高鹼度自保護藥芯焊絲的製作方法
2023-06-29 03:17:06 1
專利名稱：高鹼度自保護藥芯焊絲的製作方法
技術領域：
本發明所稱的高鹼度自保護藥芯焊絲，涉及一種焊接材料。目前自保護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脫氧、脫氮劑，如鋁鎂合金、鈦鐵等，因而造成熔敷金屬的力學性能，尤其是衝擊韌性較差，不能用於重要結構。另一種是降低脫氧、脫氮劑含量，採用鹼性熔渣，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，故這兩種自保護藥芯焊絲的應用都受到限制。
美國公布的U·S.3866015自保護藥芯焊絲專利，其工藝性能和力學性能都比較優良，其配方設計的主要目的是穩弧，增大氣保護的比例，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)增大氣體保護的比例，有利於降低鋁鎂合金含量，但易產生「增碳現象」；2)為了穩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、矽含量要求較嚴。我國國產鋼帶難以滿足要求。
另一項美國專利U·S.4833296提出的藥芯焊絲藥芯配方認為鋁對自保護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準AWS A5.20的最高要求，通常為1.6＜Al＜1.8，同時採用大量的鎳來平衡鋁對力學性能的有害作用。這種配方的不足為鎳的增韌作用要以低碳為前提，故對所採用的原材料包括鋼帶、鐵合金等都應為低含碳量；增大鎳粉含量，使焊絲成本大幅度增加，應用受到限制。
本發明所稱的高鹼度自保護藥芯焊絲的目的是採用國產H08A，08Al普通低碳鋼帶，以熔渣保護為主，兼顧穩弧及強脫氧、脫氮劑的優點，通過對藥粉的預處理，生產出具有優良工藝性、力學性能的自保護藥芯焊絲。
本發明所稱的高鹼度自保護藥芯焊絲，其藥芯成份(重量百分比)為預處理混合粉40～60％，Mn0～8％，Si0～3％，Al-Mg16～36％，Ni0～4％，其餘為鐵粉，填充率為15～35％。
預處理混合粉的組成(重量百分比)為氟鹽50～80％， 碳酸鹽20～50％， 氧化物0～15％。
本發明的特點是提高鹼度，使鹼度BI≥3.2，BI計算公式如下BI=CaO+MgO+K2O+Na2O+0.4(MnO+FeO+CaF2)SiO2+0.3(TiO2+ZrO2+Al2O3)]]>
提高鹼度的目的是1)由FeO-SiO2-CaO三元活度圖知BI＝2時，FeO活度大，即熔渣的氧化性最大。BI＞2或BI＜2時，FeO活度均降低，所以提高鹼度可使熔渣的氧化性降低，有利於焊縫的純淨度及改善焊絲的焊接工藝性能。
2)提高鹼度有利於脫氫。使自保護藥芯焊絲成為低氫焊材。
本發明的另一特點是對部分藥粉進行預處理。這是因為如採用增加碳酸鹽的辦法來提高鹼度，使自保護藥芯焊絲的飛濺增大，焊縫增碳。如採用鹼性氧化物如氧化鎂、氧化鈣等往往又使熔渣熔點增高，渣的流動性、覆蓋性變差，吸潮性增大。本發明將50～80％氟化物，20～50％碳酸鹽及0～15％的氧化物進行預處理變為混合粉，提高了鹼度，減少飛濺，具有適當的熔點和凝固速率。增加了藥粉的均勻性、抗潮性，使焊接過程穩定。
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；ii)去氫；iii)防止氣孔；iv)增大渣的潤浸性，改善熔渣的保護效果。混合粉中氟鹽小於50％，渣的熔點偏高，有可能會產生「尖端」現象或凹坑；氟鹽比例大於80％，渣的流動性太大，渣的覆蓋性變差。碳酸鹽可選用大理石。菱苦土、白雲石等，以大理石為主。碳酸鹽的作用主要是要增大鹼度造渣。其加入量和氟鹽量有關。碳酸鹽小於20％，則熔渣鹼度低，達不到要求。如超過50％，渣的熔點高，流動性差，操作難度增大，熔池保護效果下降。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整渣的粘度、表面張力、改善熔渣的物化性質。不加氧化物，脫渣性變差，渣的流動性較大，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，甚至產生氣孔。強還原劑主要加入鋁鎂合金，也可加部分鈦鐵。加入量應在13％～30％內。低於13％，使焊接工藝參數變窄，易產生氮氣孔。高於30％，熔池中含氧量過少，表面張力減小，潤浸性變差，力學性能降低。鐵合金主要是錳鐵和矽鐵，主要是增強熔池階段的脫氧性，改善脫渣性。為進一步提高自保護藥芯焊絲的低溫衝擊韌性，還可加入0～4％的鎳粉。
按上述比例配製藥粉，用鐵粉平衡，採用不同的填充率15～35％，可製成直徑φ2.4，φ2.0，φ1.6的藥芯焊絲。
焊接工藝參數為焊接電流I＝240-290A焊接電壓U＝24-29V焊接速度V＝25cm/min
幹伸長度l＝30-40mm焊絲直徑 2mm試板厚度 20mm試板材料 16Mn力學性能為σb≥520MPaσk≥450MPaδ≥26％Akv(0℃)≥68JAkv(-30℃)≥27J採用本發明所稱的高鹼度自保護藥芯焊絲，焊接時，電弧穩定，飛濺小，熔渣流動性好，易脫渣，熔敷速度高，焊縫美觀。焊絲具有抗鏽、抗裂性能，力學性能高，可用於重要結構。
本發明的實施例如下實施例一採用H08A鋼帶(化學成份0.07％C，0.43％Mn，0.024％S，0.022％P)製造藥芯焊絲，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 餘該焊絲焊接時，電弧穩定，飛濺小，脫渣易，成型美觀，熔敷金屬衝擊值0℃為98J，-30℃為52J。
實施例二採用H08A鋼帶(化學成份0.07％，0.43％Mn，0.024％S，0.022％P)製造藥芯焊絲，填充率為15～35％，焊絲直徑2mm，藥粉化學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 餘該焊絲焊接時，電弧穩定，飛濺小，脫渣易，熔敷金屬衝擊吸收功0℃ 86J，-30℃ 43J。
權利要求
1.一種高鹼度自保護藥芯焊絲，其特徵在於藥芯成份(重量百分比)為預處理混合粉40～60％，Mn0～8％，Si0～3％，Al-Mg16～36％，Ni0～4％，其餘為鐵粉，填充率為15～35％。
2.按權利要求1所說的高鹼度自保護藥芯焊絲，其特徵在於所說的預處理混合粉的組成(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)為預處理混合粉40～60％，Mn0～8％，Si0～3％，Al-Mg16～36％，Ni0～4％，其餘為鐵粉及雜質。採用該藥芯焊絲焊接時，電弧穩定，飛濺小，熔渣流動性好，易脫渣，熔敷速度高，焊縫美觀。焊絲具有優異的抗鏽、抗裂性能，力學性能高，可用作重要結構的焊接材料。
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 優先權日1995年12月8日
發明者慄卓新, 陳邦固, 張文鉞, 許玉環 申請人:天津大學