CN101554688B - 药芯合金化球墨铸铁同质气焊丝及电焊条 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种药芯合金化球墨铸铁同质气焊丝，由H08A钢带及H08A钢带内包覆的合金化药芯粉末组成，药芯粉末由以下组分按重量百分比组成：石墨10％～20％、75Si-Fe 50％～60％、Ni 5％～8％、Ti 2％～5％、Mg 3.8％～6％、Bi 0.8％～2.5％、Zr 1％～2.5％、Ba 2.0％～4.5％、Ce 1.5％～2.8％、RE-Y 4％～6％，总的重量百分比为100％；本发明还公开了一种电焊条，其中的药芯焊芯由H08A钢带及H08A钢带内包覆的合金化药芯粉末组成，焊条外涂药皮由以下组分按重量百分比组成：大理石5％～11％、白云石10％～20％、钾长石5％～15％、萤石5％～15％、石墨8％～16％、75#硅铁15％～25％、30#硅钙合金6％～10％、铝粉4％～6％、铁粉3％～7％、白泥5％～15％、Na2CO30.5％～1.5％、RE-Y 1％～3％，总的重量百分比为100％。本发明的气焊丝或电焊条可实现常温气焊、冷焊或低温预热焊接。
Description
技术领域
本发明属于焊接材料技术领域，具体涉及一种药芯合金化球墨铸铁同质气焊丝，本发明还涉及一种药芯合金化球墨铸铁同质电焊条。
背景技术
作为特种焊接材料，铸铁焊条、焊丝在铸铁件焊接和缺陷修复等工程领域中不可或缺。由于铸铁中硫、磷等杂质含量高，强度低、塑性差，其固有的凝固特性决定了铸铁在焊接修复过程中，焊补区容易产生白口和裂纹，尤其在冷焊条件下，白口和裂纹倾向更大，严重影响了铸件的机械加工性能和使用性能。
采用非铸铁芯外涂石墨化型药皮的铸铁焊条进行铸铁焊接，例如Z208(低碳钢芯)焊条、Z308(纯镍芯)焊条、Z408(镍铁芯)焊条等，虽然在一定程度上使白口和裂纹减少，但由于焊缝成分、组织和性能及色泽与铸件不匹配，抗裂性差，无法满足如颜色一致性、性能匹配性等修复的综合性能要求。
应用与球墨铸铁同质的焊接材料如市售Z238、Z258焊条，采用热态焊接工艺是克服上述缺陷的有效措施，但热态焊接的预热方法复杂，能源消耗大、生产周期长、劳动强度大，无疑增加了铸件的生产成本。
发明内容
本发明的目的在于提供一种药芯合金化球墨铸铁同质气焊丝，实现在室温或较低预热温度下施焊，能有效地降低白口和裂纹倾向，而且焊缝石墨球细小、圆整，焊接区的色泽与铸件本体一致。
本发明的另一目的在于提供一种药芯合金化球墨铸铁同质电焊条，实现在室温或较低预热温度下施焊，能有效地降低白口和裂纹倾向，而且焊缝石墨球细小、圆整，焊接区的色泽与铸件本体一致。
本发明所采用的技术方案是，一种药芯合金化球墨铸铁同质气焊丝，该气焊丝由H08A钢带及H08A钢带内包覆的合金化药芯粉末组成，药芯粉末由以下组分按重量百分比组成：石墨10％～20％、75Si-Fe 50％～60％、Ni 5％～8％、Ti 2％～5％、Mg 3.8％～6％、Bi 0.8％～2.5％、Zr 1％～2.5％、Ba 2.0％～4.5％、Ce 1.5％～2.8％、RE-Y 4％～6％，总的重量百分比为100％。
