DE2238688A1 - Sich verbrauchendes schweisszusatzmaterial und verfahren zu dessen herstellung - Google Patents

Description

• Sich verbrauchendes Sohweißzusatzmaterial und Verfahren zu dessen Herstellung Die Erfindung betrifft ein sich verbrauchendes Schweißzusatzmaterial sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung. Unter dem Ausdruck "sich verbrauchendes Schweißzusatzmaterial" sind Drähte, Stäbe oder ähnliche langgestreckte Materialien zu verstehen, die aus einem oder mehreren Metallen oder Iiegierungsbestandteilen bestehen und dazu bestimmt sind, im Rahmen eines Netallauftragverfahrens, beispielsweise durch Schweißen oder AuSspritzen, auf ein Werkstück aufgebracht zu werden. Das sich verbrauchende Schweißzusatzmaterial kann auch als sich verbrauchende Schweißelektrode für das elektrische Lichtbogenschweißen ausgebildet sein. Diese Schweißelektrode erfüllt den doppelten Zweck, den Schweißstrom zu leiten und das Schweißzusatzmaterial zu liefern. Andererseits kann das Schweißzusatzmaterial als Schweißdraht ausgebildet sein, der während eines Schweißvorganges fortschreitend in die Schweiß zone zugeführt wird. In diesem Fall dient der Schweißdraht nur als Schweißzusatzwerkstoff und führt keinen Schweißstrom.
• Sich verbrauchende Schweißzusatzmaterialien sind bisher hergestellt worden, indem ein Metallstreifen eine erste Gruppe von Formgebungswalzen durchlief und einen U-förmigen Querschnitt erhielt. In den U-förmig geformten Metallstreifen wurde pulverisiertes Füllmaterial unter hoher Geschwindigkeit eingefüllt und der Metallstreifen wurde danach mittels einer zweiten Gruppe von Formgebungswalzen zu einem Rohr mit im wesentlichen kreisförmigem Querschnitt zusammengebogen und wenn nötig, wurde der Durchmesser des Rohres durch Ziehen vermindert.
• Es hat sich herausgestellt, daß die Arbeitseigenschaften dieser Schweißzusatzmaterialien für viele Zwecke annehmbar sind, jedoch unterliegen diese Schweißzusatzmaterialien und deren Herstellungsverfahren gewissen Grenzen, besonders wenn die Schweißzusatzmaterialien einen großen Verhältnisanteil von besonderen Legierungsmetallen enthalten. Zum Beispiel kann Fülimaterial durch den Falz zwischen den Kanten des Metallstreifens austreten, wenn das Rohr durch eine Ziehform gezogen wird oder wenn das Schweißzusatzmaterial während eines Schweißvorganges durch Förderrollen zugciührt wird und der Druck begrenzt ist, welcher während eines solchen Schweißvorganges auf das Schweißzusatzmaterial ausgeübt werden kann.
• Außerdem neigt die längliche Naht.des Rohres zum Aufnehmen von beim Ziehvorgang verwendetem Schmiermittel. Dieses Schmiermittel wirkt schädlich auf die Festigkeit und Porosität der Schweißnäht.
• Schwierigkeiten können auch beim Füllen des im Querschnitt U-förmigen Metallstreifens auftreten. Es ist üblich, das pulverisierte Füllmaterial mittels einer Ftllvorrichtung kontinuierlich in den U-förmig gebogenen, unter der Einfüllvorrichtung hindurchbewegten Hetallstreifen einzufüllen. Irgendwekhe Schwankungen der Einfüllmenge oder der Geschwindigkeit des unter der Einfüllvorrichtung hindurchbewegten Metallstreifens ergeben eine ungleichmäßige Verteilung des Füllinaterials mit Bezug auf die Länge des fertigen Schweißzusatzmaterials. Es ist tatsächlich festgestellt worden, daß von Zeit zu Zeit ein Längenabschnitt des Metallstreifens überhaupt nicht gefüllt war. Eine darartige ungleichmäßige Verteilung des Füllmaterials wirkt sich nachteilig auf die Qualität der mit dem fertigen Schweißzusatzmaterial hergestellten Schweißnaht aus. Ein weiterer, zu den Schwierigkeiten des Einfüllvorganges beitragender Faktor ist der, daß der U-förmige Hohlraum in dem Metallstreifen einen verhältnismäßig kleinen Querschnitt aufweist, der im allgemeinen kleiner als 20 mm ist. Dadurch wächst die Wahrscheinlichkeit, daß während des Einfüllvorganges Füllmaterial verschüttet wird. Wird ein Metallstreifen mit einem größeren Hohlraum für das Füllmaterial verwendet, so neigt das Füllmaterial eher dazu, während eines nachfolgenden Ziehvorganges durch den Falz des zusammengebogenen Metall streifens hindurch verdrängt zu werden, da dann eine größere Verminderung des Durchmessers notwendig ist und folglich ein größerer Druck auf das Schweißzusatzmaterial ausgeübt wird.
