CN100464932C - 一种碳化钨耐磨药芯堆焊焊条 - Google Patents
一种碳化钨耐磨药芯堆焊焊条 Download PDFInfo
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Abstract
一种碳化钨耐磨药芯堆焊焊条，包括药芯和包裹药芯的钢皮，在钢皮外涂覆有药皮粉料，药芯、钢皮和药皮粉料分别占焊条总重量%为：药芯32～36，钢皮32～36，药皮粉料30～34，药芯中碳化钨96～98%，镍2～4%；药皮中按重量%：大理石33～35，萤石35～38，碳化钨10～14，高碳锰铁2～6，钛铁8～12，稀土硅1～3，纯碱1～3。焊接中耐磨合金通过焊芯均匀过渡到堆焊金属中，具有良好的焊接工艺性能、焊缝成分均匀，连接强度较高，不易产生气孔及裂纹，脱渣性好，具有较高的硬度和耐磨性能。制作工艺简便，生产成本较低。焊条结构新颖，焊接的成型性好，适于冶金、矿山等各种工程机械易损件的全位置堆焊焊接。
Description
技术领域
本发明涉及金属焊接用的焊条，具体地是指一种适于机械零部件表面强化的碳化钨耐磨药芯堆焊焊条。
背景技术
目前在冶金、矿山、水利疏浚等工程机械中广泛采用堆焊的方式对其易损件进行表面处理。如国内挖泥船绝大部分关键易损件基本上采用普通铸钢件如35SiMn钢，普遍存在磨损严重，使用寿命短、维修频繁、维护技术水平低及资源利用率低等问题，这已成为阻碍疏浚装备技术进步的瓶颈。中国专利公开号：CN1562550A，公开日；2005年1月12日，发明名称：《一种耐磨管状碳化钨焊条》，它包括焊管和填料，所述的填料包括60-95％的烧结碳化钨颗粒、0-35％的铸造碳化钨颗粒、2-6％的合金粉、2-6％的有机树脂，其中合金粉为Cr7-40％、Si4-14％、B2.5-9％、MnO-15、Ni余量。采用上述合金粉配方后能有效降低粘接金属的熔点，减少对耐磨颗粒的烧损，使耐磨堆焊层的整体耐磨性能提高。但此焊条存在焊缝成分不够均匀，易产生气孔或裂纹，堆焊金属易剥落等缺陷，焊接工艺性能还有待提高。
发明内容
本发明的目的是针对现有堆焊焊条焊缝成分不够均匀，易产生气孔或裂纹，堆焊金属易剥落等缺陷，提出一种焊缝组织成分均匀，硬度高，耐磨性好的碳化钨耐磨药芯堆焊焊条。它具有较好的抗裂性和脱渣性能，焊接工艺性能好。
本发明的技术解决方案是：一种碳化钨耐磨药芯堆焊焊条，包括药芯和包裹药芯的钢皮，在钢皮外涂覆有药皮粉料，药芯、钢皮和药皮粉料分别占焊条总重量％为：药芯32～36，钢皮32～36，药皮粉料30～34，其中：
药芯的成分及重量％为：碳化钨：96～98，镍2～4；
药皮粉料的成分及重量％为：大理石33～35，萤石35～38，碳化钨10～14，高碳锰铁2～6，钛铁8～12，稀土硅1～3，纯碱1～3。
本发明所述药皮粉料的成分及重量％还可以为：大理石34，萤石37，碳化钨12，高碳锰铁4，钛铁10，稀土硅1.5％，纯碱1.5％。
本发明所述药皮粉料的粘合剂为水玻璃。
本发明所述钢皮内药芯的填充率为40～50％。
本发明所述钢皮采用厚度为0.5～1毫米的H08A钢带制成。
本发明所述钢皮的外径为3.2～5.0毫米，涂覆药皮粉料后的外径为5.2-8.0毫米。
