DE1935866C3 - Welding electrode for electric arc welding in air - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine nackte Elektrode zum elektrischen Lichtbogenschweißen in Luft.The invention relates to a bare electrode for electric arc welding in air.

Eines der Probleme, die sich beim elektrischen Lichtbogenschweißen ergeben, ist das Auftreten von Porosität der Schweiße. Es wurden verschiedene Hilfsmittel 4« zum Lösen dieses Problems gefunden. Beim elektrischen Lichtbogenschweißen mit einer nackten Elektrode — in diesem Falle einer nicht mit schlackenbildenden und anderen Bestandteilen überzogenen Elektrode —, die aus massivem Metall oder aus einem Mantel und einem unter anderem schlackenbildende Bestandteile enthaltenden Kern bestehen kann, wird eine Schutzgasatmosphäre angewandt. Dabei ergibt sich der Nachteil, üaß das Schutzgas gesondert (in Stahlflaschen) herbeigeschafft werden muß und daß Maßnahmen getroffen werden müssen, um das Schutzgas dem Schweißbogen und der Schweißstelle zuzuführen. One of the problems that arise with electric arc welding result is the appearance of porosity of the welds. Various aids were 4 « found to solve this problem. In electric arc welding with a bare electrode - In this case one that is not coated with slag-forming and other components Electrode - made from solid metal or from a jacket and a slag-forming, among other things Components containing core can exist, a protective gas atmosphere is applied. This results in the disadvantage that the protective gas has to be procured separately (in steel cylinders) and that Measures must be taken to supply the shielding gas to the welding arc and the welding point.

Die Erfindung bezweckt, ein Verfahren zu schaffen, das einfacher und wirtschaftlicher ist und bei dem die ^r>s Anwendung eines Schutzgases nicht erforderlich ist. Der Schweißvorgang wird dabei in Luft durchgeführt.The invention aims to provide a method which is simple and economical and in which the ^r> s use of an inert gas is not required. The welding process is carried out in air.

Dies kann mit Hilfe einer Schweißelektrode (eines Schweißdrahtes) erzielt werden, die (der) aus einem rohrförmigen Mantel auf Basis von Eisen und einem Kern einer sehr genau bestimmten Zusammensetzung besteht.This can be achieved with the help of a welding electrode (a welding wire), which (der) from a tubular sheath based on iron and a core of a very precisely defined composition consists.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schweißelektrode zum elektrischen Lichtbogenschweißen in Luft, die aus einem rohrförmigen Mantel auf Basis von ^fi5 Eisen und einem schlackenbildendes Material und Metallpulver enthaltenden Kern besteht, und ist dadurch eekennzeichnet, daß die Menge an schlackenbildendem 866The invention relates to a welding electrode for electric arc welding in air, which is containing core from a tubular casing based on ^fi 5 iron and a slag-forming material and metal powder, and is characterized eekennzeichnet that the amount of slag-866

Material 5 bis 15% des Gewichts der Elektrode beträgt, daß dieses Material Kalziumfluorid, Titandioxyd und kaiifeldspat in Mengen von 3,0 bis 7,5 Gewichtsprozent, 0,75 bis 3,0 Gewichtsprozent bzw. 0,25 bis 0 00 Gewichtsprozent enthält und ferner Kalziumkarbonat in einer Menge von 0 bis 7,5 Gewichtsprozent enthalten kann, mit der Maßgabe, daß das Verhältnis der Gewichtsmengen Kalziumkarbonat und Kalziumfiuorid stets kleiner als 1 ist, und daß der Kern ferner Ferrotitan mit 15 bis 25 Gewichtsprozent iitan in einer Menge von 3,5 bis 9,5 Gewichtsprozent enthält.Material is 5 to 15% of the weight of the electrode that this material is calcium fluoride, titanium dioxide and kaiifeldspar in amounts of 3.0 to 7.5 percent by weight, Contains 0.75 to 3.0 percent by weight or 0.25 to 0.00 percent by weight and also calcium carbonate may contain in an amount of 0 to 7.5 percent by weight, with the proviso that the ratio the weight amounts of calcium carbonate and calcium fluoride is always less than 1, and that the core also Ferrotitanium with 15 to 25 percent by weight contains titanium in an amount of 3.5 to 9.5 percent by weight.