• Die Herstellung eines Schweißzusatzmaterials, welches der Forderung nach einer genauen Zusammensetzung entspricht, durch das oben beschriebene Verfahren zur Bildung eines gebogenen Mantels ist schwierig. Deshalb ist diese Art Schweißzusatzmaterial für Anwendungsfälle ungeeignet, bei denen der Schweißzusatzwerkstoff in engen Grenzen einer bestimmten Zusammensetzung entsprechen muß.
• Der längliche Falz im Mantel des Schweißzusatzmateriales wirft noch weitere Schwierigkeiten auf, wenn ein Zusatz von leicht oxydierenden Elementen wie beispielsweise Seltene Erden, Zirkon und Cer im Schweiß zusatzmaterial erwünscht sind. Aus verschiedenen metallurgischen Gründen ist es schwierig, derartige leicht oxydierende Elemente dem Metall des Mantels oder eines Drahtes beizumengen. Es ist deshalb wünschenswert, sie dem Füllpulver beizumengen. Es ist festgestellt worden, daß Sintern oder teilweises Sintern des Piillmaterials ein Schweißzusatzmaterial mit besseren Eigenschaften als ein ungesintertes Schweißzusatzmaterial ergibt, nämlich Arbeitseigenschaften ähnlich einem Schweißdraht während eines Schweißvorganges-. Während eines Sintervorganges sind jedoch die oxydierbaren Elemente in dem Mantel, in welchem sie gesintert werden, der Oxydation mit durch den Falz eintretender Luft ausgesetz.
• Durch die Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, ein Sich verbrauchendes Schweißzusatzmaterial und ein Verfahren zu dessen Herstellung zu finden, welche nicht den obengenannten Begrenzungen unterworfen sind.
• Im Sinne der Lösung dieser Aufgabe ist ein sich verbrauchendes Schweißzusatzmaterial gemäß der Erfindung durch die Kombination eines dehnbaren, rohrförmigen und umfangsmäßig ununterbrochenen Mantels und einer gesinterten oder teilweise gesinterten Metailfüllung gekennzeichnet.
• Ein Verfahren zur Herstellung eines sich verbrauchenden Schweißzusatzmaterials ist gemäß der Erfindung durch die Kombination des Füllens eines dehnbaren, rohrförmigen und umfangsmäßig ununterbrochenen Mantels mit einer sinterbaren Metallfüllung und des Warmverformens des riantels zum Zwecke des Sinterns oder des teilweisen Sinterns der Füllung und der Verminderung der Außenabmessungen des Mantels auf ein gewähltes Maß gekennzeichnet.
• Der Ausdruck "rohrförmiger, umfangsäßig ununterbrochener Mantel" ist so aufzufassen, daß ein Mantel mit einem Luftspalt in einem längs des Mantels verlaufenden Falz ausgeschlossen ist, während ein Rohr zugelassen ist, bei welchem der Spalt, beispielsweise durch Schweißen, verschlossen ist. Das Füllmaterial kann in den Mantel eingefüllt werden, indem an einem Ende des Mantels ein Verschluß angeschweißt, dann das Füllmaterial in den Mantel eingefüllt und schließlich auch am anderen Ende des Mantels ein Verschluß angeschweißt wird.
• Der rohrförmige Mantel muß dehnbar sein und kann durch jedes übliche Verfahren zum Herstellen yon Rohren, beispielsweise durch Dehnen, gefertigt werden. Der Mantel kann aus rostfreiem Stahl, Flußstahl, Nickel oder einer Nickelbasislegierung, Kupfer oder einer Kupferbasislegierung hergestellt sein. Die Verschlüsse werden normalerweise aus demselben Material wie der Mantel hergestellt sein. Wenn die Füllung Materialien enthält, welche-wahrend der Herstellung des Schweißzusatzmaterials Gas entwickeln, müssen die Verschlüsse Bohrungen aufweisen, durch welche das sich entwickelnde Gas entweichen kann.
