DE1690628A1 - Verfahren zum elektrischen Kurzschlusslichtbogenschweissen mit gefuelltem Schweissdraht - Google Patents

Description

Patentanwalt '

Anmelder: N. V. Philips¹ Gloeilampenfabriekee ' PHS »18 5^

Akte Na PHN- 1855 Va/AvdV

Anmeldung vom« i7»AUgUSt 196?

"Verfahren zum elektrischen Kurzschlusslichtbogenschweissen mit gefülltem Schweissdraht".

Die Erfindung bezieht sich a.uf ein Verfahren zum elektrischen Kurzschluaslichtbogenachweisaen unter einem Schutzgas mit einem gefüllten. Schweissdraht,

Unter dem Ausdruck "elektrisches Kurzschlusslichtbogenechweissen" (shortcircuiting oder dip transfer welding) 13t hier ein Verfahren zum elektrischen Bogenschweissen zu verstehen, bei dem mindestens ca 50 Kurzschlüsse pro Sekunde zwischen der Elektrode und dem Werkstück auftreten und der Transport des Elektrodenmetalls zu dem Werkstück nahezu völlig während der sich tatsächlich «wischen den am Ende bildenden Tropfen geschmolzenen Metalls und dem Werkstück erfolgenden Kurzschlüsse stattfindet.

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Ein Verfahren zum elektrischen Kurzschlusslichtbogenschweissen unter einem Schutzgas mit massiven Drähten auf Basis von Eisen ist bekannt, Das elektrische Kurzschlusslichtbogensehweissen hat im Vergleich zu dem elektrischen Sprühlichtbogenschweissen (spray transfer) "bestimmte Vorteile, was hauptsächlich darauf zurückzuführen ist_r daes infolge des nicht kontinuierlichen Lichtbogens die Temperatur des Schweissmetalls niedriger i3t als beim Sprühllchtbogenschweissen. Dies ist besonders günstig beim sogenannten Schwsissen in Zwangslage (u.a. Senkrechtschweissen und Ueberkopfschweissen).

Die mechanisches= Eigenschaften von durch elektrisches

Kurzschlusslichtbogenschweissen unter einem Schutzgas, z.B. Kohlendioxyd, mit einem massiven Draht auf Basis von Eisen erhaltenen Schweissverbindungen sind für bestimmte Zwecke jedoch ungenügend.

Man hat nun gefunden, dass dieser Nachteil beim elektrischen Lishtbogenschweissen unter einem Schutzgas mit einer gefüllten Elektrode auf Basis von Eisen, deren Füllmasse bestimmte schlackenbildende Bestandteile enthält, vermieden wird. Insbesondere bei niedrigeren Temperaturen werden erheblich höhere Kerbschlagzähigkeitswerte der erhaltenen Schweissverbindungen gemessen.

Beim Sprühlichtbogenschweissen wird zwischen» dem Ende der Schweisselektrode und dem Werkstück ein Lichtbogen aufrechterhalten. Dabei ist die AbschmelzgescLwindigkeit der Elektrode (des Schweissdrahtes) gleich der Geschwindigkeit, mit der sie in Richtung auf das Werkstück bewegt wird; es entsteht ein Gleichgewichtszustand, Eine bestimmte Bogenspannung ist zum Aufrechterhalten dieses Zustandes erforderlich; diese Spannung beträgt ca 28 - 40 V*

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Beim elektrischen Kurzschlueslichtbogenschwoissen mit einem massiven Draht wird eine niedrigere Bogenspanttung von ca 17 - 22 V angewandt. -

Die Anmelderin hat gefunden, dass unter diesen Umständen ein Verfahren zum ^urÄsehlussliehtbogenEchweissen mit gefüllten Drähten, deren Füllmasse schlackenbildende Bestandteile enthält, sich schwer durchführen lSsst.

Ueberraschenderweise wurde gefunden, dass ein Verfahren zum elektriiichen Kurzschiusslichtbogenschweissen unter einem Schutzgas mit gefüllten Drähten auf Basis von Sisen sich sehr gut durchführen lässt, wenn die Füllmasse der Drähte wenigstens teilweise aus einem Erdalkali-Qxyd oder -^arhonat besteht und eine niedrigere Bogenspannung als beim Kurzschlusslichtbogenschweissen unter einem Schutzgas mit massiven DrMhten auf Basis von Eisen angewandt wird.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum elektrischen Kurzschlussliehtbogenschweissen unter einem Schutzgas und ist dadurch gekennzeichnet, dass dabei eine gefüllte Elektrode auf Basis von Sisen '^angewandt wird, deren Füllmasse wenigstens teilweise aus ©inem Erdalkalioxyd oder -Karbonat besteht und eine Bogenspannung von 10 - 17 V angewandt wird»

