DE19908034A1 - Fülldraht zum Schweißen und Schweißverfahren - Google Patents
Fülldraht zum Schweißen und SchweißverfahrenInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen Fülldraht zum Verbindungsschweißen von Stählen, die zugleich hochlegiert, korrosionsbeständig und auch nichtmagnetisierbar sind und ein Schweißverfahren hierfür. DOLLAR A Der Fülldraht besteht aus einem Mantel und einer Füllung aus feinkörnigem Legierungsmaterial, Lichtbogenstabilisatoren und Mikrolegierungen, wobei das beim Abschmelzen erzeugte reine Schweißgut folgende chemische Zusammensetzung in Gewichtsprozent aufweist: DOLLAR A 0 bis 0,10% Kohlenstoff, DOLLAR A 0,2 bis 1,0% Silizium, DOLLAR A 3,0 bis 9,0% Mangan, DOLLAR A 0 bis 0,030% Phosphor, DOLLAR A 0 bis 0,020% Schwefel, DOLLAR A 19,0 bis 26,0% Chrom, DOLLAR A 2,0 bis 5,0% Molybdän, DOLLAR A 13,0 bis 22,0% Nickel, DOLLAR A 0,15 bis 0,50% Stickstoff, DOLLAR A 0 bis 0,30% Niob.
Description
Die Erfindung betrifft einen Fülldraht zum Verbindungsschweißen von
Stählen, die zugleich hochlegiert, korrosionsbeständig und auch
nichtmagnetisierbar sind, sowie ein mit dem Fülldraht auszuführendes
Schweißverfahren.
Während beim Verbindungsschweißen von un- und niedriglegierten Stählen
das Schweißen mit Fülldraht Stand der Technik ist, gibt es für hochlegierte,
korrosionsbeständige und nichtmagnetisierbare Stähle keine Fülldrähte. In
der DE 40 35 631 wird ein Fülldraht für die Behandlung von
Gußeisenschmelzen beschrieben und in der DE 44 47 514 ein Verfahren zur
Herstellung und Verwendung eines Materials als Pulverfüllung für
Fülldrähte. In der Veröffentlichung "Filarc Fülldrähte", Handbuch und
Katalog, Ausgabe 1993, werden Fülldrähte für un- und niedriglegierte,
warmfeste, hochfeste und einige hochlegierte Stähle aufgezählt.
Für die bekannten hochlegierten, korrosionsbeständigen und
nichtmagnetisierbaren Werkstoffe X2 Cr Ni Mn Mo N Nb 21-16-5-3,
Werkstoff-Nr. 1.3964 und X2 Cr Ni Mn Mo N Nb 23-17-6-3, Werkstoff-Nr.
1.3974 stehen jedoch keine Fülldrähte für das Schweißen von Stumpf und
Kehlnähten zur Verfügung. Deshalb wird für diese Werkstoffe derzeitig das
MAG-Schweißverfahren mit Massivdrahtelektroden angewendet.
Das MAG-Schweißen mit Massivdrahtelektroden ist für den Schweißer nur
nach intensiver Ausbildung möglich und führt trotzdem zu Schweißfehlern,
insbesondere zur Porenbildung und/oder zu Bindefehlern wegen der
metallurgischen Besonderheiten und wegen des schlechten Anschmelzens
der Werkstoffe. Daraus ergeben sich notwendige Nachbesserungen, die
Zeit- und kostenintensiv sein können. Die für diese Verfahren erforderlichen
Pulsstromquellen sind teuer, die Erstellung der Schweißprogramme ist
aufwendig. Außerdem können Fehleinstellungen automatisch zu
Schweißfehlern führen. Weitere Nachteile sind die geringe
Leistungsfähigkeit des Verfahrens, insbesondere beim Schweißen in
Zwangslagen. Das Schweißen von Kehlnähten, besonders dünner
Kehlnähte ist mit Massivdraht an dicken Blechen nicht oder nur sehr schwer
möglich.
Durch den Einsatz der Massivdrahtelektroden muß man ein teures Drei-
Komponenten-Schutzgas (Argon, Helium, Kohlendioxid) einsetzen, um das
Schmelzbad ausreichend dünnflüssig zu bekommen. Dieses Schutzgas ist
teuer und führt damit zu Mehraufwendungen.
Weiterhin sind die Schmelzen des Grundwerkstoffs und des
Schweißzusatzes (Schweißschmelze und Tropfen am Drahtende) sehr
zähflüssig. Durch diese hohe Viskosität und den beim Aufschmelzen
freiwerdenden Stickstoff ist ein Ausgasen der Schmelzbäder nur
unvollständig möglich. Die Folge davon sind teils sehr viele Poren im
erstarrenden Schweißgut. Um die Dünnflüssigkeit der Schmelze und damit
die Entgasung zu verbessern, gibt man beim MAG-Schweißverfahren mit
Massivdrahtelektroden dem Schutzgas 15% bis 20% Helium zu. Damit
verbessert sich zwar die Entgasung und die Gefahr von Poren wird etwas
reduziert, auch ist der Schweißprozeß etwas besser beherrschbar, nachteilig
sind jedoch die durch das Helium bedingten höheren Gaskosten. Helium läßt
außerdem die Schutzglocke schneller aufsteigen, wodurch es zu einem
deutlichen Mehrverbrauch an Schutzgas kommt.
