CN103170755B - 一种不等厚度药皮的扁平圆角形堆焊焊条 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种不等厚度药皮的扁平圆角形堆焊焊条，本发明所述焊芯的截面为扁平圆角形状，焊芯的厚度与扁平面的宽度之比为1：1.5～3，所述圆角的半径是焊芯厚度的二分之一；所述的药皮截面为不等厚度形状，两扁平面外面涂覆的药皮厚度为1.6～3mm，两圆角外面涂覆的药皮厚度为1.2～2.0mm。本发明能显著地增加焊条药皮的重量比（同样截面的扁平圆角形焊芯涂覆药皮的有效面积比圆棒形焊芯大得多），使更多的耐磨合金熔化过渡到堆焊焊缝中以提高耐磨性；添加更多的导电性好的合金材料来提高药皮的熔化速度和电弧稳定性；能有效地克服焊条两圆角由于药皮过厚而产生两侧的药皮脱落掉块和药皮熔化不充分的关键技术问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种不等厚度药皮的扁平圆角形堆焊焊条，属于电焊条技术领域。
背景技术
堆焊焊条主要用于耐磨部件表面的焊接或修复，从而进一步提高部件的使用寿命，堆焊焊条通常也称耐磨焊条。由于具有操作灵活方便，品种规格齐全，使用成本低等优势，仍是目前耐磨焊接领域使用最多、应用最广的焊接材料。
随着矿产工业的迅速发展，耐磨部件的用量日益增多，明显地增加了耐磨堆焊的工作量和堆焊焊条的需求量，所以，提高堆焊焊条的耐磨性能及堆焊效率是急需解决的问题。
众所周知，目前广为使用的堆焊焊条为圆棒形，提高堆焊焊条的焊接效率的问题通常为两个途径：①增大焊条的规格直径，但增大规格直径会影响焊接工艺性能，所以Φ5.8mm直径的堆焊焊条已属于大规格焊条；②调节药皮中的组分配比，在药皮中多添加导电性好的合金元素，由于药皮重量比限制(药皮所占焊条的重量比例，体现在药皮的厚度)，不能太多的添加。提高堆焊焊条耐磨性能的问题通常为三个途径：①改变焊芯的材质，使用硬度高的焊芯，利用熔化的焊芯金属过渡到焊缝中来提高焊缝的耐磨性能，但硬度高的焊芯不宜拉拔成形，所以很少使用；②调节药皮中的组分配比，在药皮中多添加耐磨性好的合金元素，由于药皮重量比限制，很难加入太多的耐磨性合金；③增加药皮重量比，即增大药皮的厚度，目的是在药皮中多加入耐磨合金材料，这也是堆焊焊条通常为厚药皮焊条的缘故，但药皮太厚会产生焊接抽心套筒过长、药皮脱落掉块和药皮熔化不充分的问题，另外，随着药皮厚度的增加使焊条的涂覆生产难度增大，所以制约了药皮厚度的增加。
从上述内容可知，增大焊条规格和增加焊条药皮重量比是提高堆焊效率和耐磨性的有效途径。已经有人对此进行了研究，如中国专利号为95250676.9、授权公告号为CN2253684、授权公告日为1997年5月7日、名称为《集束焊条》的实用新型专利，是将多根焊条捆绑成一束进行施焊来提高焊接效率。中国专利号为92242710.0、授权公告号为CN2158323、授权公告日为1994年3月9日、名称为《多芯带状堆焊焊条》的实用新型专利，是将多根焊芯并排一组后涂覆药皮制成堆焊焊条来提高堆焊效率。中国专利号为01115103.X、授权公告号为CN1161204C、授权公告日为2004年8月11日、名称为《双芯焊条及单弧焊接工艺》的发明专利，是两根相互绝缘的并排焊条且再涂覆制成的焊条，两焊芯之间建立电弧来熔化焊条以提高熔化效率，这种焊条不适宜于堆焊焊条(堆焊焊条药皮不绝缘)。中国专利号为96216651.0、授权公告号为CN2282957、授权公告日为1998年6月3日、名称为《多层扁焊条》的实用新型专利，是一种由焊芯、金属扁管、药芯、药皮的组合制成椭圆形焊条，主要解决焊条发红的问题。中国专利申请号为200810195326.9、申请公布号为CN101722376A、申请公布日为2010年6月9日、名称为《能适应多种规格焊缝的电焊条》的发明专利申请，是一种截面为三角形的电焊条，主要是解决能焊接多种形状的焊缝。