本发明药芯堆焊焊条的设计思路如下：将碳化钨、镍等合金卷入钢带中，经拉拨和切丝后，在其表面涂以药粉构成粉状药皮。由于本发明堆焊焊条的硬质合金元素集中在焊芯内，外面的粉状药皮主要起造气、造渣、氧化—还原平衡及过渡部分合金的作用。这样，本发明焊条的堆焊金属不仅可达到很高的硬度和很好的耐磨性能，同时还具有良好的焊接工艺性能，焊缝成型美观，组织均匀，不易产生气孔、裂纹，也克服了其他类型焊条堆焊金属在使用过程中易剥落的缺陷。
本发明的有益效果是：1，通过钢皮将耐磨合金碳化钨、镍集中在焊条的中心部位，在焊接过程中让耐磨合金通过焊芯均匀过渡到堆焊金属中，对耐磨合金的利用比较合理，同直接通过药皮过渡相比，耐磨效果更好，焊缝成分均匀，过渡系数高。2，在钢皮外涂覆药皮粉料，药皮粉料中含有部分过渡合金，保证焊条具有良好的焊接工艺性能，连接强度较高，不易产生气孔及裂纹，脱渣性好，可以保证堆焊金属具有较高的硬度和耐磨性能。3，制作工艺简便，生产成本较低。4，焊条结构新颖，焊接的成型性好，适于冶金、矿山等各种工程机械易损件的全位置堆焊焊接。
具体实施方式
以下结合具体实施方式对本发明作进一步的详细描述：
一种碳化钨耐磨药芯堆焊焊条，包括药芯和包裹药芯的钢皮，在钢皮外涂覆有药皮粉料，药芯、钢皮和药皮粉料分别占焊条总重量％为：药芯32～36，钢皮32～36，药皮粉料30～34，其中：
药芯的成分及重量％为：碳化钨96～98，镍2～4；
药皮粉料的成分及重量％为：大理石33～35，萤石35～38，碳化钨10～14，高碳锰铁2～6，钛铁8～12，稀土硅1～3，纯碱1～3。所述药皮粉料中的原料均可在市场上购得，所述药皮粉料的粘合剂为水玻璃。
所述钢皮内药芯的填充率为40～50％。所述钢皮采用厚度为0.5～1毫米的H08A钢带制成。
所述钢皮的外径为3.2～5.0毫米，涂覆药皮粉料后的外径为5.2-8.0毫米。
实施例1：焊条成分设计
1.1焊芯成分
焊条主要起过渡金属和合金的作用，所以焊芯中的粉料主要是耐磨合金碳化钨(WC)、镍(Ni)，耐磨合金通过焊芯过渡，具有焊缝成分均匀，过渡系数高等优点，具体成分如下：
碳化钨(WC)98％，镍(Ni)2％。
钢带化学成分应满足GB/T3429的要求，钢带材料采用H08A，尺寸：厚0.9毫米、宽14毫米。
焊芯填充率：45～47％。
1.2药皮成分
保证焊条具有良好的焊接工艺性能、焊缝组织均匀，不易产生气孔及裂纹等焊接缺陷，具备过渡部分合金是药皮在本焊条中的功能，所以在其成分设计应满足上述要求，采用碱性渣系。
药皮粉料成分设计如下：
大理石34％，萤石37％，碳化钨12％，高碳锰铁4％，钛铁10％，稀土硅1.5％，纯碱1.5％。
焊条外径：Φ6.2—Φ6.3毫米。
实施例2：焊条制备
2.1焊芯制作
按实施例1的设计方案，将碳化钨粉，镍粉等合金称量后充分混匀，制成药芯。在药芯焊丝制造设备上将0.9毫米厚、14毫米宽的H08A钢带经放带开卷→轧为U型→加药芯粉末→封口成O型→轧制减径→拉拨减径→卷线，最后拉成Φ4.0毫米的焊丝，轧丝过程中，须测量焊芯的实际重量填充系数(即焊芯填充率)，焊芯填充率控制在45～47％。然后在切丝机上将焊丝切断成400毫米长的焊芯。
2.2焊条制作
将按实施例设计方案将药皮粉料称量充分混匀，再按药皮粉料重量的20～30％加入水玻璃搅拌均匀成泥状，在油压式焊条压涂机上对焊芯涂覆泥状药皮粉料，然后通过烘干、包装等工序完成焊条的制作。
