專利名稱：高堿度自保護(hù)藥芯焊絲的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明所稱的高堿度自保護(hù)藥芯焊絲，涉及一種焊接材料。目前自保護(hù)藥芯焊絲為了獲得良好的抗氣孔性和工藝性能，通常在藥芯中加入大量強(qiáng)脫氧、脫氮?jiǎng)?，如鋁鎂合金、鈦鐵等，因而造成熔敷金屬的力學(xué)性能，尤其是沖擊韌性較差，不能用于重要結(jié)構(gòu)。另一種是降低脫氧、脫氮?jiǎng)┖?，采用堿性熔渣，又使得焊接工藝性能變差，抗氣孔性降低，飛濺增大，脫渣困難，故這兩種自保護(hù)藥芯焊絲的應(yīng)用都受到限制。
美國公布的U·S.3866015自保護(hù)藥芯焊絲專利，其工藝性能和力學(xué)性能都比較優(yōu)良，其配方設(shè)計(jì)的主要目的是穩(wěn)弧，增大氣保護(hù)的比例，降低鋁鎂合金含量，在熔敷金屬中形成“高碳、低鋁”，含碳量約為0.12％～0.14％，含鋁量≤1.0％。其不足之處為1)增大氣體保護(hù)的比例，有利于降低鋁鎂合金含量，但易產(chǎn)生“增碳現(xiàn)象”；2)為了穩(wěn)弧添加了多種氟化物，卻增加了藥粉的不均勻性和吸潮性；3)對鋼帶碳、硅含量要求較嚴(yán)。我國國產(chǎn)鋼帶難以滿足要求。
另一項(xiàng)美國專利U·S.4833296提出的藥芯焊絲藥芯配方認(rèn)為鋁對自保護(hù)藥芯焊絲的工藝性能有益，固而配方中提高了鋁鎂合金含量，使熔敷金屬中的鋁鎂含量接近美國標(biāo)準(zhǔn)AWS A5.20的最高要求，通常為1.6＜Al＜1.8，同時(shí)采用大量的鎳來平衡鋁對力學(xué)性能的有害作用。這種配方的不足為鎳的增韌作用要以低碳為前提，故對所采用的原材料包括鋼帶、鐵合金等都應(yīng)為低含碳量；增大鎳粉含量，使焊絲成本大幅度增加，應(yīng)用受到限制。
本發(fā)明所稱的高堿度自保護(hù)藥芯焊絲的目的是采用國產(chǎn)H08A，08Al普通低碳鋼帶，以熔渣保護(hù)為主，兼顧穩(wěn)弧及強(qiáng)脫氧、脫氮?jiǎng)┑膬?yōu)點(diǎn)，通過對藥粉的預(yù)處理，生產(chǎn)出具有優(yōu)良工藝性、力學(xué)性能的自保護(hù)藥芯焊絲。
本發(fā)明所稱的高堿度自保護(hù)藥芯焊絲，其藥芯成份(重量百分比)為預(yù)處理混合粉40～60％，Mn0～8％，Si0～3％，Al-Mg16～36％，Ni0～4％，其余為鐵粉，填充率為15～35％。
預(yù)處理混合粉的組成(重量百分比)為氟鹽50～80％， 碳酸鹽20～50％， 氧化物0～15％。
本發(fā)明的特點(diǎn)是提高堿度，使堿度BI≥3.2，BI計(jì)算公式如下BI=CaO+MgO+K2O+Na2O+0.4(MnO+FeO+CaF2)SiO2+0.3(TiO2+ZrO2+Al2O3)]]>
提高堿度的目的是1)由FeO-SiO2-CaO三元活度圖知BI＝2時(shí)，F(xiàn)eO活度大，即熔渣的氧化性最大。BI＞2或BI＜2時(shí)，F(xiàn)eO活度均降低，所以提高堿度可使熔渣的氧化性降低，有利于焊縫的純凈度及改善焊絲的焊接工藝性能。
2)提高堿度有利于脫氫。使自保護(hù)藥芯焊絲成為低氫焊材。
本發(fā)明的另一特點(diǎn)是對部分藥粉進(jìn)行預(yù)處理。這是因?yàn)槿绮捎迷黾犹妓猁}的辦法來提高堿度，使自保護(hù)藥芯焊絲的飛濺增大，焊縫增碳。如采用堿性氧化物如氧化鎂、氧化鈣等往往又使熔渣熔點(diǎn)增高，渣的流動(dòng)性、覆蓋性變差，吸潮性增大。本發(fā)明將50～80％氟化物，20～50％碳酸鹽及0～15％的氧化物進(jìn)行預(yù)處理變?yōu)榛旌戏?，提高了堿度，減少飛濺，具有適當(dāng)?shù)娜埸c(diǎn)和凝固速率。增加了藥粉的均勻性、抗潮性，使焊接過程穩(wěn)定。
