DE974135C - Sheathed electrodes with unalloyed or alloyed core wire and with acidic, oxidic ores and envelopes containing a substantial proportion of metal powder - Google Patents
Sheathed electrodes with unalloyed or alloyed core wire and with acidic, oxidic ores and envelopes containing a substantial proportion of metal powderInfo
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Description
Mantelelektroden mit unlegiertem oder legiertem Kerndraht und mit sauren, oxydische Erze sowie einen wesentlichen Anteil an Metallpulver enthaltenden Umhüllungen Als tief einbrennende Elektroden sind bisher die Seelendrähte bekannt, die infolge ihres Kerns aus nichtmetallischen Stoffen eine geringe Schweißgeschwindigkeit, eine Lichtbogenspannung von etwa 17 bis zg Volt und einen den Strom kurzschließenden Tropfenübergang haben. Die lang andauernde unbehinderte Brennzeit des Lichtbogens zwischen zwei Tropfenübergängen bewirkt ein tiefes Einbrennen in den Grundwerkstoff. Auch bestimmte mittelstark umhüllte amerikanische Elektroden, die bedeutende Anteile von Zellulose im Mantel enthalten, ergeben einen tiefen Einbrand. Ihr Schweißlichtbogen hat eine Spannung von ä6 bis 32 Volt. Die erzielbaren Schweißgeschwindigkeiten mit Seelendrähten oder mit den amerikanischen Elektroden sind modernen Anforderungen nicht mehr gewachsen. Außerdem wird aber für die Anfertigung dynamisch beanspruchter Schweißnähte die Forderung nach noch tiefer einbrennenden Elektroden gestellt.Sheath electrodes with unalloyed or alloyed core wire and with containing acidic, oxidic ores and a substantial proportion of metal powder Coverings The core wires have been known to date as deeply burn-in electrodes, which have a low welding speed due to their core made of non-metallic materials, an arc voltage of about 17 to zg volts and one that shorts the current Have drop transfer. The long unobstructed burning time of the arc between two drop transitions causes a deep burn-in into the base material. Also certain medium-thick coated American electrodes, which have significant proportions contain cellulose in the jacket, result in a deep penetration. Your welding arc has a voltage of - 6 to 32 volts. The achievable welding speeds with Core wires or with the American electrodes are modern requirements no longer grown. In addition, it is dynamically stressed for the production Welded seams demanded electrodes that burn in even more deeply.
Diese beiden Forderungen nach hoher Schweißgeschwindigkeit und tiefem Einbrand konnten bisher nicht erfüllt werden, weil nur mit langsam schweißenden Elektroden hergestellte Nähte einen verhältnismäßig tiefen Einbrand zeigen. Unter Einbrand sei die Tiefe des geschmolzenen Grundwerkstoffes, gemessen in Millimeter, verstanden. Bei den bisher üblichen tief einbrennenden Elektroden betrug sie 3o bis ¢o °/° des jeweiligen Drahtdurchmessers.These two demands for high welding speed and deep Penetration could not be achieved so far, because only slowly welding Seams made with electrodes show a relatively deep penetration. Under Penetration is the depth of the molten base material, measured in millimeters, Understood. With the usual deep burn-in electrodes it was 3o to ¢ o ° / ° of the respective wire diameter.
Eine Elektrode, mit welcher die beiden gestellten Forderungen erfüllbar sind, muß eine hohe Lichtbogenspannung haben, um rasch abschmelzen zu können, und außerdem eine hohe Strombelastung ermöglichen, um tief einzubrennen. Unter Strombelastung sei die Dichte des zum Schweißen nötigen Stromes in Ampere je mm2 Drahtquerschnitt verstanden.An electrode with which the two requirements can be met must have a high arc voltage in order to be able to melt away quickly, and also allow a high current load to burn deeply. Under current load be the density of the current required for welding in amperes per mm2 wire cross-section Understood.
