CN103381525B

CN103381525B - 一种高效节能的电焊条

Info

Publication number: CN103381525B
Application number: CN201310269953.3A
Authority: CN
Inventors: 方臣富; 宋金英; 方芳; 李晓泉; 高延敏
Original assignee: Jiangsu University of Science and Technology
Current assignee: Jiangsu University of Science and Technology
Priority date: 2013-06-28
Filing date: 2013-06-28
Publication date: 2015-11-25
Anticipated expiration: 2033-06-28
Also published as: CN103381525A

Abstract

本发明公开了一种高效节能的电焊条，包括夹持端和引弧端，其特征在于：从内至外依次由填充焊丝、绝缘层、导电金属管和药皮相互包裹组成一两端小中间大的柱状体。本发明的高效节能的电焊条只有导电金属管导电产生电弧，且部分电弧热用于熔化填充焊丝、绝缘层和药皮，因此单位电流、单位时间内熔敷金属量显著增加，从而达到提高焊接熔化系数、节约电能、降低焊接热输入、提高焊接接头性能的目的。

Description

一种高效节能的电焊条

技术领域

本发明属于金属焊接材料技术领域，涉及一种电焊条，更具体是涉及一种高效节能的电焊条。

技术背景

焊接工业的发展是随着各国工业的发展而前进的，代表着工业水平，可反映出各国工业发展的效率和质量。焊接已经从一种传统的热加工工艺发展到了集材料、冶金、结构、力学、电子等多门学科为一体的工程工艺学科。焊接技术作为一种重要的材料加工工艺，广泛应用于机械制造、石油化工、船舶、桥梁、航空航天等行业。随着这些行业的迅猛发展，对焊接工艺中所用焊条的技术要求、焊接性能也越来越高。焊条性能直接影响到焊接结构的力学性能、工艺性能、熔敷系数，对提高焊接工件质量、减少工时、降低生产成本具有重要作用。而现有焊条的缺陷和不足严重影响了焊条的应用。

目前所有焊条的金属横截面均导电，焊接时产生的电弧热和电阻热除了损失到环境中外，全部用来熔化焊条、药皮和母材，这就导致焊接时热输入量过大，焊缝区及热影响区在高温的停留时间长且冷却速度慢，会造成焊缝区及热影响区的组织粗大，焊缝的热裂纹倾向增大；特别是焊接不锈钢和合金钢时，过大的热输入量使合金元素烧损严重，降低了焊缝的抗腐蚀性能。现有焊条中的合金元素大多数加在焊条药皮中，焊接时合金元素不仅难以熔于焊缝而且还会有烧损，药皮中合金元素过少，对焊缝性能有影响；药皮中合金元素过多，容易使药皮导电不利于焊接，而且现有焊条焊接时熔敷速度较低、耗电量较多、熔化系数较小，因此发明一种热输入小、易于合金元素过渡、高熔敷速度、耗电量少、熔化系数大的高效节能焊条具有重大意义。

发明内容

本发明的目的是针对现有焊条存在的缺陷和不足，提出一种高效节能的电焊条，使焊条在单位电流、单位时间内熔化量显著提高，从而达到提高焊接生产效率、节约电能、降低焊接热输入、提高焊接接头性能的目的。

为达到上述目的，本发明解决问题的技术方案是：

一种高效节能的电焊条，包括夹持端和引弧端，从内至外依次由填充焊丝、绝缘层、导电金属管和药皮相包裹组成一两端小中间大的柱状体。所述电焊条的总长度为300mm左右，其中一端设为夹持端，另一端设为引弧端，所述的夹持端为导电金属管，长度为20mm，用于电焊钳夹持并传送焊接电源提供的焊接电流；所述的引弧端的导电金属管比填充焊丝、绝缘层和药皮伸长1mm，使导电金属管凸出达到可靠引弧的目的。

所述绝缘层按重量百分比由组分：醇溶性丙烯酸树脂为20～31％，乙二醇丁醚醋酸酯为12～18％，环已酮为20～30％，辛醇为8～20％，KH570为1～5％，壬基酚聚氧乙烯醚为1～5％，二氧化硅为5～10％，水玻璃为2～10％，磷酸为1～5％，铝粉为4～10％，滑石粉为2～10％，氟化钙为3～8％，二氧化钛为5～10％，碳酸钙为4～10％，氟化铈为1～5％组成。