混合粉中的氟鹽可選用螢石、BaF2、MgF2等，但以螢石為主。加入大量氟鹽的作用是i)降低熔點(diǎn)；ii)去氫；iii)防止氣孔；iv)增大渣的潤浸性，改善熔渣的保護(hù)效果?；旌戏壑蟹}小于50％，渣的熔點(diǎn)偏高，有可能會(huì)產(chǎn)生“尖端”現(xiàn)象或凹坑；氟鹽比例大于80％，渣的流動(dòng)性太大，渣的覆蓋性變差。碳酸鹽可選用大理石。菱苦土、白云石等，以大理石為主。碳酸鹽的作用主要是要增大堿度造渣。其加入量和氟鹽量有關(guān)。碳酸鹽小于20％，則熔渣堿度低，達(dá)不到要求。如超過50％，渣的熔點(diǎn)高，流動(dòng)性差，操作難度增大，熔池保護(hù)效果下降。氧化物可選用金紅石、鈦白粉、鎂砂、鐵砂等。加入氧化物的目的是調(diào)整渣的粘度、表面張力、改善熔渣的物化性質(zhì)。不加氧化物，脫渣性變差，渣的流動(dòng)性較大，渣殼不均勻。如氧化物超過15％，使渣的氧化性增大，熔渣覆蓋性變差，渣殼過厚，脫渣困難，甚至產(chǎn)生氣孔。強(qiáng)還原劑主要加入鋁鎂合金，也可加部分鈦鐵。加入量應(yīng)在13％～30％內(nèi)。低于13％，使焊接工藝參數(shù)變窄，易產(chǎn)生氮?dú)饪?。高?0％，熔池中含氧量過少，表面張力減小，潤浸性變差，力學(xué)性能降低。鐵合金主要是錳鐵和硅鐵，主要是增強(qiáng)熔池階段的脫氧性，改善脫渣性。為進(jìn)一步提高自保護(hù)藥芯焊絲的低溫沖擊韌性，還可加入0～4％的鎳粉。
按上述比例配制藥粉，用鐵粉平衡，采用不同的填充率15～35％，可制成直徑φ2.4，φ2.0，φ1.6的藥芯焊絲。
焊接工藝參數(shù)為焊接電流I＝240-290A焊接電壓U＝24-29V焊接速度V＝25cm/min
干伸長度l＝30-40mm焊絲直徑 2mm試板厚度 20mm試板材料 16Mn力學(xué)性能為σb≥520MPaσk≥450MPaδ≥26％Akv(0℃)≥68JAkv(-30℃)≥27J采用本發(fā)明所稱的高堿度自保護(hù)藥芯焊絲，焊接時(shí)，電弧穩(wěn)定，飛濺小，熔渣流動(dòng)性好，易脫渣，熔敷速度高，焊縫美觀。焊絲具有抗銹、抗裂性能，力學(xué)性能高，可用于重要結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的實(shí)施例如下實(shí)施例一采用H08A鋼帶(化學(xué)成份0.07％C，0.43％Mn，0.024％S，0.022％P)制造藥芯焊絲，填充率15～35％，焊線直徑φ2mm，藥粉成份混合粉成份 藥芯成份TiO25％ 混合粉 47％SiO24％Si 0.2％MgO 4％Ni 2％Al2O32％Al 8％CaCO332％ Mg 8％CaF253％ Mn 3％Fe 余該焊絲焊接時(shí)，電弧穩(wěn)定，飛濺小，脫渣易，成型美觀，熔敷金屬?zèng)_擊值0℃為98J，-30℃為52J。
實(shí)施例二采用H08A鋼帶(化學(xué)成份0.07％，0.43％Mn，0.024％S，0.022％P)制造藥芯焊絲，填充率為15～35％，焊絲直徑2mm，藥粉化學(xué)成份混合粉成份藥芯成份TiO28％ 混合粉 60％SiO23％Si 0.5％MgO 0％Al 12％Al2O32％Mg 2％CaCO327％ Mn 2％CaF260％ Ni 2％Fe 余該焊絲焊接時(shí)，電弧穩(wěn)定，飛濺小，脫渣易，熔敷金屬?zèng)_擊吸收功0℃ 86J，-30℃ 43J。
權(quán)利要求
1.一種高堿度自保護(hù)藥芯焊絲，其特征在于藥芯成份(重量百分比)為預(yù)處理混合粉40～60％，Mn0～8％，Si0～3％，Al-Mg16～36％，Ni0～4％，其余為鐵粉，填充率為15～35％。
2.按權(quán)利要求1所說的高堿度自保護(hù)藥芯焊絲，其特征在于所說的預(yù)處理混合粉的組成(重量百分比)為氟鹽50～80％，碳酸鹽20～50％，氧化物0～15％。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種焊接材料，其藥芯中藥粉成分(以重量百分比)為預(yù)處理混合粉40～60％，Mn0～8％，Si0～3％，Al-Mg16～36％，Ni0～4％，其余為鐵粉及雜質(zhì)。采用該藥芯焊絲焊接時(shí)，電弧穩(wěn)定，飛濺小，熔渣流動(dòng)性好，易脫渣，熔敷速度高，焊縫美觀。焊絲具有優(yōu)異的抗銹、抗裂性能，力學(xué)性能高，可用作重要結(jié)構(gòu)的焊接材料。
文檔編號B23K35/22GK1152490SQ95118959
公開日1997年6月25日 申請日期1995年12月8日 優(yōu)先權(quán)日1995年12月8日
發(fā)明者栗卓新, 陳邦固, 張文鉞, 許玉環(huán) 申請人:天津大學(xué)