Eine hohe Lichtbogenspannung kann durch die Anwesenheit von Kieselsäure (Si02) in der Hülle erzielt werden, weil die Ionisierungsarbeit und somit die Ionisierungsspannung der Kieselsäure sehr hoch ist. Ihr Anteil in der Hülle soll etwa 7 bis 15 °/° betragen. Größere Mengen können nicht angewendet werden, weil die Kieselsäure eine schwer schmelzende Schlacke ergibt. Um die Schlacke dünnflüssig halten zu können, ist etwa die doppelte bis dreifache Menge wie an Kieselsäure an Rutil (Ti02) notwendig, und zwar etwa 15 bis 35 °/°. Durch die Anwesenheit des Rutils wird der saure Charakter des Mantels gewahrt, aber die Lichtbogenspannung vermindert. Um eine hohe Lichtbogenspannung zu erhalten, ist die Wirkung des Quarzes allein zu schwach.A high arc voltage can be caused by the presence of silica (Si02) can be achieved in the shell, because the ionization work and thus the ionization voltage the silica is very high. Their share in the shell should be about 7 to 15 ° / °. Larger amounts cannot be used because the silica is heavy melting slag results. In order to be able to keep the slag thin, is about twice to three times the amount of rutile (Ti02) of silica necessary, and about 15 to 35 ° / °. The presence of rutile makes it acidic the jacket is preserved, but the arc voltage is reduced. To a high arc voltage the effect of the quartz alone is too weak.
Eingehende Untersuchungen haben gezeigt, daß Zusätze von Stahl in Pulverform mit o,2 bis 0,35 °/° C, mindestens 0,z5 °/° Si und mindestens o,20/0 Mn in Mengen von 35 bis 700/, zur Hülle die Lichtbogenspannung erhöhen. Die an sich bekannten Zusätze von Eisenpulver zu Elektrodenmänteln zeigen diese Wirkung nicht.In-depth studies have shown that additions of steel in powder form with 0.2 to 0.35 ° / ° C, at least 0.25 ° / ° Si and at least 0.20 / 0 Mn in amounts of 35 to 700 /, to the shell increase the arc voltage. The per se known additions of iron powder to electrode sheaths do not show this effect.
Die marktgängigen Eisenpulversorten haben Gehalte an Verunreinigungen, insbesondere Sauerstoffgehalte, die höher sind als jene, welche in handelsüblichen Stählen höchstens zugelassen werden. In erfindungsgemäß zur Verwendung kommenden Pulvern dürfen jedoch die Anteile an Verunreinigungen, z. B. an Sauerstoff, die für handelsübliche Stähle zulässige Höchstgrenze nicht überschreiten.The iron powder types available on the market have contents of impurities, in particular oxygen contents that are higher than those in commercially available Steels are allowed at most. In coming to use according to the invention However, powders may contain the proportions of impurities, e.g. B. of oxygen, the Do not exceed the maximum permissible limit for commercially available steels.
Die Erfindung bezieht sich somit auf Mantelelektroden mit unlegiertem oder legiertem Kerndraht und mit sauren, oxydische Erze, wie Quarz und Rutil, sowie einen wesentlichen Anteil an Metallpulver enthaltenden Umhüllungen, und die Erfindung besteht darin, daß diese Umhüllungen 35 bis 7o °/° Stahl in Pulverform enthalten, der aus o,2 bis 0,35 °/° C, mindestens 0,z50% Si, mindestens o,20/° Mn, Rest Eisen und unvermeidbaren Verunreinigungen besteht.The invention thus relates to sheath electrodes with unalloyed or alloyed core wire and with acidic, oxidic ores such as quartz and rutile, as well as sheaths containing a substantial proportion of metal powder, and the invention consists in that these sheaths 35 to 7o ° / ° steel in Contain powder form, which consists of 0.2 to 0.35 ° / ° C, at least 0.250% Si, at least 0.22 / ° Mn, the remainder iron and unavoidable impurities.
Vorzugsweise enthält der erfindungsgemäß zur Verwendung kommende Stahl in Pulverform o, 2 bis 2 0/,Mn. Besonders günstig sind Mangangehalte von etwa 0,5 °/°. Auf Zusätze von Ferromangan zur Hülle kann bei Anwendung von Stahl in Pulverform verzichtet werden.The steel used according to the invention preferably contains 0.2 to 2.0 Mn in powder form. Manganese contents of about 0.5 ° / ° are particularly favorable. There is no need to add ferromanganese to the shell when using steel in powder form.
Es ist bekannt, kalkbasischen Mantelmassen in Mengen bis zu zo °/° des Hüllengewichtes Stahl- oder Roheisenpulver mit 0,05 bis 504 C, o,z bis 30/, Si, 0,05 bis 6 °/° Mn und höchstens 0,5 °/° Sauerstoff zuzusetzen.It is known to use calcareous shell compounds in amounts up to zo ° / ° of the shell weight steel or pig iron powder with 0.05 to 504 C, o, z to 30 /, Si, 0.05 to 6 ° / ° Mn and at most 0, Add 5 ° / ° oxygen.