Es wurde gefunden, daß sich die Elektrode nach der Erfindung besonders gut zum Anbringen abriebfester Schichten eignet. Überraschenderweise hat sich nämlich herausgestellt, daß ein erheblicher Teil des, in der Elektrode vorhandenen Titans und Kohlenstoffs in das Schweißmaterial gelangt. Diesem Umstand ist die große Härte und die große Abriebfestigkeit des Schweißmetalls zuzuschreiben.It has been found that the electrode according to the invention is particularly wear-resistant for attachment Layers is suitable. Surprisingly, it has been found that a significant part of the Electrode existing titanium and carbon gets into the welding material. This circumstance is the Great hardness and great abrasion resistance of the weld metal.

Der Kern der Elektrode kann neben den erwähnten kennzeichnenden Bestandteilen in Pulverform Eisen, Legierungsmetalle, z. B. Chrom oder Nickel, Ferromangan, Siliziumkarbid und Kohlenstoff enthalten. Die Mengen dieser Stoffe können auf bekannte Weise den an das Schweißmetall zu stellenden Anforderungen angepaßt werden.The core of the electrode can, in addition to the characteristic components mentioned, in powder form iron, Alloy metals, e.g. B. chromium or nickel, ferromanganese, silicon carbide and carbon. The amounts of these substances can in a known manner meet the requirements to be placed on the weld metal be adjusted.

Es hat sich herausgestellt, daß unter Umständen beim Schweißen mit Elektroden mit mehr als 5 Gewichtsprozent Kalziumfluorid eine gewisse Rauch- und Gestanksentwicklung auftritt. Daher werden vorzugsweise Elektroden angewandt, die weniger als 5 Gewichtsprozent Kalziumfluorid enthalten. Bei bevorzugten Äusführungsformen der Elektrode nach der Erfindung enthält das schlackenbildende Material Kalziumfluorid, Titandioxyd und Kalifeldspat in Mengen von 3,5 bis 4,5 Gewichtsprozent, 0,90 bis 1,5 Gewichtsprozent bzw. 0,35 bis 0,50 Gewichtsprozent.It has been found that under certain circumstances when welding with electrodes with more than 5 percent by weight Calcium fluoride a certain amount of smoke and odor occurs. Therefore be preferred Electrodes used that contain less than 5 percent by weight calcium fluoride. With preferred Embodiments of the electrode according to the invention contain the slag-forming material Calcium fluoride, titanium dioxide and potassium feldspar in amounts of 3.5 to 4.5 percent by weight, 0.90 to 1.5 percent by weight or 0.35 to 0.50 percent by weight.

Es wurde ferner gefunden, daß die erwähnte Rauch- und Gestanksentwicklung dadurch unterdrückt werden kann, daß dem schlackenbildenden Material Kalziumkarbonat zugesetzt wird. Um eine gut fließende Schlacke zu erhalten, soll die Gewichtsmenge an Kalziumkarbonat kleiner als die an Kalziumfluoirid sein. Vorzugsweise werden diese Stoffe in einem Gewichtsverhältnis von etwa 2:3 angewandt. It has also been found that the aforementioned smoke and odor development are suppressed as a result may that calcium carbonate is added to the slag-forming material. To have a good flowing To obtain slag, the amount by weight of calcium carbonate should be less than that of calcium fluoride. These substances are preferably used in a weight ratio of about 2: 3.