Zum Durchführen dieses Verfahrens kann die beim elektrischen Kurzschluselichfbogenschweissen unter einem Schutzgas mit einer massiven Elektrode übliche Apparatur verwendet werden, wobei in den Strometabllisitrungskreis eine angepasste Induktivität aufgenommen und die Spannuagsquelle an die beisa neueß !erfahren anzuwendende Bogenspannuftg

angepasst let»

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Ale Schutzgas kann ein Edelgas, wie Argon, oder ein kohlendioxydhaltiges Gas (technisches Kohlendioiyd) angewandt werden, oder ein Gas aas aus 80 Vol.# Argon, 15 VoI .# Kohlendioiyd und 5 VoI .£ Sauerstoff oder aus 90 Vol.$ Argon, 5 VoI.$ Kohlendioiyd und 5 Vol.# Sauerstoff besteht. Auch ein aue §5 VoI ,$ Argon und 5 VoI .$ Sauerstoff "bestehendes Gas ist geeignet. Die Anwendung eines kohlendioiydhaltigen Gases ist vorzuziehen, weil dabei ein sehr gutes Äusseres der Schweissstellen erhalten wird.

Die gefüllte Elektrode kann, sowohl in Bezug auf den Mantel

als auch auf die Füllmasse, von sehr verschiedener Zusammensetzung sein. Beim Schweiseen unter einem kohlendioiyd- oder sauerstoffhaltigen Gae soll die Elektrode eine geringe Menge an Mangan und Silizium oder einem anderen stark/reduzierenden Element enthalten.

Die Füllmasse der Elektrode kann von verschiedener Zusammensetzung sein und z.B. Eisenpulver, Legierungsbeetandteile, Bogenstabilisi@rungsmittel, wie Kalifeldspat, Flussmittel, wie Kalziumfluorid, und schlackenbildende Bestandteile enthalten.

Die beim Verfahren nach der Erfindung angewandte gefüllt· Elektrode ist dadurch gekennzeichnet, dass die Füllmasse ein Erdalkalloxyd oder -Karbonat enthalt. AIe Oxyd wird vorzugsweise Magneeiuaoxyd angewandt« Ssb angewandt·" Karbonat ist vorsügsweise Kaisiumkarbonai« Geeignet© lägO-Gehali© sind 0,2 - 3 El*ktSOilsn-3©w.^. Bei Anwendung eine? KaiziiHsverbiadusig soll" der Kalsiuagshalt mindestens S₃I Slekirodtn-G$ 3 ttem$ mn§wm&n&t* 91«β·χ» Otfealt ist

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angewandt. Bei Verwendung von etwas hygroskopischen Verbindungen, wie Kalziumoxyd, sollen bei der Herstellung der SchweissdrShte Massnahmen getroffen werden, um das Eindringen von Feuchtigkeit zu verhüten.

Der Zusatz einer geringen Menge an CaF₂, vorzugsweise 0,3 - 1 Elektroden-Gew«^, ergibt ein# Verbesserung des Schlaokenflussee und somit des ^usseren der Schweiaaatelle. Es sei bemerkt, dass, wenn die Füllmasse der Elektrode Kalziumfluorid, aber kein Oxyd oder Karbonat eines Erdalkalimetalle enthält, KurzechluBsbogensohweissen bei einer Bogenspannung zwischen ca 10 und 20 V nicht möglich ist. Dann finden nur einige Kurzschlüsse statt; es entsteht keine brauchbare Schweiss verbindung. Es tritt ein heftiges Spritzen grosser Metall tropfen auf. Es sei noch bemerkt, da bei di· Anmelderin nicht erklären kann, warum z.B. Kalziumkarbonat wohl jedoch Kalziumfluorid nicht das Durchführen des gefundenen Verfahrene ermöglicht. , ,

Der Zusatz einer geringen Menge einer Kalziuraverbindung, z.B. Kalifeldspat bis 0,3 Elektroden-Oew.# fördert die Wiederzündung des Bogens nach dem Abreissen.

Das Verfahren nach der Erfindung wird an Hand der folgenden Beispiele näher erlSutert.

Für diese Beispiele wurden sogenannte FaItdrahtβ verwendet, für die aus Eisen mit 0,07 0·*.$ C und O₄5 Oew.ji Mn bestehende Metallstreifen verwendet wurden. Die Füllmasse bestand hauptsächlich aus Eisenpulver* sie enthielt Ferrosiiizium und Ferromangan in Anteilen von 1,6 Elekfcrod*n-Oew.ifi Mn und O₁B -Gew.# Si und weiter Erdalkalioiyd oder -Karbonat. Der Mantel bildete ca 60 Qew.# der Elektrode. In den Beispielen 8 una 12 enthielt die Füllmaeee 0,3 Elektroden-Gew.^ Kalifeldspat.