Eine Mantelelektrode mit ¢ mm Drahtdurchmesser und einer Hülle, die aus 1o °/° Si 02, 38 °% Rutil (Ti 02) und gemäß der Erfindung aus 5 i °/° Stahl in Pulverform bestand, der 0,24°/o C und 0,5% Mn enthielt, ergab eine Lichtbogenspannung von 38 bis ¢o V bei einer Lichtbogenlänge von etwa z mm, während bei einer gleichen Mantelelektrode mit üblichem Eisenpulverzusatz unter gleichen Voraussetzungen die Lichtbogenspannung nur 32 bis 35 Volt betrug. Bei letzterer Elektrode wurde des öfteren der Lichtbogen durch Kurzschlüsse unterbrochen.A sheath electrode with a wire diameter of ¢ mm and a sheath which consisted of 10 ° / ° Si 02, 38 °% rutile (Ti 02) and, according to the invention, of 5 ° / ° steel in powder form at 0.24 ° / oC and 0.5% Mn, resulted in an arc voltage of 38 to ¢ o V with an arc length of about z mm, while under the same conditions the arc voltage was only 32 to 35 volts with the same clad electrode with conventional iron powder addition. With the latter electrode, the arc was often interrupted by short circuits.
Durch Zusätze von Stahl in Pulverform mit noch höheren Kohlenstoffgehalten zu den Elektrodenmänteln konnte die Schweißgeschwindigkeit weiter erhöht und der Einbrand vertieft werden, der bereits bei o,240/0 C 8o bis zzo°/° des Drahtdurchmessers betrug. Ein über 0,35 °% gelegener Kohlenstoffgehalt erwies sich aber als nachteilig, da die Schweißen warmrißempfindlich wurden, was besonders beim Verschweißen legierter Stähle der Fall ist.By adding steel in powder form with even higher carbon contents to the electrode sheaths, the welding speed could be increased further and the penetration deepened, which was already 80 to zzo ° / ° of the wire diameter at 0.240 / 0 C. A carbon content above 0.35 % proved to be disadvantageous, however, since the welds became sensitive to hot cracks, which is particularly the case when welding alloyed steels.
Die hohe Lichtbogenspannung der erfindungsgemäßen Mantelelektroden mit sauren und Stahl in Pulverform enthaltenden Mänteln verursacht einen sprühregenartigen Übergang von sehr vielen kleinen Tropfen, die infolge des hohen Dampfdruckes im Lichtbogen eine bedeutende kinetische Energie haben. Die Tropfen sind so klein, daß auch bei ganz kurzen Lichtbögen keine den Strom kurzschließenden Tropfenübergänge entstehen können. Dieser Umstand bringt es mit sich, daß die Elektrode mit sehr kurzem Lichtbogen und sogar in Berührung mit dem Werkstück schleppend verschweißt werden können, ohne daß der Lichtbogen erlischt oder die Elektroden am Werkstück klebenbleiben. Der sehr kurze Lichtbogen, dessen Länge meist x mm oder weniger beträgt - ein kleiner Krater am Elektrodenende bestimmt diese Länge -, hat einen sehr kleinen elektrischen Widerstand. Somit hat die Säule des Lichtbogens eine hohe Leitfähigkeit für den elektrischen Strom. Hierdurch ist die Möglichkeit gegeben, die Elektroden mit hohen Stromdichten zu verschweißen und einen tiefen Einbrand zu erzielen. Die Stromdichte beträgt bei der oben angegebenen Elektrode mit ¢ mm Drahtdurchmesser etwa 16 bis z9 Amp./mm2, während sie bei den bisher üblichen tief einbrennenden Elektroden 12 bis z¢ Amp./mm2 betrug.The high arc voltage of the coated electrodes according to the invention with acidic and powdered steel coats caused a drizzle Transfer of very many small droplets, which as a result of the high vapor pressure in the Arcs have significant kinetic energy. The drops are so small that even with very short arcs no drop transitions short-circuiting the current can arise. This fact means that the electrode with very short arc and even dragged in contact with the workpiece without the arc going out or the electrodes on the workpiece stick. The very short arc, the length of which is usually x mm or less - a small crater at the end of the electrode determines this length - has a very small one electrical resistance. Thus, the column of the arc has a high conductivity for the electric current. This makes it possible to use the electrodes to be welded with high current densities and to achieve a deep penetration. the The current density in the above-mentioned electrode with a wire diameter of ¢ mm about 16 to z9 Amp./mm2, while the previously usual deep burn-in Electrodes 12 to z ¢ Amp./mm2.