所述药皮选用酸性，按重量百分比由组分：金红石为40.5～41％，钛白粉为3.5～5％，中碳锰铁为9.5～11％，硅泥为11.5～13％，白泥为6.5～8％，大理石为6.5～8％，维纤为5.5～7％，云母为6.5～8％，长石为5.5～7％组成。

所述药皮选用碱性，按重量百分比由组分：大理石为41.5～43％，萤石为19.5～21％，金红石为2.5～4％，硅微粉为5.5～7％，锆英砂为1.5～3％，低碳锰铁为5.3～6.8％，喷雾硅铁为5.5～7％，钛铁为3.5～5％，CMC(羧甲基纤维素)为0.3～1.8％，纯碱为0.1～1％，铁粉为9.5～11％组成。

所述导电金属管的材质为H08A，所述填充焊丝和导电金属管的材料成分为相同或不相同。

所述导电金属管、填充焊丝、绝缘层和药皮的截面积之比n为导电金属管：填充焊丝：绝缘层：药皮＝3～5：1～2：1：1。

本发明的一种高效节能的电焊条与现有焊条相比较，其优点在于：

1、本发明一种高效节能的电焊条的金属截面积包括导电金属管、填充焊条截面积，但仅有导电金属管导电，填充焊丝因绝缘层绝缘不导电，因此与现有相同金属截面积焊条相比，其导电金属截面较小，这样通过相同电流时电流密度大，焊条更容易熔化。根据电工学原理可知：焊条电阻值可用公式计算，当电阻率ρ和焊条长度L相同时，本发明一种高效节能的电焊条因导电金属截面S较小，电阻值R较大；又根据电工学原理可知：电阻热可用公式Q＝I²Rt计算，当电流I和通电时间t相同时，本发明一种高效节能的电焊条产热较多；本发明一种高效节能的电焊条与现有相同直径焊条相比，焊条导电截面较小，因而较小焊接电流通过导电金属管即可产生焊接电弧，且产生的电弧热较少；其中一部分电弧热用于熔化导电金属管，另一部分电弧热用于熔化填充焊丝、绝缘层和药皮。因此，本发明一种高效节能的电焊条熔化系数高，即单位电流、单位时间内焊条熔化量增加。

2、采用现有焊条进行电弧焊时，输入母材的热量远远供大于求，输入母材的热量过多会使焊缝区及热影响区在高温的停留时间长且冷却速度慢，会造成焊缝区及热影响区的组织粗大，增大焊缝的热裂纹倾向，使焊接接头性能下降，产生较大应力和变形。采用本发明的一种高效节能的电焊条进行焊接时，与现有相同直径焊条相比，用较小的电流就可以产生焊接电弧，不但产生的电弧热较少，而且一部分电弧热还用于熔化填充焊丝、绝缘层和药皮，因此输入母材的热量显著减少，减少了焊接热输入量，提高焊缝接头性能。

3、填充焊丝的材料与导电金属管材料可以相同或不相同，填充焊丝可以添加多种合金元素，以此增加焊缝中合金元素，细化晶粒，适应不同的焊接要求。

4、绝缘层主要起电绝缘作用，也与普通焊条药皮一样起造渣、造气作用，从而达到进一步保护熔池与焊缝的目的。

附图说明

图1是本发明的一种高效节能电焊条的构造剖面示意图。

图2是本发明的一种高效节能电焊条的外观结构示意图。

具体实施方式

一种高效节能的电焊条：包含导电金属管、填充焊丝、绝缘层和药皮的截面积之比n、绝缘层材料、药皮成分；填充焊丝为单根、绝缘层为管筒状、导电金属管为管状焊条、最外层为焊条药皮。绝缘层套贴在填充焊丝表面上，导电金属管贴在绝缘层表面上，药皮涂敷在焊条上，优选的导电金属管、填充焊丝、绝缘层和药皮的截面积之比n、绝缘层材料、药皮成分的数值如下：

