DE1096723B

DE1096723B - Basisches Schweisspulver und Verfahren zu seiner Herstellung

Info

Publication number: DE1096723B
Application number: DEW24165A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Dr Walter Schindelin; Dr Gustav Miltschitzky
Original assignee: Wacker Chemie AG
Current assignee: Wacker Chemie AG
Priority date: 1958-09-26
Filing date: 1958-09-26
Publication date: 1961-01-05
Also published as: CH395703A; GB912120A; US3211591A

Description

Basisches Schweißpulver und Verfahren zu seiner Herstellung Die in der Technik bekannten Schweißpulver variieren in der Zahl und der Menge der üblichen Komponenten. Nun werden aber beim Schweißen hinsichtlich der mechanischen Festigkeitswerte der Schweißnaht immer höhere Ansprüche gestellt. Letztere soll neben einer guten Zugfestigkeit auch bezüglich ihrer Kerbzähigkeit möglichst an den Grundstoff heranreichende Werte erhalten. Deshalb wurde es bisher als ein Mangel empfunden, daß beim Schweißen mit Schweißpulvern die Kerbschlagbiegefestigkeit höhere Anforderungen nicht befriedigte.
Die Ursache für die bisher unbefriedigenden Schweißresultate dürfte wohl darin zu suchen sein, daß bei den bisherigen Schweißpulvern die Bedeutung der Molverhältnisse der einzelnen Komponenten zueinander nicht erkannt wurde.
Es wurde nun ein basisches Schweißpulver für die Schweißung von urlegiertem und legiertem Stahl gefunden, welches gekennzeichnet ist durch die molekulare Zusammensetzung üblicher Bestandteile im Verhältnis MnO : Si 02 = 1 bis 2,2, vorzugsweise 1,15 bis 1,7, A1,03: TiO, = 1,5 bis 3,5, vorzugsweise 2,0 bis 3,0, Ca0 : MgO = 1,0 bis 2,0, vorzugsweise 1,2 bis 1,6, und einem Basizitätsverhältnis von 1,1 bis 1,5. Dabei wird als Basizitätsverhältnis das Molverhältnis (CaO + Mg 0 -E- Alkalioxyd) : S'02 verstanden.
Die Grundsubstanzen, aus denen sich die Schweißpulver üblicherweise zusammensetzen, sind Kieselsäure, Tonerde, Titanoxyd, Calciumoxyd, Magnesiumoxyd, Manganoxyde, Flußspat und Alkalioxyde. Neben diesen Komponenten können dem Schweißpulver aber auch solche Elemente, Legierungen, Verbindungen (z. B. Oxyde, Silizide, Carbide, Nitride, Boride) bzw. Mischungen dieser Substanzen zugegeben werden, die in dem zu verschweißenden Werkstoff enthalten sind oder in diesen hineinlegiert werden sollen. Die Zugabe solcher Stoffe dient zur Erhaltung der Zusammensetzung der verwendeten Werkstoffe oder ist zu deren Vergütung zweckmäßig. Aus der großen Zahl der dafür in Frage kommenden Substanzen werden beispielsweise erwähnt: Kupfer, Bor, Zirkon, Vanadium, Niob, Tantal, Chrom, Molybdän, Wolfram, Uran, Kobalt, Nickel, Kohlenstoff und seltene Erden. Mit diesen Zugaben kann z. B. eine Verfeinerung des Gefüges, eine Erhöhung der Korrosionsfestigkeit und eine Verbesserung der mechanischen Eigenschaften der Schweiße erzielt werden.
Die Substanzen können gemischt und -anschließend durch Schmelzung, Sinterung oder Agglomerierung verarbeitet und dann gekörnt werden. Es ist aber auch möglich, die Elemente, Verbindungen und Legierungen einzeln oder in Mischung dem vorgeschmolzenen, vorgesinterten oder agglomerierten und wieder zerkleinerten Schweißmaterial in Pulverform zuzumischen und dann einem weiteren Sinter- oder Agglomerierprozeß zu unterwerfen. Die für die Agglomerierung eventuell benötigten Substanzen werden, falls sie ursprünglich in derMischung nicht in ausreichendem Maße vorhanden sind, zusätzlich beigefügt. Dabei kann gegebenenfalls jeweils in inerter oder reduzierender Atmosphäre gearbeitet werden.
Das erhaltene Schweißpulver kann für das Unterpulververfahren, für das Elektroschlackenschweißverfahren wie auch für das Einlegeverfahren eingesetzt werden.

