DE2164892B2 - - Google Patents

Description

bogenstabilisierende Wirkung. Es wurde außerdem festgestellt, daß die Kerbschlagzähigkeit des Schweißguts durch Verwendung von LiF und komplexer Metallfluoride verbessert wird.bow stabilizing effect. It was also found that the impact strength of the weld metal is improved by using LiF and complex metal fluorides.

Ilmenit und Rutil, die gewöhnlich als Hauptschlakkenbildner verwendet werden, besitzen eine Reihe von Nachteilen, wie schlechte lichtbogenabschließende Wirkung, und werden durch die stark entgasenden Elemente, wie Al und Mg, leicht reduziert, wodurch der Titangehalt des Schweißguts außerordentlich stark ansteigt. Aus diesem Grund sind sie für die erfindungsgemäße Schweißmethode ungeeignet. Calciumcarbonat eignet sich in großer Menge ebenfalls nicht, weil es den Lichtbogen instabil macht und wegen der Reduktion von CO₂ in Gegenwart von Al und Mg den Kohlenstoffgehalt des Schweißguts erhöht, wenn auch das durch den Lichtbogen entwickelte gasförmige CO₂ eine den Lichtbogen abschließende Wirkung besitzt.Ilmenite and rutile, which are usually used as the main slag formers, have a number of disadvantages, such as poor arc-sealing properties, and are slightly reduced by the strongly degassing elements such as Al and Mg, which increases the titanium content of the weld metal extremely sharply. For this reason, they are unsuitable for the welding method according to the invention. Calcium carbonate is also unsuitable in large quantities because it makes the arc unstable and, due to the reduction of CO ₂ in the presence of Al and Mg, increases the carbon content of the weld metal, even though the gaseous CO ₂ developed by the arc has a sealing effect on the arc .

Calciumcarbonat, AlF₃, MgF₂ und KF sind Hilfsstoffe, die keine Hauptkomponenten zum Einstellen der Schlackenqualität und zum Lichtbogenstabilisieren darstellen.Calcium carbonate, AlF ₃ , MgF ₂ and KF are auxiliary materials that are not main components for adjusting the slag quality and for stabilizing the arc.

Die desoxydierende und stickstoffbindende Wirkung ist von sehr großer Wichtigkeit. Bei der erfindungsgemäßen Elektrode wird der Lichtbogen zwar durch ein Fluorid, vorzugsweise CaF₂, unter Luftabschluß gehalten; der Ausschluß von Luft ist jedoch nicht vollständig, so daß Sauerstoff und Stickstoff in das Schweißgut eindringen können und Poren auftreten und die mechanischen Eigenschaften, insbesondere die Zähigkeit, beeinträchtigt werden.The deoxidizing and nitrogen-fixing effect is very important. In the case of the electrode according to the invention, the arc is kept in the absence of air _{by a fluoride, preferably CaF 2;} however, the exclusion of air is not complete, so that oxygen and nitrogen can penetrate the weld metal and pores occur and the mechanical properties, in particular the toughness, are impaired.

Es ist daher erforderlich, den Sauerstoff und Stickstoff durch Zugabe von Elementen, wie Ca, Mg, Ti, Zr und Al, stabil abzubinden und möglichst als Schlacke zu entfernen. Mit Ca und Mg ist keine ausreichende Desoxydation und Entstickung des flüssigen Metalls zu erwarten, weil diese Metalle im Lichtbogen augenblicklich oxydiert werden. Ti und Zr verhindern zwar das Auftreten von Poren, werden aber in dem Lichtbogen unter Bildung von TiO₂ und ZrO₂ in die Schlacke überführt, so daß deren Fluidität beeinträchtigt wird. Dadurch werden das Aussehen der Schlacke und der Schweißnaht sowie das Ablösen der Schlacke verschlechtert; darüber hinaus wird das Schweißgut spröde, wenn diese Elemente in großer Menge einlegiert werden. Im Gegensatz dazu besitzt Al im allgemeinen nur einen geringen Einfluß auf die Sprödigkeit des Schweißguts, wenn auch eine relativ große Menge erforderlich ist, um das Auftreten von Poren zu verhindern. Die Kerbschlagzähigkeit ist besonders gut, wenn ein Element wie Ni oder Mn zugesetzt wird, das den Austenit stabilisiert. Ferner wurde festgestellt, daß die Wirkung besser ist, wenn Al nicht für sich, sondern in Form einer Mg-Al-Legierung zur Verwendung kommt. Dies ist dadurch begründet, daß bei der Legierung das Magnesium im Lichtbogen bevorzugt oxydiert wird und das Aluminium zum großen Teil elementar in das Schweißgut übergeht. Der Aluminiumgehalt des Schweißguts wird dadurch erhöht, während der Abschluß gegenüber der Atmosphäre durch das Magnesium erzielt wird. Die Oxyde des Magnesiums und Aluminiums ergeben eine günstige Schlacke.It is therefore necessary to stably bind the oxygen and nitrogen by adding elements such as Ca, Mg, Ti, Zr and Al and, if possible, to remove them as slag. Sufficient deoxidation and denitrification of the liquid metal is not to be expected with Ca and Mg, because these metals are instantaneously oxidized in the arc. Although Ti and Zr prevent the occurrence of pores, they are converted _{into the slag in the arc with the formation of TiO 2} and ZrO ₂ , so that its fluidity is impaired. This deteriorates the appearance of the slag and the weld seam and the peeling of the slag; in addition, the weld metal becomes brittle if these elements are alloyed in large quantities. In contrast, Al generally has little influence on the brittleness of the weld metal, although a relatively large amount is required to prevent the occurrence of pores. The impact strength is particularly good when an element such as Ni or Mn is added, which stabilizes the austenite. It has also been found that the effect is better if Al is used not by itself but in the form of a Mg-Al alloy. This is due to the fact that in the alloy the magnesium is preferentially oxidized in the arc and the aluminum is largely transferred into the weld metal in elemental form. The aluminum content of the weld metal is thereby increased, while the seal against the atmosphere is achieved by the magnesium. The oxides of magnesium and aluminum make a cheap slag.

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand von Ausführungsbeispielen und der Zeichnung des näheren erläutert. In diesen Zeichnungen zeigtThe invention is explained in more detail below on the basis of exemplary embodiments and the drawing. In these drawings shows

F i g. 1 die verschiedenen Elektrodenquerschnitte der Ausführungsbeispiele. Dabei steht F i g. 1 A für die Beispiele 3 und 5, F i g. 1 B für Beispiel 12, F i g. 1 C für die Beispiele 1, 7, 8, 9 sowie das Vergleichsbeispiel und F i g. 1 D für die Beispiele 2, 4, 6, 10 und 11,F i g. 1 shows the various electrode cross-sections of the exemplary embodiments. Here, F i g. 1 A for Examples 3 and 5, FIG. 1 B for example 12, FIG. 1 C for Examples 1, 7, 8, 9 and the comparative example and F i g. 1 D for examples 2, 4, 6, 10 and 11,

F i g. 2 ist eine graphische Darstellung des Zusammenhangs zwischen dem Stickstoffgehalt und der Kerbschlagzähigkeit,F i g. Fig. 2 is a graph showing the relationship between nitrogen content and the Notched impact strength,

F i g. 3 den Zusammenhang zwischen dem Aluminiumgehalt und dem Stickstoffgehalt der Schweißraupe auf einer Stahlplatte,F i g. 3 the relationship between the aluminum content and the nitrogen content of the weld bead on a steel plate,

F i g. 4 den Einfluß der zugesetzten Menge der Mg-Al-Legierung auf den Stickstoffgehalt, die Kerbschlagzähigkeit und auf das Auftreten von Poren,F i g. 4 the influence of the added amount of the Mg-Al alloy on the nitrogen content, the notched impact strength and the appearance of pores,

F i g. 5 den Zusammenhang zwischen der Zusammensetzung der Mg-Al-Legierung und der Kerbschlagzähigkeit sowie dem Auftreten von Poren,F i g. 5 shows the relationship between the composition of the Mg-Al alloy and the notched impact strength as well as the appearance of pores,

F i g. 6, 7 und 8 den Einfluß der zulegierten Menge eines dritten Metalls auf die Kerbschlagzähigkeit,F i g. 6, 7 and 8 the influence of the added amount of a third metal on the notched impact strength,

F i g. 9 einen Vergleich der Kerbschlagzähigkeiten der Beispiele 1 bis 3 und des Vergleichsbeispiels,F i g. 9 shows a comparison of the notched impact strengths of Examples 1 to 3 and the comparative example,

F i g. 10 die Wirkung von LiF auf die Kerbschlagzähigkeit bei den Beispielen 8 und 9 undF i g. 10 shows the effect of LiF on impact strength in Examples 8 and 9 and

F i g. 11 die Stickstoffgehalte des Schweißguts.F i g. 11 the nitrogen content of the weld metal.