Aus Untersuchungen mit Kontaktschweißstäben wurde bekannt, daß durch Verkleinerung des Drahtdurchmessers und durch Unterbringung der dieser Verkleinerung entsprechenden Metallmenge in Pulverform in der Ummantelung die Spannung des ausschließlich auf der Kerndrahtoberfläche brennenden Lichtbogens und mit dieser der Einbrand vergleichsweise erhöht wird.From studies with contact welding rods it was known that by Reduction of the wire diameter and by accommodating this reduction corresponding amount of metal in powder form in the sheath the voltage of the exclusively Burning arc on the core wire surface and with this the penetration comparatively is increased.
Gemäß der Erfindung wird jedoch bei gleich großen Kerndrahtdurchmessern und bei gleich großen Anteilen an Metallpulver in Umhüllungen gleicher Dicke die Lichtbogenspannung dadurch erhöht, daß an Stelle von üblichem Eisenpulver ein Stahl in Pulverform mit bestimmter Zusammensetzung, insbesondere mit o,2 bis 0,35 °/° C, gewählt wird.According to the invention, however, with core wire diameters of the same size and with the same proportions of metal powder in sheaths of the same thickness the Arc voltage increased by using steel instead of conventional iron powder in powder form with a certain composition, in particular with 0.2 to 0.35 ° / ° C, is chosen.
Die erfindungsgemäßen Elektrodenmäntel haben wegen ihres hohen Gehaltes an Stahl in Pulverform eine sehr gute elektrische Leitfähigkeit, die auch durch Erwärmung auf hohe Temperaturen nicht wesentlich vermindert wird. Versuche, diese Elektroden in Automaten zu verschweißen, ergaben eine Erhöhung der Abschmelzleistung, weil bei diesem Schweißverfahren die Strombelastung höher als beim Schweißen von Hand aus gewählt werden kann. Wegen der Möglichkeit, diese Elektroden in Berührung mit dem Werkstück schleppend verschweißen zu können und wegen des hohen Gehaltes an Stahl in Pulverform in der Ummantelung, welcher die Stromübertragung ermöglicht, sind diese Elektroden für die automatische Schweißung besonders geeignet. Wünschenswert wäre es jedoch, für diese Schweißverfahren die Elektroden ohne Beschädigung der Elektrodenmäntel aufspulen zu können.The electrode jackets according to the invention have because of their high content very good electrical conductivity on steel in powder form, which is also due to Heating to high temperatures is not significantly reduced. Try, Welding these electrodes in machines resulted in an increase in the deposition rate, because with this welding process the current load is higher than when welding Can be hand selected. Because of the possibility of these electrodes in contact to be able to weld slowly with the workpiece and because of the high content of steel in powder form in the casing, which enables the transmission of electricity, these electrodes are particularly suitable for automatic welding. Desirable However, for this welding process the electrodes would be without damaging the To be able to reel electrode sheaths.
Die Lösung dieser Aufgabe ist eine Weiterbildung der vorliegenden Erfindung. Es konnte festgestellt werden, daß bei der automatischen Schweißung der mehr als 35 0/, betragende Anteil an Stahl in Pulverform ganz oder teilweise durch einen um den Kern der Elektrode gewickelten Stahldraht ersetzt werden kann.The solution to this problem is a further development of the present one Invention. It was found that the automatic welding more than 35% proportion of steel in powder form wholly or partially through a steel wire wound around the core of the electrode can be replaced.
Diese Austauschmöglichkeit wird nun dazu benutzt, um in geeigneter, an sich bekannter Weise die Kerndrähte der Elektroden mit einem Stahldraht zu umwickeln und erst dann die Mantelmasse aufzubringen, wodurch erreicht wird, daß ein Aufspulen der Elektroden ohne Beschädigung der Ummantelungen möglich ist.This exchange option is now used to to wrap the core wires of the electrodes with a steel wire in a manner known per se and only then to apply the sheath compound, whereby it is achieved that a winding the electrodes without damaging the sheaths.
Es ist an sich bekannt, bei der automatischen Lichtbogenschweißung Elektroden zu verwenden, deren Kerne mit Stahldrähten gleicher oder anderer Zusammensetzung umwickelt sind. Diese Drähte bleiben nach Aufbringung der Umhüllung außen sichtbar und ermöglichen die Stromabnahme bzw. den Stromübergang vom Automaten zum Kerndraht.It is known per se in automatic arc welding To use electrodes, their cores with steel wires of the same or different composition are wrapped. These wires remain visible on the outside after the coating has been applied and enable power to be drawn or transferred from the machine to the core wire.
