CN102785041A

CN102785041A - 全位置碱性气体保护药芯焊丝

Info

Publication number: CN102785041A
Application number: CN2011101271384A
Authority: CN
Inventors: 雷万钧; 陈泽荣
Original assignee: TIANJIN LEIGONG WELDING CONFUMABLES CO Ltd
Current assignee: TIANJIN LEIGONG WELDING CONFUMABLES CO Ltd
Priority date: 2011-05-17
Filing date: 2011-05-17
Publication date: 2012-11-21
Anticipated expiration: 2031-05-17
Also published as: CN102785041B

Abstract

本发明是一种冲击韧性和抗裂性都强的全位置碱性气体保护药芯焊丝，适合于CO₂或者CO₂+Ar保护的气体保护焊药芯焊丝，该药芯焊丝是用SPCC钢带或近似的低碳钢带包裹特定组分比例的药芯经拉拔而成。采用以上的碱性渣系，可以净化焊缝金属，降低其氢、氧含量，取得优异的冲击韧性和抗裂性。利用碱性渣系的除硫能力，进一步净化焊缝金属，提高抗裂性。

Description

全位置碱性气体保护药芯焊丝

技术领域

本发明涉及一种碱性渣系药芯焊丝，尤其涉及一种全位置碱性气体保护药芯焊丝。

背景技术

众所周知，在药芯焊丝里面，可以全位置焊接的焊丝都采用金红石渣系，这一点与焊条相反。在药芯焊丝当中，金红石渣系具有短渣的特点，全位置焊接性能优良。且成形美观，脱渣容易，飞溅小。而碱性渣系的药芯焊丝尽管力学性能都很优良，但渣却是长渣，全位置操作很困难。因此人们倾向于采用金红石渣系，在其基础上提高力学性能。但是，金红石渣系的焊丝有其弱点，由于金红石渣系的TiO2向熔敷金属里面过渡Ti，导致低温冲击韧性下降。此外，金红石系的焊丝在焊接大刚性构件时，较碱性渣系焊丝易于出现冷、热裂纹。因此，有必要在碱性渣系的基础上，保持其优良的抗裂性和冲击韧性，研发一种具有较好的全位置焊接性能的气体保护药芯焊丝。

发明内容

根据以上技术问题，本发明提供一种冲击韧性和抗裂性都强的全位置碱性气体保护药芯焊丝，适合于CO₂或者CO₂+Ar保护的气体保护焊药芯焊丝，该药芯焊丝是用SPCC钢带或近似的低碳钢带包裹特定组分比例的药芯经拉拔而成。该焊丝的药芯重量占焊丝重量的14～20％，其中造渣剂占8～15％，造渣剂中CaO、MgO等碱性氧化物和氟化物的重量百分比为0.5～1.5％。造渣剂中碱性氧化物为CaO、MgO、K₂O和Na₂O，碱性氧化物的含量之和为3～6％，其中CaO的含量为2～5％，可以以大理石、云母及水玻璃等形式加入药芯中。造渣剂中含有萤石、LiF₂、SrF₂和BaF₂等多种氟化物，其含量之和为4～8％，其中萤石含量为2～5％，SrF₂含量为1～3％。焊丝药芯中加入0.3～0.8％的水玻璃作为粘结剂和稳弧剂。焊丝的药芯中矿物质部分经过700～900℃的烧结处理。焊丝中铝镁合金的含量为0.1～0.3％，锰的含量为1.1～1.8％，硅的含量为0.5～1.0％。

本发明的有益效果为：本发明采用以上的碱性渣系，以取代以金红石为主的渣系，达到全位置焊接的目的，净化焊缝金属，降低其氢、氧含量，取得优异的冲击韧性和抗裂性。利用碱性渣系的除硫能力，进一步净化焊缝金属，提高抗裂性。本发明的一个独特之处是药芯中的矿物质经过700～900℃的烧结处理。经处理后的焊丝焊接飞溅减小，全位置焊接性能提高。主要用于结构钢，适合于CO₂或者CO₂+Ar保护。但对此渣系稍做调整，也可以用于堆焊焊丝的的制作，以达到保护合金过渡，降低熔敷金属杂质的目的。

