一種用於不鏽鋼mag焊接的活性劑及使用方法
2023-05-28 19:37:06
一種用於不鏽鋼mag焊接的活性劑及使用方法
【專利摘要】本發明涉及一種用於不鏽鋼MAG焊接的活性劑及使用方法，由顆粒度均為10～80μm、純度均為95%～99%的Cr2O3、MgO、TiO2和MgCO3粉末顆粒混合物組成，按重量百分比分配分別為Cr2O3：40%～45%，MgO：20%～25%，TiO2：30%～35%，MgCO3：0%～10%，經充分混合後與有機溶液混合，攪拌成糊狀；母材用不鏽鋼鋼絲刷仔細打磨，直至露出光亮的金屬，用丙酮擦拭工件表面以去除表面油汙；糊狀活性劑塗覆在焊接工件表面，以覆蓋住原有的金屬光澤為宜；自然風乾或利用吹風機或風道風吹向工件表面，待有機溶液揮發後進行MAG焊接，改善焊縫成形、焊縫組織，增加焊縫熔深和提高焊縫性能。
【專利說明】—種用於不鏽鋼MAG焊接的活性劑及使用方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及材料加工工程領域，尤其是一種用於不鏽鋼MAG焊接的活性劑及使用方法。
【背景技術】
[0002]不鏽鋼具有良好的塑性、韌性、耐蝕性等優點，在化工容器、航空航天、船舶車輛、電力電子等行業日益得到廣泛應用，成為最常用的金屬材料之一。但不鏽鋼熱傳導率低、線膨脹係數大，焊接變形大。
[0003]不鏽鋼焊接採用多層多道焊時，由於多次焊接熱循環的作用，很容易導致板材變形，組織和性能受到影響，因此，如果能找到在實現提高焊縫熔深的同時減少熱輸入的焊接工藝方式，這對改善接頭組織和提高性能將會是一中很有效的方法。在焊接中採用添加活性劑的方式會實現以上效果。
[0004]活性劑技術是在焊前將含有某些微量元素的活性物質塗敷在待焊工件表面，然後進行焊接，以改善焊縫質量和成形。這種焊接方法對於提高焊接效率，改善焊接質量，降低焊接成本，增大焊縫熔深都有著積極作用。
[0005]用普通熔焊方法進行鋼、鈦、鋁等材料的焊接時，由於電弧熱量分散及電弧衝擊力數值低等原因，在正常焊接參數下，考慮焊縫深寬比等成形方面的要求，通常單層焊接只能夠獲得較小的熔深。對於厚度較大的板材、管材以及特殊接頭的焊接，在需要背面完全熔透的條件下，就需要進行坡口加工以及採用多層焊接。為了增加熔深，提高焊接效率，20世紀60年代中期，巴頓焊接研究所提出了活性化TIG焊的概念並做了相關研究。研究結果表明，把某種成分的活性劑塗敷在被焊件母材的焊接區，在正常規範下焊接熔深大幅度提高。近年來國外科研機構和產業部門對活性化焊方法有深入研究的傾向，並已形成了 A-TIG焊的概念和技術。活性劑的使用顯著提高了 TIG焊接效率，節省焊接工時。
[0006]與TIG焊相比，MAG焊接方法本身具有更高的熔敷效率和更大的焊接熔深。如果能將活性劑和MAG結合進而發展出A-MAG焊的概念和技術，則有可能進一步增加焊接熔深，提聞焊接效率。
[0007]申請號為201010230874.8的專利:一種提高鋁合金MIG焊焊縫熔深的方法，公開了一種提高鋁合金MIG焊焊縫熔深的方法，屬於材料加工工程領域，該方法的具體工藝步驟是:第一步， 採用顆粒度為40-80 μ m、純度為99.9%? SiO2, Cr2O3> Al2O3和TiO2粉末顆粒，按一定成分配比組合經均勻混合後，製備成鋁合金MIG焊專用活性劑，其成分按重量百分比計算(Wt.% ) =SiO2:78-96 ；Cr2O3:2~12 ；A1203:1_5 ；Ti02:1_5 ;第二步，按上述設計成分製備好的鋁合金MIG焊專用活性劑採用等離子噴塗於被焊鋁合金結構件表面，採用MIG焊焊接鋁合金結構件，可實現在同等熱輸入量的情況下顯著提高MIG焊焊縫的熔深。但是上述專利中的活性劑適用於鋁合金的焊接中，並不適用於不鏽鋼的焊接。
