一種低煙塵高抗裂性全位置藥芯焊絲及其製備方法
2023-05-10 22:57:01
專利名稱：一種低煙塵高抗裂性全位置藥芯焊絲及其製備方法
技術領域：
本發明涉及藥芯焊絲及其製備方法，特別是一種低煙塵高抗裂性全位置藥芯焊絲及其製備方法。
背景技術：
目前，藥芯焊絲具有高效、節能等一系列優點，已經廣泛應用於造船、鋼結構、石油化工等領域中。但傳統的鈦型焊絲在大電流焊接時發煙/發塵量大，危害工人健康。另外焊縫金屬擴散氫量高，屈強比高，S、P含量高，易使焊縫出現冷、熱裂紋，影響焊接結構的可靠性，因此發明一種可降低焊接煙塵，減小工人工作環境的危害程度的低煙塵高抗裂性全位置藥芯焊絲是非常有必要的。
發明內容
本發明的目的在於提供一種低煙塵高抗裂性全位置藥芯焊絲，它可以在保證焊絲熔敷金屬力學性能達到與母材匹配的情況下，降低焊接煙塵，改善焊接作業環境，同時降低焊縫金屬擴散氫、屈強比和S、P含量，提高焊絲抗冷、熱裂紋的能力，此外在焊絲製造的過程中還可以降低焊絲髮煙發塵量、擴散氫的方法。
本發明的技術方案一種低煙塵高抗裂性全位置藥芯焊絲，其特徵在於藥芯焊絲所用藥粉的化學成分以重量百分比計為25％～45％二氧化鈦(TiO2)，2％～10％二氧化矽(SiO2)，1％～5％二氧化鋯(ZrO2)，1％～6％氟化物，0.5％～4％矽(Si)，8％～24％錳(Mn)，1％～4％鋁(Al)，3％～9％鎂(Mg)，0.3％～1.2％鈦(Ti)，0.1％～1.5％的硼化物，0.1％～2％錸(Re)，0.1％～0.8％氧化鈉(Na2O)，0.1％～0.4％氧化鉀K2O，其餘為鐵粉；其中藥粉中的氟化物、Na2O、K2O、Al、Mg屬於低沸點易汽化類物質；藥粉在鋼帶中的填充率為10％～18％。
上述所說的藥芯焊絲所用藥粉的組成部分中，所說的氟化物是氟化稀土或氟矽酸鈉中的一種或兩種組合。
上述所說的一種低煙塵高抗裂性全位置藥芯焊絲中，所說的藥粉中低沸點易汽化類物質的物質總量佔藥粉的比例不大於12％。
上述所說的藥芯焊絲所用藥粉的組成部分中，所說的硼化物是硼酸鈉或氧化硼中的一種或兩種組合。
一種低煙塵高抗裂性全位置藥芯焊絲的製備方法，其特徵在於它包括以下步驟 (1)採用的鋼帶為超低C，低S、P冷軋鋼帶，鋼帶邊緣經過塑性加工形成高0.1～0.5mm，寬0.1～0.3mm的臺階，卷製藥粉後形成搭接迷宮結構； (2)按配方比例取藥粉的各組成部分，將Na2O、K2O、硼化物、SiO2和ZrO2礦物粉中的三種以上充分混合後，經過650℃～1000℃的高溫預處理，熔化後形成一種多組分的玻璃態物質，作為一項單獨添加劑加入藥粉，其比例為2％～10％； (3)在拉絲過程中使用的潤滑劑中不飽和脂肪酸類物質≤50％，其餘為不含或少含C、H類物質的無機添加物。
上述所說的步驟(1)中的超低C，低S、P冷軋鋼帶的化學成分具有嚴格的限制，其中C≤0.03％，Si≤0.03％，Mn0.1％～0.35％，S、P≤0.015％，N、O≤50ppm。
上述所說的步驟(2)中的三種以上的礦物粉可以取三種、四種或五種。
上述所說的步驟(3)中的無機添加物是MoS2、WS2、氟化雲母、滑石粉、鈦白粉或氟化樹脂中的一種或兩種以上組合。
本發明的步驟分析 將鋼帶邊緣經過塑性加工形成高0.1～0.5mm，寬0.1～0.3mm的臺階，卷製藥粉後形成搭接迷宮結構，可以大大減少拉絲潤滑劑的殘留和藥粉的吸潮量，有利於降低焊縫金屬的擴散氫。
