CN102416534B

CN102416534B - 堆焊用的气保护堆焊药芯焊丝

Info

Publication number: CN102416534B
Application number: CN 201110107083
Authority: CN
Inventors: 杜荣臻; 蒋德洪
Original assignee: 杜荣臻
Current assignee: ZHONGJI WELDING INDUSTRY TECHNOLOGY (FUJIAN) Co.,Ltd.
Priority date: 2011-04-27
Filing date: 2011-04-27
Publication date: 2013-06-26
Anticipated expiration: 2031-04-27
Also published as: CN102416534A

Abstract

本发明属于焊接材料加工领域，涉及堆焊用的高硬度气保护堆焊药芯焊丝。包括药芯及用于包裹药芯的钢带，所述的药芯是由以下粉末原料组成，以质量百分比计：50～70％高碳铬铁，4～8％中碳锰铁，1～6％钇基重稀土硅铁合金，5～13％硼铁，5～12％铌铁，1～5％钼铁，1～5％萤石，5～10％金红石，0～3％镍粉，0～3％钒铁，0～5％碳酸钙(CaCO₃)。采用本发明药芯焊丝堆焊时，需外加CO₂保护气体，电弧稳定，堆焊层硬度可达HRc62以上，但由于稀土钇等元素的加入，抗裂性极强，只产生细小的裂纹，因此抗剥落能力很好。主要用于高速风机叶片、泥浆泵眼镜板、各种大面积耐磨板等承受强磨粒磨损工况产品的堆焊。

Description

堆焊用的气保护堆焊药芯焊丝

技术领域

本发明属于焊接材料加工领域，特别涉及堆焊用的高硬度气保护堆焊药芯焊丝。主要用于高速风机叶片、泥浆泵眼镜板、各种大面积耐磨板等承受强磨粒磨损工件的堆焊。

背景技术

目前国内的堆焊材料及工艺普遍采用手工电弧堆焊、埋弧堆焊等方式，这些堆焊工艺存在不同问题：手工电弧焊虽然操作简便但不能连续、自动施焊，堆焊效率太低，工人工作环境恶劣、劳动强度大；埋弧堆焊虽能实现自动堆焊，效率高，但每堆焊一公斤焊丝需要消耗约一点五公斤以上的焊剂，同时需要专用的堆焊机、焊剂输送和回收装置，增加了堆焊的成本，无法适应很多现场的修复。气保护药芯焊丝堆焊技术是近年来国外快速发展的表面工程技术，操作简便，堆焊效率高，是目前大力发展的新型堆焊材料。

发明内容

本发明的目的是要解决上述技术中存在的问题，提供一种能够用于高速风机叶片、各种大面积耐磨板等承受强磨粒磨损工件堆焊制造和修复的高硬度气保护堆焊药芯焊丝。

本发明的堆焊用的高硬度气保护堆焊药芯焊丝包括药芯及用于包裹药芯的钢带，以质量百分比计，所述的药芯是由以下粉末原料组成：

50～70％高碳铬铁，4～8％中碳锰铁，1～6％钇基重稀土硅铁合金，5～13％硼铁，5～12％铌铁，1～5％钼铁，1～5％萤石，5～10％金红石，0～3％镍粉，0～3％钒铁，0～5％碳酸钙(CaCO₃)。

所述的高碳铬铁中的C的质量百分比含量为7.5～8.5％，Cr的质量百分比含量为60～65％，余量为Fe。

所述的中碳锰铁中的Mn的质量百分比含量为75～80％，C的质量百分比含量为1～1.5％，余量为Fe。

所述的钇基重稀土硅铁合金中的稀土钇的质量百分比含量为45～50％，Si的质量百分比含量为40～45％，余量为Fe。

所述的硼铁中的B的质量百分比含量为20～22％，余量为Fe。

所述的铌铁中的Nb的质量百分比含量为55～60％，余量为Fe。

所述的钼铁中的Mo的质量百分比含量为55～60％，余量为Fe。

所述的钒铁中的V的质量百分比含量为50～55％，余量为Fe。

所述的粉末原料的粒度一般为-80目。

本发明中的所述的中碳锰铁主要起脱氧的作用。

本发明的药芯焊丝所含有的特征之一是在药芯成分当中加入了5～13％的硼铁，硼与碳和铬形成的复合碳化物比单一的碳铬化合物具有更高的显微硬度，因此堆焊层具有更强的耐磨性。

