DE4008091C2 - - Google Patents
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Arc Welding In General (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft verbrauchende Elektroden für elektrisches
Lichtbogenschweißen sowie Verfahren zum Aufbringen
einer Verschleißschutzschicht aus einer Nickellegierungsmatrix
und eingelagerten Wolframcarbiden auf eine zu
schützende Oberfläche im Wege des elektrischen Lichtbogenschweißens
mit Hilfe dieser Elektroden. - Die Verschleißschutzschichten
werden z. B. auf die Oberfläche von Werkzeugen
und Geräten im Bergbau, in der Tiefbohrtechnik, in
der keramischen Industrie u. dgl. aufgebracht.
Die aus der Praxis bekannten Verfahren zum Aufbringen von
Verschleißschutzschichten des beschriebenen grundsätzlichen
Aufbaus sind autogene Schweißverfahren oder elektrische
Lichtbogenschweißverfahren. Im Rahmen der autogenen Schweißverfahren
sind Schweißzusatzwerkstoffe in Form von Schweißstäben
oder Schweißdrähten bekannt, die aus einem Eisenröhrchen
mit einer Füllung aus Wolframcarbid-Körnern bestehen,
wobei mit gekörntem Wolframschmelzcarbid oder auch mit Wolframcarbid/
Cobalt-Pellets gearbeitet wird. Der Füllgrad der
Eisenröhrchen liegt bei 60%. Für autogene Schweißverfahren
sind ferner Röhrchen bekannt, die aus einer Eisen/Chrom/
Nickel-Legierung bestehen und in der angegebenen Weise mit
Wolframcarbid-Körnern gefüllt sind. Ersetzt man die Eisenröhrchen
durch Nickelröhrchen und füllt man in die Nickelröhrchen
neben den Wolframcarbid-Körnern entsprechende Legierungselemente
feinteilig ein, so erhält man für die
Verschleißschutzschicht z. B. eine Nickel/Chrom/Bor/Silicium-
Matrix in Form einer entsprechenden Legierung, wiederum
durch autogene Auftragung.
Im Rahmen des elektrischen Lichtbogenschweißens zum Aufbringen
von Verschleißschutzschichten arbeitet man mit verbrauchenden
Stabelektroden oder Fülldrahtelektroden, die aus
legierten Röhrchen mit feinteiliger Füllung bestehen. Die
Röhrchen sind aus einer Nickelbasislegierung oder aus einer
Cobaltbasislegierung aufgebaut (vgl. DE 87 16 743 U1, DE
24 40 995 C2, US 21 37 471). Im Rahmen des elektrischen
Lichtbogenschweißens mit bekannten verbrauchenden Elektroden
lassen sich Verschleißschutzschichten mit Nickellegierungsmatrix
allerdings bisher nicht befriedigend herstellen. Die
Struktur des eingelagerten Wolframcarbids in der aufgeschweißten
Schicht ist im Rahmen der bekannten Maßnahmen
nicht definiert und nicht steuerbar. Bei Versuchen zeigt
sich, daß die Legierungszusammensetzung der Nickellegierungsmatrix
entscheidenden Einfluß auf die Struktur und aufgelösten
Anteile des in der Elektrode enthaltenen Wolframcarbids
hat.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, verbrauchende
Elektroden für elektrisches Lichtbogenschweißen anzugeben,
mit denen Verschleißschutzschichten definierter Nickellegierungszusammensetzung
mit definierter Struktur des eingelagerten
Wolframcarbids herstellbar sind.
Gegenstand der Erfindung zur Lösung dieser Aufgabe sind verbrauchende
Stabelektroden mit den in den nebengeordneten
Patentansprüchen 1 und 2 angegebenen Merkmalen sowie verbrauchende
Fülldrahtelektroden mit den Merkmalen der nebengeordneten
Patentansprüche 3 und 4. Gegenstand der Erfindung
sind ferner Verfahren zum Aufbringen von Verschleißschutzschichten
aus einer Nickellegierungsmatrix und eingelagerten
Wolframcarbiden auf eine zu schützende Oberfläche
im Wege des elektrischen Lichtbogenschweißens mit Hilfe der
erfindungsgemäßen Elektroden. Die Verfahren sind Gegenstand
der Patentansprüche 5 bis 12.
