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Dokumentenidentifikation DE2440995C2 16.07.1987
Titel Schweißmaterial für das Pulverschweißen
Anmelder Hühne, Erwin, 7801 Schallstadt, DE
Vertreter Ratzel, G., Dipl.-Chem. Dr.rer.nat., Pat.-Anw., 6800 Mannheim
DE-Anmeldedatum 27.08.1974
DE-Aktenzeichen 2440995
Offenlegungstag 11.03.1976
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 16.07.1987
Veröffentlichungstag im Patentblatt 16.07.1987
IPC-Hauptklasse B23K 35/368
IPC-Nebenklasse B23K 35/30   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Schweißmaterial für das Pulverschweißen von Hartstofflegierungen, bestehend aus einem Hülldraht aus Metall, in dem eine Füllmasse aus einer Metallpulverlegierung in Form von Pulver untergebracht ist, wobei das Metall des Hülldrahtes die entsprechenden Komponenten der Füllmasse ergänzt.

Ein solches Schweißmaterial ist aus der GB-PS 7 28 762 bekannt. Der Hülldraht besteht hier aus einem Metall der Eisengruppe, vorzugsweise Eisen. Als Füllmaterial ist eine Pulvermischung aus hochschmelzendem Metall und einer niedrigschmelzenden Legierung vorgesehen. Beim Schweißen wird das hochschmelzende Metall als Kornstruktur in eine Schmelze eingebettet, in die das Pulver der niedrigschmelzenden Legierung und das Hülldrahtmaterial einfließen. Das Pulver der niedrigschmelzenden Legierung enthält einen entsprechend geringeren Anteil an Metallen der Eisengruppe.

In der Zeitschrift "Schweißen und Schneiden", Jahrgang 19 (1967), Heft 5, Seite 215 sind Stabelektroden mit einem Kernstab und einer Umhüllung beschrieben, die ganz oder teilweise über die Umhüllung legieren, um den gewünschten Legierungsgehalt des Schweißguts zu erzielen. Weiterhin ist aus der DE-AS 17 83 126 eine Seelenelektrode mit einem metallischen Mantel und einer Kernfüllung bekannt, die aus einer die Legierungselemente einer Stellit-Legierung enthaltenden Mischung von Schlackenbildnern und Chrom, Wolfram und Kohlenstoff besteht. In beiden Fällen handelt es sich nicht um Schweißmaterial für das Pulverschweißen.

Beim konventionellen Pulverschweißen benutzt man für die Auftragsschweißung unter Zuhilfenahme spezieller Spritzschweißgeräte, wie Flammspritzpistolen, Pulverauftragsschweißbrenner oder dgl. rieselfähige Metallpulverlegierungen, die aus Behältern in das Schweißgerät einrieseln und mit einem Trägergasstrom zur Brennerspitze geleitet und dort durch die Brennerflamme erhitzt und dann aufgetragen werden. Diese Pulverauftragungstechnik geht aber mit hohen Spritzverlusten einher, und die Pulverförderung ist häufig nicht einwandfrei. Ferner treten unvermeidbar Poren im aufgetragenen Material auf, und das Pulverzufuhrsystem ist starkem Verschleiß unterworfen. Für das zu verwendende Pulver müssen bestimmte Körnungsgrenzen eingehalten werden, was dazu führt, daß bei der Pulverherstellung anfallende Feinanteile nicht verwendet werden können, sondern nur bestimmte Fraktionen. Außerdem ist die Auftragsleistung relativ gering, weil die Menge des geförderten Pulvers weitgehend von Menge und Geschwindigkeit des Transportgases abhängt.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Schweißmaterial der eingangs genannten Art anzugeben, das alle Eigenschaften der bei der herkömmlichen Pulverauftragsschweißung verwendeten Metallpulver hat und diese zu ersetzen geeignet und dabei einfach in der Herstellung und unaufwendig und effektiv in der Verarbeitung ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe besteht in einer ersten Alternative der Hülldraht aus reinem Nickel oder aus einer Chrom- Nickel-Legierung, und in einer zweiten Alternative aus einer Eisenlegierung, während in beiden Fällen die Metallpulverlegierung aus Chrom, Nickel, Bor, Silicium und Eisen und gegebenenfalls WC-Zusätzen gebildet ist.

Die Zusammensetzungen von Hülldraht und Füllmasse ergänzen einander, d. h. die in gewissen Prozentsätzen im Hülldraht vorhandenen Legierungsbestandteile sind in der Füllmasse nur noch im entsprechend reduzierten Umfang vorhanden, und umgekehrt. Dadurch wird erreicht, daß das erfindungsgemäße Schweißmaterial, obgleich im Aufbau in Hülle und Füllung aufgeteilt, in seiner Gesamtheit wieder dem herkömmlichen Pulver entspricht, was für eine einwandfreie Auftragsschicht wesentlich ist.

Man kann also beispielsweise Legierungsanteile, die eine größere Elastizität des Hüllmaterials bewirken, in diesem entsprechenden prozentual vorsehen, und dafür diese Legierungskomponente in der Füllmasse entsprechend reduzieren.