本发明的药芯焊丝所含有的特征之二是在药芯成分当中加入了1～6％的钇基重稀土硅铁合金。稀土钇作为变质剂已逐渐在冶炼行业中得到推广，但在焊接材料制造行业中还应用很少。稀土钇元素在熔池凝固的过程中，首先与非金属元素化合析出，形成了晶粒核心，诱发碳化物和晶粒的析出，增加堆焊金属单位体积内的晶粒数量。具有很强的促进碳化物析出和细化晶粒作用，同时对晶界有很强的净化作用。对抑制由于药芯中加入硼铁而产生的裂纹倾向起主要作用。

本发明的药芯焊丝所含有的特征之三是在药芯成分当中加入了5～12％的铌铁和1～5％的钼铁，钼和铌均是强碳化物形成元素，会与碳、铬、硼、形成显微硬度更高的复合碳化物或单独与碳形成合金碳化物，因此堆焊层具有更强的耐磨性。同时这些元素与钒、镍等元素的加入对抑制堆焊层产生裂纹也起一定的作用。

所述的萤石主要起稳弧和降低熔池凝固温度的作用。

所述的金红石主要起造渣作用，调整熔渣的物理化学性能，渣的流动性。

所述的碳酸钙(CaCO₃)受热分解产生CO₂气体和Ca²⁺离子，CO₂气体对电弧起气体保护作用，而Ca²⁺离子可以稳定电弧。

本发明的气保护堆焊药芯焊丝采用现有的药芯焊丝的制备设备即可生产，主要步骤如下：

①首先通过成型轧辊将一定宽度和厚度的钢带轧制成“U”型，然后通过送粉装置将上述本发明的药芯按30～40％的填充率加入到“U”型槽中；

②通过合口轧辊将钢带合口，并继续轧至2.4mm～3.0mm，然后经拉拔设备拉拔、减径，使焊丝直径达到1.6～2.0mm，获得最终产品。

采用本发明药芯焊丝堆焊时，需外加CO₂保护气体，电弧稳定，堆焊层硬度采用HRA-50洛氏硬度试验机，在24℃(测量焊接材料性能的标准室温)室温下测量可达HRc62以上，但由于稀土钇等元素的加入，抗裂性极强，只产生细小的裂纹，因此抗剥落能力很好。主要用于高速风机叶片、泥浆泵眼镜板、各种大面积耐磨板等承受强磨粒磨损工况产品的堆焊。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步说明，堆焊层硬度的测试是采用HRA-50洛氏硬度试验机，在24℃室温下测量。

实施例1.

以质量百分比计，药芯成分是由以下粉末原料混合配制而成：50％高碳铬铁，5％中碳锰铁，1％钇基重稀土硅铁合金，13％硼铁，5％铌铁，5％钼铁，5％萤石，8％金红石，1％镍粉，2％钒铁，碳酸钙5％。上述粉末原料的粒度都为-80目，配制药芯粉末1000g。

其中：所述的高碳铬铁中的C的质量百分比含量为7.5～8.5％，Cr的质量百分比含量为60～65％，余量为Fe；所述的中碳锰铁中的Mn的质量百分比含量为75～80％，C的质量百分比含量为1～1.5％，余量为Fe；所述的钇基重稀土硅铁合金中的稀土钇的质量百分比含量为45～50％，Si的质量百分比含量为40～45％，余量为Fe；所述的硼铁中的B的质量百分比含量为20～22％，余量为Fe；所述的铌铁中的Nb的质量百分比含量为55～60％，余量为Fe；所述的钼铁中的Mo的质量百分比含量为55～60％，余量为Fe；所述的钒铁中的V的质量百分比含量为50～55％，余量为Fe。

将上述配制好的药芯粉末在混粉设备内混合1小时。选用12×0.4mm²(宽度12mm，厚度0.4mm)的H08A冷轧钢带。经轧机成型辊轧制成“U”型，将混合好的药芯粉末按35％的填充率加入到“U”型槽中，经轧机合口、轧制减径至2.8mm，然后经拉拔设备顺序通过直径为：2.6mm，2.3mm，2.05mm，1.8mm，1.65mm，1.55mm的拉丝模，拉拔减径，最后获得直径规格为1.6mm的产品。该焊丝堆焊层(三层)的硬度为：HRc64。可以堆焊制造和修复高速风机叶片、泥浆泵眼镜板、各种大面积耐磨板。

实施例2.