• Es ist vorteilhaft, die Außenoberfläche eines Flußstahlmantels zur Verhinderung der Oxydation mit Kupfer zu überziehen.
• Die Füllung kann aus Metallpulver, das lose oder zur Verhinderung des Herausfallens durch irgendein bekanntes Verfahren zusammengebacken ist, oder aus Metallfasern, und bei gewissen Anwendungsfällen aus rohrförmigen oder festen Drähten bestehen.
• Während der Herstellung eines Schweißzusatzmaterials nach der vorliegenden Erfindung wird dessen Querschnitt um einen Faktor von über 1000 vermindert, wodurch ein Fließen des Füllmaterials und eine Verminderung des Querschnitt es von im Füllmaterial enthaltenen Drähten bewirkt wird.
• Während der-Fertigung kann das Schweißzusatzmaterial stufenweise auf für das Mantelmaterial geeignete Warmverformungstemperaturen erwärmt werden und das Schweißzusatzmaterial kann durch warmes Strangpressen, Schmieden, Warmwalzen oder Gesenkschmieden hergestellt werden. Das im einzelnen Fall gewählte Warmverformungsverfahren wird von der Größe und dem Gewicht des Schweißzusatzmaterials und den Eigenschaften des Mantelmateriales abhängen. Ein Vorteil des Warmwalzverfahrens ist, daß es zu einer Vergrößerung des Durchsatzes des hergestellten Schweißzusatzmaterials beiträgt und eine beträchtliche Querschnittsverminderung des Schweißzusatzmaterials ermöglicht, ohne daß das Schweißzusatzmaterial wieder erwärmt werden muß.
• Das Warmwalzen des Schweißzusatzmaterials kann in zwei Schritten ausgeführt werden. Der erste Verfahrensschritt umfaßt das Warmwalzen des sich verbrauchenden Schweißzusatzmaterials, bis sein Querschnitt um über 60 o6 vermindert worden ist, wobei das Füllmaterial durch teilweises Sintern verdichtet worden ist. Die Enden des Schweißzusatzmaterials werden dann aufgeschnitten und das Schweißzusatzmaterial wird dann einem zweiten Warmwalzvorgang unterzogen.
• Die Zusammensetzung eines sich verbrauchenden Schweißzusatzmaterials nach der vorliegenden Erfindung hängt von den erforderlichen metallurgischen und schweißtechnischen Eigenschaften sowie dem besonderen Schweißvorgang ab, für welchen es vorgesehen ist. Wenn es wünschenswert ist, kann ein in geschmolzenem Zustand als Schmiermittel dienendes anorganisches Material, beispielsweise Silicat, im Füllmaterial enthalten sein. Dadurch soll verhindert werden, daß das Füllpulver während der Verformungsvorgänge des Schweißzusatzmaterials die Innenwandung des Mantels beschädigt. Für manche Anwendungsfälle kann es wünschenswert sein, der Füllung nichtmetallische Desoxidationsmittel und Flußmittel beizumengen. Es muß jedoch berücksichtigt werden, daß derartige Schmiermittel, Flußmittel, und Desoxidationsmittel die Innenwandung des Mantels korrodieren können. Diese Nichtmetalle für die Füllung müssen deshalb so ausgewählt werden, daß sichergestellt ist, daß sie das Mantelmetall nicht angreifen.
• Des weiteren soll der Schmelzpunkt dieser Nichtmetalle unterhalb der Sintertemperatur liegen.
• Einige bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden im folgenden mit Bezug auf die anliegenden Zeichnungen beispielsweise beschrieben. Es zeigen: Fig. 1 einen Querschnitt eines ersten sich verbrauchenden Schweißzusatzmaterials nach der Erfindung, Fig. 2 einen Querschnitt eines zweiten Schweißzusatzmateriais nach der Erfindung, Fig. 3 einen Querschnitt eines dritten erfindungsgemäßen Schweiß zusatzmaterials, Fig. 4 einen Querschnitt eines vierten Schweißzusatzmaterials gemäß der Erfindung, und Fig. 5 einen Querschnitt eines fünften erfindungsgemäßen Schweiß zusatzmaterials.