Die Elektrode nach F i g. 1 besteht aus einem Metallmantel 1 und einer Flußmittelfüllung. Wie aus F i g. 3 ersichtlich ist, erhöht sich der Gesamtstickstoffgehalt mit dem Aluminiumanteil, erreicht ein Maximum bei etwa 0,2 % Al und vermindert sich dann. Die als AlN gebundene Stickstoffmenge erhöht sich von 0,2% Al an mit dem Aluminiumgehalt rasch und erreicht bei einem Aluminiumgehalt von etwa 0,6 % Al fast den Wert des Gesamtstickstoffs. Andererseits verschwinden die Poren in der Schweißraupe völlig, wenn der Anteil an Al über 0,6% liegt.The electrode according to FIG. 1 consists of a metal jacket 1 and a flux filling. As shown in FIG. 3, the total nitrogen content increases with the aluminum content, reaches a maximum at about 0.2 % Al and then decreases. The amount of nitrogen bound as AlN increases rapidly from 0.2% Al with the aluminum content and, with an aluminum content of around 0.6% Al, almost reaches the value of the total nitrogen. On the other hand, the pores in the weld bead disappear completely when the proportion of Al is over 0.6%.

Eine weitere Ursache für das Auftreten von Poren ist der Sauerstoff, der jedoch durch über 0,1 % Al stabil abgebunden wird.Another cause for the appearance of pores is the oxygen, which however is caused by more than 0.1% Al is stably tied.

Wie aus Tabelle I ersichtlich ist, erhöht sich der Aluminiumgehalt des Schweißguts auf höchstens 0,5%, selbst wenn metallisches Aluminium oder Ferroaluminium für sich oder gemeinsam mit Magnesium bis zu einem Mischungsverhältnis von 30% des Flußmittels zugesetzt wird. Um einen so hohen Anteil an Aluminium in das Schweißgut einzulegieren, wird eine Mg-Al-Legierung verwendet. Nach den Versuchen 11,12,13,14 und 15 in Tabelle I ist es möglich, den Aluminiumgehalt in dem Schweißgut auf mehr als 0,6 % zu erhöhen und das Auftreten von Poren zu verhindern. As can be seen from Table I, the aluminum content of the weld metal increases to at most 0.5%, even if metallic aluminum or ferroaluminum alone or together with magnesium is added up to a mixing ratio of 30% of the flux. To such a high proportion To alloy aluminum into the weld metal, a Mg-Al alloy is used. After the attempts 11,12,13,14 and 15 in Table I it is possible to increase the aluminum content in the weld metal to more than 0.6% and to prevent the occurrence of pores.

Bei den Versuchen wurde auf eine Stahlplatte unter den folgenden Bedingungen eine Schweißraupe gelegt: In the tests, a weld bead was placed on a steel plate under the following conditions:

Grundmaterial SS 41;
Stromstärke: 400A;
Spannung 26 bis 35V;
Schweißgeschwindigkeit: 20 cm/min;
Stablänge 30 mm.Base material SS 41;
Amperage: 400A;
Voltage 26 to 35V;
Welding speed: 20 cm / min;
Rod length 30 mm.

Eine Röntgenuntersuchung diente zur Ermittlung der Anzahl von Poren bei Hner Schweißraupenlänge von 230 mm.An X-ray examination served to determine the number of pores at Hner weld bead length of 230 mm.

Die verwendete Mg-Al-Legierung enthielt 40% Mg, das Ferroaluminium 75 % Al.The Mg-Al alloy used contained 40% Mg, the ferroaluminum 75% Al.

Tabelle ITable I.

Versuchattempt Mg-Al-
LegierungMg-Al-
alloy MgMg Metallisches
AlMetallic
Al Ferro-
aluminiumFerrous
aluminum CaF₂ CaF ₂ AlF,AlF, MgF₂ MgF ₂ Ferro-
silizium
(45% Si)Ferrous
silicon
(45% Si) Ferro-
mangan
(75 < Mn)Ferrous
manganese
(75 <Mn) (°/o)(° / o) (°/o)(° / o) (V.)(V.) C/o)C / o) C/o)C / o) C/o)C / o) C/o)C / o) C/o)C / o) C/.)C /.) 11 3030th 6363 33 44th 22 2020th 7373 33 44th 33 3030th 6666 44th 44th 2020th 7373 33 44th 55 88th 1212th 7373 33 44th 66th 1212th 1212th 7272 44th 77th 1212th 1212th 4040 2929 33 44th 88th 1616 1212th 6565 33 44th 99 1616 5050 1515th 33 44th 1010 1212th 2424 5757 33 44th 1111 1717th 7676 33 44th 1212th 2020th 7676 44th 1313th 2020th 6060 1616 44th 1414th 2525th 6868 33 44th 1515th 3030th 6363 33 44th

Tabelle IITable II

Fluß-Flow- PorenPores CC. SiSi MnMn AlAl N_gra N _gra Versuchattempt mittel-
verhältnismiddle-
relationship (V.)(V.) (Vo)(Vo) (Vo)(Vo) (Vo)(Vo) (V.)(V.) (Vl)(Vl) zahlreichenumerous 0,10.1 0,10.1 0,50.5 0,30.3 0,0520.052 11 2020th zahlreichenumerous 0,10.1 0,10.1 0,40.4 0,10.1 0,0610.061 22 2020th zahlreichenumerous 0,10.1 Spurentraces 0,60.6 0,50.5 0,0530.053 33 2020th zahlreichenumerous 0,10.1 0,10.1 0,50.5 0,30.3 0,0580.058 44th 2020th zahlreichenumerous 0,10.1 0,10.1 0,50.5 0,50.5 0,0580.058 55 2020th zahlreichenumerous 0,10.1 Spurentraces 0,50.5 0,50.5 0,0500.050 66th 2020th zahlreichenumerous 0,10.1 0,10.1 0,60.6 0,50.5 0,0450.045 77th 2020th zahlreichenumerous 0,10.1 0,10.1 0,50.5 0,50.5 0,0440.044 88th 2020th zahlreichenumerous 0,10.1 0,10.1 0,50.5 0,50.5 0,0410.041 99 2020th zahlreichenumerous 0,10.1 0,10.1 0,50.5 0,50.5 0,0480.048 1010 2020th keineno 0,10.1 0,20.2 0,70.7 0,60.6 0,0370.037 1111 2020th keineno 0,10.1 0,10.1 0,70.7 0,90.9 0,0360.036 1212th 2020th keineno 0,10.1 Spurentraces 0,70.7 1.01.0 0,0320.032 1313th 2020th keineno 0,10.1 0,20.2 0,80.8 1,21.2 0,0350.035 1414th 2020th keineno 0,10.1 0,20.2 0,90.9 1,51.5 0,0340.034 1515th 2020th

