße sich überschneiden mit

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dem stark abschließenden, entgasenden und verfeinernden Effekt von Lif, wodurch die Schlagzähigkeit des Schweißmetalls überraschend stark verbessert wird. Die Wirkung von LiF und des komplexen Metallfluorids zum Ausschließen der Luft sind aus dem analytischen Ergebnis der Stickstoffbestimmung in dem Schweißmetall gemäß Figur 11 ersichtliche

Der große Vorteil von LiP und von komplexem Metallfluor id, welche die Stickstoffabsorption in dem geschmolzenen Stahl vermindern, liegt, wie in den Beispielen 8 und 9 gezeigt wird, darin, daß sie die Verminderung des Aluminiumgehalts des Schweißmetalls ermöglichen. Aluminium ist zwar, wie bereits erwähnt wurde, als Desoxydationsmittel und Denitridierungsmittel ein sehr wirksames Element; es hat jedoch den Nachteil, daß die Zähigkeit des Schweißmetalls plötzlich abfällt, wenn sein Gehalt einen Wert von etwa 1,0 % überschreitet. Entsprechend dem gegenwärtigen Stand treten bei konventionellem Schweißmaterial Fehler auf, wie die Bildung von Gasporen und Löchern in dem Schweißmetall, und das Material kann daher praktisch nicht verwendet werden, * Es ist daher ein entscheidendes Merkmal der Erfindung, daß der Aluminiumgehalt aufgrund der abschließenden Wirkung, die durch Zugabe von komplexem Metallfluorid und LiF erzielt wird, auf den in den Beispielen gezeigten Bereich vermindert werden kann. Wie in Kurve 4 der Figur 9 gezeigt wird, findet ein plötzlicher Abfall der Zähigkeit auch bei Verwendung von komplexem Metallfluorid und LiF gleichzeitig statt, wenn der Gehalt an (P + S) in dem Schweißmaterial

einen Wert von 0,050 % überschreitet. * wenn nicht der Gehalt an Al mehl· als 1,0 # beträgt.

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In dem erfindungsgemäßen Schweißmaterial kann Metalloxyd (beispielsweise MgO, AIgO.,, TiOp) in einer Menge im Bereich von O bis j}0 % des Gesamtflußmittels verwendet werden,. Die Zugabe dieser Metalloxyde hat vor allem den Zweck, die physikalischen Eigenschaften der Schlacke zu regeln und Verbesserungen zu erzielen, wie im Hinblick auf das Abschälen der Sehlacke und ihre Fähigkeit, die Schweißraupe zu bedecken. Im Hinblick auf Merkmale, wie die Schweißgeschwindigkeit oder die Plattendicke des unter Verwendung des erfindungsgemäßen Materials zu schweißenden Materials, können ziemlich günstige Ergebnisse manchmal auch erzielt werden, wenn kein Metalloxyd zugesetzt wird. Andererseits führt jedoch die Verwendung von mehr als 30 % davon zu einer Verminderung des Gehalts an Zluorid und anderer Bestandteile in der Gesamtmenge des Flußmittels und beeinträchtigt somit die abschließende Wirkung gegenüber der Atmosphäre und die Verbesserung der Zähigkeit«

Beispiel 1

(1) Zusammensetzung des Flußmittelpulvers:

Komponente Gewichtsprozent OaF₂ 71

Mg - Al-legierung (40 % Al) 20 Metallisches Mn 2

Eisenpulver 7

insgesamt 100

(2) Anteil des Flußmittels (bezogen auf Gesamtmenge des Schweißmaterials): 22 %

209829/0708

- ^u - 216*892

(3) Beschaffenheit (Grad) des Mantelmetalls: Weichstahl

(4) Form des Drahtquerschnitts: Figur 1 C

(5) Beschaffenheit (Grad) des zu schweißenden Stahls: Weichstahl

Das Lichtbogenschweißen an der Atmosphäre wurde an dem angegebenen Grundmaterial unter Verwendung eines Elektrodendrahts von 3,2 mm Durchmesser durchgeführt, der die angegebene Zusammensetzung hatte₀ Dabei wurden folgende Ergebnisse erzielt:

(b) Chemische Zusammensetzung des Schweißmetalls (Gewichtsprozent)

