CN103659045A - 二氧化碳气体保护焊用含Ti型金属药芯焊丝 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种二氧化碳气体保护焊用含Ti型钢带药芯焊丝,该药芯焊丝由钢带外皮和金属药芯粉末组成,金属药芯粉末重量占焊丝总重量10~30%;以钢带外皮总重量百分比计,钢带外皮的组分及重量百分比为:C 0.001~0.030%,Si 0.001~0.030 %,Mn 0.01~0.30 %,Al 0.001~ 0.035%,P 0.001~ 0.020%,S 0.001~0.020%和余量Fe;以金属药芯粉末的总重量百分比计,金属药芯粉末的组分及重量百分比为:氟化物 0.1 ~5.0%,C 0.01~0.20 %,Mn 10~18%,Si 3~8%,Zr 0.01~ 1.5%,Ti 0.1~5.0%和余量Fe。该药芯焊丝不但降低气体成本及改善了焊接时飞溅多的缺点,而且可连续焊接不清渣,大大提高了劳动效率,所获得的熔敷金属具有优异的机械性能,尤其是冲击韧性。
Description
技术领域
本发明涉及一种气体保护焊用焊丝,尤其涉及一种适用于二氧化碳气体保护焊的含Ti型金属药芯焊丝,属于金属焊接材料领域。
背景技术
由于厚板焊接的质量要求非常严格,因此在验收过程中通常需要通过超声波探伤试验(UT)来检测焊缝是否存在缺陷。由于实芯焊丝的氢、氧含量较低而能够使焊缝有优异的机械性能,因此当前在建筑结构、机械制造等工业部门的厚板坡口焊接时仍主要使用实芯焊丝。但当采用二氧化碳作为保护气体进行焊接时,容易造成飞溅,若不去除焊接面上的飞溅点,则很难通过UT检测,因此很后续处理添加了很多麻烦。欧洲有使用混合气保护(80%Ar+20%CO2)的金属药芯焊丝来代替实芯焊丝用于钢结构中,其焊接时可大幅度减少飞溅。但由于亚洲与欧洲的工业结构不同,因此混合气体的价格与欧洲相比不占优势。为适应亚洲地区的工业结构及资源利用,迫切需要一种采用二氧化碳气体保护、焊接时飞溅少、劳动效率高且机械性能优异的焊接材料。
发明内容
为了克服上述技术缺陷,本发明提供了一种二氧化碳气体保护焊用含Ti型金属药芯焊丝,该焊丝不但降低了保护气体的成本,改善了焊接时飞溅多的情况,并且可连续焊接而不需清渣,大幅提高了劳动效率,此外所获得的熔敷金属具有优异的机械性能,尤其是具有优良的冲击韧性。
本发明为了解决上述技术问题所采用的技术方案是:
一种二氧化碳气体保护焊用含Ti型金属药芯焊丝,由钢带外皮和金属药芯粉末组成,所述金属药芯粉末包裹于所述钢带外皮内,所述金属药芯粉末重量占焊丝总重量的10~30%;
以钢带外皮的总重量百分比计,所述钢带外皮的组分及重量百分比为:C 0.001~0.030%,Si 0.001~0.030%,Mn 0.01~0.30 %,Al 0.001~0.035%,P 0.001~0.020%,S 0.001~0.020%,余量Fe;
以金属药芯粉末的总重量百分比计,所述金属药芯粉末的组分及重量百分比为:氟化物 0.1~5.0%,C 0.01~0.20%,Mn 10~18%,Si 3~8%,Zr 0.01~1.5%,Ti 0.1~5.0%,余量Fe;
其中所述氟化物为K2SiF6、NaF、K3AlF6和Na3AlF6中的任一种或几种的任意比例的混合物。
进一步的技术方案是:
以金属药芯粉末的总重量百分比计,所述金属药芯粉末的组分及重量百分比为:氟化物 0.1~2.0%,C 0.08~0.20%,Mn 12~18%,Si 4~8%,Zr 0.01~0.50%,Ti 0.1~3.0%,余量Fe;
其中所述氟化物为K2SiF6、NaF、K3AlF6和Na3AlF6的任意比例的混合物。
本发明所述金属药芯粉末中各组分的主要作用如下所述:
氟化物(包括NaF、Na3AlF6、K3AlF6、K2SiF6)的主要作用为稳弧和脱氢。氟化物过少时,电弧不稳,脱氢作用不大;氟化物过多时,焊接烟尘量明显增大,电弧亦不稳,飞溅较多。
C的主要作用是提供适当的力学性能。碳含量过低时,强度不足;碳含量过高时,强度太高,冲击值不佳。
Mn的主要作用是脱氧、脱硫和向焊缝中过渡合金元素。锰含量过低时,则容易产生气孔,强度不足,锰含量过高时,强度太高,冲击值不佳,焊道变窄。
Si的主用作用是通过硅锰联合脱氧,这样脱氧效果更佳,同时过渡合金元素。硅含量过低时,则容易产生气孔,强度不足,焊道窄;硅含量过高时,强度太高,冲击值不佳,熔池太稀,成型不良。
Zr的主要作用是脱氧、脱氮,并且有一定的脱氢、脱硫之功能,此外还可细化晶粒提高冲击韧性。