• Ein sich verbrauchendes Schweißzusatzmaterial nach der Erfindung besteht aus einem rohrförmigen, nahtlosen Mantel aus dehnbarem Material und einer gesinterten oder teilweise gesinterten Füllung. Die in der Zeichnung dargestellten Schweißzusatzmaterialien weisen jeweils einen rohrförmigen Mantel 2 und eine Füllung auf, welch letztere gemäß einer der verschiedenen unterschiedlichen Ausführungsformen ausgebildet sein kann. Das in Fig. 1 dargestellte Schweißzusatzmaterial weist eine gesinterte Pulverfüllung 4 auf; die Füllung des Schweißzusatzmaterils nach Fig. 2 besteht aus einem in der Mitte befindlichen, von gesintertem Pulver 8 umgebenen Draht 6. Das Schweißzusatzmaterial nach Fig. 3-enthält eine Füllung 10 aus mehreren, von gesintertem Pulver umgebenen Drähten. Die Füllung des in Fig. 4 gezeichneten Schweißzusatzmaterials weist ein mit gesintertem Pulver 13 gefülltes und von Pulver 14 umgebenes Rohr 12 auf. Die Füllung des Schweißzusatzmaterials gemäß Fig. 5 besteht aus mehreren mit gesintertem Pulver 18 gefüllten und von weiterem gesintertem Pulver 20 umgebenen Röhren 16. Einige der Röhren, aus denen sich die Füllung zusammensetzt, können also, falls erforderlich, mit Pulver gefüllt sein.
• Im folgenden werden Beispiele von sich verbrauchenden Schweißzusatzmaterialien nach der Erfindung beschrieben.
• Beispiele einer ersten Gruppe Dazu gehören rohrförmige Schweißzusatzmaterialien, welche leicht wiedergewinnbare Elemente enthalten und keine besonderen Vorsichtsmaßnahmen zur Verminderung der Oxydation während des Warmwalzens des Schweißzusatzmaterials und keine besondere Desoxidation durch reagierende Metalle während des Schweißens erfordern. Die Hauptvorteile dieser Gruppe sind die genaue Steuerung der Zusammensetzung und die Einfachheit der Herstellung des Schweißzusatzmaterials. Der rohrförmige Mantel ist in diesem Fall mittels üblicher Verfahren aus niedrig gekohltem Flußstahl, aus dehnbarem rostfreiem Stahl oder aus einer Nickelbasislegierung hergestellt und eine gewählte Menge eines Füllmaterials wird sorgfältig in den an einem Ende mit einem Verschluß versehenen Mantel eingefüllt.
• Das Füllmaterial wird verdichtet und der Mantel an seinem offenen Ende mit einem zweiten Verschluß verschlossen. Danach wird das Schweißzusatzmaterial warmgewalzt und gezogen und so das fertige Schweißzusatzmaterial mit vermindertem Durchmesser hergestellt.
• Es hat sich als möglich herausgestellt, ein sich verbrauchendes Schweißzusatzmaterial in dieser Gruppe gemäß der Erfindung vorzusehen, welches ein austenitisches, rostfreies Schweißgut mit gewählter Zusammensetzung und mit einem gesteuerten Ferritgehalt liefern kann, indem die Zusammensetzung mit einer solchen Genauigkeit gesteuert wird, wie sie bei handelsüblichen rostfreien Schweißdrähten schwer erzielbar ist.
• Ein Beispiel eines sich verbrauchenden Schweiß zusatzmaterials dieser Gruppe ist ein Schweißzusatzmaterial aus austenitischem rostfreiem Stahl mit austenitfördernden Elementen wie beispielsweise Nickel, Chrom und Mangan, und mit ferritfördernden Elementen wie beispielsweise Chrom, Molybdän, Silizium und Niob, welche derart auf einander abgestimmt sind, daß das eingeschweißte Material einen wünschenswerten Ferritgehalt von 4 % bis 8 G/D aufweist. Dieses Abstimmen verhindert Warmrißbildung während des Erstarrens und vermindert gleichzeitig im Betrieb die Neigung zur Versprödung in der Sigma-Phase im Temperaturbereich zwischen 450 C und 9000 C. Dieses Zusammensetzungsverhältnis kann durch den Ausdruck beschrieben werden: 0,96 # ################### # # # 1,12 Die ferrit- und austenitfördernden Elemente sind in den Ausdrücken für Chrom- und Nickelverhältniszahlen entsprechend den Schaffier-Gleichungen enthalten: Chromverhältniszahl =yOCr + % Mo + 1,5mal % Si + X,5 * Nb Nickelverhältniszahl = 30mal % C + % Ni + 0,5mal % Mn Ein zweites Beispiel betrifft anwendungsfalle wie beispielsweise nichtrostendes überziehen von niedriglegierten Stählen mittels Schweißüberzügen oder das Verbinden ungleichartiger Materialien, bei denen das eingeschweißte Material durch das aufnehmende Metall "verdünnt" werden kann.