Das erfindungsgemäße Schweißmaterial ist selbstfließend, wobei zusätzlich die Legierung schmelzpunkterniedrigt ist und desoxidierende Eigenschaften besitzt; dies wird insbesondere den Elementen Bor und Silicium zugerechnet. Folglich kann der Auftrag des Schweißmaterials unter geringstmöglicher Aufmischung mit dem Grundwerkstoff erfolgen. Der verwendete Hülldraht ist flexibel, und er kann anstelle von teuren Pulverlegierungen mit wesentlich preisgünstigeren, gebrochenen, spratzigen Pulvern gefüllt werden. Es ist also nicht mehr notwendig, das Metallpulver einer Fraktionierung zu unterziehen, denn das sonst zu beachtende Kriterium der Rieselfähigkeit entfällt, und ebenso die Forderung nach einer bestimmten Korngrößenverteilung. Das Schweißmaterial läßt sich beispielsweise in Form sogenannter Falzdrahtelektroden oder in Form eines Rohr- oder Blitzdrahts herstellen.

Mit diesem Schweißmaterial ist natürlich die ganze mit einer Pulverförderung verbundene Problematik behoben. Spritzverluste treten praktisch nicht mehr auf. Die bisher benutzten und in ihrer Konstruktion aufwendigen Pulverspritzschweißgeräte können durch wesentlich einfachere Geräte ersetzt werden, die in geringerem Maß dem Verschleiß unterliegen. Auch wird die Bedienung vereinfacht, weil an der Pulverzufuhr und den Gasgeschwindigkeiten überhaupt nicht mehr manipuliert werden muß.

Die Erfindung wird im folgenden anhand einer zeichnerischen Darstellung von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Schematisch zeigt

Fig. 1 einen Querschnitt durch Schweißmaterial in Form einer Falzdrahtelektrode;

Fig. 2 einen Querschnitt durch Schweißmaterial in Form eines Rohrdrahtes; und

Fig. 3 einen Querschnitt durch Schweißmaterial in Form eines Blitzdrahtes.

In den Abbildungen ist mit 1 der Hülldraht und mit 2 die Metallpulverlegierung bezeichnet.

Der Hülldraht kann aus reinem Nickel oder aus einer Chrom-Nickel-Legierung bestehen, während die Metallpulverlegierung aus Cr, Ni, B, Si, Fe und gegebenenfalls aus WC-Zusätzen gebildet ist, wobei jedoch die Legierungsanteile von Ni bzw. CrNi um die Menge Ni bzw. CrNi im Hülldraht reduziert sind.

Ebenso kann der Hülldraht auch aus einer Fe-Legierung bestehen, wobei dann im Füllpulver der Fe-Legierungsanteil entsprechend reduziert ist. Der Durchmesser der Hülldrähte liegt dabei in der Größenordnung von etwa 1 bis 3 mm und die Wandstärke in der Größenordnung von etwa 0,5 bis 1,5 mm.

Um ein Leerlaufen der Hülldrähte bei Beschädigungen zu vermeiden, wird die Metallpulverlegierung induktiv oder im Schutzgasofen geglüht, um ein Ansintern der Pulverteilchen zu erreichen.

Ferner ist der Hülldraht vorteilhaft als Zusatzwerkstoff für die verschiedenen thermischen Drahtspritzverfahren geeignet.

Das Schweißmaterial kommt für folgende schweißtechnische Pulverauftragsverfahren in Betracht:

Wolfram-Inertgasauftragsschweißen (manuell oder maschinell), Metall-Inert- oder Aktivgasschweißen, Plasmalichtbogenauftragsschweißen, Pulverschweißen mit manuellem Auftragen in einer Azetylen-Sauerstoffflamme, wobei mit den beiden erstgenannten Verfahren erstmalig überhaupt pulverförmige Legierungen der genannten Art aufgetragen werden können.

Das Schweißmaterial eröffnet die Möglichkeit, Pulverauftragsschweißungen maschinell unter kontinuierlicher Zufuhr eines Schweißpulvermaterialstranges durchzuführen.


Anspruch[de]
  1. 1. Schweißmaterial für das Pulverschweißen von Hartstofflegierungen, bestehend aus einem Hülldraht aus Metall, in dem eine Füllmasse aus einer Metallpulverlegierung in Form von Pulver untergebracht ist, wobei das Metall des Hülldrahtes die entsprechenden Komponenten der Füllmasse ergänzt, dadurch gekennzeichnet, daß der Hülldraht aus reinem Nickel oder aus einer Chrom-Nickel-Legierung besteht, während die Metallpulverlegierung aus Chrom, Nickel, Bor, Silicium und Eisen und gegebenenfalls WC-Zusätzen gebildet ist.
  2. 2. Schweißmaterial für das Pulverschweißen von Hartstofflegierungen, bestehend aus einem Hülldraht aus Metall, in dem eine Füllmasse aus einer Metallpulverlegierung in Form von Pulver untergebracht ist, wobei das Metall des Hülldrahtes die entsprechenden Komponenten der Füllmasse ergänzt, dadurch gekennzeichnet, daß der Hülldraht aus einer Eisenlegierung besteht, während die Metallpulverlegierung aus Chrom, Nickel, Bor, Silicium und Eisen und gegebenenfalls WC-Zusätzen gebildet ist.






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