本发明所采用的另一技术方案是，一种药芯合金化球墨铸铁同质电焊条，由药芯焊芯及外涂药皮组成，所述药芯焊芯由H08A钢带及H08A钢带内包覆的合金化药芯粉末组成，所述的药芯粉末由以下组分按重量百分比组成：石墨10％～20％、75Si-Fe 50％～60％、Ni 5％～8％、Ti 2％～5％、Mg 3.8％～6％、Bi 0.8％～2.5％、Zr 1％～2.5％、Ba 2.0％～4.5％、Ce 1.5％～2.8％、RE-Y 4％～6％，总的重量百分比为100％；所述药皮由以下组分按重量百分比组成：大理石5％～11％、白云石10％～20％、钾长石5％～15％、萤石5％～15％、石墨8％～16％、75#硅铁15％～25％、30#硅钙合金6％～10％、铝粉4％～6％、铁粉3％～7％、白泥5％～15％、Na2CO3 0.5％～1.5％、RE-Y 1％～3％，总的重量百分比为100％。
本发明的气焊丝及电焊条，能够实现球墨铸铁同质焊条冷焊或低温预热焊接、焊补，焊接温度在室温～200℃范围；焊缝色泽与铸铁件本体一致；焊缝强度与和硬度与铸铁件本体基本一致；焊缝抗裂性增强、可加工；焊缝成份和组织为典型的球墨铸铁组织。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明的药芯合金化球墨铸铁同质气焊丝，该气焊丝由H08A钢带及H08A钢带内包覆的合金化药芯粉末组成，该药芯粉末由以下组分按重量百分比组成：石墨(Graphite以下简称G)10％～20％、75Si-Fe 50％～60％、Ni 5％～8％、Ti 2％～5％、Mg 3.8％～6％、Bi 0.8％～2.5％、Zr 1％～2.5％、Ba2.0％～4.5％、Ce 1.5％～2.8％、RE-Y 4％～6％，总的重量百分比为100％。其中的H08A钢带的化学成分见表1。
表1药芯焊丝用冷轧钢带H08A的化学成分表
| 成分 | C | Mn | Si | S | P | Fe |
| 含量％ | 0.012 | 0.22 | 0.11 | ＜0.011 | ＜0.008 | 余量 |
本发明的药芯合金化球墨铸铁同质电焊条，由药芯焊芯及其外涂药皮组成，其中的药芯焊芯由H08A钢带及H08A钢带内包覆的合金化药芯粉末组成，该药芯粉末由以下组分按重量百分比组成：G 10％～20％、75Si-Fe 50％～60％、Ni 5％～8％、Ti 2％～5％、Mg 3.8％～6％、Bi 0.8％～2.5％、Zr 1％～2.5％、Ba 2.0％～4.5％、Ce 1.5％～2.8％、RE-Y 4％～6％，总的重量百分比为100％，各个单金属选用99.99％的高纯工业纯度；其中的药皮由以下组分按重量百分比组成：白云石10％～20％、钾长石5％～15％、萤石5％～15％、大理石5％～11％、石墨8％～16％、铝粉4％～6％、75#硅铁15％～25％、30#硅钙合金6％～10％、白泥5％～15％、RE-Y 1％～3％、铁粉3％～7％、Na2CO30.5％～1.5％，总的重量百分比为100％。
在本发明的气焊丝药芯和电焊条药芯焊芯成份中，各化学元素的组成及含量限定理由是：为了使焊缝金属获得球墨铸铁组织，防止焊缝和熔合区产生白口，保证焊接(补)区的机械加工性能，焊芯(丝)和药皮中的含碳量和含硅量均较高，加入量分别为C 3.6％～4.2％、Si 3.6％～4.6％；为了改善焊区金属的机械性能并促使焊缝的石墨化和球墨化，加入少量的Ni和Al；为了净化焊缝金属，减小S、P等有害杂质元素的影响，药皮中还加入了Ca、和RE；为了细化晶粒、促进石墨形核与快速生长，还添加了微量的Bi、Ti、Ce和Ba；Y的加入可显著地细化球墨铸铁焊缝中石墨球，并改善石墨球的圆整度。