• Das "Verdünnen" kann durch Verwendung von hochlegiertem Schweißzusatzmaterial ausgeglichen werden. Bisher sind Schwierigkeiten bei der Fertigung genügend hochlegierter massiver Schweißdrähte aufgetreten. Diese Schwierigkeiten können durch Herstellen eines hochlegierten, rohrförmigen Schweißzusatzmaterials nach der vorliegenden Erfindung gelöst werden. Diesem rohrförmigen Schweißzusatzmaterial wird ein kleinster Ferritgehalt von 25 Vo gegeben, welcher in den Ausdrücken für die Chrom- und Nickelverhältniszahlen durch folgende Gleichung ausgedrückt werden kann: Chromverhältniszahl - 6 1 1,5 Nickelverhältniszahl + 2 Die zusätzliche, für den Ausgleich der Legierungsverdünnung erforderliche Bedingung lautet folgendermaßen: Der zusammengenommene Chrom- und Nickelgehalt darf nicht weniger als 37 Gewichtsprozente des Schweißzusatzmaterials betragen.
• Das dritte Beispiel dieser Gruppe betrifft Schweißzusatzmaterialien im Nickel-, Chrom- und Eisenlegierungssystem mit die Festigkeit erhöhenden Zusätzen von Molybdän, Wolfram und Niob, welche wesentlich zur leichten Durchführbarkeit des Warmverformens vom Blockmaterial zum Stangenmaterial und des nachfolgenden Ziehens bis auf Drahtstärke beitragen. In diesem Fall kann die Schwierigkeit durch Verwenden üblichen dehnbaren Mantelmaterials im Nickel-, Chrom- und Eisensystem und durch Verteilen des Restes der schwierigeren Legierungselemente im Kern gelöst werden.
• Ein Beispiel eines derartigen Schweißzusatzmaterials für kryogenische Anwendungen zum Schweißen von beispielsweise Schiffen oder Großbehältern mit 9 % Nickel enthaltendem Stahl ist in Tafel 1 dargestellt.
• Tafel 1 Legierungs- Zusammensetzung Anteile Zusammensetzung Anteile Zusammensetzung bestandteile des Mantels des Mantels der Füllung der Füllung des gesamten in Gew.-% in Gew.-% in Gew.-% in Gew.-% Schweißzusatzdes gesamten des gesamten materials in Schweißzu- Schweißzu- Gew.-% satzmaterials satzmaterials Kohlenstoff 0,1 0,06 0,15 0,06 0,12 Nickel 72,0 43,20 15,35 6,18 49,38 Chrom 18,0 10,80 5,50 2,20 13,00 Mangan 1,0 0,60 13,50 5,40 6,00 Silizium 0,3 0,18 0,80 0,32 0,50 Eisen 8,6 5,16 24,70 9,84 15,00 Nolybdän - - 20,00 8,00 8,00 Wolfram - - 15,00 6,00 6,00 Niob - - 5,00 2,00 2,00 100,0 60,00 100,00 40,00 100,00 Das Schweißgut dieses Schweißzusatzmaterials ergibt bei allen Schweißgutproben eine Zugfestigkeit von 69,3 kp/mm2, eine 0,2-°/-Dehngrenze von 44,1 kp/mm2 bis 48,8 kp/mm2 und eine Charpy-V-Eerbschlagzähigkeit von 27,1 Nm bis 61,0 Nm bei -196° C. Durch die Anwendung derartiger Schweißnähte werden eine genauere Übereinstimmung mit den Eigenschaften des neunprozentigen Nickelstahles und eine Vergrößerung der auf der 0, 2-96-Dehngrenze basierenden Eonstruktionsfestigkeit um über 15 % im Vergleich zu einfacher legierten Schweißzusatzmaterialien aus Nickel, Chrom und Eisen erzielt. Diese Verbesserung führt durch die Möglichkeit, dünneres Blech zu verwenden, und dadurch den großen Nachteil der Bearbeitung der höherlegierten, Molybdän, Wolfram und Niob enthaltenden, massiven Drähte zu vermeiden, zu entsprechend wirtschaftlicherer Verwendung des Basismaterials. / Das vierte Beispiel dieser Gruppe betrifft Schweißzusatzmaterialien im Kobalt-, Chrom-, Wolfram- und Kohlenstoffsystem mit Eisen oder Nickel als Rest und beliebigen Beimengungenvon Molybdän, Niob, Titan, Zirkon, Vanadium und Bor.