C 0,06

Si 0,21

Mn 0,73

P 0,012

S 0,007

Al 0,y8 (7) Mechanische Eigenschaften des Schweißmetalls Ergebnis des Tests der Zugfestigkeit 2 mm V-Kerbe

Charpy-Wert

Dehnung der Schlag-% Zähigkeit bei

0° C kg-m

43,5 47,1 37,1 4,2

Beispiel 2 (1) Zusammensetzung des Flußmittelpulvers:

Komponente Gewichtsprozent

CaF₂ Mg-Al-Legierung (bO $6 Al)

209829/U7U8

Streck	Zugfestig
grenze	keit
kg/mm	kg/mm

- 2b -

Metallisches Mangan insgesamt

(2) Flußmittelanteil: 20 %

(3) Beschaffenheit (Grad) des Mantelmetalls: Weichstahl

(4) Form des Drahtquerschnxtts: Figur 1 D

(5) Beschaffenheit des zu schweißenden Stahls: V/eichstahl Das Lichtbogenschweißen ohne Abschluß der Atmosphäre wurde an dem angegebenen Grundmaterial unter Verwendung eines Elektrodendrahts mit 2,4 mm Durchmesser, der diese Zusammensetzung hatte, durchgeführt. Dabei wurden folgende Ergebnisse erzielt:

(6) Chemische Zusammensetzung des Schweißmetalls (Gewichtsprozent)

C 0,05

Si 0,16

Mn 1,60

P 0,010

S 0,007

Al 1,26

(7) mechanische Eigenschaften des Schweißmetalls: Ergebnis des Tests der Zugfestigkeit

StrecK- Zugfestig- Dehnung 2 mm V-Kerbe grenze keit °/ Charpy-Vert

0° C kg-m

40,3 4 ti, 6 32,4 9,2

209829/uvuft

Beispiel 3

(1) Zusammensetzung des Flußmittelpulvers:

Komponente Gewichtsprozent

CaF₂ Mg-Al-Legierung (60 % Al) Ferromangan (4b % Mn) Metallisches Nickel

Hi-Mg-Legierung C50 % Ni) 4,5

Eisenpulver 5,5

insgesamt

(2) Flußmittelanteil: 18 %

(3) Beschaffenheit (Grad) des Mantelmetalls: Weichstahl

(4) Form des Drahtquerschnitts: Figur 1 A

(5) Beschaffenheit (Grad) des zu schweißenden Stahls: V/e ichstahl

Das Lichtbogenschweißen ohne Abschluß der Atmosphäre wurde an dem angegebenen Grundmaterial unter Verwendung eines Elektrodendrahts mit 3,2 mm Durchmesser, der diese Zusammensetzung hatte, durchgeführt. Dabei wurden folgende Ergebnisse erzielt:

(6) Chemische Zusammensetzung des Schweißmetalls (Gewichtsprozent )

0 0,04

Si 0,10

Mn 0,y6

P 0,011

S 0,005

Nl 1, .H

.α i,09

209829/0V08

(7) Mechanische Eigenschaften des Scnweißmetalls:

Ergebnis des !Tests der Zugfestigkeit 2 mm V-Kerbe

Streck	Zugfestig
grenze	keit
kg/mm	kg/mm

Dehnung der Schlagzähigkeit bei °

ä 0° C

kg-m

46,7 51,2 31,2 10,5

Beispiel 4

(1) Zusammensetzung des IPiußmittelpulvers: Komponente Gewichtsprozent GaF₂ 57 Mg-Al-Legierung (40 $έ Al) 28 Metallisches Mn 5 Metallisches Hi 12 insgesamt 100

(2) Plußmittelanteil: 24 %

(3) Beschaffenheit (Grad) des Mantelmetalls: Weichstahl

(4) Querschnittsform des Drahts: Figur 1 D

(b) Beschaffenheit des zu schweißenden Stahls: Weichstahl Das Lichtbogenschweißen ohne Abschluß des Atmosphäre wurde an dem genannten Grundmaterial unter Verwendung eines Elektrodendrahts mit 2,4 mm Durchmesser "vorgenommen, der diese Zusammensetzung hatte« Dabei wurden folgende Ergebnisse erzielt:

(6) Chemische Zusammensetzung des Schweißmetalls (Gewichts prozent)

C 0,05

Si 0,11

Mn 1,31

209829/0 7 08

P 0,010

S 0,005

Hi 3,1

Al . 1,2

(7) Mechanische Eigenschaften des Schweißmetalls:

Ergebnis des Tests der Zugfestigkeit 2 mm Y-Kerbe

Charpy-Wert

Streck- Zugfestig- Dehnung der Schlaggrenze keit Zähigkeit bei

kg/mm kg/mm² # ° £

48,9 53,1 30,6 11,2

Beispiel 5

(1) Zusammensetzung des Flußmittelpulvers: Komponente Gewichtsprozent

GaF₂ 46

Mg-Al-Legierung (40 % Al) 20

OaCO₃ 5

Ferromangan (45 % Mh) 4

Metallisches Ni 12

Eisenpulver 15

insgesamt . 100

(2) Flußmittelanteil: 19 %

(3) Beschaffenheit des Mantelmetalls: Weichstahl

(4) Form des Drahtquerschnitts: Figur 1 A

(5) Beschaffenheit (G-rad) des zu schweißenden Stahls: Weichstahl

Das Lichtbogenschweißen ohne Abschluß der Atmosphäre wurde an dem genannten Grundmaterial unter Verwendung eines

209829/0 7 I) 8

. - 29 -

Slektrodendrahts mit 3,2 mm Durchmesser, der die angegebene Zusammensetzung hatte, durchgeführte Es wurden folgende Ergebnisse erzielt:

(6) Chemische Zusammensetzung des Schweißmetalls (Gewichtsprozent):

C 0,10

Si 0,13

IvIn 1,12

P 0,014

S 0,005

Hi 2,8

Al 0,8

(7) Mechanische Eigenschaften des Schweißmetalls %

Ergebnis des Tests der Zugfestigkeit 2 mm V-Kerbe

Charpy-Wert

Streck- Zugfestig- Dehnung der Schlaggrenze keit Zähigkeit bei

P P C)O ρ

kg/mm kg/mm fo . _

47,4 51,1 28,3 9,8

Beispiel 6 (1) Zusammensetzung des Ji'lußmixtelpulvers:

Komponente Gewichtsprozent

GaF₂ 50

Mg-Al-Legierung (40 % Al) 24

GaCO₅ 15

i^fc-rroxnarigari (75 % Mn) ' 3

Me lallisehes JTi 8

ι π LiTe (3 fan L IUU

2 0 9 8 2 9 / υ 7 0 8

(2) Flußmittelanteil: 20 $

(3) Beschaffenheit des Mantelmetalls: Weichstahl

(4) Form des DrahtquerSchnitts: Figur 1 D

(5) Beschaffenheit des zu schweißenden Stahls: Weichstahl

Das Lichtbogenschweißen ohne Abschluß der Atmosphäre wurde an dem genannten Grundmaterial unter Verwendung eines Elektrodendrahts mit 3,2 mm Durchmesser, der die angegebene Zusammensetzung hatte, durchgeführt. Dabei wurden folgende Ergebnisse erzielt:

(6) Chemische Zusammensetzung des Schweißmetalls (Gewichtsprozent) :

G 0,17

Si 0,11

Mn 1,00

P 0,012

S 0,004

Ni 1,7

Al 0,9

(7) Mechanische Eigenschaften des Schweißmetalls:

Ergebnis des Tests der Zugfestigkeit 2 mm V-Kerbe

Charpy-V/ert

Streck- Zugfestig- Dehnung der Schlaggrenze keit Zähigkeit bei

ο η qO Π

kg/mm kg/mm $ _kg__m

45,2 50,b 2y,l 7,β

2 09-82 9/0 7U8

Vergleichsbeispiel (Verwendung von konventionellem Schweißmaterial)

ITm die erfindungsgemäß erzielte Wirkung zu erläutern, ein Schweißmetall mit praktisch hoher Zähigkeit zu erzielen, insbesondere durch Verwendung eines Metallfluorids, wird nachstehend ein Beispiel "beschrieben, bei dem ein konventionelles Schweißmaterial verwendet wird.

(1) Zusammensetzung des 3?lußmitteipulvers:

Komponente Gewichtsprozent

OaF_n 67

C.