本发明的药芯合金化球墨铸铁同质气焊丝，其制备方法是，按照以下步骤实施：首先，按重量百分比称量以下各组分粉末：G 10％～20％、75Si-Fe50％～60％、Ni 5％～8％、Ti 2％～5％、Mg 3.8％～6％、Bi 0.8％～2.5％、Zr 1％～2.5％、Ba 2.0％～4.5％、Ce 1.5％～2.8％、RE-Y 4％～6％，总的重量百分比为100％；将称量好的各种粉末混匀，然后在YHZ-1药芯焊丝成型机上，选用14×0.5mm的冷轧钢带H08A，其成分见表1，用钢带法制备得到直径为Φ6mm的原丝，原丝再经Φ5.5mm的一道模和Φ5.0mm的二道模拉拔，制备得到Φ5mm的药芯气焊丝或药芯焊芯。该药芯焊丝可直接用于球墨铸铁的气焊。
实施例1：按照以下步骤实施：
首先，按重量百分比称量以下各组分粉末：G 20％、75Si-Fe 50％、Ni 7％、Ti 4％、Mg 4％、Bi 2.5％、Zr 2.5％、Ba 4.5％、Ce 1.5％、RE-Y 4.0％，总的重量百分比为100％；将称量好的各种粉末混匀，然后在YHZ-1药芯焊丝成型机上，选用冷轧钢带H08A，用钢带法制备得到直径为Φ6mm的原丝；再将原丝经Φ5.5mm的一道模和Φ5.0mm的二道模拉拔，制备得到Φ5mm的药芯气焊丝或药芯焊芯。
实施例2：按照实施例1的步骤，选取以下参数控制：G 12％、75Si-Fe60％、Ni 8％、Ti 3.6％、Mg 3.8％、Bi 0.8％、Zr 1％、Ba 2.0％、Ce 2.8％、RE-Y 6％，总的重量百分比为100％。制备得到Φ5mm的药芯气焊丝或药芯焊芯。
实施例3：按照实施例1的步骤，选取以下参数控制：G 18％、75Si-Fe55％、Ni 5％、Ti 2％、Mg 6％、Bi 2％、Zr 2％、Ba 3％、Ce 2％、RE-Y 5.0％，总的重量百分比为100％。制备得到Φ5mm的药芯气焊丝或药芯焊芯。
实施例4：按照实施例1的步骤，选取以下参数控制：G 10％、75Si-Fe58％、Ni 7％、Ti 5％、Mg 5％、Bi 2.5％、Zr 2.5％、Ba 3％、Ce 2.5％和RE-Y4.5％，总的重量百分比为100％。制备得到Φ5mm的药芯气焊丝或药芯焊芯。
本发明的药芯合金化球墨铸铁同质电焊条，其制备方法是，按照上述步骤先由冷轧钢带H08A包覆合金化的药芯粉末制得药芯焊芯，再将前述制备的药芯焊芯外涂石墨化型药皮，药皮制备时，按重量百分比称量以下组分：大理石5％～11％、白云石10％～20％、钾长石5％～15％、萤石5％～15％、石墨8％～16％、75#硅铁15％～25％、30#硅钙合金6％～10％、铝粉4％～6％、铁粉3％～7％、白泥5％～15％、Na2CO3 0.5％～1.5％、RE-Y 1％～3％，总的重量百分比为100％；再将称量好的药皮粉末各组分干混均匀后加入3％～6％的水玻璃拌和，在25T压涂机上制备出电焊条，经烘干即可得到成品电焊条。
实施例5：选用实施例1制作的药芯焊芯，再按照以下步骤实施制作电焊条：将前述制备的药芯焊芯外涂石墨化型药皮，药皮制备时，按重量百分比称量以下组分：大理石5％、白云石10％、钾长石15％、萤石15％、石墨8％、75#硅铁15％、30#硅钙合金10％、铝粉6％、铁粉3％、白泥10％、Na2CO30.5％、RE-Y 2.5％，总的重量百分比为100％；再将称量好的药皮粉末各组分干混均匀后加入5％的水玻璃拌和，在25T压涂机上制备出药芯球墨铸铁同质电焊条，经烘干即可。