Die in der Beschreibung und in den Patentansprüchen angegebenen Mengen in Gewichtsproj'.ent bezeichnen stets Gewichtsprozent der Elektrode (somit des Mantels und des Kernes).The amounts given in the description and in the claims are in weight per cent always weight percent of the electrode (thus of the jacket and the core).

Die Erfindung wird an Hand der folgenden Beispiele näher erläutert.The invention is explained in more detail with reference to the following examples.

Mit einem Schweißdraht (Durchmesser 2,4 ;mm) der folgenden Zusammensetzung wurden Auftragsschweissungen hergestellt:With a welding wire (diameter 2.4; mm) of the following composition, build-up welds were carried out manufactured:

Beispiel 1
Kern:example 1
Core:

Kalziumfluorid 5,5Calcium fluoride 5.5

Titandioxyd 1,5Titanium dioxide 1.5

Kalifeldspat 0,5Potassium feldspar 0.5

Ferrotitan 4,6Ferrotitanium 4.6

(mit 20 Gewichtsprozent Ti)(with 20 weight percent Ti)

Ferromangan 0,5Ferromanganese 0.5

(mit 80 Gewichtsprozent Mn)
Eisenpulver 24,4(with 80 percent by weight Mn)
Iron powder 24.4

Mantel:
Weichstahl 63,0Coat:
Mild steel 63.0

Die Gehalte sind, wie auch beim nachstehenden Beispiel, in Gewichtsprozent des Schweilkiruhtes ausgedrückt. As in the following example, the contents are expressed in percent by weight of the Schweilkiruhtes.

Bei einigen Versuchen wurde mit Gleichstrom und bei anderen Versuchen mit Wechselstrom gi.'schweiüt. Stromstärken 300 bis 600 A, Schweißspannung 28 bis 34 V. Die herausragende Länge des Drahies betrug 20 bis 30 mm.In some experiments with direct current and in other experiments with alternating current, welding was carried out. Amperages 300 to 600 A, welding voltage 28 to 34 V. The outstanding length of the wire was 20 to 30 mm.

Es stellte sich heraus, daß das Schweißmetall 0,07% C; 0,036% N; 0,55% Ti; 0,20% Si und 0,60% Mn (Gewichtsprozent) enthielt. Die Härte des Schweißmetalls war Brinell 275. (Die Härte eines derartigen Stahls ohne Titan ist erheblich geringer.)The weld metal was found to have 0.07% C; 0.036% N; 0.55% Ti; 0.20% Si and 0.60% Mn (Percent by weight). The hardness of the weld metal was Brinell 275. (The hardness of such Steel without titanium is considerably less.)

Bei einem zweiten Beispiel war die Zusammensetzung des Schweißdrahts (Durchmesser 2,4 mm) wie folgt (in Gewichtsprozent des Drahtes):In a second example, the composition of the welding wire (diameter 2.4 mm) was as follows (in percent by weight of the wire):

gehalt; die beiden übrigen Beispiele beziehen sich auf Elektroden, die zum Unterdrücken dieser Rauch- und Geslanksentwicklung Kulziumkarbonat enthalten. Die Gehalle sind auch in diesem Falle in Gewichtsprozent der Elektrode angegeben.salary; the other two examples relate to electrodes that are used to suppress this smoke and Slank development contains culcium carbonate. the In this case too, contents are given in percent by weight of the electrode.

Bei spie! 3At spie! 3

Kalziumfluorid 3,5Calcium fluoride 3.5

Titandioxyd 0,95Titanium dioxide 0.95

ίο Kalifeldspat 0,40ίο potassium feldspar 0.40

Ferrotitan (mit 21 % Ti) 4,1Ferrotitanium (with 21% Ti) 4.1

eisenpulver 28,8iron powder 28.8

Mantel (Weichstahl) 62,25Jacket (mild steel) 62.25

Beispiel 2Example 2

Kern:Core:

Kalziumfluorid 5,5Calcium fluoride 5.5

Titandioxyd 1,5Titanium dioxide 1.5

Kalifeldspat 0,5Potassium feldspar 0.5

Ferrotitan 4,6Ferrotitanium 4.6

(mit 20 Gewichtsprozent Ti)
Ferromangan 0,5(with 20 weight percent Ti)
Ferromanganese 0.5

(mit 80 Gewichtsprozent Mn)
Ferromolybdän 1,5(with 80 percent by weight Mn)
Ferromolybdenum 1.5

(mit 70 Gewichtsprozent Mo)
Chromeisen 7,2(with 70 percent by weight Mo)
Chrome iron 7.2

(mit 70 Gewichtsprozent Cr jnd(with 70 percent by weight Cr jnd

7 Gewichtsprozent C)
Eisenpulver 15,77 percent by weight C)
Iron powder 15.7

Mantel:
WeichstahlCoat:
Mild steel

.63,0.63.0

Die Vickers-Härte des Schweißmetalls war 590 bis 700.The Vickers hardness of the weld metal was 590 to 700.

Bei beiden Beispielen war nur eine überraschend geringe Menge des zugesetzten Kohlenstoffs und der zugesetzten Legierungselemente verbrannt. Bei dem zweiten Beispiel, bei dem der Gesamtkohlenstoffgehalt des Schweißdrahts 0,60 Gewichtsprozent betrug, enthielt das Schweißmetall 0,50 Gewichtsprozent Kohlenstoff. Der Titangehalt des Schweißdrahts betrug 0,93 Gewichtsprozent, der des Schweißmetalls 0,53 Gewichtsprozent. In both examples there was only a surprisingly small amount of the carbon added and the added alloying elements burned. In the second example, where the total carbon content of the welding wire was 0.60 percent by weight, the weld metal contained 0.50 percent by weight carbon. The titanium content of the welding wire was 0.93 percent by weight and that of the weld metal was 0.53 percent by weight.

Nachstehend folgen einige Beispiele von Elektroden nach der Erfindung, bei denen das Auftreten einer Rauch- und Gestanksentwicklung unterdrückt ist. Die beiden ersten Beispiele beziehen sich auf Elektroden mit einem verhältnismäßig niedrigen Kalziumfluorid-Below are some examples of electrodes according to the invention in which the occurrence of a Smoke and smell development is suppressed. The first two examples relate to electrodes with a relatively low calcium fluoride