[0008]鑑於此提出本發明。
【發明內容】
[0009]本發明的目的為克服現有技術的不足，提供一種用於不鏽鋼MAG焊接的活性劑，能改善焊縫成形、焊縫組織，增加焊縫熔深和提高焊縫性能。
[0010]本發明的另一目的為提供一種用於不鏽鋼MAG焊接的活性劑的使用方法。
[0011]為了實現該目的，本發明採用如下技術方案:
[0012]一種用於不鏽鋼MAG焊接的活性劑，所述活性劑由顆粒度均為10?80 μ m、純度均為95%?99%的Cr203、MgO、TiO2和MgCO3粉末顆粒混合物組成，其成分按重量百分比分配分別為 Cr2O3.Α0% ?45%, MgO:20% ?25%, TiO2:30% ?35%, MgCO3:0% ?10%。
[0013]所述的活性劑中Cr203、MgO、TiO2和MgCO3粉末顆粒組成，其成分按重量百分比分配，分別為 Cr2O3:43% ?45%, MgO:20% ?24%, TiO2:31% ?34%, MgCO3:0% ?5%。
[0014]所述的活性劑中Cr203、MgO、TiO2和MgCO3粉末顆粒組成，其成分按重量百分比分配，分別為 Cr2O3:43% ?45%, MgO:21% ?23%, TiO2:31% ?34%, MgCO3:0% ?5%。
[0015]優選所述的活性劑中Cr203、MgO、TiO2和MgCO3粉末顆粒組成，其成分按重量百分比分配，分別為 Cr2O3:45%, MgO:22%，TiO2:31%，MgCO3:2%。
[0016]優選所述的活性劑中Cr203、MgO、TiO2和MgCO3粉末顆粒組成，其成分按重量百分比分配，分別為 Cr2O3:44%, MgO:23%，TiO2:32%，MgCO3:1%。
[0017]優選所述的活性劑中Cr203、MgO、TiO2和MgCO3粉末顆粒組成，其成分按重量百分比分配，分別為 Cr2O3:43%, MgO:22%，TiO2:33%，MgCO3:2%。
[0018]上述用於不鏽鋼MAG焊接的活性劑的使用方法，按照以下步驟進行:
[0019]第一步:按重量配比進行活性劑配料製成用於不鏽鋼MAG焊接的活性劑，經充分混合均勻後與有機溶液混合，攪拌成糊狀；
[0020]第二步:將母材用不鏽鋼鋼絲刷仔細打磨，直至露出光亮的金屬，用丙酮擦拭工件表面以去除表面油汙；
[0021]第三步:將第一步中製備好的糊狀活性劑塗覆在焊接工件表面，以覆蓋住原有的金屬光澤為宜；
[0022]第四步:自然風乾或者利用吹風機或風道風吹向工件表面，待有機溶液揮發後進行MAG焊接。
[0023]所述的有機溶液為丙酮或1%的羥乙基纖維素溶液。
[0024]所述的活性劑塗覆寬度比焊縫寬度至少大20mm。
[0025]所述的活性劑塗覆量為5_7mg/cm2。
[0026]採用本發明所述的技術方案後，帶來以下有益效果:
[0027]1、不鏽鋼塗覆本發明所述活性劑進行MAG焊接後，焊縫熔深為未塗敷活性劑熔深的1.5倍及以上；
[0028]2、活性劑的添加可以提高焊縫中心硬度；
[0029]3、不鏽鋼塗覆本發明所述活性劑進行MAG焊接後，抗拉強度提高約20MPa ；
[0030]4、使用活性劑前後，接頭的斷裂形式均為韌性斷裂，但塗敷活性劑之後斷口的等軸韌窩變得更加細小均勻；
[0031]5、活性劑的使用可以提高焊接接頭的衝擊性能，其中單組份MgO的效果最為明顯。[0032]下面結合附圖對本發明的【具體實施方式】作進一步詳細的描述。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0033]圖1:本發明中塗覆活性劑焊接示意圖