Wenn jedoch das Schweißgut einen hohen Gehalt an Aluminium aufweist, sind die mechanischen Eigenschaften nicht immer zufriedenstellend, insbesondere werden die Dehnung, Duktilität und Kerbschlagzähigkeit beeinträchtigt. Es ist daher erforderlich, andere Elemente zuzusetzen. Der Einfluß auf die Zugabe des weiteren Legierungselements auf die Kerbschlagzähigkeit ist in F i g. 7 dargestellt. Danach wird durch Zugabe von Ni und Mn die Kerbschlagzähigkeit wirksam verbessert, während Co, Cr und Mo ohne Wirkung sind. Was die den Anteil der CaF₂, das hier als Beispiel für das Fluorid steht, anbetrifft, so sind nach F i g. 2 40 bis 80% CaF₂ geeignet. Wenn der Anteil unter 40 % liegt, verschlechtert sich der Lichtbogenabschli ß und verringert sich die Schlackenmenge, so daß Poren entstehen und die Qualität der Schweißraupe beeinträchtigt wird. Wenn der Anteil an CaF₈ über 80% liegt, werden die Anteile der anderen Kernbestandteile zu gering und der Lichtbogen instabil. Wie andererseits aus F i g. 4 hervorgeht, liegt das Optimum für den Zusatz der Magnesium-Aluminium-Legierung bei 10 bis 20 %. Unter 10 % ist die Stickstoff bindung unzureichend, und es entstehen Poren, über 30% erhöht sich der Aluminiumanteil im Schweißgut in unerwünschter Weise und werden die mechanischen Eigenschaften, insbesondere die Kerbschlagzähigkeit, beeinträchtigt.
Wie aus F i g. 5 ersichtlich ist, eignet sich für die erfindungsgemäße Elektrode eine Mg-Al-Legierung mit 30 bis 70 % Al. Da der Anteil an Mg unzureichend wird, wenn die Legierung über 70 % Al enthält, wird der Aluminiumgehalt des Schweißguts vermindert und sindHowever, if the weld metal has a high content of aluminum, the mechanical properties are not always satisfactory, in particular the elongation, ductility and impact strength are impaired. It is therefore necessary to add other elements. The influence on the addition of the further alloying element on the notched impact strength is shown in FIG. 7 shown. Thereafter, by adding Ni and Mn, the impact strength is effectively improved, while Co, Cr and Mo have no effect. As far as the proportion of CaF ₂ , which is an example of fluoride, is concerned, according to FIG. 2 40 to 80% CaF ₂ suitable. If the proportion is below 40%, the arc termination worsens and the amount of slag decreases, so that pores are formed and the quality of the weld bead is impaired. If the proportion of CaF _{8 is} over 80%, the proportions of the other core components become too low and the arc becomes unstable. As on the other hand from FIG. 4 shows, the optimum for the addition of the magnesium-aluminum alloy is 10 to 20%. Below 10% the nitrogen binding is insufficient, and pores arise, above 30% the aluminum content in the weld metal increases in an undesirable way and the mechanical properties, in particular the notched impact strength, are impaired.
As shown in FIG. 5, a Mg-Al alloy with 30 to 70% Al is suitable for the electrode according to the invention. Since the content of Mg becomes insufficient if the alloy contains over 70% Al, the aluminum content of the weld metal is reduced and is

Desoxydation und Stickstoffbindung unzureichend. Dies gilt auch für Aluminiumgehalte unter 30%.Insufficient deoxidation and nitrogen fixation. This also applies to aluminum contents below 30%.

Durch Versuche wurde festgestellt, daß die Teilchengröße der Mg-Al-Legierung einen bemerkenswerten Einfluß auf das Auftreten von Poren und auf die mechanischen Eigenschaften, insbesondere der Kerbschlagzähigkeit, besitzt. In F i g. 6 ist die Abhängigkeit des Spannungsbereichs des Lichtbogens und die Kerbschlagzähigkeit des Schweißguts bei 0° bei Verwendung einer Legierung mit 60% Mg und 40% Al und variierendem Mischungsverhältnis sowie einer Korngröße unter 0,074 mm dargestellt. Aus F i g. 6 ist ersichtlich, daß zwar durch Erhöhung der Zusatzmenge an Mg-Al-Legierung mit einer Teilchengröße unter 0,074 mm die Kerbschlagzähigkeit verbessert wird, daß sich jedoch der Bereich der Lichtbogenspannung verringert. Wenn der Anteil 70% übersteigt, treten in starkem Maße Poren auf. Andererseits wird zwar der Bereich der Lichtbogenspannung vergrößert, wenn der Anteil unter 10% liegt, die Kerbschlagzähigkeit wird jedoch außerordentlich vermindert. Aus diesem Grund beträgt der Anteil an feinem Pulver einer Teilchengröße unter 0,074 mm 10 bis 70%.It was found through experiments that the particle size of the Mg-Al alloy was remarkable Influence on the appearance of pores and on the mechanical properties, in particular the notched impact strength, owns. In Fig. 6 is the dependence of the voltage range of the arc and the notched impact strength of the weld deposit at 0 ° using an alloy with 60% Mg and 40% Al and varying Mixing ratio and a grain size below 0.074 mm are shown. From Fig. 6 it can be seen that by increasing the amount of Mg-Al alloy added with a particle size below 0.074 mm Impact strength is improved, but the arc voltage range is reduced. if if the proportion exceeds 70%, pores appear to a large extent. On the other hand, although the range of the arc voltage increases when the proportion is less than 10%, but the impact strength becomes extraordinary reduced. For this reason, the proportion of fine powder is below a particle size 0.074 mm 10 to 70%.

Bei Zugabe der Legierungselemente ist folgendes zu beachten: Die Duktilität und Zähigkeit des Schweißguts wird verbessert, wenn das Flußmittel Mangan in einer Menge von 2 bis 20 % enthält, die Wirkung ist jedoch unterschiedlich, wenn allein Mangan zugesetzt wird. Um ein stabiles Verhalten zu erreichen, sollten zusätzlich 5 bis 15% Nickel zugesetzt werden. Bei der Zugabe von Nickel sollte jedoch der Anteil an Mangan auf 2 bis 10 % begrenzt sein. Das Nickel kann auch als Ni-Mg-Legierung zugesetzt werden.When adding the alloying elements, note the following: The ductility and toughness of the weld metal is improved when the flux contains manganese in an amount of 2 to 20%, but the effect is different if manganese alone is added. In order to achieve stable behavior, 5 to 15% nickel can also be added. When adding nickel, however, the proportion of manganese should be be limited to 2 to 10%. The nickel can also be added as a Ni-Mg alloy.

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 gehärtet wird und seine Zugfestigkeit abnorm erhöht wird, wenn der Anteil die obere Grenze überschreitet.The reason why the proportions of Mn and Ni are fixed in the above manner is the fact that no effect can be achieved if the proportion is less than the lower limit and that that Weld metal is hardened and its tensile strength is abnormally increased when the proportion exceeds the upper limit exceeds.

Nach den der Erfindung zugrunde liegenden Untersuchungen wird das Schweißgut sehr spröde, wenn es zuviel an Si und Ti enthält. Es ist daher erforderlich, diese Elemente vollständig zu oxydieren oder sie nur in einer begrenzten Menge zu verwenden. Der Zusammenhang zwischen dem Siliziumgehalt und der Kerbschlagzähigkeit bei 0⁰C des Schweißgutes ist in F i g. 8 dargestellt. Danach fällt die Kerbschlagzähigkeit bei über 0,18 % Silizium plötzlich stark ab, wenn ein großer Anteil an Al in dem Schweißgut verbleibt. Der Anteil an Silizium sollte daher auf eine so geringe Menge begrenzt werden, daß das Schweißgut höchstens 0,18% Silizium enthält. Die Verschlechterung der Kerbschlagzähigkeit durch Titan ist stärker als die von Silizium. Die Zugabe einer geringen Menge dieses Elements bewirkt jedoch eine Kornverfeinerung. Der Titangehalt sollte jedoch unter 0,05 % liegen.According to the investigations on which the invention is based, the weld metal becomes very brittle if it contains too much Si and Ti. It is therefore necessary to completely oxidize these elements or to use them in a limited amount. The relationship between the silicon content and the notched impact strength at 0 ^° C. of the weld metal is shown in FIG. 8 shown. After that, the notched impact strength suddenly drops sharply above 0.18% silicon if a large proportion of Al remains in the weld metal. The proportion of silicon should therefore be limited to such a small amount that the weld metal contains a maximum of 0.18% silicon. The impact strength deterioration caused by titanium is greater than that of silicon. However, the addition of a small amount of this element causes grain refinement. However, the titanium content should be below 0.05%.

Die Kerbschlagzähigkeit des Schweißgutmetalls wird außerordentlich stark verbessert, wenn die Kernfüllung neben CaF₂LiF ein komplexes Metallfluorid, wie K₂ZrF₆ und K₂TiF₆, enthält.The notched impact strength of the weld metal is greatly improved if the core filling contains a complex metal fluoride such as K ₂ ZrF ₆ and K ₂ TiF _{6 in addition to CaF 2} LiF.