Im Rahmen der erfindungsgemäßen Lehre wird das Verfahren
durch Auswahl der verbrauchenden Stab- oder Fülldrahtelektrode
und durch Einstellung der Schweißparameter alternativ
so gesteuert, daß die Wolframcarbid-Körner beim Schweißvorgang
in der Nickellegierungsmatrix praktisch nicht in Lösung
gehen oder beim Schweißvorgang in Lösung gehen und beim Erkalten
in homogener Verteilung ausgeschieden werden. Das Inlösunggehen
oder das Nichtinlösunggehen von Wolframcarbid-
Körnern in einer Nickellegierungsmatrix folgt komplexen thermodynamischen
Gesetzmäßigkeiten. Sie hängen von der Oberfläche
der Wolframcarbid-Körner und damit von der Körnung
sowie der umgebenden Schmelze nach Analyse und Temperatur
ab. Sie hängen außerdem von der Zeit ab. Erfindungsgemäß
sind die Oberfläche der Wolframcarbid-Körner und die Analyse
der aufzunehmenden Schmelze so eingestellt, daß überraschenderweise
die Ergebnisse, die erfindungsgemäß angestrebt werden,
reproduzierbar erreicht werden. Gehen die Wolframcarbid-
Körner beim Schweißvorgang in der Nickellegierungsmatrix
in Lösung, so werden sie beim Erkalten in homogener Verteilung
ausgeschieden. Auch bei hohem Wolframgehalt in der
pulverförmigen Mischung besteht im Rahmen der Erfindung eine
Nickellegierungsmatrix, weil das metallische Wolfram, welches
die Mischung mitbringt, dazu führt, daß Wolframcarbid
in Form von feinen Kristallen in homogener Verteilung ausgeschieden
wird, und zwar in einer Matrix, die im übrigen eine
Nickellegierungsmatrix ist. Die Wolframcarbid-Kristalle
werden bei dieser Aussage über die Matrix nicht mitgerech
net.
Claims (12)
1. Verbrauchende Stabelektrode zum Aufbringen einer Verschleißschutzschicht
aus einer Nickellegierungsmatrix und
eingelagerten Wolframcarbiden auf eine zu schützende Oberfläche
im Wege des elektrischen Lichtbogenschweißens, bestehend
aus einem Nickelröhrchen mit Füllung aus
Ni 50-40 Gew.-%,
W 45-55 Gew.-%,
B 0,1-1,5 Gew.-%,
C 3-4 Gew.-%,
Si 0-2 Gew.-%,
Summe (C+B+Si)=5 Gew.-%,
Summe aller Mischungskomponenten und des Nickels des Nickelröhrchens 100 Gew.-%,und mit bekannten Flußmitteln sowie Wolframcarbid-Körnern mit einer Körnung von 0,3-2,0 mm in der Füllung.
W 45-55 Gew.-%,
B 0,1-1,5 Gew.-%,
C 3-4 Gew.-%,
Si 0-2 Gew.-%,
Summe (C+B+Si)=5 Gew.-%,
Summe aller Mischungskomponenten und des Nickels des Nickelröhrchens 100 Gew.-%,und mit bekannten Flußmitteln sowie Wolframcarbid-Körnern mit einer Körnung von 0,3-2,0 mm in der Füllung.
2. Verbrauchende Stabelektrode zum Aufbringen einer Verschleißschutzschicht aus einer Nickellegierungsmatrix und
eingelagerten Wolframcarbiden auf eine zu schützende Oberfläche
im Wege des elektrischen Lichtbogenschweißens, bestehend
aus einem Nickelröhrchen mit Füllung aus
Ni 50-40 Gew.-%,
W 45-55 Gew.-%,
B 0,1-1,5 Gew.-%,
C 3-4 Gew.-%,
Si 0-2 Gew.-%,
Summe (C+B+Si)=5 Gew.-%,
Summe aller Mischungskomponenten und des Nickels des Nickelröhrchens 100 Gew.-%,und mit bekannten Flußmitteln sowie Wolframcarbid-Körnern mit einer Körnung von 0,01-0,3 mm in der Füllung.
W 45-55 Gew.-%,
B 0,1-1,5 Gew.-%,
C 3-4 Gew.-%,
Si 0-2 Gew.-%,
Summe (C+B+Si)=5 Gew.-%,
Summe aller Mischungskomponenten und des Nickels des Nickelröhrchens 100 Gew.-%,und mit bekannten Flußmitteln sowie Wolframcarbid-Körnern mit einer Körnung von 0,01-0,3 mm in der Füllung.
3. Verbrauchende Fülldrahtelektrode zum Aufbringen einer
Verschleißschutzschicht aus einer Nickellegierungsmatrix
und eingelagerten Wolframcarbiden auf eine zu schützende
Oberfläche im Wege des elektrischen Lichtbogenschweißens,
bestehend aus einem Nickelröhrchen mit Füllung aus
Ni 40-20 Gew.-%,
Cr 10-4 Gew.-%,
Si 5-2 Gew.-%,
B 3-1 Gew.-%,
W 40-70 Gew.-%,
C 2-3 Gew.-%,
Summe aller Mischungskomponenten und des Nickels des Nickelröhrchens 100 Gew.-%,und mit bekannten Flußmitteln sowie Wolframcarbid-Körnern mit einer Körnung von 0,3 bis 2,0 mm in der Füllung.