中国专利申请号为201010273418.1、申请公布号为CN101934436A、申请公布日为2011年1月5日、名称为《高效焊接条》的发明专利申请，是一种扁形尖头焊条，利用尖头容易引弧来提高工作效率。中国专利号为96222037.X、授权公告号为CN2267889、授权公告日为1997年11月19日、名称为《电焊条》的实用新型专利，是一种长短轴分别对称截面的椭圆或扁圆电焊条。中国专利申请号为03110940.3、申请公布号为CN1439477、申请公布日为2003年9月3日、名称为《扁平形电焊条》的发明专利申请，是一种截面为扁平形的电焊条，主要是通过改变运条方向能解决薄厚工件不开坡口或少开坡口的焊接。
上面提到的《高效焊接条》、《电焊条》和《扁平形电焊条》，焊条的形状都是扁平形，但都忽略了一个最关键的技术问题，即扁形焊条两侧的药皮厚度不能太厚，否则，焊接时会产生两侧的药皮脱落掉块和药皮熔化不充分的质量问题，所以不能制造大规格厚药皮的堆焊焊条，对于进一步提高堆焊焊条的堆焊效率和提高堆焊耐磨性必然受到影响。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术存在的问题，即扁形焊条两侧的药皮厚度不能太厚，否则，焊接时会产生两侧的药皮脱落掉块和药皮熔化不充分的质量问题，所以不能制造大规格厚药皮的堆焊焊条，对于进一步提高堆焊焊条的堆焊效率和提高堆焊耐磨性必然受到影响。进而提供一种不等厚度药皮的扁平圆角形堆焊焊条。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种不等厚度药皮的扁平圆角形堆焊焊条，包括焊芯和药皮，所述药皮涂覆在焊芯的外面；所述焊芯的截面为扁平圆角形状，焊芯的厚度与扁平面的宽度之比为1：1.5～3，所述圆角的半径是焊芯厚度的二分之一；所述的药皮截面为不等厚度形状，两扁平面外面涂覆的药皮厚度为1.6～3mm，两圆角外面涂覆的药皮厚度为1.2～2.0mm。
本发明通过改变焊芯截面为扁平圆角形状的技术方案，结果在于能明显地改善堆焊电弧熔化特性，不产生偏弧现象，且电弧燃烧稳定；能有效地增大堆焊电流的使用范围，如Φ4.0mm的圆棒形堆焊焊条正常使用电流范围150～180A，扁平圆角形堆焊焊条在90A小电流和200A大电流焊接时，电弧都能稳定燃烧，且焊缝成形美观；能显著地提高堆焊熔化速度，在焊条同样规格大小(焊芯截面积相同)的情况下，扁平形比圆棒形结构更容易熔化，所需能量更低，熔化速度快，熔深浅，堆焊效率高；能实现制造更大规格的产品，扁平圆角形堆焊焊条所制造的大规格焊条容易生产，按焊芯截面积计算，本发明已制造出Φ8.0mm规格的不等厚度药皮的扁平圆角形堆焊焊条，且堆焊操作工艺稳定，堆焊后的焊缝宽而平整美观。因此，改变焊芯截面为扁平圆角形状的技术方案，能有效地解决堆焊焊条的堆焊效率问题。对Φ4.0mm的圆棒形和相同截面积的扁平圆角形这两种堆焊焊条进行堆焊比较，在180A焊接电流不变的条件下，扁平圆角形堆焊焊条要比圆棒形堆焊焊条的焊接速度快0.5倍，如果提高扁平圆角形堆焊焊条的焊接电流或使用更大规格的扁平圆角形堆焊焊条，则堆焊效率更高。
本发明通过改变药皮的不等厚度的技术方案，结果能显著地增加焊条药皮的重量比(同样截面的扁平圆角形焊芯涂覆药皮的有效面积比圆棒形焊芯大得多)，使更多的耐磨合金熔化过渡到堆焊焊缝中以提高耐磨性；能有利于实现在药皮中添加更多的耐磨合金材料来提高堆焊焊缝的耐磨性能，添加更多的导电性好的合金材料来提高药皮的熔化速度和电弧稳定性；能有效地克服焊条两圆角由于药皮过厚而产生两侧的药皮脱落掉块和药皮熔化不充分的关键技术问题。因此，改变药皮的不等厚度的技术方案，能有效地解决堆焊焊条的耐磨性能问题。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
(一)与圆棒形堆焊焊条相比：
1.焊接电弧燃烧稳定，没有偏弧现象，焊缝成形平滑美观无明显焊波。