• Wegen der großen Warmfestigkeit und verhältnismäßig großen Sprödigkeit sind die Schweißzusatzmaterialien auf der obengenannten Basis bisher durch Dehnungsgieß- und SpitzenloE-Schleiftechniken hergestellt worden.
• Es ist nicht notwendig, diese Techniken bei der Herstellung eines hweißzusatzmaterials nach der vorliegenden Erfindung anzuwenden, weil dieses Schweißzusatzmaterial einen dehnbaren Mantel aus einer niedrig gekohlten Kobaltlegierung mit 5 * bis 10 % Nickel oder Eisen aufweist, welcher, wenn er mit den restlichen Legierungselementen wie beispielsweise Chrom, Wolfram, Kohlenstoff, Bor, Molybdän, Niob, Titan, Zirkon und Vanadium gefüllt ist, die geforderte Schmelzgutzusammensetzung liefern kann, wie sie in der nachstehenden Obersicht aufgeführt ist: Bestandteile Gewichtsprozente Kohlenstoff 0,05 bis 3 Chrom 15 bis 40 Wolfram 5 bis 20 Nickel, Eisen 5 bis 20 Molybdän, Niob, Wolfram, Zirkon und Vanadium 0 bis 15 Bor 0 bis 5 Kobalt Rest Es kann zweckmäßig sein, das Füllmaterial- an einer iackstelle zuerst in eine dünne, dehnbare patrone zu füllen, welche dann bei der Xtangenherstellung in die schwere Hohlstange eingesetzt wird. Das Füllmaterial kann auch zur Verhinderuiig des Herausfallens aus dem mantel mittels eines bekannten Verfahrens zusammengebacken werden.
• Beispiele einer zweiten Gruppe Diese Beispiele betreffen rohrförmige Schweißzusatzmaterialien nach der vorliegenden Erfindung, die besondere Legierungsbestandteile enthalten, die wegen ihres aktiven Charakters oder wegen ihrer besonderen Wirkung in der Schweißmetallurgie in massive Schweißdrähte schwierig beimengbar sind. Diese Legierungsbestandteile können beispielsweise zugesetzt werden, um eine größere, vollständigere Desoxidation zu erzielen oder um gewisse Verunreinigungen zu neutralisieren und herauszuspülen.
• Daraus ergibt sich eine Verbesserung der Festigkeit, der Kriechfestigkeit und der Schlageigenschaften der Schweißnaht. Diese Legierungsbestandteile können auch zurBegünstigung festgelegter Vergütungseigeflschaften des Schweißgutes zugesetzt werden.
• Es ist festgestellt worden, daß durch Desoxidation, insbesondere bei gleichzeitigem Herausspülen von Verunreinigungen, die Schlagfestigkeit der Schweißnaht beträchtlich verbessert und in manchen Fällen die Neigung zur Porosität oder Warmrißbildung der Schweißnaht vermindert werden kann. In dieser Hinsicht sind beispielsweise als Bestandteile der Füllung Aluminium, Calcium, Titan, Zirkon, Magnesium, und im allgemeinen Seltene Erdmetalle geeignet.
• Einige dieser Metalle können in Form von massiven Drähten oder eingeschlossen in rohrförmige Drähte in der Füllung enthalten sein, wie in den Fig. 2 bis 5 dargestellt ist.