Beispiel 4Example 4

Kalziumfluorid 4,2Calcium fluoride 4.2

Tilandioxyd 1,2Tilane dioxide 1,2

Kalifeldspat 0,45Potassium feldspar 0.45

Ferrotitan (mit 21 % Ti) 6,15Ferrotitanium (with 21% Ti) 6.15

Eisenpulver 26,0Iron powder 26.0

Mantel (Weichstahl) 62,0Jacket (mild steel) 62.0

Beispiel 5Example 5

Kalziumfluorid 4,0Calcium fluoride 4.0

Kalziumkarbonat 2,6Calcium carbonate 2.6

Titandioxvd 1,6Titanium dioxide 1.6

Kalifeldsp'at 0,4Potassium feldspar 0.4

Ferrotitan (mit 21 % Ti). 4,0Ferrotitanium (with 21% Ti). 4.0

Eisenpulver 26,0Iron powder 26.0

Mantel (Weichslahl) 61,4Mantel (Weichslahl) 61.4

Beispiel 6Example 6

Kalziumfluorid 5,0Calcium Fluoride 5.0

Kalziumkarbonat 3,3Calcium carbonate 3.3

Titandioxyd 1,75Titanium dioxide 1.75

Kalifeldspat 0,45Potassium feldspar 0.45

Ferrotitan (mit 21 % Ti) 4,0Ferrotitanium (with 21% Ti) 4.0

Eisenpulver 23,5Iron powder 23.5

Mantel (Weichstahl) 62,0Jacket (mild steel) 62.0

Der Schweißdraht nach der Erfindung eignet sich vorzüglich zum automatischen und halbautomatischen elektrischen Lichtbogenschweißen in Luft. Es hat sich herausgestellt, daß beim Schweißen auch keine Porositat im Schweißmetall auftritt, wenn der Bogen einem Seitenwind ausgesetzt ist. Beim Schweißen ist das Spritzen auf ein Mindestmaß beschränkt. Es können Schweißen mit einem sehr glatten Äußeren erhalten werden. Die Schlackenschicht läßt sich leicht entfernen.The welding wire according to the invention is particularly suitable for automatic and semi-automatic electric arc welding in air. It has been found that there is also no porosity during welding occurs in the weld metal when the arc is exposed to a cross wind. When it comes to welding, that is Spraying restricted to a minimum. It can get welding with a very smooth exterior will. The slag layer can be easily removed.

Es ist auch wichtig, daß mit der erfindungsgemäßen Schweißelektrode mit Wechselstrom geschweißt werden kann.It is also important that the welding electrode according to the invention be used for welding with alternating current can.

Claims (3)

19 Patentansprüche:19 claims: 1. Schweißelektrode zum elektrischen Lichtbogenschweißen in Luft, die aus einem rohrförmigen Mantel auf Basis von Eisen und einem schlackenbildendes Material und Metalipulver enthaltenden Kern besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge an schlackenbildendem Material 5 bis 15 % des Gewichtes der Elektrode beträgt, daß dieses Material Klaziumfluorid, Titandioxyd und Kalifeldspat in Mengen von 3,0 bis 7,5 Gewichtsprozent, 0,75 bis 3,0 Gewichtsprozent bzw. 0,25 bis 0,80 Gewichtsprozent enthält und ferner Kalziumkarbonat in einer Menge von 0 bis 7,5 Gewichtsprozent enthalten kann, mit der Maßgabe, daß das Verhältnis der Gewichtsmengen Kalziumkarbonat und Kalziumfluorid stets kleiner als 1 ist, und daß der Kern ferner Ferrotitan mit 15 bis 25 Gewichtsprozent Titan in einer Menge von 3,5 bis ao 9,5 Gewichtsprozent enthält.1. Welding electrode for electric arc welding in air, consisting of a tubular Coat based on iron and a slag-forming material and containing metal powder Core consists, characterized in that the amount of slag-forming material 5 to 15% of the weight of the electrode is that this material is calcium fluoride, titanium dioxide and potassium feldspar in amounts of 3.0 to 7.5 percent by weight, 0.75 to 3.0 percent by weight, and 0.25 to 0.80 percent by weight and also contains calcium carbonate in an amount of 0 to 7.5 May contain percent by weight, with the proviso that the ratio of the amounts by weight of calcium carbonate and calcium fluoride is always less than 1, and that the core is also ferrotitanium with 15 to 25 Contains weight percent titanium in an amount of 3.5 to ao 9.5 weight percent. 2. Schweißelektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das schlackenbildende Material Kalziumfluorid, Titandioxyd und Kalifeldspat in Men_ben von 3,5 bis 4,5 Gewichtsprozent, 0,90 *5 bis 1,5 Gewichtsprozent bzw. 0,35 bis 0,50 Gewichtsprozent enthält.2. The welding electrode of claim 1, characterized in that the slag-forming material calcium fluoride, titanium dioxide and potassium feldspar in Men _b s of 3.5 to 4.5 weight percent, 0.90 * 5 to 1.5 weight percent or 0.35 to 0 , Contains 50 percent by weight. 3. Schweißelektrode nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das schlackenbildende Material Kalziumkarbonat enthält und daß das Gewichtsverhältnis der Mengen Kalziumkarbonat und Kalziumfluorid etwa 2:3 ist.3. Welding electrode according to claim 1 or 2, characterized in that the slag-forming Material contains calcium carbonate and that the weight ratio of the amounts of calcium carbonate and calcium fluoride is about 2: 3.