实施例6：选用实施例2制作的药芯焊芯，再按照以下步骤实施制作电焊条：将前述制备的药芯焊芯外涂石墨化型药皮，药皮制备时，按重量百分比称量以下组分：大理石11％、白云石20％、钾长石5％、萤石5％、石墨10％、75#硅铁25％、30#硅钙合金6％、铝粉4％、铁粉4.5％、白泥5％、Na2CO31.5％、RE-Y 3％，总的重量百分比为100％；再将称量好的药皮粉末各组分干混均匀后加入6％的水玻璃拌和，在25T压涂机上制备出药芯球墨铸铁同质电焊条，经烘干即可。
实施例7：选用实施例3制作的药芯焊芯，再按照以下步骤实施制作电焊条：将前述制备的药芯焊芯外涂石墨化型药皮，药皮制备时，按重量百分比称量以下组分：大理石6％、白云石12％、钾长石7％、萤石6％、石墨16％、75#硅铁17％、30#硅钙合金7％、铝粉5％、铁粉7％、白泥15％、Na2CO3 1％、RE-Y 1％，总的重量百分比为100％；再将称量好的药皮粉末各组分干混均匀后加入3％的水玻璃拌和，在25T压涂机上制备出药芯球墨铸铁同质电焊条，经烘干即可。
实施例8：选用实施例4制作的药芯焊芯，再按照以下步骤实施制作电焊条：将前述实施例4制备的药芯焊芯外涂石墨化型药皮，药皮制备时，按重量百分比称量以下组分：大理石10％、白云石10％、钾长石8％、萤石7％、石墨12％、75#硅铁20％、30#硅钙合金8％、铝粉5％、铁粉5％、白泥12％、Na2CO3 1％、RE-Y 2％，总的重量百分比为100％；再将称量好的药皮粉末各组分干混均匀后加入4％的水玻璃拌和，在25T压涂机上制备出药芯球墨铸铁同质电焊条，经烘干即可。
本发明实施例5～8的电焊条焊接球墨铸铁的焊接工艺参数如表2所示，电焊条与气焊丝熔敷金属化学成份如表3所示，表3中列出了实施例1～4中的药芯焊丝及实施例5～8中药芯焊条熔敷金属成分。
表2本发明的电焊条焊接球墨铸铁的工艺参数表
| 被焊球墨铸铁牌号 | 焊条直径(Φ/mm) | 焊接电流(A) | 焊接电压(V) | 焊接温度(℃) |
| QT450-10 | 5～8 | 200～350 | 20～40 | 室温～200 |
表3本发明各个实施例电焊条与气焊丝熔敷金属化学成份表(重量％)
| 序号 | C | Si | Mn | S | P | Ca | Ni | Ti | Al | Bi |
| 气焊丝1 | 4.0 | 3.8 | 0.3 | 0.01 | 0.06 | 0.4 | 2.0 | 0.3 | 0.5 | 0.03 |
| 气焊丝2 | 3.6 | 4.0 | 0.2 | 0.03 | 0.05 | 0.3 | 0.8 | 0.6 | 0.1 | 0.05 |
| 气焊丝3 | 3.8 | 3.8 | 0.4 | 0.02 | 0.03 | 0.1 | 1.0 | 1.2 | 0.4 | 0.04 |
| 气焊丝4 | 4.0 | 4.0 | 0.2 | 0.01 | 0.01 | 0.2 | 0.2 | 0.9 | 0.3 | 0.01 |
| 电焊条5 | 4.0 | 3.9 | 0.2 | 0.01 | 0.01 | 0.2 | 0.2 | 0.9 | 0.3 | 0.01 |
| 电焊条6 | 4.0 | 4.2 | 0.2 | 0.01 | 0.01 | 0.2 | 0.2 | 0.9 | 0.3 | 0.01 |