Beispiele Es werden Pulver folgender Zusammensetzung erschmolzen und auf ihre Schweißeigenschaften untersucht:

Bestandteile Pulver 1* LPulver 2* Pulver 3* Pulver 4*

SiO, ........... 17,8 15,9 14,49 14,37

A1,03 .......... 29,3 23,9 22,62 22,95

Cr,03.......... - - 5,18 5,22

TiO, ........... 7,9 8,6 8,23 7,83

CaO ........... 9,9 10,5 9,57 9,73

Mg0........... 5,9 5;0 4,73 4,64

MnO .......... 17,7 23,4 22,20 22,30

CaF, .......... 9,8 10,0 9,90 9,48

K,0 ........... 1,7 2,0 1,89 1,80

Fe0 ........... - 0,7 0,69 0,65

V,05 .......... - - 0,50 0,49

NiO ........... - - -- 0,54

Basizitäts-

verhältnis .... 1,15 1,26 1,28 1,28

* Die Zahlenangaben jeweils in Gewichtsprozent

Alle Pulver ergeben irr, Schweißversuch nach dem Unterpulververfahren bei ruhigem Schweißverlauf einheitlich konvexe, glatte Nähte ohne Randkerben. Bei keinem dieser Pulver zeigt sich eine Rißanfälligkeit oder Porenbildung. Die Schlacke löst sich von der erkaltenden Naht leicht ab.

Die chemische Zusammensetzung der Grundwerkstoffe sowie der Schweißen ist in der folgenden Tabelle zusammengestellt

IBlech*IDraht*LPulver 1* (Pulver 2* I Pulver 3* I Pulver 4*

Si ... 0,15 0,22 0,14 0,13 0,13 0,12

Mn . . 0,44 1,74 1,05 1,11 1,12 1,13

C ... 0,11 0,12 0,09 0,09 0,093 0,095

Cr... _ - - - 0,40 0,39

V 0,02 0,014

Ni - 0,17

* Die Werte jeweils in Gewichtsprozent.

Es ergibt sich, daß die sonst häufige Aufsilizierung völlig vermieden wird, während bei Mangan ein leichter Zubrand erfolgt. Der Kohlenstoffgehalt hat sich praktisch kaum verändert.

Die Schliffbilder zeigen einen gegenüber normalen Schweißen außerordentlich feinen Gefügeaufbau, der sich vom Mutterwerkstoff nur äußerst geringfügig abhebt.
Die Kerbzähigkeitszahlen ergeben Werte bis zu 14,3 mkg/cm2. Die Brinellhärten des Grundwerkstoffes schwanken zwischen 122 und 125, jene der SchweißÜbergänge zwischen 140 und 158 und die der Mitte der Schweißen zwischen 165 und 172.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Basisches Schweißpulver für die Schweißung von unlegiertem und legiertem Stahl, gekennzeichnet durch die molekulare Zusammensetzung üblicher Bestandteile im Verhältnis MnO: Si02 = 1 bis 2,2, vorzugsweise 1,15 bis 1,7, A1203: Ti02 = 1,5 bis 3,5, vorzugsweise 2,0 bis 3,0, Ca0 : Mg0 = 1,0 bis 2,0, vorzugsweise 1,2 bis 1,6, und einem Basizitätsverhältnis von 1,1 bis 1,5. z. Basisches Schweißpulver nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Zusammensetzung 8 bis 20, vorzugsweise 10 bis 18 Gewichtsprozent Si OZ 15 bis 35; -vorzugsweise 20 bis 30 Gewichtsprozent A1203 0;5 bis 17, vorzugsweise 4 bis 12 Gewichtsprozent TiOz 7 bis 20, vorzugsweise 10 bis 15 Gewichtsprozent Ca0 3 bis 10, vorzugsweise 5 bis 8 Gewichtsprozent Mg0 15 bis 30, vorzugsweise 18 bis 27 Gewichtsprozent MnO 4 bis 20, vorzugsweise 6 bis 16 Gewichtsprozent CaF2 0 bis 4, vorzugsweise 0 bis 2,5 Gewichtsprozent Alkalioxyd 3. Basisches Schweißpulver nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß es als weitere Bestandteile Elemente, Verbindungen, Legierungen einzeln oder in Mischungen enthält, die in dem zu verschweißenden Werkstoff enthalten sind oder in diesen hineinlegiert werden sollen. 4. Verfahren zur Herstellung von basischen Schweißpulvern nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente, Verbindungen, Legierungen einzeln oder in Mischung dem vorgeschmolzenen, vorgesinterten oder agglomerierten und wieder zerkleinerten Schweißmaterial zugemischt und einem weiteren Sinter- oder Agglomerierprozeß unterworfen werden. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 829 849; Österreichische Patentschrift Nr. 194 209; britische Patentschrift Nr. 651136; »Schweißtechnik« (Berlin), 1956, S. 368; »Schweißen und Schneiden<, 1953, S. 340.