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	1	TABELLE	;, 2,2	0·..*	der Elektrode	2,1	*
j Beispiel	2	Gehalte in	. 2,2	CaCO	3 SrCO3 CaP2	2,1 0,6
ί ί ί	3	I MgO j MgCO3 : ■		1,0
4	ί		2,0
VJl	i	1,0	0,3	0,1
6	•	: o,5	1,0	0,3
7		i 1.0	2,0	0,6
8			3,3	: 0,9
9		6,9	2,i ; ;■
10		2,0	0,3 ;
11
12		0,6
13
14
15
I,0
1,2

In den Beispielen 1-7» 10, 11, 13 und 15 wurde als Schutzgas technisches Kohlendioxyd, im Beispiel 9 Argon, im Beispiel 12 ein aus 90 VoI ./S Argon und 10 VoI .jS Sauerstoff bestehendes Oas·, in" den Beispielen 8 und 9 ein aus 80 VoI φ Argon, 15 Vol. ja Kohlendioxyd und 5 Vol. % Sauerstoff und im Beispiel 14 ein aus QO Vol. ß> Argon,

5 VoI .[& Kohlendioxyd und 5 VoI .^ Sauerstoff bestehendes Gas angewandt. Bei den Versuchen war das Werkstück rait der negativen und der

Schweissdraht mit der positiven Klemme der Spannungsquelle verbunden. Die ;'■ tromdichte war 50 - 80 A/mm .

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~7- PHN.1855

In Pig. 1 ist für die Beispiele 1, 2, 4, 5, 6 und 7 die Beziehung zwischen der Bogenepannung in Volt (V) und der Anzahl von Kurzschlüssen pro Sekunde (K) dargestellt. Die Kurven der Beispiele 1 und A bzw. der Beispiele 2 und 5 fallen nahezu zusammen. Darauf ergibt eich, dass CaP- die erwähnte Beziehung nahezu nicht beeinflusst. CaPp hat einen günstigen Einfluss auf den Schlackenfluss»

Die Ergebnisse zeigen, dass zum Herbeiführen einer grossen Anzahl von Kurzschlüssen pro Zeiteinheit, was die Güte der Schweissverbindung günstig beeinflusst, ein Gehalt an Kalziumkarbonat von ca 2 Gew. $ geeignet ist. Daher enthält bei einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens nach der Erfindung die Füllmasse der Elektrode 1-3 Elektroden-Gew.?» Kalziumkarbcnat. Kalziumkarbcnatgeh&lte von 0,3 - 7 Gew«$ (in bezug auf die Elektrode sind geeignet. Besonders geeignete Werte für die Bogenspannungen liegen zwischen 11 und 15 V.

Eb wurde weiter gefunden, dass bei einer bestimmten Bogenepannung die Anzahl von- Kurzschlüssen pro Seiteinheit von der StSrke des Drahtes abhängig ist. Bei Kurzschiusslichtbogenschweissen mit einem massiven Draht mit einem ob 2,0 mm Übersteigenden Durchmesser ist die Anzahl von Kurzschlüssen pro Sekunde geringer als 50» wodureh derartig© Drähte sich in der Prexis nicht zum ©lektriechen Kurzsehlusaiihfatbogtnesfaweiesen #i^en»

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-8- ' PHN.1855

von 12,5 V ce 115, bei Bogenepannungen von 11,2 bzw. 13>8 V 100 und bei ^ogenepannungei; von 9>8 bsw. 16,3 V 60. Bei einem Draht der gleichen Zusanjnenßetzung von 2,2 mm Durchmesser ist die An «ε hl von Kurzschlusiien pro Sekunde 100 bei einer Bogenspannung von 14,5 V.

Das Verfahren gemäss der Erfi.ndi.ing weist daher den zusätzlichen Vor te i] auf, dass ein Schweiesdraht mit grösseren Durchmesser als bein, elektrischen Kurzschluss]ichtbogenschweissen mit einem massiven Draht angewandt v/erden kann.

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Claims (5)

1. -9- PBK.1855

   PATEKTARSPROCHEt .

   1* Verfahren zum elektrischen Kurzschiusslichthogenschweissen unter einem Schutzgas, dadurch gekennzeichnet, dass dabei eine gefüllte Elektrode auf Basis von Eisen Anwendung findet, deren Füllmasse wenigste»· teilweise aus einem Erdalkalioxyd oder -Karbonat besteht und eine Bogenspannurg von 10 - 17 Y angewandt wird,
2. 2. . Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrode Kalziumkarbonat enthält,
3. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrode 0,3 - 7 ElektrodenGew/^ Kalziumkarbonat enthalt.
4. 4« Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrode 1-3 Elektroden-Gew,^ Kalaiumkarbonat enth#lt.
5. 5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrode 0,2 - 3 Elektroden-Gew.^ Magnesiurnoxyd enthalt.

   6» Verfahren nach den Ansprüchen 2 "bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Bogenspannung von 11 - 15 V angewandt wird.

   109824/0331 ■»"«««.

   L e e r s e i t β