| 电焊条7 | 3.8 | 4.1 | 0.2 | 0.01 | 0.01 | 0.2 | 0.2 | 0.9 | 0.3 | 0.01 |
| 电焊条8 | 3.9 | 4.0 | 0.2 | 0.01 | 0.01 | 0.2 | 0.2 | 0.9 | 0.3 | 0.01 |
续表3
| 序号 | Mg | Cu | Ba | Ce | Y | Fe |
| 气焊丝1 | 0.028 | 0.8 | 0.02 | 0.04 | 0.01 | 余量 |
| 气焊丝2 | 0.02 | 0.2 | 0.01 | 0.01 | 0.02 | 余量 |
| 气焊丝3 | 0.03 | 0.6 | 0.03 | 0.03 | 0.02 | 余量 |
| 气焊丝4 | 0.024 | 0.3 | 0.02 | 0.02 | 0.01 | 余量 |
| 电焊条5 | 0.018 | 0.8 | 0.02 | 0.04 | 0.01 | 余量 |
| 电焊条6 | 0.020 | 0.2 | 0.01 | 0.01 | 0.02 | 余量 |
| 电焊条7 | 0.030 | 0.6 | 0.03 | 0.03 | 0.02 | 余量 |
| 电焊条8 | 0.024 | 0.3 | 0.02 | 0.02 | 0.01 | 余量 |
本发明实施例的气焊丝及电焊条熔敷金属的力学性能如表4所示，其中，实施例1～4为本发明的球墨铸铁药芯气焊丝实施例，实施例5～8为本发明的球墨铸铁药芯电焊条实施例，所焊接的接头强度及硬度性能数据比较好。
表4本发明实施例的气焊丝及电焊条熔敷金属的力学性能
本发明的上述的气焊丝及电焊条的制备方法，既简化了焊材生产工艺，又节约了能源，对环境无污染，而且还能够保证焊材的强石墨化能力，获得与铸件本体成分、组织、性能及色泽相匹配的焊接区，实现缺陷球墨铸铁件的低温高性能焊接修复。
Claims (2)
1.一种药芯合金化球墨铸铁同质气焊丝，其特征在于，该气焊丝由H08A钢带及H08A钢带内包覆的合金化药芯粉末组成，药芯粉末由以下组分按重量百分比组成：石墨10％～20％、75 Si-Fe 50％～60％、Ni 5％～8％、Ti 2％～5％、Mg 3.8％～6％、Bi 0.8％～2.5％、Zr 1％～2.5％、Ba 2.0％～4.5％、Ce 1.5％～2.8％、RE-Y 4％～6％，总的重量百分比为100％。
2.一种药芯合金化球墨铸铁同质电焊条，由药芯焊芯及外涂药皮组成，其特征在于，
所述药芯焊芯由H08A钢带及H08A钢带内包覆的合金化药芯粉末组成，所述的药芯粉末由以下组分按重量百分比组成：
石墨10％～20％、75Si-Fe 50％～60％、Ni 5％～8％、Ti 2％～5％、Mg 3.8％～6％、Bi 0.8％～2.5％、Zr 1％～2.5％、Ba 2.0％～4.5％、Ce 1.5％～2.8％、RE-Y 4％～6％，总的重量百分比为100％；
所述药皮由以下组分按重量百分比组成：大理石5％～11％、白云石10％～20％、钾长石5％～15％、萤石5％～15％、石墨8％～16％、75#硅铁15％～25％、30#硅钙合金6％～10％、铝粉4％～6％、铁粉3％～7％、白泥5％～15％、Na2CO3 0.5％～1.5％、RE-Y 1％～3％，总的重量百分比为100％。
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