以质量百分比计，药芯成分是由以下粉末原料混合配制而成：70％高碳铬铁，4％中碳锰铁，2％钇基重稀土硅铁合金，5％硼铁，12％铌铁，1％钼铁，1％萤石，5％金红石。上述粉末原料的粒度都为-80目，配制药芯粉末1000g。

其中：所述的高碳铬铁中的C的质量百分比含量为7.5～8.5％，Cr的质量百分比含量为60～65％，余量为Fe；所述的中碳锰铁中的Mn的质量百分比含量为75～80％，C的质量百分比含量为1～1.5％，余量为Fe；所述的钇基重稀土硅铁合金中的稀土钇的质量百分比含量为45～50％，Si的质量百分比含量为40～45％，余量为Fe；所述的硼铁中的B的质量百分比含量为20～22％，余量为Fe；所述的铌铁中的Nb的质量百分比含量为55～60％，余量为Fe；所述的钼铁中的Mo的质量百分比含量为55～60％，余量为Fe。

将上述配制好的药芯粉末在混粉设备内混合1小时。选用12×0.4mm²(宽度12mm，厚度0.4mm)的H08A冷轧钢带。经轧机成型辊轧制成“U”型，将混合好的药芯粉末按35％的填充率加入到“U”型槽，经轧机合口、轧制减径至2.8mm，然后经拉拔设备顺序通过直径为：2.6mm，2.3mm，2.05mm，1.8mm，1.65mm，1.55mm的拉丝模，拉拔减径，最后获得直径规格为1.6mm的产品。该焊丝堆焊层(三层)的硬度为：HRc62。可以堆焊修复高速风机叶片、泥浆泵眼镜板，还可以堆焊承受300℃～500℃温度下工作的耐磨粒磨损的工件。

实施例3.

以质量百分比计，药芯成分是由以下粉末原料混合配制而成：54％高碳铬铁，8％中碳锰铁，6％钇基重稀土硅铁合金，6％硼铁，6％铌铁，1.5％钼铁，1.5％萤石，10％金红石，3％镍粉，3％钒铁，1％碳酸钙。上述粉末原料的粒度都为-80目，配制药芯粉末1000g。

将上述配制好的药芯粉末在混粉设备内混合1小时。选用12×0.4mm²(宽度12mm，厚度0.4mm)的H08A冷轧钢带。经轧机成型辊轧制成“U”型，将混合好的药芯粉末按35％的填充率加入到“U”型槽，经轧机合口、轧制减径至2.8mm，然后经拉拔设备顺序通过直径为：2.6mm，2.3mm，2.05mm，1.8mm，1.65mm，1.55mm的拉丝模，拉拔减径，最后获得直径为1.6mm的产品。该焊丝堆焊层(三层)的硬度为：HRc62。可以堆焊修复高速风机叶片、泥浆泵眼镜板，还可以堆焊承受300℃～500℃温度下工作的耐磨粒磨损的工件。

Claims

1.一种堆焊用的气保护堆焊药芯焊丝，包括药芯及用于包裹药芯的钢带，其特征是，以质量百分比计，所述的药芯是由以下粉末原料组成：

50～70％高碳铬铁，4～8％中碳锰铁，1～6％钇基重稀土硅铁合金，5～13％硼铁，5～12％铌铁，1～5％钼铁，1～5％萤石，5～10％金红石，0～3％镍粉，0～3％钒铁，0～5％碳酸钙。

2.根据权利要求1所述的堆焊用的气保护堆焊药芯焊丝，其特征是：所述的高碳铬铁中的C的质量百分比含量为7.5～8.5％，Cr的质量百分比含量为60～65％，余量为Fe。

3.根据权利要求1所述的堆焊用的气保护堆焊药芯焊丝，其特征是：所述的中碳锰铁中的Mn的质量百分比含量为75～80％，C的质量百分比含量为1～1.5％，余量为Fe。

4.根据权利要求1所述的堆焊用的气保护堆焊药芯焊丝，其特征是：所述的钇基重稀土硅铁合金中的稀土钇的质量百分比含量为45～50％，Si的质量百分比含量为40～45％，余量为Fe。

5.根据权利要求1所述的堆焊用的气保护堆焊药芯焊丝，其特征是：所述的硼铁中的B的质量百分比含量为20～22％，余量为Fe。

6.根据权利要求1所述的堆焊用的气保护堆焊药芯焊丝，其特征是：所述的铌铁中的Nb的质量百分比含量为55～60％，余量为Fe。

7.根据权利要求1所述的堆焊用的气保护堆焊药芯焊丝，其特征是：所述的钼铁中的Mo的质量百分比含量为55～60％，余量为Fe。

8.根据权利要求1所述的堆焊用的气保护堆焊药芯焊丝，其特征是：所述的钒铁中的V的质量百分比含量为50～55％，余量为Fe。