[0034]圖2:本發明中未塗覆活性劑焊縫熔深示意圖
[0035]圖3:本發明中塗覆活性劑焊縫熔深示意圖
[0036]圖4:本發明中塗覆活性劑焊接接頭拉伸斷口掃描電鏡圖
[0037]圖5:本發明中未塗覆活性劑焊接接頭拉伸斷口掃描電鏡圖
[0038]圖6:本發明中塗覆活性劑焊接後焊縫組織圖
[0039]圖7:本發明中未塗覆活性劑焊接後焊縫組織圖
[0040]其中:1、活性劑，2、焊接工件，3、焊槍，4、熔池，5、焊縫。
【具體實施方式】
[0041]本發明所述一種用於不鏽鋼MAG焊接的活性劑，所述活性劑由顆粒度均為10?80 μ m、純度均為95%?99%的Cr203、MgO、TiO2和MgCO3粉末顆粒混合物組成，其成分按重量百分比分配分別為 Cr2O3.Α0% ?45%,MgO:20% ?25%, TiO2:30% ?35%,MgCO3:0% ?10%。
[0042]優選所述的活性劑中Cr203、MgO、TiO2和MgCO3粉末顆粒組成，其成分按重量百分比分配，分別為 Cr2O3:43% ?45%, MgO:20% ?24%, TiO2:31% ?34%, MgCO3:0% ?5%。
[0043]進一步優選所述的活性劑中Cr203、MgO、TiO2和MgCO3粉末顆粒組成，其成分按重量百分比分配，分別為 Cr2O3:43% ?45%,MgO:21% ?23%, TiO2:31% ?34%,MgCO3:0% ?5%。
[0044]優選所述的活性劑中Cr203、MgO、TiO2和MgCO3粉末顆粒組成，其成分按重量百分比分配，分別為 Cr2O3:45%, MgO:22%，TiO2:31%，MgCO3:2%。
[0045]優選所述的活性劑中Cr203、MgO、TiO2和MgCO3粉末顆粒組成，其成分按重量百分比分配，分別為 Cr2O3:44%, MgO:23%，TiO2:32%，MgCO3:1%。
[0046]優選所述的活性劑中Cr203、MgO、TiO2和MgCO3粉末顆粒組成，其成分按重量百分比分配，分別為 Cr2O3:43%, MgO:22%，TiO2:33%，MgCO3:2%。
[0047]上述用於不鏽鋼MAG焊接的活性劑的使用方法，按照以下步驟進行:
[0048]第一步:按重量配比進行活性劑配料製成用於不鏽鋼MAG焊接的活性劑，經充分混合均勻後與有機溶液混合，攪拌成糊狀；
[0049]第二步:將母材用不鏽鋼鋼絲刷仔細打磨，直至露出光亮的金屬，用丙酮擦拭工件表面以去除表面油汙；
[0050]第三步:將第一步中製備好的糊狀活性劑塗覆在焊接工件表面，以覆蓋住原有的金屬光澤為宜；
[0051]第四步:自然風乾或者利用吹風機或風道風吹向工件表面，待有機溶液揮發後進行MAG焊接。
[0052]所述的有機溶液為丙酮或1%的羥乙基纖維素溶液，所述的活性劑塗覆寬度比焊縫寬度至少大20mm，所述的活性劑塗覆量為5-7mg/cm2，優選活性劑塗覆量為6mg/cm2。
[0053]不鏽鋼塗覆本發明所述活性劑進行MAG焊接後，焊縫熔深為未塗敷活性劑熔深的
1.5倍及以上(參見圖2、圖3);活性劑的添加可以提高焊縫中心硬度；不鏽鋼塗覆本發明所述活性劑進行MAG焊接後，抗拉強度提高約20MPa ;使用本發明所述活性劑前後，接頭的斷裂形式均為韌性斷裂，但塗敷活性劑之後斷口的等軸韌窩變得更加細小均勻；活性劑的使用可以提高焊接接頭的衝擊性能，其中單組份MgO的效果最為明顯。