F i g. 9 zeigt die Wirkung von LiF und komplexen Metallfluoriden in Abhängigkeit vom Gesamtgehalt an (P + S) auf die Kerbschlagzähigkeit. Aus dem Kurvenverlauf ist ersichtlich, daß sich im Vergleich mit der herkömmlichen Elektrode (Kurve 1) eine sehr gute Kerbschlagzähigkeit selbst dann ergibt, wenn der Gesamtgehalt an (P + S) im Schweißgut relativ hoch ist.F i g. 9 shows the effect of LiF and complex metal fluorides as a function of the total content (P + S) on the impact strength. From the course of the curve it can be seen that in comparison with the conventional electrode (curve 1) gives very good impact strength even if the total at (P + S) in the weld metal is relatively high.

Wenn jedoch der Gesamtgehalt an (P + S) bei den Kurven 2 und 3 einen Wert von 0,040% und bei Kurve 4 einen Wert von 0,050% überschreitet, so fällt die Kerbschlagzähigkeit plötzlich ab. Dabei geht auch die Wirkung der komplexen Metallfluoride verloren, so daß der Gesamtgehalt der Elektrode von Phosphor und Schwefel unter 0,04 % liegen sollte.However, if the total content of (P + S) in curves 2 and 3 has a value of 0.040% and in Curve 4 exceeds a value of 0.050%, the notched impact strength suddenly drops. This is also possible the effect of the complex metal fluoride lost, so that the total content of the electrode of phosphorus and sulfur should be below 0.04%.

Es ist anzunehmen, daß die komplexen Metallfluoride, wie K₂ZrF₆, Na₂ZrF₆, K₂TiF₆ und Na₂TiF₆, imIt can be assumed that the complex metal fluorides, such as K ₂ ZrF ₆ , Na ₂ ZrF ₆ , K ₂ TiF ₆ and Na ₂ TiF ₆ , im

ίο Lichtbogen leicht dissoziieren und Fluoride mit sehr hohem Dampfdruck, wie ZrF₄, TiF₄, KF und NaF, bilden, die den Lichtbogen abschließen, und daß außerdem die Zähigkeit des Schweißgutes durch Zr oder Ti, die aus den komplexen Metallfluoriden in geringen Mengen in das Schweißgut gelangen und die Korngröße vermindern, merklich verbessert wird.ίο Easily dissociate the arc and form fluorides with very high vapor pressure, such as ZrF ₄ , TiF ₄ , KF and NaF, which complete the arc, and that the toughness of the weld metal is also reduced by Zr or Ti, which are made up of the complex metal fluorides in small quantities reach the weld metal and reduce the grain size, is noticeably improved.

Die Zusatzmengen der komplexen Metallfluoride liegen bei 0,5 bis 10%. Unter 0,5% konnte keine Wirkung festgestellt werden, und bei großer Menge wird der Anteil an Zr oder Ti im Schweißgut zu hoch.The added amounts of the complex metal fluorides are 0.5 to 10%. Below 0.5% there was no effect can be determined, and if the amount is large, the amount of Zr or Ti in the weld metal becomes too high.

Um das Schweißergebnis zu verbessern, ist die Zugabe von 1 bis 20% CaCO₃ von Nutzen, wenn auch die mechanischen Eigenschaften etwas verschlechtert werden. Weniger als 1 % CaCO₃ hat keine Wirkung, und mehr als 20% dieser Verbindung verursacht Explosionen durch Dissoziieren von CaCO₃ in CO₂ und CaO, wodurch der Sprühverlust erhöht wird und die physikalischen Eigenschaften der Schlacke verschlechtert werden.In order to improve the welding result, the addition of 1 to 20% CaCO _{3 is} useful, even if the mechanical properties are somewhat impaired. Less than 1% CaCO ₃ has no effect, and more than 20% of this compound causes explosions by dissociating CaCO ₃ into CO ₂ and CaO, thereby increasing the spray loss and deteriorating the physical properties of the slag.

Es wurde festgestellt, daß LiF nicht nur eine bessere Abschlußwirkung als CaF₂ gegenüber der freien Atmosphäre besitzt und eine bessere Schlacke ergibt, sondern auch leicht dissoziiert und elementares Lithium mit stark entgasender und raffinierender Wirkung bildet, das zudem entsprechend dem Diagramm der F i g. 10 die Zähigkeit des Schweißguts verbessert. Aus F i g. 10 ist auch die Wirkung einer Verminderung des Stickstoffgehaltes im Schweißgut als Folge der abschließenden Wirkung des LiF ersichtlich. Während die Zugabe von weniger als 0,5% keine Wirkung zeitigt, läßt sich die obere Grenze gemäß F i g. 10 nicht bestimmen. Da jedoch LiF teuer ist und die Zugabe einer zu großen Menge die Viskosität der Schlacke verschlechtert, beträgt der Höchstgehalt 10%. Selbst bei Zugabe von LiF vermindert sich die Zähigkeit plötzlich, wenn der Gesamtgehalt des Schweißguts an (P + S) 0,040 % überschreitet.It was found that LiF not only has a better sealing _{effect than CaF 2} with respect to the free atmosphere and produces a better slag, but also easily dissociates and forms elemental lithium with a strongly degassing and refining effect, which also corresponds to the diagram in FIG. 10 improves the toughness of the weld metal. From Fig. 10 also shows the effect of reducing the nitrogen content in the weld metal as a result of the final effect of the LiF. While the addition of less than 0.5% has no effect, the upper limit according to FIG. 10 do not determine. However, since LiF is expensive and adding too large an amount deteriorates the viscosity of the slag, the maximum content is 10%. Even with the addition of LiF, the toughness suddenly decreases if the total (P + S) content of the weld metal exceeds 0.040%.

Es hat sich ferner erwiesen, daß sich bei gleichzeitiger Zugabe von komplexem Metallfluorid und LiF der Lichtbogenabschluß durch das komplexe Metallfluorid und die Wirkung von Zr und Ti auf der Korngröße überlagern mit der Wirkung des LiF, so daß sich die Kerbschlagzähigkeit stark verbessert. Die Wirkung von LiF und des komplexen Metallfluorids auf dem Stickstoffgehalt des Schweißguts zeigt F i g. 11.It has also been found that when complex metal fluoride and LiF are added at the same time, the Arc termination by the complex metal fluoride and the effect of Zr and Ti on the grain size superimpose the action of LiF, so that the notched impact strength is greatly improved. The effect of LiF and the complex metal fluoride on the nitrogen content of the weld metal is shown in FIG. 11th

Der große Vorteil von LiF und komplexem Metallfluorid entsprechend den Beispielen 8 und 9 liegt darin, daß sie eine Verminderung des Aluminiumgehalts des Schweißmetalls ermöglichen. Aluminium ist zwar als Desoxydationsmittel und Entstickungsmittel sehr wirksam, vermindert jedoch die Zähigkeit des Schweißgutmetalls plötzlich, wenn sein Gehalt etwa 1,0% überschreitet. Dann treten Fehler wie Poren auf. Es ist daher von großem Vorteil, daß der Aluminiumgehalt auf Grund der Zugabe von komplexen Metallfluorid und LiF vermindert werden kann. Wie Kurve 4 der F i g. 9 zeigt, fällt die Zähigkeit auch bei gleichzeitiger Verwendung von komplexem Metallfluorid und LiF plötz-The great advantage of LiF and complex metal fluoride according to Examples 8 and 9 is that that they enable a reduction in the aluminum content of the weld metal. Aluminum is true Very effective as a deoxidizer and denitrant, but reduces the toughness of the weld metal suddenly when its content exceeds about 1.0%. Then defects such as pores appear. It is therefore of great advantage that the aluminum content due to the addition of complex metal fluoride and LiF can be decreased. Like curve 4 of FIG. 9 shows, the toughness drops even when used at the same time of complex metal fluoride and LiF suddenly

509514/217509514/217

2121

lieh ab, wenn der Gesamtgehalt an (P -f S) im Schweißgut 0,050 % übersteigt. borrowed when the total content of (P -f S) in the weld metal exceeds 0.050%.