实施例一

导电金属管、填充焊丝、绝缘层和药皮的截面积之比n为导电金属管：填充焊丝：绝缘层：药皮＝4.5：1.5：1：1。

绝缘层主要构成(以重量百分比)：醇溶性丙烯酸树脂30％，乙二醇丁醚醋酸酯12％，环已酮20％，辛醇8％，KH5701％，壬基酚聚氧乙烯醚1％，二氧化硅6％，水玻璃2％，磷酸1％，铝粉4％，滑石粉2％，氟化钙3％，二氧化钛5％，碳酸钙4％，氟化铈1％。按上述配比混合成绝缘层药料加玻纤和其它粘合剂，经焊条压涂机压涂在填充焊条上。

药皮选用酸性，采用的电焊条药皮配方(以重量配比计)为：金红石41％，钛白粉4％，中碳锰铁10％，硅泥12％，白泥7％，大理石7％，维纤6％，云母7％，长石6％。按上述配比混合成焊条药皮药料，加水玻璃或其他黏合剂，经焊条压涂机涂在焊条上制成所需焊条。

实施例二：

绝缘层主要成分：醇溶性丙烯酸树脂30％，乙二醇丁醚醋酸酯12％，环已酮20％，辛醇8％，KH5701％，壬基酚聚氧乙烯醚1％，二氧化硅6％，水玻璃2％，磷酸1％，铝粉4％，滑石粉2％，氟化钙3％，二氧化钛5％，碳酸钙4％，氟化铈1％。按上述配比混合成绝缘层药料加玻纤和其它粘合剂，经焊条压涂机压涂在填充焊条上。

药皮选用碱性，采用的电焊条药皮配方(以重量配比计)为：大理石42％，萤石20％，金红石3％，硅微粉6％，锆英砂2％，低碳锰铁5.8％，喷雾硅铁6％，钛铁4％，CMC(羧甲基纤维素)0.8％，纯碱0.4％，铁粉10％。按上述配比混合成焊条药皮药料，加水玻璃或其他黏合剂，经焊条压涂机涂在焊条上制成所需焊条。

Claims

1.一种高效节能的电焊条，包括夹持端和引弧端，从内至外依次由填充焊丝、绝缘层、导电金属管和药皮包裹组成一两端小中间大的柱状体；其特征在于：所述绝缘层按重量百分比由组分：醇溶性丙烯酸树脂为30％，乙二醇丁醚醋酸酯为12～18％，环已酮为20～30％，辛醇为8～20％，KH570为1～5％，壬基酚聚氧乙烯醚为1～5％，二氧化硅为5～10％，水玻璃为2～10％，磷酸为1～5％，铝粉为4～10％，滑石粉为2～10％，氟化钙为3～8％，二氧化钛为5～10％，碳酸钙为4～10％，氟化铈为1～5％组成；所述药皮选用酸性时，按重量百分比由组分：金红石为40.5～41％，钛白粉为3.5～5％，中碳锰铁为9.5～11％，硅泥为11.5～13％，白泥为6.5～8％，大理石为6.5～8％，维纤为5.5～7％，云母为6.5～8％，长石为5.5～7％组成；所述药皮选用碱性时，按重量百分比由组分：大理石为41.5～43％，萤石为19.5～21％，金红石为2.5～4％，硅微粉为5.5～7％，锆英砂为1.5～3％，低碳锰铁为5.3～6.8％，喷雾硅铁为5.5～7％，钛铁为3.5～5％，CMC(羧甲基纤维素)为0.3～1.8％，纯碱为0.1～1％，铁粉为9.5～11％组成；所述填充焊丝和导电金属管的材料为相同或不相同。

2.根据权利要求1所述一种高效节能的电焊条，其特征在于：所述导电金属管、填充焊丝、绝缘层和药皮的截面积之比为导电金属管：填充焊丝：绝缘层：药皮＝3～5：1～2：1：1。

3.根据权利要求1所述一种高效节能的电焊条，其特征在于：所述填充焊丝和导电金属管的材料为H08A。