CaCO₃ 3

Ferromangan (75 # Mn) · 5

Al-Mg-Legierung (55 # Mg) 17

Metallisches M 8

insgesamt 100

(2) Flußmittelanteil: 22 £

(3) Beschaffenheit des Mantelmetalls: Weichstahl

(4) (P + S) in dem Schweißmaterial: 0,022 %

(5) Form des DrahtquerSchnitts: Figur 1 C

(6) Beschaffenheit des zu schweißenden Stahls: Weichstahl

Das lichtbogenschweißen ohne Abschluß der Atmosphäre wurde an dem genannten Grundmaterial unter Verwendung eines Schweißmaterials mit einem Durchmesser von 2,4 mm, daß diese Zusammensetzung hatte, durchgeführt. Es wurden folgende Ergebnisse erzielt:

209829/0 7U8

(7) Chemische Zusammensetzung des Schweißmetalls (Gewichtsprozent) :

C 0,07

Si 0,11

Mh 0,75

P 0,010

S 0,004

M 1,46

Al 1,34

(8) Mechanische Eigenschaften des Schweißmetalls:

Ergebnis des Tests dsr Zugfestigkeit 2 mm V-Kerbe

Charpy-Wert

Streck- Zugfestig- Dehnung der Schlaggrenze keit Zähigkeit bei

kg/mm² kg/mm² % ° £

45,4 56,1 30,2 7,1 8,0 7,6

Beispiel 7 (1) Zusammensetzung des Flußmittelpulvers:

Komponente Gewichtsprozent

63 4

CaCO, 2

Ferromangan (75 ^ Mh) 5

Al-Mg-Legierung (55 % Mg) 15

Metallisches Ni 8

MgO 3

insgesamt 100

2 Ο 9 8 2 9 / O 7 U 8

(2) Flußmitt elanteil: 21 $>

(5) Beschaffenheit des Mantelmetalls: Weichstahl

(4) (P + S) in dem Schweißmaterial: 0,026 $

(5) Form des Drahtquerschnitts: Figur 1 C

(6) Beschaffenheit des zu schweißenden Stahls: Weichstahl

Das Lichtbogenschweißen ohne Luftabschluß wurde an dem genannten Grundmaterial unter Verwendung eines Schweißmaterials der angegebenen Zusammensetzung mit einem Durchmesser von 2,4 mm vorgenommen, wobei die folgenden Ergebnisse erzielt wurden.

(7) Chemische Zusammensetzung des Schweißmetalls (Gewichtsprozent) :

C 0,06

Si 0,10

Mn 0,78

P 0,009

S 0,005

Ni 1,38

Al 0,95

Zr 0,06

(8) Mechanische Eigenschaften des Schweißmetalls:

des 'l'esta dor Zugfestigkeit 2 mm V-Ke ν be

Charpy-Wert

Streck- Zugi'estitf- Dehnung der Schläger r & rι -δ d k ο 11 zii h i; -;k α i t bei

^{2 2} % ^Ü ^

46,7 !>4,<; 31,2 15,b IC,J 15,1

2 0 9 8 1 9 / Ü / (J 8

Beispiel 8

(1) Zusammensetzung des Flußmittelpulvers: Komponente Gewichtsprozent

CaF₂ 66

LiI¹ 7

CaGO₃ 3

Ferromangan (75 $ .Mn) 5

Al-Mg-Legierung (55 % Mg) 15

Metallisches Ni 4

insgesamt 100

(2) Flußmittelanteil: 21 %

(3) Beschaffenheit des Mantelmetails: Weichstahl

(4) (P + S) in dem Sehweißmaterial: 0,020 fo

(5) i?orm des Drahtquer Schnitts: Figur 1 C

(6) Beschaffenheit des zu schweißenden Stahls: Weichstahl

Das !lichtbogenschweißen ohne Luftabschluß wurde an diesem Grundmaterial durchgeführt. Dazu wurde ein Schweißmaterial der angegebenen Zusammensetzung mit einem Durchmesser von 2,4 mm benutzt. Es wurden folgende JSrgebnLsse er^LoLt.:

(7) Chemische Zusammensetzung des UchweLÜmetails (GewLchLs-[irozeat.):

π . ο,ο/

Si ü,11

Mu C), 7 'j

i> Ü,Oüb

Il 0,003

NL 0, IiCJ

Al CVJY

2 D 9 B 2 υ / U I (J H ^BAD ORIGINAL

(8) Mechanische Eigenschaften des Schweißmetalls:

Ergebnis des Tests der Zugfestigkeit 2 mm V-Kerbe

Charpy-Wert

Streck- Zugfestig- Dehnung. der Schlaggrenze keit . Zähigkeit bei

kg/mm² kg/mm² * °° £_g__m

42,7 54,5 28,0 20,0 22,3 22,0

Beispiel 9
(1) Zusammensetzung des Plußmitteipulvers:

Komponente Gewichtsprozent

61

4 2

CaGO₅ 3

Perromangan (75 $ Mh) 5

Al-Mg-Legierung (55 $ Mg) 15

Metallisches Ni 5

MgO 5

insgesamt 100

(2) STußmittelanteil: 21 #

(3) Beschaffenheit des Mantelmetalls: Weichstahl

(4) (P + S) in dem, Schweißmaterial: 0,021 %

(5) Form des Drahtquerschnitts: Pigur 1 C

(6) Beschaffenheit des zu schweißenden Stahls: "50 kg-Hochspannungsstahl

Das Lichtbogenschweißen ohne Luftabschluß wurde unter Verwendung dieses Grundmaterials und eines Schweißmaterials der

209829/Ü7ÜÖ

angegebenen Zusammensetzung mit 2,4 mm Durchmesser vorgenommen, wobei folgende Ergebnisse erzielt wurden:

(7) Chemische Zusammensetzung des Schweißmetalls (Gewichtsprozent) :

G 0,06

Si 0,11

Mh 0,70

P 0,009

S . 0,003

Ni 0,81

Al . 0,92

Zr 0,04

(8) Mechanische Eigenschaften des Schweißmetalls:

Ergebnis des Tests der Zugfestigkeit 2 mm V-Kerbe

Charpy-Wert

Streck- Zugfestig- Dehnung der Schlaggrenze keit Zähigkeit bei

kg/mm² kg/mm² £ ° £

43,2 56,3 28,1 25,0 26,5 25,2

Beispiel 10 (l) Zusammensetzung des Flußmittelpulvers:

Komponente Gewichtsprozent

CaE₂ NaI¹ LiP K₂TiP₆ MgCO,

20 9829/U708

3?erromangan (75 $> Mn) Al-Mg-Legierung (67 # Mg) Metalliseiles M Eisenpulver MgO insgesamt

(2) llußmittelanteil: 25 £

(3) Beschaffenheit des Mantelmetails: Weichstahl

(4) (P + S) in dem Schweißmaterial: 0,023 #

(5) Form des Drahtquerschnitts: Figur 1 D

(6) Beschaffenheit des zu schweißenden Stahls: 60 kg-Hochspannungsstahl

Das Lichtbogenschweißen ohne Luftabschluß wurde an dem angegebenen Grundmaterial unter Verwendung eines Schweißmaterials mit 2,4 mm Durchmesser, das diese Zusammensetzung hatte, vorgenommen. Dabei wurden folgende Ergebnisse erzielt:

(7) Chemische Zusammensetzung des Schweißmetalls (Gewichtsprozent) :

G 0,08

Si 0,10

Mn 1,35

P 0,011

S 0,003

Ni 0,50

Al 0,83

Ti 0,03

209829/0 7 08

(8) Mechanische Eigenschaften des Schweißmetalls:

Ergebnis des Tests der Zugfestigkeit 2 mm Y-Kert»e

Charpy-Wert

Streck- Zugfestig- Dehnung der Schlaggrenze keit Zähigkeit bei

ρ ο no ρ

kg/mm kg/mm # _{k m}

55,5 65,5 25,5 19,0 18,5 19,3

Beispiel 11

(1) Zusammensetzung des Flußmittelpulvers:

w Komponente Gewichtsprozent

GaF₂ 49

lii¹ 5

K₂TiP₆ _ 2

MgCO₅ 3

Ferromangan (75 % Mn) 6

Al-Mg-Legierung (67 $> Mg) 16

Metallisches Cr 4

Metallisches Ni 9

^ Metallisches Cu 3

MgO 3

insgesamt 100

(2) Plußmittelanteil: 23 %

(3) Beschaffenheit des Mantelmetalls: Weichstahl

(4) (P + S) in dem Schweißmaterial: 0,20 %

(5) Form des Drahtquerschnitts: Figur 1 D

(6) Beschaffenheit des zu schweißenden Stahls: kg-Hochspannungsstahl

209 829/ü708

Das Lichtbogenschweißen ohne Luftabschluß wurde an dem genannten Grundmaterial unter Verwendung.eines Schweißmaterials mit 2,4 mm Durchmesser vorgenommen, das die angegebene Zusammensetzung hatte. Dabei wurden folgende Ergebnisse erzielt;