Die Kernfüllung kann bis 30% Metalloxyd (beispielsweise MgO, Al₂O₃, TiO₂) enthalten, um die physikalischen Eigenschaften der Schlacke zu verbessern. Gehalte über 30% gehen auf Kosten des Gehalts an Fluorid und anderen Bestandteilen.The core filling can contain up to 30% metal oxide (for example MgO, Al ₂ O ₃ , TiO ₂ ) in order to improve the physical properties of the slag. Contents above 30% are at the expense of the fluoride and other components.

B ei sρ ie 1 1 ίοB ei sρ ie 1 1 ίο

Zusammensetzung der KernfüllungComposition of the core filling

CaF .. 7iy CaF .. 7iy

Mg-Ai-Legierung'(4Ö'%'Äi) '.'.'...'.'.'.'.'. 20%Mg-Ai alloy '(4Ö'% 'Äi) '.'.'...'.'.'.'.'. 20%

Mn 2%Mn 2%

Eisenpulver 7 %Iron powder 7%

Anteil des Flußmittels (bezogen aufProportion of flux (based on

Gesamtmenge des Schweißmaterials) 22% Elektrodenmantel:Total amount of welding material) 22% electrode sheath:

Weichstahl 3,2 mm aoMild steel 3.2 mm ao

Elektrodenquerschnitt F i g. 1 CElectrode cross section F i g. 1 C

Grundwerkstoff:Base material:

Weichstahl(P + S) 0,038%Mild steel (P + S) 0.038%

SchweißgutanalyseWeld metal analysis

C 0,06%C 0.06%

Si 0,21%Si 0.21%

Mn 0,73%Mn 0.73%

P 0,012%P 0.012%

S 0,007%S 0.007%

Al 0,98%Al 0.98%

3535

4040

4545

Streckgrenze
(cb)Stretch limit
(cb) Zugfestig
keit
(cb)Tensile strength
speed
(cb) Dehnung
(7o)strain
(7o) Kerbschlag
zähigkeit
0⁰C
(J)Notch impact
toughness
0 ⁰ C
(J) 43,543.5 47,147.1 37,137.1 4242

Beispiel 2 Zusammensetzung der KernfüllungExample 2 Composition of the core filling

CaF₈ 78%CaF ₈ 78%

Mg-Al-Legierung (60% Al) 12%Mg-Al alloy (60% Al) 12%

Flußmittelanteil 20%Flux content 20%

Elektrodenmantel:Electrode sheath:

Weichstahl 2,4 mmMild steel 2.4 mm

Elektrodenquerschnitt F i g. 1 DElectrode cross section F i g. 1 D

Grundwerkstoff:Base material:

Weichstahl (P + S) 0,035%Mild steel (P + S) 0.035%

SchweißgutanalysenWeld metal analyzes

C 0,05%C 0.05%

Si 0,16%Si 0.16%

Mn 1,60%Mn 1.60%

P 0,010%P 0.010%

S 0,007%S 0.007%

Al 1,26%Al 1.26%

Streckgrenze
(cb)Stretch limit
(cb) Zugfestig
keit
(cb)Tensile strength
speed
(cb) Dehnung
(V.)strain
(V.) Kerbschlag
zähigkeit
O⁰C
(J)Notch impact
toughness
O ⁰ C
(J) 40,340.3 45,645.6 32,432.4 9292

892892

1010

Beispiel 3 Zusammensetzung der KernfüllungExample 3 Composition of the core filling

CaF₂ 72%CaF ₂ 72%

Mg-Al-Legierung (60% Al) 12%Mg-Al alloy (60% Al) 12%

Ferromangan (45 % Mn) 6 %Ferromanganese (45% Mn) 6%

Nickel 3 %Nickel 3%

Ni-Mg-Legierung (50% Ni) 4,5%Ni-Mg alloy (50% Ni) 4.5%

Eisenpulver 5,5 %Iron powder 5.5%

Flußmittelanteil 18%Flux content 18%

Elektrodenmantel:Electrode sheath:

Weichstahl 3,2 mmMild steel 3.2 mm

Elektrodenquerschnitt F i g. 1 AElectrode cross section F i g. 1 A

Grundwerkstoff:Base material:

Weichstahl (P + S) 0,031%Mild steel (P + S) 0.031%

SchweißgutanalyseWeld metal analysis

C 0,04%C 0.04%

Si 0,10%Si 0.10%

Mn 0,96%Mn 0.96%

P 0,011%P 0.011%

S 0,005%S 0.005%

Ni 1,34%Ni 1.34%

Al 1,09%Al 1.09%

Streckgrenze
(cb)Stretch limit
(cb) Zugfestig
keit
(cb)Tensile strength
speed
(cb) Dehnung
(%)strain
(%) Kerbschlag
zähigkeit
0⁰C
(J)Notch impact
toughness
0 ⁰ C
(J) 46,746.7 51,251.2 31,231.2 105105

5555

6o6o

Beispiel 4Example 4

Zusammensetzung der KernfüllungComposition of the core filling

CaF₂ 57%CaF ₂ 57%

Mg-Al-Legierung (40% Al) 28%Mg-Al alloy (40% Al) 28%

Mn 3%Mn 3%

Ni 12%Ni 12%

Flußmittelanteil 24%Flux content 24%

Elektrodenmantel:Electrode sheath:

Weichstrahl 2,4 mmSoft jet 2.4 mm

Elektrodenquerschnitt F i g. 1 DElectrode cross section F i g. 1 D

Grundwerkstoff:Base material:

Weichstahl (P + S) 0,030%Mild steel (P + S) 0.030%

SchweißgutanalyseWeld metal analysis

C 0,05%C 0.05%

Si 0,11%Si 0.11%

Mn 1,31%Mn 1.31%

P 0,010%P 0.010%

S 0,005%S 0.005%

Ni 3,1%Ni 3.1%

Al 1,2%Al 1.2%

Streckgrenze
65
(cb)Stretch limit
65
(cb) Zugfestig
keit
(cb)Tensile strength
speed
(cb) Dehnung
(°/o)strain
(° / o) Kerbschlag
zähigkeit
O⁰C
(J)Notch impact
toughness
O ⁰ C
(J) 48,948.9 534534 30,630.6 112112

2121

Beispiel 5 Zusammensetzung der KernfüllungExample 5 Composition of the core filling

CaF, 46%CaF, 46%

Mg-Al-Legierung(40% Al) 20%Mg-Al alloy (40% Al) 20%

CaCO, 3%CaCO, 3%

Ferromangan(45% Mn) 4%Ferromanganese (45% Mn) 4%

Ni 12% Ni 12%

Eisenpulver 15 %Iron powder 15%

Flußmittelanteil 19 %Flux content 19%

Elektrodenmantel:Electrode sheath:

Weichstahl 3,2 mmMild steel 3.2 mm

Elektrodenquerschnitt F i g. 1 AElectrode cross section F i g. 1 A

Grundwerkstoff:Base material:

Weichstahl (P + S) 0,037%Mild steel (P + S) 0.037%

SchweißgutanalyseWeld metal analysis

C 0,10%C 0.10%

Si 0,13%Si 0.13%

Mn 1,12%Mn 1.12%

F 0,014%F 0.014%

S 0,005%S 0.005%

Ni 2,8%Ni 2.8%

Al 0,8%Al 0.8%

64 89264 892

Vergleichsbeispiel Zusammensetzung der KernfüllungComparative example Composition of the core filling

CaF₂ 67%CaF ₂ 67%

CaCO₃ 3%CaCO ₃ 3%

Ferromangan (75 % Mn) 5 %Ferromanganese (75% Mn) 5%

Al-Mg-Legierung(55%Mg) 17%Al-Mg alloy (55% Mg) 17%

Ni 8%Ni 8%

Flußmittelanteil 22%Flux content 22%

ίο Elektrodenmantel:ίο electrode jacket:

Weichstahl 2,4 mmMild steel 2.4 mm

Elektrodenquerschnitt F i g. 1 CElectrode cross section F i g. 1 C

Grundwerkstoff:Base material:

Weichstahl (P + S) 0,022%Mild steel (P + S) 0.022%

SchweißgutanalyseWeld metal analysis

C 0,07%C 0.07%

Si 0,11%Si 0.11%

ao Mn 0,75%ao Mn 0.75%

P 0,010%P 0.010%

S 0,004%S 0.004%

Ni 1,46%Ni 1.46%

Al 1,34%Al 1.34%

Streckgrenze
(cb)Stretch limit
(cb) Zugfestig
keit
(cb)Tensile strength
speed
(cb) Dehnung
(°/o)strain
(° / o) Kerbschlag
zähigkeit
0°C
(J)Notch impact
toughness
0 ° C
(J) 47,447.4 51,151.1 28,328.3 9898

Beispiel 6 Zusammensetzung der Kernfüllung Example 6 Composition of the core filling

CaF, 50%CaF, 50%

Mg-Al-Legierung(40%Al) 24%Mg-Al alloy (40% Al) 24%

CaCO₃ 15%CaCO ₃ 15%

Ferromangan(75%Mn) 3%Ferromanganese (75% Mn) 3%

Ni 8%Ni 8%

Flußmittelanteil 20%Flux content 20%

Elektrodenmantel:Electrode sheath:

Weichstahl 3,2 mmMild steel 3.2 mm

Elektrodenquerschnitt F i g. 1 DElectrode cross section F i g. 1 D

Grundwerkstoff:Base material:

Weichstahl (P + S) 0,034%Mild steel (P + S) 0.034%

SchweißgutanalyseWeld metal analysis

C 0,17%C 0.17%

Si 0,11%Si 0.11%

Mn 1,00%Mn 1.00%

P 0,012%P 0.012%

S 0,004%S 0.004%

Ni 1,7%Ni 1.7%

Al 0,9%Al 0.9%

Streck
grenze
(cb)Stretch
border
(cb) Zugfestig
keit
(cb)Tensile strength
speed
(cb) Dehnung
(7.)strain
(7.) Kerbschlagzähigkeit
0⁰C
(J)Notched impact strength
0 ⁰ C
(J) 45,445.4 56,156.1 30,230.2 71 80 7671 80 76

Streckgrenze
(cb)Stretch limit
(cb) Zugfestig
keit
(cb)Tensile strength
speed
(cb) Dehnung
(%)strain
(%) Kerbschlag
zähigkeit
O⁰C
(J)Notch impact
toughness
O ⁰ C
(J) 45,245.2 50,650.6 29,129.1 7878

Beispiel 7 Zusammensetzung der KernfüllungExample 7 Composition of the core filling

CaF₂ 63%CaF ₂ 63%

K₂ZrF₈ 4%K ₂ ZrF ₈ 4%

CaCO₃ 2%CaCO ₃ 2%

Ferromangan (75 % Mn) 5 %Ferromanganese (75% Mn) 5%

Al-Mg-Legierung(55%Mg) 15%Al-Mg alloy (55% Mg) 15%

Ni 8%Ni 8%

MgO 3%MgO 3%

Flußmittelanteil 31 %Flux content 31%

Elektroden-Mantelmetall:Electrode cladding metal:

Weichstahl 2,4 mmMild steel 2.4 mm

Elektrodenquerschnitt F i g. 1 CElectrode cross section F i g. 1 C

Grundwerkstoff:Base material:

Weichstahl (P + S) 0,026%Mild steel (P + S) 0.026%

SchweißgutanalyseWeld metal analysis

C 0,06%C 0.06%

Si 0,10%Si 0.10%

Mn 0,78%Mn 0.78%

P 0,009%P 0.009%

S 0,005%S 0.005%

Ni 1,38%Ni 1.38%

Al 0,95%Al 0.95%

Zr 0,06%Zr 0.06%

Streck
grenze
(cb)Stretch
border
(cb) Zvg'estig-
keit
(cb)Zvg'estig-
speed
(cb) Dehnung
(%)strain
(%) Kerbschlagzähigkeit
0⁰C
(J)Notched impact strength
0 ⁰ C
(J) 46,746.7 '"1,6'"1.6 31,231.2 156 163 151156 163 151

Beispiel 8 Zusammensetzung der KernfüllungExample 8 Composition of the core filling

CaF₈ 66%CaF ₈ 66%

LiF 7%LiF 7%

CaCO 3 °/ CaCO 3 ° /

Ferromangan (75 % Mn) '..'.'..'..'.. 5 %Ferromanganese (75% Mn) '..'. '..' .. '.. 5%

Al-Mg-Legierung(55%Mg) 15%Al-Mg alloy (55% Mg) 15%

Ni 4%Ni 4%

Flußmittelanteil 21%Flux content 21%

Elektroden-Mantelmetall:Electrode cladding metal:

Weichstahl 2,4 mmMild steel 2.4 mm

Elektrodenquerschnitt F i g. 1 CElectrode cross section F i g. 1 C

Grundwerkstoff:Base material:

Weichstahl (P + S) 0,020%Mild steel (P + S) 0.020%

SchweißgutanalyseWeld metal analysis

C 0,07%C 0.07%

Si 0,11 %Si 0.11%

Mn 0,75%Mn 0.75%

P 0,008%P 0.008%

S 0,003%S 0.003%

Ni 0,80%Ni 0.80%

Al 0,97%Al 0.97%

Beispiel 10Example 10

Zusammensetzung der KernfüllungComposition of the core filling

CaF₂ 53%CaF ₂ 53%

NaF 3%NaF 3%

LiF 3%LiF 3%

K₂TiF₆ 2%K ₂ TiF ₆ 2%

MgCO₃ 2%MgCO ₃ 2%

ίο Ferromangan (75 % Mn) 6 %ίο Ferromanganese (75% Mn) 6%

Al-Mg-Legierung(67%Mg) 20%Al-Mg alloy (67% Mg) 20%

Ni 3%Ni 3%

Eisenpulver 5%Iron powder 5%

MgO 3%MgO 3%

Flußmittelanteil 25%Flux content 25%

Elektroden-Mantelmetall:Electrode cladding metal:

Weichstahl 2,4 mmMild steel 2.4 mm

Elektrodenquerschnitt F i g. 1 DElectrode cross section F i g. 1 D

Grundwerkstoff:Base material:

hochfester Stahl, Zugfestigkeit .. 60 cbhigh strength steel, tensile strength .. 60 cb

(P + S) in dem Schweißmaterial 0,023 %(P + S) in the weld material 0.023%

Ergebnis des Tests der ZugfestigkeitResult of the tensile strength test

Streckgrenze (cb)Stretch limit (cb)

42,742.7

Zugfestigkeit (cb)tensile strenght (cb)

Dehnungstrain

(Vo)(Vo)

2 mm F-Kerbe2 mm F-notch

Charpy-Wert derCharpy value of the Schlagzähigkeit beiImpact strength at

0⁰C0 ⁰ C

(J)(J)

200 223200 223

54,5 28,054.5 28.0

Beispiel 9 Zusammensetzung der KernfüllungExample 9 Composition of the core filling

CaF₂ 61%CaF ₂ 61%

LiF 4%LiF 4%

K₂ZrF₆ 2%K ₂ ZrF ₆ 2%

CaCO₃ 3%CaCO ₃ 3%

Ferromangan (75 % Mn) 5 %Ferromanganese (75% Mn) 5%

Al-Mg-Legierung(55%Mg) 15%Al-Mg alloy (55% Mg) 15%

Ni 5%Ni 5%

MgO 5%MgO 5%

Flußmittelanteil 21 %Flux content 21%

Elektrodenmantel:Electrode sheath:

Weichstahl 2,4 mmMild steel 2.4 mm

Elektrodenquerschnitt F i g. 1 CElectrode cross section F i g. 1 C

Grundwerkstoff:Base material:

hochfester Stahl Zugfestigkeit ... 50 cb 50-kg-Hochspannungsstahlhigh strength steel tensile strength ... 50 cb 50 kg high tension steel

(P+ S) 0,021%(P + S) 0.021%

SchweißgutanalyseWeld metal analysis

C 0,06%C 0.06%

Si 0,11%Si 0.11%

Mn 0,70%Mn 0.70%

P 0,009%P 0.009%

S 0,003%S 0.003%

Ni 0,81%Ni 0.81%

Al 0,92%Al 0.92%

Zr 0,04%Zr 0.04%

StreckStretch
grenzeborder ZugfestigTensile strength
keitspeed
(cb)(cb) Dehnungstrain
(Vo)(Vo) Charpy-WertCharpy value
KerbschlagzähigkeitNotched impact strength
0⁰C0 ⁰ C
(J)(J) 43,243.2 56,356.3 28,128.1 250 265 252250 265 252