Ti的主要作用是向焊缝中过渡合金元素。钛含量过低时,对提高冲击值的效果不大;钛含量过高时,则强度太高,甚至会产生马氏体组织,而使冲击值低落。
本发明的有益技术效果为:本发明所述药芯焊丝同熔渣型药芯焊丝一样,由薄钢带外皮包裹金属药芯粉末组成,焊接时电流密度大,熔化速度快,金属药芯粉末中含有大量金属粉,因此比实心焊丝具有更高的熔敷速度,且熔敷效率高;且同熔渣型药芯焊丝相比,焊缝表面几乎没有焊渣,可连续焊接不清渣,不但减少了脱渣的时间,而且能够避免夹渣等缺陷;焊接时采用CO2气体保护,这大大降低了气体成本,且比实心焊丝焊接时飞溅少;由于电弧投射区较宽,且熔池扰动较少,所以焊缝成型良好;添加钛元素,使组织上具有更高比例的针状铁素体,从而细化晶粒提高冲击值。
具体实施方式
本发明所述的二氧化碳气体保护焊用含Ti型金属药芯焊丝,由钢带外皮和金属药芯粉末组成,所述金属药芯粉末包裹于所述钢带外皮内,所述金属药芯粉末重量占焊丝总重量的10~30%;
以钢带外皮的总重量百分比计,所述钢带外皮的组分及重量百分比为:C 0.001~0.030%,Si 0.001~0.030%,Mn 0.01~0.30 %,Al 0.001~0.035%,P 0.001~0.020%,S 0.001~0.020%,余量Fe;
以金属药芯粉末的总重量百分比计,所述金属药芯粉末的组分及重量百分比为:氟化物 0.1~5.0%,C 0.01~0.20%,Mn 10~18%,Si 3~8%,Zr 0.01~1.5%,Ti 0.1~5.0%,余量Fe;
其中所述氟化物为K2SiF6、NaF、K3AlF6和Na3AlF6中的任一种或几种的任意比例的混合物。
其中金属药芯粉末更优的组分及重量百分比为:以金属药芯粉末的总重量百分比计,所述金属药芯粉末的组分及重量百分比为:氟化物0.1~2.0%,C 0.08~0.20%,Mn 12~18%,Si 4~8%,Zr 0.01~0.50%,Ti 0.1~3.0%,余量Fe;
其中所述氟化物为K2SiF6、NaF、K3AlF6和Na3AlF6的任意比例的混合物。
为了更好的理解本发明,下面通过实施例1~8来进一步说明,但本发明并不局限于下述实施例。
采用焊丝生产行业内通用的制造工艺,按照表1所述的钢带组分制作钢带外皮,按照表2所述的金属药芯组分进行金属药芯粉末的配置,并将金属药芯粉末包裹于钢带外皮中。
表1 钢带外皮组分及重量百分比(%)
表2 金属药芯粉末组分及重量百分比(%)
表3 熔敷金属的化学成分(%)
表4 熔敷金属的机械性能
注:冲击功为在-20℃下测定结果。
表5 本发明药芯焊丝与实芯焊丝飞溅量比较
实施例1~8中所述药芯焊丝和实芯焊丝的线径均为1.2mm,焊接操作条件均一致:电流为320A,电压为37V,焊接速度为600mm/min,焊接时间为30s。
由表3、表4和表5可以看出,本发明所述药芯焊丝不但降低了保护气体的成本,改善了焊接时飞溅多的情况,并且可连续焊接而不需清渣,大幅提高了劳动效率,此外所获得的熔敷金属具有优异的机械性能,尤其是具有优良的冲击韧性。
Claims (2)
1.一种二氧化碳气体保护焊用含Ti型金属药芯焊丝,由钢带外皮和金属药芯粉末组成,所述金属药芯粉末包裹于所述钢带外皮内,其特征在于:
所述金属药芯粉末重量占焊丝总重量的10~30%;
以钢带外皮的总重量百分比计,所述钢带外皮的组分及重量百分比为:C 0.001~0.030%,Si 0.001~0.030%,Mn 0.01~0.30 %,Al 0.001~0.035%,P 0.001~0.020%,S 0.001~0.020%,余量Fe;
以金属药芯粉末的总重量百分比计,所述金属药芯粉末的组分及重量百分比为:氟化物 0.1~5.0%,C 0.01~0.20%,Mn 10~18%,Si 3~8%,Zr 0.01~1.5%,Ti 0.1~5.0%,余量Fe;
其中所述氟化物为K2SiF6、NaF、K3AlF6和Na3AlF6中的任一种或几种的任意比例的混合物。
2.根据权利要求1所述的二氧化碳气体保护焊用含Ti型金属药芯焊丝,其特征在于:以金属药芯粉末的总重量百分比计,所述金属药芯粉末的组分及重量百分比为:氟化物 0.1~2.0%,C 0.08~0.20%,Mn 12~18%,Si 4~8%,Zr 0.01~0.50%,Ti 0.1~3.0%,余量Fe;
其中所述氟化物为K2SiF6、NaF、K3AlF6和Na3AlF6的任意比例的混合物。
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