• Ein Beispiel eines durch ein derartiges Schweißzusatzmaterial eingeschweißten Metalles ist ein Vergütungsstahl mit 0,08 % Kohlenstoff, 17 % Chrom, 4,3 % Nikkel, 3 % Kupfer und 1 0/0 Aluminium. Eine Schweißnaht dieser Art erreicht eine 0,2-°ß-Dehngrenze von über 95 kp/mm2 und eine Zugfestigkeit von über 110 kp/mm2.
• Das zweite Beispiel betrifft auftraggeschweißte Walzen, wobei ausscheidungshärtbare Überzugsschweißmaterialien von besonderem Vorteil zur Herstellung eines im aufgeschweißten Zustand bearbeitbaren, rißfreien Schweißgutes sind, bei welchem eine beträchtliche Vergrößerung der Härte durch nachfolgende Wärmebehandlung zur Verbesserung der Verschleißfestigkeit der auftraggeschweißten Walzenoberfläche möglich ist. Eine typische Zusammensetzung eines derartigen Schweißgutes enthält 0,08 96 Kohlenstoff, 2,5 96 Chrom, 1,2 % Molybdän, 0,9 96 Mangan, 0,2 96 Silizium, 0,5 96 Aluminium und 0,3 96 Titan und besitzt im aufgeschweißten Zustand eine Vickers-Härte von 400 HV. Dieses Schweißgut kann während einer Wärmenachbehandlung von 12 Stunden Dauer bei 550 OC bis auf eine Härte von über 550 HV aushärten, wobei gleichzeitig der erwärmte Bereich des Grundmetalles gehaftet wird.
• Das dritte Beispiel betrifft ein Schweißzusätzmaterial aus einer Kupferlegierung wie beispielsweise Aluminiumbronze mit 10 % bis 15 96 Aluminium, welche wegen ihres metallurgischen Aufbaus schwer ziehbar, aufwindbar oder härtbar ist. Nach diesem Beispiel ergibt ein dehnbarer Kupfermantel oder ein Kupfermantel mit 7% Aluminium, welcher -zum Zwecke der Herstellung des geforderten Aluminiumbronzeschweißguts mit Kupfer- und Aluminiumpulver gefüllt ist, ein Schweißzusatzmaterial, mit welchem die oben genannten Schwierigkeiten wenigstens teilweise beseitigt werden.
• Das vierte Beispiel beinhaltet ein Schweiß zusatzmaterial aus einer Aluminium-Kupfer-Legierung mit Beimengungen von Magnesium, Silizium, Titan, Nickel und Eisen. Bei der Herstellung eines massiven Schweißdrahtes mit dieser Zusammensetzung sind Schwierigkeiten aufgetreten. Ein sich verbrauchendes Schweißzusatzmaterial nach der vorliegenden Erfindung mit einem dehnbaren Aluminiummantel und den restlichen Legierungsbestandteilen in der Füllung löst diese Schwierigkeiten bei Schweißzusatzmaterialien mit folgender Zusammensetzung: Bestandteile Gewichtsprozente Kupfer 2 bis 6 Magnesium 0,5 bis 2 Mangan 0,1 bis 1 Silizium 0,1 bis 1 Chrom, Titan, Vanadium, Zirkon 0 bis 1 Nickel, Eisen 0 bis 1,5 Aluminium Rest Das fünfte Beispiel bezieht sich auf rohrförmige Schweißzusatzmaterialien für das Schutzgasschweißen.
• Die Füllung dieses Schweißzusatzmaterials enthält: a) leicht wiedergewinnbare Legierungselemente.
• Unter leicht wiedergewinnbar" sind solche Elemente zu verstehen, die ohne wesentliche Oxydation von dem Schweißzusatzmaterial in das eingeschweißte Metall übergehen. Derartige Elemente sind beispielsweise Chrom, Molybdän, Mangan, Silizium, Nickel und Kobalt.
• b) Elemente mit großer Affinität für Sauerstoff und/oder Stickstoff wie beispielsweise Aluminium, Titan, Magnesium, Zirkon, Cer und Seltene Erdmetalle.
• Mindestens ein Teil der Füllung kann gemäß den Fig. 2 bis 5 aus massiven Dråhten bestehen und/oder in rohrförmigen Drähten eingeschlossen sein. Wenn die Metalle der Füllung gelöstes Gas enthalten oder während der Fertigung des Schweißzusatzmaterials Reaktionen unterworfen sind, bei denen sie Gas wie beispielsweise Stickstoff, Kohlendioxid oder Kohlenmonoxid ausscheiden, so sind die stirnseitigen Verschlüsse des Mantels mit Bohrungen für das Entweichen des Gases versehen. Ein typisches Beispiel ist ein Schweißzusatzmaterial gemäß der vorliegenden Erfindung für das Schutzgasschweißen von Flußstahl.
