CN102873474B

CN102873474B - 一种微渣自保护硬面堆焊药芯焊丝

Info

Publication number: CN102873474B
Application number: CN201210185313.XA
Authority: CN
Inventors: 刘军军; 张萌; 郭守晖
Original assignee: Nanchang University
Current assignee: Nanchang University
Priority date: 2012-06-07
Filing date: 2012-06-07
Publication date: 2014-06-18
Anticipated expiration: 2032-06-07
Also published as: CN102873474A

Abstract

一种微渣自保护硬面堆焊药芯焊丝，由低碳钢钢带和药芯组成，其特征是药芯的组分按质量百分数为：高碳铬铁75-90%；锰铁3.5-5.5%；硅铁1-4.0%；石墨2.5-4%；TiO₂0.2-2%；氟化物0.2-2%；碳酸盐0-1%；铝镁合金粉0.2-2%；其余为铁粉。本发明能在不降低现有的堆焊层硬度以及耐磨性的同时达到降低药芯焊丝成本的目的，其焊丝能在焊道表面形成微渣，并喷水之后自动脱落，从而减少工作量，提高生产效率。

Description

一种微渣自保护硬面堆焊药芯焊丝

技术领域

本发明属于堆焊材料技术领域。

背景技术

在冶金、发电、矿山、建材、煤碳、水泥等行业中，许多工况条件都存在设备的严重磨损问题，造成设备过早地损坏，需要停机检修或更换。因此，研制高性能的抗磨材料、提高设备的使用寿命，对减少停机和维修，提高产量，增加效益，都具有重大意义。

Fe-Cr-C堆焊合金因初生硬质相，共晶碳化物和较软的Fe基体的结合而表现出良好的耐磨性，且价格低廉并具有良好的高温性能而被广泛地在这些工业生产中采用。

目前，一般采用只含铁、铬、碳、硅、锰的药芯焊丝在需修复件上进行堆焊，形成Fe-Cr-C合金系的耐磨堆焊合金，提高机械零件的耐磨性能。对于耐磨性能要求更高的修复，会在此基础上，添加钛、钨、铌、钒、钼等贵金属元素来进一步地提高堆焊层的耐磨性能。但同时这些添加贵金属元素的药芯焊丝往往价格昂贵。

因此，在保证现有耐磨性能不降低的情况下，更大程度地降低药芯焊丝成本，就显得很有必要。

另一方面，现有的硬面堆焊药芯焊丝在堆焊的过程中，焊道表面会有渣壳生产，在连续堆焊时需对表面渣壳进行清除，这样就增加了施工人员的工作量，同时会降低工作效率。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种微渣自保护硬面堆焊药芯焊丝，采用价格低廉的原材料，降低成本；控制矿物粉的种类和含量，使得焊后只生产微量熔渣且喷水之后熔渣自动脱落，提高生产效率。

本发明所述的焊丝由低碳钢钢带和药芯组成，药芯的组分按质量百分数为：高碳铬铁75-90%；锰铁3.5-5.5%；硅铁1-4.0%；石墨2.5-4%；TiO₂0.2-2%；氟化物0.2-2%；碳酸盐0-1%；铝镁合金粉0.2-2%；其余为铁粉。

本发明所述的药芯中的氟化物为萤石、氟硅酸钠、氟化钡或氟化锂中的两种或两种以上组成，含量为0.2-2%。

本发明药粉填充率为46-52%。焊丝直径为2.8mm或3.2mm。

本发明的药芯焊丝制备方法。

1、原材料需放入干燥箱中，120摄氏度烘烤4小时。

2、将上述干燥好的药芯原材料放入混料机中充分混合均匀。

3、采用药芯焊丝生产设备，药粉填充率为46-52%，经拉丝机4-6次拉拔减径至直径2.8mm或3.2mm的药芯焊丝。

药芯焊丝药粉中主要成分作用如下：

高碳铬铁：全部铬元素的加入形式，部分碳元素的加入形式，铬、铁与碳结合形成M₇C₃初生碳化物，提高堆焊层的硬度和耐磨性。

锰铁：锰具有良好的脱氧和脱硫能力，与硅形成联合脱氧。

硅铁：硅具有良好的脱氧能力，与锰在熔池中联合脱氧，避免焊道表面FeO生成而产生粘渣现象。

石墨：提供碳元素，一部分与氧结合形成CO气体保护电弧和溶池，另一部分进入堆焊层提高堆焊层硬度和耐磨性。

TiO₂：提高电弧的稳定性，同时参与形成熔渣。

氟化物：氟化物由萤石、氟硅酸钠、氟化钡、氟化锂中的两种或三种组成，与SiO₂、TiO₂一起参与形成熔渣并能改散熔渣的流动性，含量控制在0.2-2%，可以形成微渣并在喷水之后自动脱落。