(7) Chemische Zusammensetzung des Schweißmetalls (Gewichtsprozent) :

G 0,11

Si 0,09

Mn 1,31

P 0,008

S 0,003

Ni 1,62

Cr 0,65

Cu 0,43

Al 0,98

Ti 0,03

(8) Mechanische Eigenschaften des Schweißmetalls:

Ergebnis des Jests der Zugfestigkeit 2 mm V-Kerbe

Charpy-Wert

Streck- Zugfestig- Dehnung der Schlaggrenze keit Zähigkeit bei

kg/mm² kg/mm² % ° ^

73,5 84,3 23,0 12,4 11,8 13,6

Beispiel 12
(l) Zusammensetzung des Flußmittelpulvers:

Komponente Gewichtsprozent

CaF₂ NaP

2098297U/Ü8

LiI¹ 8

MgGO₅ 2

Ferromangan (75 $ Mn) 6

Metallisches Cr 5

Al-Mg-Legierung (67 # Mg) 15

Eisenpulver 5

insgesamt 100

(2) Plußmittelanteil: 25 Ji

(3) Beschaffenheit des Mantelmetalls: SUS-28 (rostfreier Stahl)

(4) (P + S) in dem Schweißmaterial: 0,031

(5) Form des DrahtquerSchnitts: Figur 1 B

(6) Beschaffenheit des zu schweißenden Stahls: rostfreier Stahl

Das Lichtbogenschweißen ohne Luftabschluß wurde an dem angegebenen &rundmaterial unter Verwendung eines Schweißmaterials mit einem Durchmesser von 3,2 mm und der angegebenen Zusammensetzung durchgeführt. Dabei wurde folgendes Analyseriergebnis erzielt:

(7) Chemische Zusammensetzung des Schweißmetalls (Gewichtsprozent) :

C 0,03

Si 0,06

Mn 2,10

P 0,017

S 0,003

Cr 19,30

Ni 9,65

Al 0,73

209829/U7U8

Claims (10)

Patentansprüche

1. Mit Flußmittelkern versehener Elektrodendraht, dadurch gekennzeichnet, daß er ein pulverförmiges Flußmittel aufweist, das 10 bis 30 # einer Magnesium-Aluminium-Legierung, 40 bis 80 io. eines Metallfluorids und 2 bis 20 io Mangan enthält.

2. Elektrodendraht nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das pulverförmige Flußmittel aus 10 bis 30 io einer Magnesium-Aluminium-Legierung, 40 bis 80 io eines Metallfluorids, 2 bis 20 io Mangan und einer oder mehrerer der folgenden Komponenten besteht: 5 bis 25 io eines anderen Metallpulvers als Magnesium-Aluminium-Legierung, 1 bis 20 $ Metallcarbonat, 0,5 bis 10 io eines komplexen Fluoride und 0 bis 30 % eines Metalloxyds.

3. Elektrodendraht nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Magnesium-AluminiumLegierung 30 bis 70 io Aluminium enthält.

4. Elektrodendraht nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß als Metallfluorid

AlF₅, MgF₂, KF oder LiF vorliegt.

209829/Ü7 08

5. Elektrodendraht nach Ansprüchen 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß das von der Magnesium-Aluminium- Legierung verschiedene Metallpulver aus Nickel oder Mangan besteht.

6. Elektrodendraht nach Ansprüchen 2 bis 5, dadurch ge kennzeichnet , daß als komplexes Fluorid K

oder Na₂IiF₆ vorliegt.

7. Elektrodendraht nach Ansprüchen 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß als Metalloxyd MgO, Al₂O, oder TiO₂ vorliegt.

8. Elektrodendraht nach Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet , daß die Aluminium-Magnesium-Legierung in Form eines Pulvers vorliegt, da,s zu einem Anteil von 20 bis 70 $ aus Teilchen einer Größe von weniger als 0,074 mm besteht.

9. Elektrodendraht nach Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet , daß das Flußmittel in einem Anteil von 10 bis 40 Gewichtsprozent des Drahts vorliegt.

10. Verwendung eines Elektrodendrahts nach Ansprüchen 1 bis für das automatische oder halbautomatische Lichtbogenschweißen ohne Luftabschluß.

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