SchweißgutanalyseWeld metal analysis

C 0,08%C 0.08%

Si 0,10%Si 0.10%

Mn 1,35%Mn 1.35%

P 0,011%P 0.011%

S 0,003%S 0.003%

Ni 0,50%Ni 0.50%

Al 0,83%Al 0.83%

Ti 0,03%Ti 0.03%

StreckStretch
grenzeborder
(cb)(cb) ZugfestigTensile strength
keitspeed
(cb)(cb) Dehnungstrain
(Vo)(Vo) KerbschlagzähigkeitNotched impact strength
0⁰C0 ⁰ C
(J)(J) 55,555.5 65,565.5 25,525.5 190 185 193190 185 193

Beispiel 11
Zusammenstellung der KernfüllungExample 11
Composition of the core filling

CaF₂ 49%CaF ₂ 49%

LiF 5%LiF 5%

K₂TiF₆ 2%K ₂ TiF ₆ 2%

MgCO₃ 3%MgCO ₃ 3%

Ferromangan (75 % Mn) 6 %Ferromanganese (75% Mn) 6%

Al-Mg-Legierung(67%Mg) 16%Al-Mg alloy (67% Mg) 16%

Cr 4%Cr 4%

Ni 9%Ni 9%

Cu 3%Cu 3%

MgO 3%MgO 3%

Flußmittelanteil 23%Flux content 23%

Elektroden-Mantelmetall:Electrode cladding metal:

Weichstahl 2,4 mmMild steel 2.4 mm

Elektrodenquerschnitt F i g. 1 DElectrode cross section F i g. 1 D

Grundwerkstoff:Base material:

hochfester Stahl, Zugfestigkeit .. 80 cb 80-kg/mm²-Hochspannungsstahlhigh strength steel, tensile strength .. 80 cb 80 kg / mm ² high tension steel

(P+ S) 0,20%(P + S) 0.20%

SchweißgutanalyseWeld metal analysis

C ..C ..

Si ..Si ..

MnMn

0,11%0.11%

0,09%0.09%

1,31%1.31%

0,008%0.008%

S 0,003%S 0.003%

1,62%1.62%

0,65%0.65%

0,43%0.43%

0,98%0.98%

0,03%0.03%

Streck
grenze
(cb)Stretch
border
(cb) Zugfestig
keit
(cb)Tensile strength
speed
(cb) Dehnung
(Vo)strain
(Vo) Kerbschlagzähigkeit
0⁰C
(J)Notched impact strength
0 ⁰ C
(J) 73,573.5 84,384.3 23,023.0 124 118 136124 118 136

Beispiel 12 Zusammensetzung der KernfüllungExample 12 Composition of the core filling

CaF₂ 57%CaF ₂ 57%

NaF 2%NaF 2%

LiF 8%LiF 8%

MgCO₃ 2%MgCO ₃ 2%

Ferromangan (75 % Mn) 6 %Ferromanganese (75% Mn) 6%

Cr 5%Cr 5%

Al-Mg-Legierung(67%Mg) 15%Al-Mg alloy (67% Mg) 15%

Eisenpulver 5 %Iron powder 5%

Flußmittelanteil 25%Flux content 25%

Elektroden-Mantelmetall:Electrode cladding metal:

SUS-28 (rostfreier Stahl) 3,2 mmSUS-28 (stainless steel) 3.2mm

Elektrodenquerschnitt F i g. 1 BElectrode cross section F i g. 1 B

Grundwerkstoff:
rostfreier Stahl (P + S) in demBase material:
stainless steel (P + S) in that