將Na2O、K2O、硼化物與SiO2、ZrO2等礦物粉在充分混合後，經過650℃～1000℃的高溫預處理，熔化後形成一種多組分的玻璃態物質，作為一項單獨添加劑加入藥粉，是為了降低藥粉的吸潮性。
在拉絲過程中使用的潤滑劑是為了進一步降低焊絲的擴散氫量。
本發明的優越性在於(1)通過優化鋼帶化學成分，優化藥粉配方，藥粉及鋼帶進行預處理，調整潤滑劑配方等一系列措施達到了降低焊接煙塵，提高焊縫金屬抗裂性的目的；(2)該焊絲具有焊接電弧穩定，飛濺小，全位置焊接性能好，焊縫成型美觀，脫渣性好，力學性能高的特點。
具體實施例方式 實施例1採用化學成分為0.02％C，0.2％Mn，0.01％Si，0.007％S，0.015％P的鋼帶製造藥芯焊絲，鋼帶兩側臺階高0.5mm，寬0.4mm，藥粉的填充率10％～15％，焊絲直徑為Ф1.2mm，藥粉的化學成分為32％TiO2，10％SiO2，5％ZrO2，1％Na2SiF6，1％氟化稀土，2％Si，12％Mn，3％Al，5％Mg，0.6％Ti，0.2％B2O3，0.4％Re，0.2％Na2O，0.2％K2O，其餘為鐵粉。焊絲潤滑劑為45％不飽和脂肪酸，15％滑石粉，40％MoS2。
技術效果採用該焊絲焊接時，電弧穩定，飛濺小，煙塵小，全位置焊接性好，[H]＝1.5ml/100g(水銀法)，其熔敷金屬的衝擊吸收功-20℃為160J。
實施例2採用SPCC-SD鋼帶(其化學成分為0.028％C，0.3％Mn，0.026％Si，0.013％S，0.013％P，49ppmO，36ppmN)製造藥芯焊絲，鋼帶兩側臺階高0.5mm，寬0.4mm，藥粉的填充率10％～13％，焊絲直徑為1.0mm，藥粉的化學成分為40％TiO2，5％SiO2，2％ZrO2，2％Na2SiF6，1％氟化稀土，1％Si，20％Mn，1％Al，4％Mg，0.6％Ti，0.2％B2O3，0.4％Re，0.2％Na2O，0.2％K2O，其餘為鐵粉，其中SiO2，ZrO2，Na2SiF6，B2O3，Na2O，K2O等礦物質是在經過960℃高溫處理後加入的。焊絲潤滑劑為40％不飽和脂肪酸，15％滑石粉，45％WS2。
技術效果採用該焊絲焊接時，電弧穩定，飛濺小，全位置焊接性好，成型美觀，[H]＝2.0ml/100g(水銀法)，其熔敷金屬的衝擊吸收功-20℃為140J。
實施例3採用SPCC-SD鋼帶(其化學成分為0.01％C，0.1％Mn，0.012％Si，0.005％S，0.009％P)製造藥芯焊絲，鋼帶兩側臺階高0.5mm，寬0.4mm，藥粉的填充率15％～18％，焊絲直徑為1.6mm，藥粉的化學成分為44％TiO2，10％SiO2，3％ZrO2，4％Na2SiF6，0.5％氟化稀土，4％Si，9％Mn，3％Al，8％Mg，1.2％Ti，0.3％B2O3，0.5％Re，0.5％Na2O，0.3％K2O，其餘為鐵粉。焊絲潤滑劑為30％不飽和脂肪酸，25％滑石粉，35％MoS2，10％鈦白粉。
技術效果採用該焊絲焊接時，電弧穩定，飛濺小，煙塵小，全位置焊接性好，[H]＝2.5ml/100g(水銀法)，其熔敷金屬的衝擊吸收功-20℃為90J。
權利要求