• Dieses Schweißzusatzmaterial weist einen rohrförmigen Mantel mit einem Innen und einem ußendurchmesse'r von 102 mm bzw. 125 mm auf. Die Länge des Mantels liegt im Bereich von 600 mm bis 3600 mm. Die Füllung besteht aus Metallpulvern, welche etwa 20 96 des Gesamtgewichtes des Schweißzusatzmaterials ausmachen. Eine typische Zusammensetzung eines Füllpulvers zeigt folgende Tabelle: Bestandteile Zusammensetzung der Zusammensetzung des Füllung in Gewichts- gesamten Schweiß zuprozenten satzmaterials in Gewichtsprozenten Mangan 4,0 1,2 Aluminium 6,0 1,2 Seltene Erden 2,5 0,5 Silizium 4,0 0,8 Eisenpulver 82,4 16,9 Titan 0,1 0,02 Eisen im Mantel 79,38 Diese mit Pulver gefüllten Stangen werden bis auf einen Durchmesser von 6 mm gewalzt und dann zu Drähten mit einem Durchmesser von beispielsweise 2,4 mm, 1,6 mm oder 1,2 mm gezogen.
• Wie bereits erwähnt, enthält die Füllung bei einigen der bereits beschriebenen Beispielen der Erfindung massive Drähte. Bei den übrigen Beispielen ist das Füllmaterial pulverförmig.

Claims (12)

Patentansprüche

1. Sich verbrauchendes Schweißzusatzmaterial, gekennzeichnet durch die Kombination eines dehnbaren, rohrförmigen und umfangsmäßig ununterbrochenen Mantels (2) und einer gesinterten oder teilweise gesinterten Füllung (4 bzw. 6,8 bzw. 10 bzw. 12 bis 14 bzw. 16, 18, 20).

2. Schweißzusatzmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Füllung mindestens einen der -Bestandteile Metallpulver (4), Metallröhren (12) oder Metallfasern (G bzw.10) enthält.

3. Schweißzusatzmaterial nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeiohnet durch folgendes Zusammensetzungsverhältnis: Chromverhältniszahl - 6 0,96 # # 1,12 Nickelverhältniszahl + 2

4. Schweißzusatzmaterial nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch folgendes Zusammensetzungsverhältnis: Chromverhältniszahl - 6 Nickelverhältniszahl + 2 # 1,5 wobei der zusammengenommene Chrom- und Nickelgehalt nicht kleiner als 37 Gewichtsprozente des Schweißzusatzmaterials beträgt.

5. Schweißzusatzmaterial nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel (2) mindestens einen der Bestandteile Nickel, Chrom, eine Eisenlegierung oder eine Kobaltbasislegierung enthält und daß die Füllung mindestens einen der Bestandteile Molybdän, Wolfram, Niob, Eisen oder Nickel enthält.

6. Schweißzusatzmaterial nach Anspruch1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Füllung einen oder mehrere der Bestandteile Aluminium, Calcium, Titan, Zirkon, Magnesium, Der und Seltene Erdmetalle enthält.

7. Schweißzusatzinaterial nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Füllung leicht wiederSewinnbare Legierungsbestandteile und Elemente mit großer Affinität für Sauerstoff und Stickstoff enthält.

8. Verfahren zur Herstellung eines sich verbrauchenden Schweißzusatzmaterials nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch die Kombination des Eullens eines dehnbaren, rohrförmigen und umfangsmäßig ununterbrochenen Mantels mit einer sinterbaren Metallfüllung und des Warmverformens des Mantels zum Zwecke des Sinterns oder des teilweisen Sinterns der Füllung und der Verminderung der Außenabmessung des Mantels auf ein gewähltes Maß.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel warmgewalzt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Füllmaterial mindestens so lange im Mantel eingekapselt ist, bis das Füllmaterial im gewünschten Maße gesintert worden ist.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des Mantels vor der Warmverformung mindestens 50 mm beträgt.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Füllmaterial vor dem Warmwalzen verdichtet wird.

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