Schweißmaterial 0,031Welding material 0.031

SchweißgutanalyseWeld metal analysis

C 0,03%C 0.03%

Si 0,06%Si 0.06%

Mn 2,10%Mn 2.10%

P 0,017%P 0.017%

S 0,003%S 0.003%

Cr 19,30%Cr 19.30%

Ni 9,65%Ni 9.65%

Al 0,73%Al 0.73%

Hierzu 6 Blatt ZeichnungenIn addition 6 sheets of drawings

509514/217509514/217

Claims (12)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Seelenelektrode zum automatischen oder halbautomatischen Lichtbogenschweißen von Stahl an Luft mit einem Stahlmantel und einer Kernfüllung auf Basis einer Aluminium-Magnesium-Legierung, Mangan und Metallfluoriden, bestehend aus 10 bis 30% der Magnesium-Aluminium-Legierung, 40 bis 80% Metallfluorid, 2 bis 20% Mangan, sowie Kalium- und Natriumchlorid in Rahmen von Verunreinigungen. 1. Core electrode for automatic or semi-automatic arc welding of steel in air with a steel jacket and a core filling based on an aluminum-magnesium alloy, manganese and metal fluorides, consisting of 10 to 30% of the magnesium-aluminum alloy, 40 to 80% metal fluoride, 2 to 20% manganese, as well as potassium and sodium chloride in the context of impurities. 2. Seelenelektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kernfüllung 5 bis 25% Metallpulver außer der Magnesium-Aluminium-Legierung, 1 bis 20% Metallkarbonat, 0,5 bis 10% komplexes Fluorid und 0,0 bis 30% Metalloxyd enthält.2. core electrode according to claim 1, characterized in that the core filling 5 to 25% Metal powder except the magnesium-aluminum alloy, 1 to 20% metal carbonate, 0.5 to 10% contains complex fluoride and 0.0 to 30% metal oxide. 3. Seelenelektrode nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnesium-Aluminium-Legierung 30 bis 70% Aluminium enthält. 3. core electrode according to claim 1 or 2, characterized in that the magnesium-aluminum alloy Contains 30 to 70% aluminum. 4. Seelenelektrode nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Metallfluorid CaF₂, AlF₃, MgF₂, KF, LiF oder Seltene Erdmetallfluoride einzeln oder nebeneinander enthält.4. core electrode according to one or more of claims 1 to 3, characterized in that it contains as metal fluoride CaF ₂ , AlF ₃ , MgF ₂ , KF, LiF or rare earth metal fluorides individually or next to one another. 5. Seelenelektrode nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Metallpulver Nickel, Kobalt, Chrom, Titan, Zirkonium, Seltene Erdmetalle, Kalzium, Magnesium, Aluminium, Bor, Wolfram, Vanadin, Eisen und Kohlenstoff, einzeln oder nebeneinander, enthält.5. core electrode according to one or more of claims 2 to 4, characterized in that that they contain nickel, cobalt, chromium, titanium, zirconium, rare earth metals, calcium, Magnesium, aluminum, boron, tungsten, vanadium, iron and carbon, individually or side by side, contains. 6. Seelenelektrode nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sie als komplexes Fluorid K₂ZrF₆, Na₂ZrF₆, K₂TiF₆ oder Na₂TiF₆ enthält.6. core electrode according to one or more of claims 2 to 5, characterized in that it contains K ₂ ZrF ₆ , Na ₂ ZrF ₆ , K ₂ TiF ₆ or Na ₂ TiF ₆ as complex fluoride. 7. Seelenelektrode nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Metalloxyd MgO, Al₂O₃. TiO₂, ZrO₂, MnO, MnO₂, K₂O, Na₂O, CaO, SiO₂, FeO, Fe₂O₃ und Fe₃O₄ einzeln oder nebeneinander enthält.7. core electrode according to one or more of claims 2 to 6, characterized in that it is the metal oxide MgO, Al ₂ O ₃ . TiO ₂ , ZrO ₂ , MnO, MnO ₂ , K ₂ O, Na ₂ O, CaO, SiO ₂ , FeO, Fe ₂ O ₃ and Fe ₃ O ₄ individually or next to one another. 8. Seelenelektrode nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Metallkarbonat- Magnesium-, Lithium- und Bariumkarbonat einzeln oder nebeneinander enthält. 8. core electrode according to one or more of claims 2 to 7, characterized in that it contains as metal carbonate, magnesium, lithium and barium carbonate individually or side by side. 9. Seelenelektrode nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein Aluminium-Magnesium-Legierungspulver enthält, dessen Teilchen zu 20 bis 70 % einen Durchmesser unter 0,074 mm besitzen.9. core electrode according to one or more of claims 1 to 7, characterized in that it contains an aluminum-magnesium alloy powder, the particles of which have a diameter of 20 to 70% below 0.074 mm. 10. Seelenelektrode nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß sie im Schweißgut einen Siliziumgehalt von höchstens 0,18 % ergibt.10. core electrode according to one or more of claims 1 to 9, characterized in that that it results in a silicon content of at most 0.18% in the weld metal. 11. Seelenelektrode nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Kernfüllung 10 bis 40% des Elektrodengewichts beträgt.11. core electrode according to one or more of claims 1 to 9, characterized in that the core filling is 10 to 40% of the electrode weight. 12. Seelenelektrode nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Gesamtgehalt an Phosphor und Schwefel höchstens 0,040 % beträgt.12. core electrode according to one or more of claims 1 to 10, characterized in that that the total content of phosphorus and sulfur is not more than 0.040%. Die Erfindung bezieht sich auf eine Seelenelektrode zum automatischen oder halbautomatischen Lichtbogenschweißen von Stahl an Luft mit einem Stahlmantel und einer Kernfüllung auf Basis einer Aluminium-Magnesium-Legierung, Mangan und Metallfluoriden. The invention relates to a core electrode for automatic or semi-automatic arc welding of steel in air with a steel jacket and a core filling based on an aluminum-magnesium alloy, Manganese and metal fluorides. Beim Lichtbogenschweißen an Luft mit einem blanken Draht gelangen Sauerstoff und Stickstoff in das Schweißgut und führen zu Porenbildung und Sprödigkeit. Um dem zu begegnen kommen Seelenelektroden mit einem Flußmittelkern zur Verwendung. Dem Flußmittelkern kommt dabei die Aufgabe zu, den Lichtbogen gegen die Atmosphäre abzuschirmen, eine Schweißschlacke zu bilden, Sauerstoff und Stickstoff stabil abzubinden, den Lichtbogen zu stabilisieren und insgesamt eine hohe Schweißgutqualität zu garantieren. Aus der französischen Offenlegungsschrift 20 03 107 ist bereits eine Seelenelektrode bekannt, deren Kernfüllung, bezogen auf das Gesamtgewicht, 10 bis 40% ausmacht und aus 6 bis 14% Kalziumfluorid, 0,1 bis 1,5 % Mangan, 0,8 bis 2 % Nickel, 2 bis 5 % einer Aluminium-Magnesium-Legierung mit 35 bis 65% Aluminium sowie 0,006 bis 0,06 % Natrium- und Kaliumchlorid enthält. Des weiteren ist aus der britischen Pa-When arc welding in air with a bare wire, oxygen and nitrogen get into the Weld metal and lead to pore formation and brittleness. To counter this come soul electrodes with a flux core for use. The task of the flux core is the arc to shield against the atmosphere, to form a welding slag, oxygen and nitrogen to set stable, to stabilize the arc and to guarantee a high weld metal quality overall. From the French laid-open specification 20 03 107 a core electrode is already known whose core filling, Based on the total weight, 10 to 40% and from 6 to 14% calcium fluoride, 0.1 to 1.5% manganese, 0.8 to 2% nickel, 2 to 5% of an aluminum-magnesium alloy with 35 to 65% aluminum and 0.006 to 0.06% sodium and potassium chloride. Furthermore, from the British Pa- a5 tentschrift 11 90 994 eine ähnliche Elektrode bekannt, deren Kern jedoch aus 10 bis 60% Alkalimetallfluorid, Erdalkalimetallfluorid, Seltene Erdmetallfluoride, einzeln oder nebeneinander, 5 bis 25% Alkalimetall- und/oder Erdalkalimetallkarbonat und 10 bis 50% eines der Nitridbildner Magnesium, Aluminium und Zirkonium bei einem Gesamtgehalt an Metallfluorid und -karbonat sowie Nitridbildner von mindestens 30 % besteht.a5 tentschrift 11 90 994 a similar electrode is known, their core, however, consists of 10 to 60% alkali metal fluoride, alkaline earth metal fluoride, rare earth metal fluoride, individually or next to each other, 5 to 25% alkali metal and / or alkaline earth metal carbonate and 10 to 50% one of the nitride formers magnesium, aluminum and zirconium with a total content of metal fluoride and carbonate as well as nitride formers of at least 30%. Schließlich ist aus der britischen Patentschrift 11 45 560 noch eine Seelenelektrode mit einer Kernfüllung aus 0,4 bis 2,5 % Aluminium, 0 bis 1,3 % Mangan, 0,2 bis 0,7% Alkali- und/oder Erdalkalifluoride und 0,1 bis 0,4% Kalium bekannt.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Seelenelektrode der eingangs erwähnten Art zu schaffen, die ohne Chloridzusatz ein Schweißgut mit hoher Zähigkeit ergibt. Die Lösung dieser Aufgabe besteht in einer Seelenelektrode, deren Kernfüllung 10 bis 30% einer Magnesium-Aluminium-Legierung, 40 bis 80% Metallfluorid, 2 bis 20% Mangan sowie Kalium- und Natriumchlorid im Rahmen von Verunreinigungen enthält. Außerdem kann der Flußmittelkern noch 5 bis 25% eines anderen Metallpulvers, 1 bis 20% Metallkarbonat, 0,5 bis 10% eines komplexen Fluorids oder bis 30% Metalloxyd einzeln oder nebeneinander enthalten. Vorzugsweise macht die Kernfüllung 10 bis 40 %, bezogen auf das Gesamtgewicht, aus.Finally, from British patent specification 11 45 560 there is also a core electrode with a core filling of 0.4 to 2.5% aluminum, 0 to 1.3% manganese, 0.2 to 0.7% alkali and / or alkaline earth fluoride and 0 , 1 to 0.4% potassium is known.
The invention is now based on the object of creating a core electrode of the type mentioned at the outset which results in a weld metal with high toughness without the addition of chloride. The solution to this problem consists in a core electrode whose core filling contains 10 to 30% of a magnesium-aluminum alloy, 40 to 80% metal fluoride, 2 to 20% manganese and potassium and sodium chloride as part of impurities. In addition, the flux core can also contain 5 to 25% of another metal powder, 1 to 20% of metal carbonate, 0.5 to 10% of a complex fluoride or up to 30% of metal oxide individually or next to one another. The core filling preferably makes up 10 to 40%, based on the total weight. Bei der erfindungsgemäßen Elektrode werden die lichtbogenabschließende Wirkung und die Schlackenbildung durch Verwendung eines Metallfluorid gewährleistet, das vorherrschend aus Flußspat besteht. Das Fluorid verflüchtigt sich in der Wärme des Lichtbogens leicht durch Bildung eines Gases, das den Lichtbogen abschließt und dabei zum Teil in ein Metalloxyd übergeht, das mit der Mg-Al-Legierung die Schlacke bildet. Da die Schlacke basisch ist, verbessert sie die mechanischen Eigenschaften des Schweißguts. Durch Versuche wurde nachgewiesen, daß andere Fluoride als CaF₂, wie NaF, KF, AlF₃ und MgF₂, ebenfalls eine Abschlußwirkung besitzen, jedoch keine merkliche Wirkung als Schlackenbildner zeigen. Andererseits zeigt jedoch die Zugabe einer geringen Menge eines Alkalimetallfluorids, wie NaF und KF, eine licht-In the case of the electrode according to the invention, the arc-sealing effect and the formation of slag are ensured by using a metal fluoride which predominantly consists of fluorspar. The fluoride is easily volatilized in the heat of the arc through the formation of a gas that closes the arc and partially converts into a metal oxide that forms the slag with the Mg-Al alloy. Since the slag is basic, it improves the mechanical properties of the weld metal. Experiments have shown that fluorides other than CaF ₂ , such as NaF, KF, AlF ₃ and MgF ₂ , also have a final effect, but do not show any noticeable effect as a slag-forming agent. On the other hand, however, the addition of a small amount of an alkali metal fluoride such as NaF and KF shows a light-