本发明的药芯包括造渣剂、稳弧剂、脱氧剂，另外也加入一定量的合金剂和铁粉。以上药芯按一定比例混合均匀后加入焊丝。药粉占焊丝总重量的14～20％，此处定义为填充率，填充率会影响焊接效果，过高则焊丝拉拔困难，过低则不能加入足量的成分。其中药粉中造渣剂的组成主要为CaO，MgO和萤石，CaO，MgO可以碳酸盐的形式加入，比如CaCO₃，MgCO₃，或者含有该碳酸盐的矿物如大理石、云母等。CaO的含量为3～6％。研究表明，合适的CaO含量为焊丝重量的3～6％，CaO含量超过6％则熔渣熔点过高，容易造成夹渣，且脱渣困难。含量过低时，则由于熔渣熔点低，熔渣变长，铁水流动性过稀，则全位置焊接困难。MgO的含量小于2％，MgO可以调整熔渣的熔点和黏度。另一主要的造渣剂为萤石，其主要成分为CaF₂。萤石的含量为3～6％。由于萤石熔点低，过多的萤石将导致熔渣不能及时凝固，全位置焊接困难，因此萤石的含量必须控制在6％以下。但是，在加入萤石的时候，需要考虑CaO，MgO的含量。使CaO，MgO含量之和与萤石和其它氟化物的含量的比值控制在0.5～1.5％。在此范围内的熔渣具有合适的熔点，黏度，可以满足全位置焊接的需要。氟化物中除萤石外，还加入LiF₂，SrF₂，BaF₂以及氟硅酸钠中的一种或几种。研究表明，加入多种氟化物比单独加入萤石全位置焊接性能更好。其中LiF₂可以提高立焊操作性能。但含量过多时将导致烟尘增大，脱渣不良。其合适的含量为2％以下。SrF₂和BaF₂具有改善熔滴过渡的作用，其合适的含量为1～3％。氟硅酸钠具有造渣的作用，可以改善脱渣性能，其合适含量为0.5～1.5％。该焊丝的造渣剂在烧结时加入0.3～0.8％的水玻璃，水玻璃有助于造渣剂的造粒，使药粉均匀，且帮助下粉。本焊丝中稳弧剂有K₂O，Na₂O和铝镁合金。加入这些成分使电弧稳定，熔滴过渡平稳。K₂O，NaO来源于水玻璃，其含量均为0.1～0.5％。铝镁合金的含量为0.1～0.3％，过多时将导致烟尘增大，脱渣困难。本焊丝中的合金剂为Mn，Si，Ni等，合金剂加入是为了使熔敷金属具备一定的强度和韧性。研究表明，此碱性渣系焊丝中的Mn含量应控制在1.1～1.8％，Si含量应控制在0.5～1.0％，在此范围的熔敷金属具有理想的强度和韧性。强度可以达到500MPa以上，0℃冲击值可达150J。若需要进一步提高低温冲击韧性，加入0.5～1.0％的Ni，可以使冲击值进一步提高。以上合金剂同时也起到脱氧剂的作用。本发明药芯中的矿物质经过高温烧结。去除其中包含的结晶水，同时使碳酸盐分解，避免碳酸盐在焊接过程中分解爆破造成过多的飞溅。经过处理的焊丝焊接时飞溅较小，电弧燃烧稳定。

具体实施方式

本发明是一种碱性渣系的药芯焊丝，该焊丝外面用SPCC或性能相近的低炭钢带包裹，截面形状为O形对接或搭接。将钢带卷成半圆形，然后加入具有特定配比的粉末混合物，然后封口再经过拉拔减径到1.2毫米。药芯包括造渣剂、稳弧剂、脱氧剂，另外也加入一定量的合金剂和铁粉组成。以上药芯按一定比例混合均匀后加入焊丝，以下列出几个典型配方，相应填充率为20％。

试验表明，F1和F2的全位置焊接性能较好，而F3和F4不能进行全位置焊接。F1和F2的力学性能如下；

专业人士可以在以上描述基础上做很多变化，然而，这些变化仍然属于本发明的范畴。

Claims

1.一种全位置碱性气体保护药芯焊丝，其特征在于：适合于CO₂或者CO₂+Ar保护的气体保护焊药芯焊丝，该药芯焊丝是用SPCC钢带或近似的低碳钢带包裹特定组分比例的药芯经拉拔而成。

2.按照权利要求1所述的全位置碱性气体保护药芯焊丝，其特征在于：该焊丝的药芯重量占焊丝重量的14～20％，其中造渣剂占8～15％，造渣剂中CaO、MgO等碱性氧化物和氟化物的重量百分比为0.5～1.5％。

3.按照权利要求1所述的全位置碱性气体保护药芯焊丝，其特征在于：造渣剂中碱性氧化物为CaO、MgO、K₂O和Na₂O，碱性氧化物的含量之和为3～6％，其中CaO的含量为2～5％，以大理石、云母及水玻璃等形式加入药芯中。

4.按照权利要求1所述的全位置碱性气体保护药芯焊丝，其特征在于：造渣剂中含有萤石、LiF₂、SrF₂和BaF₂等多种氟化物，其含量之和为4～8％，其中萤石含量为2～5％，SrF₂含量为1～3％。

5.按照权利要求1所述的全位置碱性气体保护药芯焊丝，其特征在于：焊丝药芯中加入0.3～0.8％的水玻璃作为粘结剂和稳弧剂。

6.按照权利要求1所述的全位置碱性气体保护药芯焊丝，其特征在于：焊丝的药芯中矿物质部分经过700～900℃的烧结处理。

7.按照权利要求1所述的全位置碱性气体保护药芯焊丝，其特征在于：焊丝中铝镁合金的含量为0.1～0.3％，锰的含量为1.1～1.8％，硅的含量为0.5～1.0％。