1. 一種低煙塵高抗裂性全位置藥芯焊絲，其特徵在於藥芯焊絲所用藥粉的化學成分以重量百分比計為25％～45％二氧化鈦(TiO2)，2％～10％二氧化矽(SiO2)，1％～5％二氧化鋯(ZrO2)，1％～6％氟化物，0.5％～4％矽(Si)，8％～24％錳(Mn)，1％～4％鋁(Al)，3％～9％鎂(Mg)，0.3％～1.2％鈦(Ti)，0.1％～1.5％的硼化物，0.1％～2％錸(Re)，0.1％～0.8％氧化鈉(Na2O)，0.1％～0.4％氧化鉀K2O，其餘為鐵粉；其中藥粉中的氟化物、Na20、K2O、Al、Mg屬於低沸點易汽化類物質；藥粉在鋼帶中的填充率為10％～18％。
2. 根據權利要求1所說的一種低煙塵高抗裂性全位置藥芯焊絲，其特徵在於所說的氟化物是氟化稀土或氟矽酸鈉中的一種或兩種組合。
3. 根據權利要求1所說的一種低煙塵高抗裂性全位置藥芯焊絲，其特徵在於所說的藥粉中低沸點易汽化類物質的物質總量佔藥粉的比例不大於12％。
3. 根據權利要求1所說的一種低煙塵高抗裂性全位置藥芯焊絲，其特徵在於所說的硼化物是硼酸鈉或氧化硼中的一種或兩種組合。
4. 一種低煙塵高抗裂性全位置藥芯焊絲的製備方法，其特徵在於它包括以下步驟
(1)採用的鋼帶為超低C，低S、P冷軋鋼帶，鋼帶邊緣經過塑性加工形成高0.1～0.5mm，寬0.1～0.3mm的臺階，卷製藥粉後形成搭接迷宮結構；
(2)按配方比例取藥粉的各組成部分，將Na2O、K2O、硼化物、SiO2和ZrO2礦物粉中的三種以上充分混合後，經過650℃～1000℃的高溫預處理，熔化後形成一種多組分的玻璃態物質，作為一項單獨添加劑加入藥粉，其比例為2％～10％；
(3)在拉絲過程中使用的潤滑劑中不飽和脂肪酸類物質≤50％，其餘為不含或少含C、H類物質的無機添加物。
5. 根據權利要求4所說的一種低煙塵高抗裂性全位置藥芯焊絲，其特徵在於所說的步驟(1)中的超低C，低S、P冷軋鋼帶的化學成分具有嚴格的限制，其中C≤0.03％，Si≤0.03％，Mn0.1％～0.35％，S、P≤0.015％，N、O≤50ppm。
6. 根據權利要求4所說的一種低煙塵高抗裂性全位置藥芯焊絲，其特徵在於所說的步驟(2)中的三種以上的礦物粉可以取三種、四種或五種。
7. 根據權利要求4所說的一種低煙塵高抗裂性全位置藥芯焊絲，其特徵在於所說的步驟(3)中的無機添加物是MoS2、WS2、氟化雲母、滑石粉、鈦白粉或氟化樹脂中的一種或兩種以上組合。
全文摘要
一種低煙塵高抗裂性全位置藥芯焊絲，其特徵在於藥芯焊絲所用藥粉的化學成分以重量百分比計為25％～45％TiO2，2％～10％SiO2，1％～5％ZrO2，1％～6％氟化物，0.5％～4％Si，8％～24％Mn，1％～4％Al，3％～9％Mg，0.3％～1.2％鈦Ti，0.1％～1.5％的硼化物，0.1％～2％Re，0.1％～0.8％Na2O，0.1％～0.4％K2O，其餘為鐵粉；其製備方法包括鋼帶縱剪、邊緣預處理、軋制、拉絲、分繞一系列過程，本發明的優越性在於降低焊接煙塵，提高焊縫金屬抗裂性；該焊絲具有焊接電弧穩定，飛濺小，全位置焊接性能好，焊縫成型美觀，脫渣性好，力學性能高的特點。
文檔編號B23K35/40GK101239429SQ20071005670
公開日2008年8月13日 申請日期2007年2月5日 優先權日2007年2月5日
發明者智 張, 陳邦固 申請人:天津市三英焊業有限責任公司