Wegen der starken Porenbildung mit dem MAG Verfahren kann man mit
Massivdrahtelektroden nicht auf mit Elektroden erzeugtem Schweißgut
schweißen, so dass für den Einsatz des Schweißverfahrens
Einschränkungen bestehen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Fülldraht zum Schweißen
von Stählen, die zugleich hochlegiert, korrosionsbeständig und auch
nichtmagnetisierbar sind, zu entwickeln und ein Verfahren zum
Verbindungsschweißen von Stählen vorzustellen, welches die Nachteile des
bekannten MAG-Verfahrens zum Schweißen von hochlegierten,
korrosionsbeständigen und nichtmagnetisierbaren Stählen mit
Massivdrahtelektroden überwindet.
Diese Aufgaben werden erfindungsgemäß durch die in den Ansprüchen 1
und 4 enthaltenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung
sind in den Ansprüchen 2 und 3 dargelegt.
Die Vorteile der Erfindung bestehen darin, dass mit dem beschriebenen
Fülldraht erstmalig ein Verfahren für das Verbindungsschweißen von
hochlegierten, korrosionsbeständigen, nichtmagnetisierbaren Stählen zur
Verfügung steht. Die Qualität für das Schweißen der o. g. Stähle kann damit
entscheidend verbessert werden. Es treten keine Poren und Bindefehler auf.
Außerdem kann die Schweißgeschwindigkeit erhöht werden. Damit
verringert sich die insgesamt für den Schweißprozeß aufzuwendende Zeit.
Durch die vorliegende Erfindung kann ein leistungsfähiges MAG-
Schweißverfahren mit Fülldraht praktisch fehlerfrei angewendet werden. Die
Erfindung ermöglicht es weiterhin das Schweißverfahren in einer
Zweikomponenten-Schutzgas-(Argon, Kohlendioxid)-Atmosphäre
durchzuführen, wobei die erforderliche Schutzgasmenge wesentlich geringer
ist. Daraus ergibt sich eine erhebliche Kostenreduzierung hinsichtlich des
Verfahrens. Beim Schweißen mit Fülldraht ist kein Heliumanteil im
Schutzgas notwendig, weil der heißere Lichtbogen und Werkstoffübergang
auch den Grundwerkstoff stärker aufheizt. Es kommt dadurch zu sicheren
Aufschmelzung. Bindefehler werden vermieden. Das dünnflüssigere
Schmelzbad beim Fülldraht garantiert auch, daß mit Sicherheit porenfreie
Schweißnähte erzeugt werden können. Damit wird mit diesem Verfahren ein
Hauptproblem des MAG-Schweißens mit Massivdraht vermieden. Weitere
Vorteile sind die höheren Abschmelzleistungen (kg/h) beim Fülldraht.
Außerdem kann man porenfrei empfindliche Schweißgüter überschweißen,
wie z. B. das Elektrodenschweißgut (z. B. bei Heftstellen). Mit dem MAG-
Schweißen mit Massivdraht führt das zu extrem vielen Poren im Schweißgut.
Das Verfahren kann deshalb dafür nicht eingesetzt werden.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher
erläutert.
Je nach Herstellungsart unterscheidet man nahtlose und formgeschlossene
Fülldrähte.
Bei einem nahtlosen Fülldraht umschließt ein nahtloser Mantel eine darin
befindliche Füllung. Die Füllung besteht aus Legierungsmaterial,
Lichtbogenstabilisatoren und Mikrolegierungen.
Formgeschlossene Fülldrähte bestehen aus einem Mantel, der mit einem
Stoß geschlossen wird. Der Stoß kann je nach Herstellungsverfahren als
Stumpf-, Überlapp- oder Bördelstoß ausgeführt werden. Es sind auch
doppelwandige Mantelausführungen möglich. In diesen unterschiedlich
ausgebildeten Mänteln befindet sich ebenfalls eine Füllung aus
Legierungsmaterial, Lichtbogenstabilisatoren und Mikrolegierungen.
Ausgangsmaterial für die Herstellung des Fülldrahtes ist ein hochlegiertes
Flachband. In einem speziellen Fertigungsverfahren wird dieses Flachband
zum Mantel des Fülldrahts verformt. In dem Mantel wurde zuvor eine
feinkörnige Füllung eingebracht. Diese Füllung besteht aus
Legierungsmaterial, Lichtbogenstabilisatoren und Mikrolegierungen. Die
Füllung unterscheidet sich für die nachfolgend genannten beiden
Stahlsorten.