2.堆焊使用的焊接电流调节范围宽，堆焊工艺容易掌握，具有高效节电的优势。
3.窄向运条时能一次堆焊形成窄而高的堆焊焊道，宽向运条时能一次堆焊形成宽而平滑的堆焊焊道。
4.堆焊熔化速度快，堆焊效率高。
5.药皮重量比大，耐磨合金多，堆焊熔深浅，稀释率低，堆焊后的焊缝整体耐磨性能好。
6.能制造大规格的堆焊焊条，显著提高堆焊生产效率。
(二)与扁平形堆焊焊条相比：
由于本发明为扁平圆角形和不等厚度药皮的堆焊焊条，能制造更大规格和更厚药皮的堆焊焊条，所以明显的优点是堆焊效率更高，堆焊的焊缝整体耐磨性能更好。由于目前扁平形焊条除了本发明有产品(经过了国家材料检验中心检验)，在市场上还没有发现有类似的产品，所以无从进行实际对比其优缺点。
附图说明
图1是不等厚度药皮的扁平圆角形堆焊焊条结构示意图；
图2是不等厚度药皮的扁平圆角形堆焊焊条的不同取向堆焊示意图；
图3是不等厚度药皮的扁平圆角形堆焊焊条与圆棒形焊条堆焊成形示意图。
附图标记说明：
1-焊芯，2-药皮，3-扁平面，4-圆角，21-宽向堆焊，22-窄向堆焊，23-圆棒形焊条堆焊，24-宽向堆焊焊缝截面，25-窄向堆焊焊缝截面，26-圆棒形焊条堆焊焊缝截面，27-母材，31-不等厚度药皮的扁平圆角形堆焊焊条堆焊焊缝，32-圆棒形焊条堆焊焊缝。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明做进一步的详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式，但本发明的保护范围不限于下述实施例。
如图1所示，本实施例所涉及的一种不等厚度药皮的扁平圆角形堆焊焊条，包括焊芯1和药皮2，所述药皮2涂覆在焊芯1的外面；所述焊芯1的截面为扁平圆角形状，焊芯1的厚度H与扁平面3的宽度B之比为H：B＝1：1.5～3，所述圆角4的半径R是焊芯1厚度H的二分之一；所述的药皮2截面为不等厚度形状，两扁平面3外面涂覆的药皮2的厚度为1.6～3mm，两圆角4外面涂覆的药皮2的厚度为1.2～2.0mm。
实施例1：所用不等厚度药皮的扁平圆角形堆焊焊条，焊芯1的厚度H为1.6mm，圆角4的半径R为0.8mm，焊芯截面积与Φ3.2mm圆棒形焊芯相同(焊芯直径Φ3.2mm，药皮厚度1.4mm。)，两扁平面3外面药皮2的厚度均为1.6mm，两圆角4外面药皮2的厚度均为1.2mm。圆棒形堆焊焊条在130～150A焊接电流时能进行正常堆焊成形，不等厚度药皮的扁平圆角形堆焊焊条在80A焊接电流情况下能堆焊出美观的焊缝，将焊接电流增加到170A时同样能堆焊出平整光滑的焊缝，而且堆焊速度是圆棒形正常堆焊速度的0.5倍。
实施例2：如图2所示，其中所用圆棒形堆焊焊条，焊芯直径Φ4.0mm，药皮厚度1.8mm，为厚药皮堆焊焊条。其中所用不等厚度药皮的扁平圆角形堆焊焊条，焊芯1的厚度H为2mm，圆角4的半径R为1mm，焊芯截面积与Φ4.0mm圆棒形焊芯相同，两扁平面3外面药皮2的厚度均为2.5mm，两圆角4外面药皮2的厚度均为1.6mm，由于扁平形比圆棒形表面积大，再加上两扁平面的药皮厚度大，所以扁平圆角形不等厚度药皮堆焊焊条所涂覆的药皮总量要多。这两种堆焊焊条采用同样的配方制造成形，在同一个母材27上面堆焊比较，均采用单道运条的方式进行施焊。
用不等厚度药皮的扁平圆角形堆焊焊条，采用宽向运条方式在母材27上面堆焊，焊接电流为120A时，熔池为扁弧形状，熔深为一平直线，深度1.0mm。焊接电流为140～180A时，堆焊速度随焊接电流的增加而明显加快，熔池为扁平形状，形成的宽向堆焊焊缝截面24，焊缝接近扁方形，焊缝表面为宽平面，表面平整无焊波迹象，熔深为1.1mm，稀释率低，经测试的焊缝表面层与焊缝底部的硬度值接近。当焊接电流提高到200A时，堆焊速度明显增加，焊缝成形更为光滑平整。当焊接电流增加到220A时，焊接到一半时焊条开始发红，药皮开始脱落不能正常焊接，通过实际堆焊说明该焊条适应的焊接电流范围宽和熔化速度快的显著特点，宽向堆焊适宜大电流焊接。