Cr 10-4 Gew.-%,
Si 5-2 Gew.-%,
B 3-1 Gew.-%,
W 40-70 Gew.-%,
C 2-3 Gew.-%,
Summe aller Mischungskomponenten und des Nickels des Nickelröhrchens 100 Gew.-%,und mit bekannten Flußmitteln sowie Wolframcarbid-Körnern mit einer Körnung von 0,3 bis 2,0 mm in der Füllung.
4. Verbrauchende Fülldrahtelektrode zum Aufbringen einer
Verschleißschutzschicht aus einer Nickellegierungsmatrix
und eingelagerten Wolframcarbiden auf eine zu schützende
Oberfläche im Wege des elektrischen Lichtbogenschweißens,
bestehend aus einem Nickelröhrchen mit Füllung aus
Ni 40-20 Gew.-%,
Cr 10-4 Gew.-%,
Si 5-2 Gew.-%,
B 3-1 Gew.-%,
W 40-70 Gew.-%,
C 2-3 Gew.-%,
Summe aller Mischungskomponenten und des Nickels des Nickelröhrchens 100 Gew.-%,und mit bekannten Flußmitteln sowie Wolframcarbid-Körnern mit einer Körnung von 0,01-0,3 mm in der Füllung.
Cr 10-4 Gew.-%,
Si 5-2 Gew.-%,
B 3-1 Gew.-%,
W 40-70 Gew.-%,
C 2-3 Gew.-%,
Summe aller Mischungskomponenten und des Nickels des Nickelröhrchens 100 Gew.-%,und mit bekannten Flußmitteln sowie Wolframcarbid-Körnern mit einer Körnung von 0,01-0,3 mm in der Füllung.
5. Verfahren zum Aufbringen einer Verschleißschutzschicht
aus einer Nickellegierungsmatrix und eingelagerten Wolframcarbiden
auf eine zu schützende Oberfläche im Wege des elektrischen
Lichtbogenschweißens mit Hilfe einer verbrauchenden
Stabelektrode nach Anspruch 1, wobei bei einer Spannung von
22-26 V im Stromstärkebereich von 70-150 A die Schweißparameter
so eingestellt werden, daß die Wolframcarbid-
Körner beim Schweißvorgang in der Nickellegierungsmatrix
praktisch nicht in Lösung gehen.
6. Verfahren zum Aufbringen einer Verschleißschutzschicht
aus einer Nickellegierungsmatrix und eingelagerten Wolframcarbiden
auf eine zu schützende Oberfläche im Wege des elek
trischen Lichtbogenschweißens mit Hilfe einer verbrauchenden
Stabelektrode nach Anspruch 2, wobei bei einer Spannung von
22-26 V im Stromstärkebereich von 120-220 A die Schweißparameter
so eingestellt werden, daß die Wolframcarbid-
Körner beim Schweißvorgang in Lösung gehen und beim Erkalten
in homogener Verteilung ausgeschieden werden.
7. Verfahren zum Aufbringen einer Verschleißschutzschicht
aus einer Nickellegierungsmatrix und eingelagerten Wolframcarbiden
auf eine zu schützende Oberfläche im Wege des elektrischen
Lichtbogenschweißens mit Hilfe einer verbrauchenden
Fülldrahtelektrode nach Anspruch 3, wobei bei einer Spannung
von 22-26 V im Stromstärkebereich von 180-260 A die
Schweißparameter so eingestellt werden, daß Wolframcarbid-
Körner beim Schweißvorgang praktisch nicht in Lösung gehen.
8. Verfahren zum Aufbringen einer Verschleißschutzschicht
aus einer Nickellegierungsmatrix und eingelagerten Wolframcarbiden
auf eine zu schützende Oberfläche im Wege des elektrischen
Lichtbogenschweißens mit Hilfe einer verbrauchenden
Fülldrahtelektrode nach Anspruch 4, wobei bei einer Spannung
von 22-26 V im Stromstärkebereich von 200-320 A die
Schweißparameter so eingestellt werden, daß die Wolframcarbid-
Körner beim Schweißvorgang in der Nickellegierungsmatrix
in Lösung gehen und beim Erkalten in homogener Verteilung
ausgeschieden werden.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8, wobei mit
einem Nickelröhrchen mit einem Außendurchmesser von 1,5-
8 mm und einer Wanddicke von 0,2-2 mm gearbeitet wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 9, wobei mit
körnigem Wolframschmelzcarbid gearbeitet wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 10, wobei mit
Wolframschmelzcarbid in Kugelform gearbeitet wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 10, wobei mit
Wolframcarbid/Cobalt-Pellets gearbeitet wird.
Priority Applications (3)
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