Für das Schweißen von Bauteilen, Blechen, Profilen usw. aus der
hochlegierten, korrosionsbeständigen und nichtmagnetisierbaren Stahlsorte
X2 Cr Ni Mn N Nb 21-16-5-3, Werkstoff-Nr. 1.3964, weist das aus dem
Fülldraht erschmelzbare reine Schweißgut folgende chemische
Zusammensetzung in Gewichtsprozenten auf:
0-0,10% Kohlenstoff
0,2-1,0% Silicium
3,0-9,0% Mangan
0-0,030% Phosphor
0-0,020% Schwefel
19,0-25,0% Chrom
2,0-5,0% Molybdän
13,0-20,0% Nickel
0,15-0,40% Stickstoff.
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13,0-20,0% Nickel
0,15-0,40% Stickstoff.
Für das Schweißen von Bauteilen, Blechen, Profilen u. s. w. aus der
hochlegierten, korrosionsbeständigen und nichtmagnetisierbaren Stahlsorte
X2 Cr Ni Mn Mo N Nb 23-17-6-3, Werkstoff-Nr. 1.3974 wird ein Fülldraht
verwendet, dessen Mantel ebenfalls aus einem hochlegierten Flachband
hergestellt wird. Das aus dem Fülldraht erschmolzene reine Schweißgut
weist folgende chemische Zusammensetzung in Gewichtsprozent auf:
0-0,10% Kohlenstoff
0,2-1,0% Silicium
4,0-9,0% Mangan
0-0,030% Phosphor
0-0,020% Schwefel
20,0-26,0% Chrom
2,0-5,0% Molybdän
13,0-22,0% Nickel
0,20-0,50% Stickstoff
0-0,30% Niob.
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13,0-22,0% Nickel
0,20-0,50% Stickstoff
0-0,30% Niob.
Beide beschriebenen Fülldrähte mit den entsprechenden Legierungen
können angewendet werden, um hochlegierte, korrosionsbeständige und
nichtmagnetisierbare Stähle zu schweißen. Die Fülldrähte erfüllen die
geforderten mechanisch-technologischen Gütewerte und den Bersttest. Sie
entsprechen der Korosionsbeständigkeit und der Nichtmagnetisierbarkeit
des Grundwerkstoffs.
Damit entsprechen die Fülldrähte den besonderen Eigenschaften der zu
schweißenden Grundwerkstoffe. Außerdem zeichnen sie sich darüber
hinaus durch hervorragende Schweißeigenschaften in alten
Schweißpositionen, sowohl bei Stumpf als auch bei Kehlnähten, aus.
Das Schweißverfahren mit Fülldraht erfolgt jeweils unter einer
Zweikomponenten-Schutzgas-(Argon, Kohlendioxid)-Atmosphäre. Ein
Heliumanteil im Schutzgas ist nicht erforderlich.
Claims (6)
1. Fülldraht, bestehend aus einem Mantel aus Stahl und einer Füllung
aus feinkörnigem Legierungsmaterial, Lichtbogenstabilisatoren und
Mikrolegierungen, dadurch gekennzeichnet, dass
das beim Abschmelzen des Fülldrahtes erzeugte reine Schweißgut
folgende chemische Zusammensetzung in Gewichtsprozent aufweist:
0 bis 0,10% Kohlenstoff;
0,2 bis 1,0% Silizium;
3,0 bis 9,0% Mangan;
0 bis 0,030% Phosphor;
0 bis 0,020% Schwefel;
19,0 bis 26,0% Chrom;
2,0 bis 5,0% Molybdän;
13,0 bis 22,0% Nickel;
0,15 bis 0,50% Stickstoff,
0 bis 0,30% Niob.
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19,0 bis 26,0% Chrom;
2,0 bis 5,0% Molybdän;
13,0 bis 22,0% Nickel;
0,15 bis 0,50% Stickstoff,
0 bis 0,30% Niob.
2. Fülldraht nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
der Mantel aus einem hochlegierten Flachband oder Rohr besteht und
das beim Abschmelzen erzeugte reine Schweißgut folgende chemische
Zusammensetzung in Gewichtsprozent aufweist:
0 bis 0,10% Kohlenstoff;
0,2 bis 1,0% Silizium;
3,0 bis 9,0% Mangan,
0 bis 0,030% Phosphor;
0 bis 0,020% Schwefel;
19,0 bis 25,0% Chrom;
2,0 bis 5,0% Molybdän;
13,0 bis 20,0% Nickel,
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19,0 bis 25,0% Chrom;
2,0 bis 5,0% Molybdän;
13,0 bis 20,0% Nickel,
0,15 bis 0,40% Stickstoff.