Die Viskosität der Schlacke der Elektrodenmäntel kann durch Zusätze von bis zu 8 0/, Magnesiumkarbonat reguliert werden, während die Wechselstromschweißbarkeit der Elektroden durch Zusätze von Kalksilikaten geregelt wird. Ferner können den Elektrodenmänteln Ferromolybdän in Gehalten bis zu q.0/, zur Verbesserung der Zähigkeit der Schweiße und Ferrochrom zum Auflegieren des Schweißgutes zugesetzt werden.The viscosity of the slag of the electrode sheaths can be influenced by additives can be regulated by up to 8 0 /, magnesium carbonate, while the AC weldability the electrodes is regulated by the addition of calcium silicate. Furthermore, the Electrode sheaths in ferro-molybdenum content up to q.0 / to improve toughness the weld and ferrochrome for alloying the weld metal are added.
Die Zusammensetzung der Elektrodenmäntel, die gemäß vorliegender Erfindung
zur Ummantelung von unlegierten oder legierten Kerndrähten verwendet werden können,
ist demnach folgende:
Eine weitere Erhöhung der Einbrandtiefe kann ferner durch Zusätze von gasbildenden Mitteln zu den oben angegebenen Ummantelungsmassen in Mengen bis zu 2o 0/, des trockenen Mantelgewichtes erzielt werden. Diese gasbildenden Mittel können z. B. pulverisierte Alfazellulose oder feine Baumwollteilchen sein, wobei Zusätze in Mengen von 8 bis io 0/, besonders wirkungsvoll sind. Etwas weniger wirkungsvoll sind z. B. die Holzmehle der Buche und Fichte. Die erzielbare Erhöhung der Einbrandtiefe beträgt 2o bis 5o 0/,.A further increase in the penetration depth can also be achieved through additives of gas-forming agents to the above-specified coating compounds in amounts of up to to 2o 0 /, of the dry coat weight can be achieved. These gas-forming agents can e.g. B. be powdered alfa cellulose or fine cotton particles, where Additions in amounts of 8 to 10% are particularly effective. A little less effective are z. B. beech and spruce wood flour. The achievable increase in the penetration depth is 2o to 5o 0 / ,.
Die gasbildenden Mittel können entweder in trockener, vorher unbehandelter Form oder auch in einem mineralisierten Zustand der Mantelmasse zugesetzt werden.The gas-forming agents can either be dry, previously untreated Form or in a mineralized state of the shell compound can be added.
Das Mineralisieren geschieht durch Einrühren des trockenen Pulvers, beispielsweise der Alfazellulose, in eine Lösung von Wassergläsern, gegebenenfalls mit Zusätzen von Magnesiumsilikaten. Die Zellulose- oder die Holzmehlteilchen werden anschließend einer Quellzeit bis zu 25 Stunden ausgesetzt. Hierdurch überziehen sich diese Teilchen mit einer dünnen mineralischen Deckschicht, welche vor zu rascher Verbrennung im Lichtbogen schützt.The mineralization is done by stirring in the dry powder, for example alfa cellulose, in a solution of water glasses, if necessary with additions of magnesium silicates. The cellulose or wood flour particles are then exposed to a swelling time of up to 25 hours. This overdrawn These particles are covered with a thin mineral layer, which is moving too quickly Burns in the arc protects.
Vorzugsweise kommen diese gasbildenden Zusätze für die Verschweißung in Automaten in Form von üblichen ummantelten Elektroden oder in Form von Mantelketten in Betracht.These gas-forming additives are preferably used for welding in machines in the form of conventional coated electrodes or in the form of coated chains into consideration.
Es ist bekannt, daß Umhüllungen von Schweißstäben außer schlackenbildenden anorganischen Stoffen auch große Mengen an organischen Stoffen enthalten können, die während des Schweißens Gas entwickeln, welches den Sauerstoff und Stickstoff vom Schweißgut fernhält.It is known that sheaths of welding rods other than slag-forming inorganic substances can also contain large amounts of organic substances, which evolve gas during welding, which releases oxygen and nitrogen away from the weld metal.
Claims (3)
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| AT974135X | 1950-05-11 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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| DE974135C true DE974135C (en) | 1960-09-22 |
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Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| DEB14963A Expired DE974135C (en) | 1950-05-11 | 1951-05-12 | Sheathed electrodes with unalloyed or alloyed core wire and with acidic, oxidic ores and envelopes containing a substantial proportion of metal powder |
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| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE974135C (en) |
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