碳酸盐：分解出保护气体并参与造渣。

铝镁合金粉：铝镁具有强烈的脱氮脱氧能力，在堆焊时形成先期脱氧，能够减弱空气对电弧的影响。

本发明与现有技术相比具有以下优点。

1、焊丝中的铬元素不以价格贵的碳化铬和单质铬的形式加入，而是全部以价格低廉的高碳铬铁的形式加入，再辅以高的药粉填充率，可保证堆焊层含铬量大于20%。足够的铬元素含量，以及焊丝中高的碳元素含量，能够保证焊后生成过共晶成分的堆焊合金。过共晶成分的堆焊合金，会形成高硬度（Hv1300-1500）的M₇C₃初生碳化物，在抗磨损时起到抗磨骨架的作用可以保证堆焊层的高耐磨性。这样就能在不降低现有的堆焊层硬度以及耐磨性的同时达到降低药芯焊丝成本的目的。

2、严格控制药芯中矿物粉的量，特别是氟化物的种类和含量，通过铝镁先期脱氧脱氮和硅锰联合脱氧，在焊道表面形成微渣，并喷水之后自动脱落，从而减少工作量，提高生产效率。

附图说明

图1实施例1焊道表面宏观形貌图。

具体实施方式

实施例1。

选用12x0.3（宽度12mm，厚度0.3mm）的低碳钢钢带，清洗之后将其轧成U型。取高碳铬铁1300g，高碳锰铁70g，75#硅铁30g，石墨50g，铁粉50g，TiO₂6g，氟化钙3g，氟硅酸钠5g，碳酸钙3g，铝镁合金粉9g，一起放入干燥箱中120摄氏度烘烤4小时，然后放入混料机中充分混合均匀。将混好的药粉通过送粉器加入到U型钢带槽中成型，药粉填充率为47%。经拉丝机5次拉拔减径至直径为2.8mm的焊丝。在29.6-30.3V的电压和280-360A的电流下进行明弧堆焊，堆焊层宏观硬度为56HRC。

实施例2。

选用16x0.4（宽度16mm，厚度0.4mm）的低碳钢带，清洗之后将其轧成U型。取高碳铬铁1400g，高碳锰铁65g，45#硅铁50g，石墨55g，铁粉25g，TiO₂10g，氟化钙5g，氟化呗5g，氟化锂3g，氟硅酸钠3g，碳酸钙3g，铝镁合金粉15g，一起放入干燥箱中120摄氏度烘烤4小时，然后放入混料机中充分混合均匀。将混好的药粉通过送粉器加入到U型钢带槽中成型，药粉填充率为49%。经拉丝机6次拉拔减径至直径为3.2mm的焊丝。在29.6-30.3V的电压和300-420A的电流下进行明弧堆焊，堆焊层宏观硬度为58HRC。

实施例3。

选用12x0.3（宽度12mm，厚度0.3mm）的低碳钢钢带，清洗之后将其轧成U型。取高碳铬铁1200g，高碳锰铁65g，75#硅铁30g，石墨45g，铁粉50g，TiO₂8g，氟化锂4g，氟硅酸钠8g，碳酸钠5g，铝镁合金粉13g，一起放入干燥箱中120摄氏度烘烤4小时，然后放入混料机中充分混合均匀。将混好的药粉通过送粉器加入到U型钢带槽中成型，药粉填充率为50%。经拉丝机4次拉拔减径至直径为2.8mm的焊丝。在29.6-30.3V的电压和280-360A的电流下进行明弧堆焊，堆焊层宏观硬度为55HRC。

实施例4。

选用16x0.4（宽度16mm，厚度0.4mm）的低碳钢带，清洗之后将其轧成U型。取高碳铬铁1500g，中碳锰铁70g，75#硅铁35g，石墨55g，铁粉50g，TiO₂16g，氟化钙6g，氟硅酸钠5g，碳酸钙3g，铝镁合金粉10g，一起放入干燥箱中120摄氏度烘烤4小时，然后放入混料机中充分混合均匀。将混好的药粉通过送粉器加入到U型钢带槽中成型，药粉填充率为48%。经拉丝机5次拉拔减径至直径为3.2mm的焊丝。在29.6-30.3V的电压和300-420A的电流下进行明弧堆焊，堆焊层宏观硬度为57HRC。

本发明的药芯焊丝不受上述实例的限制，任何在本发明的权利要求书要求保护的范围内的改进和变化都在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种微渣自保护硬面堆焊药芯焊丝，由低碳钢钢带和药芯组成，其特征是药芯的组分按质量百分数为：高碳铬铁75-90%；锰铁3.5-5.5%；硅铁1-4.0%；石墨2.5-4%；TiO₂0.2-2%；氟化物0.2-2%；碳酸盐0-1%；铝镁合金粉0.2-2%；其余为铁粉。

2.根据权利要求1所述的微渣自保护硬面堆焊药芯焊丝，其特征是药芯中所述的氟化物为萤石、氟硅酸钠、氟化钡或氟化锂中的两种或两种以上组成。

3.根据权利要求1所述的微渣自保护硬面堆焊药芯焊丝，其特征是药粉填充率为46-52%。