用同样规格的不等厚度药皮的扁平圆角形堆焊焊条，采用窄向运条方式在母材27上面堆焊，焊接电流为120A时，形成的窄向堆焊焊缝截面25，焊缝为高矩形，焊缝表面为半圆面，表面光滑无焊波迹象，熔深为半圆形，最大深度1.1mm，稀释率低。焊接电流为90A时，电弧燃烧稳定，焊缝成形变得更窄且增高。焊接电流为70A时，电弧不稳不能正常堆焊成形。说明该焊条在小电流的情况下能正常堆焊施工，窄向堆焊适宜小电流焊接。
用所述的圆棒形堆焊焊条在母材27上面堆焊，焊接电流170A，熔池为椭圆形状，形成的圆棒形焊条堆焊焊缝截面26，焊缝为半圆形，焊缝表面为半圆面，表面光滑但有焊波迹象，熔深为半圆形，最大深度3mm，稀释率高，经测试的焊缝表面层与焊缝底部的硬度值相差HRC15(表层HRC58)。
经上述堆焊的比较结果，对于不等厚度药皮的扁平圆角形堆焊焊条，由于焊条结构的改变，使电弧形态和熔池形状发生了变化，所使用的焊接电流范围变宽，而且能焊接成熔深浅、成形美观的焊缝和具有堆焊效率高的显著特点，由于药皮所占比例大，耐磨合金过渡量多，稀释率低，所以具有堆焊焊缝耐磨性能高的显著特点。
实施例3：如图3所示，其中所用圆棒形堆焊焊条的焊芯直径为Φ5.0mm，药皮厚度2.0mm。其中所用不等厚度药皮的扁平圆角形堆焊焊条其焊芯1的厚度H为3.0mm，圆角4的半径R为1.5mm，焊芯截面积计算为Φ8.0mm规格的焊条，两扁平面3外面的药皮2的厚度均为3.0mm，两圆角4外面药皮2的厚度均为2.0mm。这两种堆焊焊条采用同样的配方制造成形，但焊芯规格和药皮所占比例不同，用这两种焊条在同一个母材27上面均采用多道连续堆焊的方式进行比较。
用圆棒形堆焊焊条，焊接电流190A，在母材27上面的圆棒形焊条堆焊焊缝32表面为一条条的圆弧形焊道。
用不等厚度药皮的扁平圆角形堆焊焊条，焊接电流380A，采用宽向运条方式在母材27上面单道堆焊，不等厚度药皮的扁平圆角形堆焊焊条堆焊焊缝31表面为一光滑的平整面，无焊道迹象，堆焊效率获得了显著的提高，而且由于药皮重量比大，过渡到堆焊焊缝中的耐磨合金量多，所以耐磨性能也得到显著的提高。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，这些具体实施方式都是基于本发明整体构思下的不同实现方式，而且本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种不等厚度药皮的扁平圆角形堆焊焊条，其特征在于，包括焊芯（1）和药皮（2），所述药皮（2）涂覆在焊芯（1）的外面；所述焊芯（1）的截面为扁平圆角形状，焊芯（1）的厚度（H）与扁平面（3）的宽度（B）之比为1：1.5～3，所述圆角（4）的半径（R）是焊芯（1）厚度（H）的二分之一；所述的药皮（2）截面为不等厚度形状，两扁平面（3）外面涂覆的药皮（2）的厚度为1.6～3mm，两圆角（4）外面涂覆的药皮（2）的厚度为1.2～2.0mm。
2.根据权利要求1所述的不等厚度药皮的扁平圆角形堆焊焊条，其特征在于，所述焊芯（1）的厚度（H）为1.6mm，圆角（4）的半径（R）为0.8mm，两扁平面（3）外面药皮（2）的厚度均为1.6mm，两圆角（4）外面药皮（2）的厚度均为1.2mm。
3.根据权利要求1所述的不等厚度药皮的扁平圆角形堆焊焊条，其特征在于，所述焊芯（1）的厚度（H）为2mm，圆角（4）的半径（R）为1mm，两扁平面（3）外面药皮（2）的厚度均为2.5mm，两圆角（4）外面药皮（2）的厚度均为1.6mm。
4.根据权利要求1所述的不等厚度药皮的扁平圆角形堆焊焊条，其特征在于，所述焊芯（1）的厚度（H）为3.0mm，圆角（4）的半径（R）为1.5mm，两扁平面（3）外面药皮（2）的厚度均为3.0mm，两圆角（4）外面药皮（2）的厚度均为2.0mm。
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