3. Fülldraht nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
der Mantel aus hochlegiertem Flachband oder Rohr besteht und das
beim Abschmelzen erzeugte reine Schweißgut folgende chemische
Zusammensetzung in Gewichtsprozent aufweist:
0 bis 0,10% Kohlenstoff;
0,2 bis 1,0% Silizium;
4,0 bis 9,0% Mangan;
0 bis 0,030% Phosphor;
0 bis 0,020% Schwefel;
20,0 bis 26,0% Chrom;
2,0 bis 5,0% Molybdän;
13,0 bis 22,0% Nickel;
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4,0 bis 9,0% Mangan;
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20,0 bis 26,0% Chrom;
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13,0 bis 22,0% Nickel;
0,20 bis 0,50% Stickstoff
0 bis 0,30% Niob.
4. Verfahren zum Schweißen von zugleich hochlegierten,
korrosionsbeständigen und auch nichtmagnetisierbaren Stählen mit
Fülldraht, wobei der Fülldraht aus einem Mantel aus Stahl und einer
Füllung aus feinkörnigem Legierungsmaterial,
Lichtbogenstabilisatoren und Mikrolegierungen besteht, dadurch
gekennzeichnet, dass beim Abschmelzen des Fülldrahtes ein reines
Schweißgut mit nachfolgender chemischer Zusammensetzung in
Gewichtsprozent erzeugt wird:
0 bis 0,10% Kohlenstoff;
0,2 bis 1,0% Silizium;
3,0 bis 9,0% Mangan;
0 bis 0,030% Phosphor;
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13,0 bis 22,0% Nickel;
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0 bis 0,10% Kohlenstoff;
0,2 bis 1,0% Silizium;
3,0 bis 9,0% Mangan;
0 bis 0,030% Phosphor;
0 bis 0,020% Schwefel;
19,0 bis 26,0% Chrom;
2,0 bis 5,0% Molybdän;
13,0 bis 22,0% Nickel;
0,15 bis 0,50% Stickstoff,
0 bis 0,30% Niob.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass
der Mantel des Fülldrahtes aus einem hochlegierten Flachband oder
Rohr besteht und das beim Abschmelzen erzeugte reine Schweißgut
folgende chemische Zusammensetzung in Gewichtsprozent aufweist:
0 bis 0,10% Kohlenstoff;
0,2 bis 1,0% Silizium;
3,0 bis 9,0% Mangan,
0 bis 0,030% Phosphor;
0 bis 0,020% Schwefel;
19,0 bis 25,0% Chrom;
2,0 bis 5,0% Molybdän;
13,0 bis 20,0% Nickel,
0,15 bis 0,40% Stickstoff.
0 bis 0,10% Kohlenstoff;
0,2 bis 1,0% Silizium;
3,0 bis 9,0% Mangan,
0 bis 0,030% Phosphor;
0 bis 0,020% Schwefel;
19,0 bis 25,0% Chrom;
2,0 bis 5,0% Molybdän;
13,0 bis 20,0% Nickel,
0,15 bis 0,40% Stickstoff.
6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass
der Mantel des Fülldrahtes aus hochlegiertem Flachband oder Rohr
besteht und das beim Abschmelzen erzeugte reine Schweißgut
folgende chemische Zusammensetzung in Gewichtsprozent aufweist:
0 bis 0,10% Kohlenstoff;
0,2 bis 1,0% Silizium;
4,0 bis 9,0% Mangan;
0 bis 0,030% Phosphor;
0 bis 0,020% Schwefel;
20,0 bis 26,0% Chrom;
2,0 bis 5,0% Molybdän;
13,0 bis 22,0% Nickel;
0,20 bis 0,50% Stickstoff,
0 bis 0,30% Niob.
0 bis 0,10% Kohlenstoff;
0,2 bis 1,0% Silizium;
4,0 bis 9,0% Mangan;
0 bis 0,030% Phosphor;
0 bis 0,020% Schwefel;
20,0 bis 26,0% Chrom;
2,0 bis 5,0% Molybdän;
13,0 bis 22,0% Nickel;
0,20 bis 0,50% Stickstoff,
0 bis 0,30% Niob.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE1999108034 DE19908034A1 (de) | 1999-02-24 | 1999-02-24 | Fülldraht zum Schweißen und Schweißverfahren |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE1999108034 DE19908034A1 (de) | 1999-02-24 | 1999-02-24 | Fülldraht zum Schweißen und Schweißverfahren |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE19908034A1 true DE19908034A1 (de) | 2000-09-07 |
Family
ID=7898745
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE1999108034 Ceased DE19908034A1 (de) | 1999-02-24 | 1999-02-24 | Fülldraht zum Schweißen und Schweißverfahren |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE19908034A1 (de) |
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