[0054]如圖1所示，為塗覆活性劑的焊接示意圖，活性劑塗覆寬度為塗覆寬度比焊縫寬度至少大20mm，即假設焊縫寬度為d，塗覆寬度應不小於(d+20)mm，活性劑塗覆量為5_7mg/cm2。焊槍垂直於焊接工件表面。
[0055]本發明中優選採用奧地利TPS FR0NIUS焊機進行的MAG焊接，焊接工藝參數見下表1:
[0056]表1:
[0057]
【權利要求】
1.一種用於不鏽鋼MAG焊接的活性劑，其特徵在於:所述活性劑由顆粒度均為10?80 μ m、純度均為95%?99%的Cr203、MgO、TiO2和MgCO3粉末顆粒混合物組成，其成分按重量百分比分配分別為 Cr2O3.Α0% ?45%,MgO:20% ?25%, TiO2:30% ?35%,MgCO3:0% ?10%。
2.根據權利要求1所述的一種用於不鏽鋼MAG焊接的活性劑，其特徵在於:所述的活性劑中Cr203、MgO、TiO2和MgCO3粉末顆粒組成，其成分按重量百分比分配，分別為Cr2O3:43% ?45%, MgO:20% ?24%, TiO2:31% ?34%, MgCO3:0% ?5%。
3.根據權利要求2所述的一種用於不鏽鋼MAG焊接的活性劑，其特徵在於:所述的活性劑中Cr203、MgO、TiO2和MgCO3粉末顆粒組成，其成分按重量百分比分配，分別為Cr2O3:43% ?45%, MgO:21% ?23%, TiO2:31% ?34%, MgCO3:0% ?5%。
4.根據權利要求3所述的一種用於不鏽鋼MAG焊接的活性劑，其特徵在於:所述的活性劑中Cr203、MgO、TiO2和MgCO3粉末顆粒組成，其成分按重量百分比分配，分別為Cr2O3:45%, MgO:22%, TiO2:31%，MgCO3:2%。
5.根據權利要求3所述的一種用於不鏽鋼MAG焊接的活性劑，其特徵在於:所述的活性劑中Cr203、MgO、TiO2和MgCO3粉末顆粒組成，其成分按重量百分比分配，分別為Cr2O3:44%, MgO:23%, TiO2:32%，MgCO3:1%。
6.根據權利要求3所述的一種用於不鏽鋼MAG焊接的活性劑，其特徵在於:所述的活性劑中Cr203、MgO、TiO2和MgCO3粉末顆粒組成，其成分按重量百分比分配，分別為Cr2O3:43%, MgO:22%, TiO2:33%，MgCO3:2%。
7.根據權利要求1-6任一所述用於不鏽鋼MAG焊接的活性劑的使用方法，其特徵在於，按照以下步驟進行: 第一步:按重量配比進行活性劑配料製成用於不鏽鋼MAG焊接的活性劑，經充分混合均勻後與有機溶液混合，攪拌成糊狀； 第二步:將母材用不鏽鋼鋼絲刷仔細打磨，直至露出光亮的金屬，用丙酮擦拭工件表面以去除表面油汙； 第三步:將第一步中製備好的糊狀活性劑塗覆在焊接工件表面，以覆蓋住原有的金屬光澤為宜； 第四步:自然風乾或者利用吹風機或風道風吹向工件表面，待有機溶液揮發後進行MAG焊接。
8.根據權利要求7所述的用於不鏽鋼MAG焊接的活性劑的使用方法，其特徵在於，所述的有機溶液為丙酮或1%的羥乙基纖維素溶液。
9.根據權利要求7所述的用於不鏽鋼MAG焊接的活性劑的使用方法，其特徵在於，所述的活性劑塗覆寬度比焊縫寬度至少大20mm。
10.根據權利要求7所述的用於不鏽鋼MAG焊接的活性劑的使用方法，其特徵在於，所述的活性劑塗覆量為5-7mg/cm2。
【文檔編號】B23K35/36GK103962750SQ201310178736
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2013年5月14日 優先權日:2013年5月14日
【發明者】路浩, 石中年, 王心紅, 張洪濤, 劉勝龍, 汪認, 遲建波 申請人:南車青島四方機車車輛股份有限公司