实施例3：焊条性能评定
为考核焊条的应用性能，先制作本发明药芯堆焊焊条，并从焊条的焊接工艺性能及力学性能两大方面考核。
3.1焊接工艺性能
考核焊条的焊接工艺性能，主要在实物上进行焊接，选择合理的焊接参数与工艺，最后从以下几个方面加以评定，其考核结果见表1。
表1：焊条的焊接工艺性能
| 序号 | 焊接工艺性能 | 考评结果 |
| 1 | 电弧稳定性 | 良 |
| 2 | 堆焊成型 | 良 |
| 3 | 抗裂性 | 优 |
| 4 | 抗裂气孔敏感性 | 良 |
| 5 | 脱渣性 | 优 |
3.2焊条的使用性能
考核焊条的使用性能从堆焊金属的化学成分、堆焊层的硬度及耐磨性等来评定。按实施例1和实施例2的步骤制作焊条，作为试样1。焊条的堆焊金属化学成分见表2。
表2：堆焊金属化学成分(％)
| 试样号 | C | Si | Mn | W | Ni |
| 1 | 1.7 | 0.36 | 1.19 | 28.25 | 0.24 |
堆焊层硬度测试见表3：
表3：堆焊层硬度值
| 试样号 | 硬度测试值(HRC) | 平均值 |
| 1 | 63.5 64.6 65.0 63.9 64.8 64.2 | 64.3 |
焊条的耐磨性在磨损试验机上，将35SiMn钢与试样1进行对比试验，得出其相对耐磨性，其结果见表4：
表4：焊条堆焊层的耐磨性 单位：倍
| 试样号 | 相对耐磨性(相对于35SiMn钢) |
| 1 | 5.28 |
本发明堆焊焊条经挖泥船上35SiMn钢易损件表面堆焊的综合测试：在挖掘工具整体重量降低26％的情况下，其易损件的使用效率却上升了19.9％，同时由于在易损件上的易磨损表面堆焊，使其易损件的耐磨性提高了数倍，提高了挖掘工具的耐磨性能，工作中易损件更换的频率减小，延长了易损件持续工作的周期，节省了更换时间，大大提高了劳动生产率，在很大程度上也提高了社会经济效益。可以适用于受岩石、泥沙等强烈磨损的机械零件的耐磨堆焊焊接。
Claims (6)
1.一种碳化钨耐磨药芯堆焊焊条，包括药芯和包裹药芯的钢皮，其特征在于：在钢皮外涂覆有药皮粉料，药芯、钢皮和药皮粉料分别占焊条总重量％为：药芯32～36，钢皮32～36，药皮粉料30～34，其中：
药芯的成分及重量％为：碳化钨96～98，镍2～4；
药皮粉料的成分及重量％为：大理石33～35，萤石35～38，碳化钨10～14，高碳锰铁2～6，钛铁8～12，稀土硅1～3，纯碱1～3。
2.根据权利要求1所述的一种碳化钨耐磨药芯堆焊焊条，其特征在于：所述药皮粉料的成分及重量％为：大理石34，萤石37，碳化钨12，高碳锰铁4，钛铁10，稀土硅1.5％，纯碱1.5％。
3.根据权利要求1或2所述的一种碳化钨耐磨药芯堆焊焊条，其特征在于：所述药皮粉料的粘合剂为水玻璃。
4.根据权利要求1所述的一种碳化钨耐磨药芯堆焊焊条，其特征在于：所述钢皮内药芯的填充率为40-50％。
5.根据权利要求1所述的一种碳化钨耐磨药芯堆焊焊条，其特征在于：所述钢皮采用厚度为0.5-1毫米的H08A钢带制成。
6.根据权利要求1所述的一种碳化钨耐磨药芯堆焊焊条，其特征在于：所述钢皮的外径为3.2-5.0毫米，涂覆药皮粉料后的外径为5.2-8.0毫米。
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