CN104209662A - 一种抗裂纹耐磨堆焊药芯焊丝及其制备方法 - Google Patents

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张明
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Abstract

本发明公开了一种抗裂纹耐磨堆焊药芯焊丝，由外皮和药芯组成，药芯按质量百分比有以下组分组成：Cr40～50％，Ni3～10％，Mn5～10％，Si5～10％，CaF24～10％，Li2CO35～10％，Al/Mg合金10～15％，余量为Fe。本发明还公开了其制备方法：将药芯组分混合均匀后烘干，然后添加到H08A钢带轧制成的U型槽中，再通过碾压闭合拉拔，最后拉直，包装即可。本发明抗裂纹耐磨堆焊药芯焊丝，在保证硬度和耐磨性的同时，避免堆焊层裂纹的出现，使堆焊层具有一定的韧性，具有更好的焊接工艺性，焊接飞溅少，熔敷率高；适合于自动焊接设备，具有较高的生产效率，且制备方法简单，操作方便。

Description

一种抗裂纹耐磨堆焊药芯焊丝及其制备方法
技术领域
本发明属于焊接材料及其制备技术领域，具体涉及一种抗裂纹耐磨堆焊药芯焊丝，本发明还涉及该药芯焊丝的制备方法。
背景技术
机械零件的主要失效形式中因磨损而失效的比重占60％-80％。因而对材料表面改性，提高耐磨性或对已经失效的材料进行修复，延长其使用寿命，提高经济效益具有重大的现实意义。
耐磨堆焊技术是一种常用的表面改性及修复的方法，主要应用于水泥工业、钢铁工业、电力工业、采矿等行业。药芯焊丝作为新一代的焊材，具有熔敷率高，熔敷速度快；工艺性能好，成形美观；成分容易调整，焊接适应性强等三大优点。近年来药芯焊丝逐渐成为耐磨堆焊的首选焊材。
现有的耐磨堆焊药芯焊丝大多含有石墨粉，其目的在于在堆焊层中引入C作为主要强化元素，同时兼用Ti、V、B、Cr等元素来提高堆焊层的硬度。这种方法固然能够获得具有较高硬度的堆焊层，但随着石墨粉的加入，堆焊层迅速变脆，焊接完成后，堆焊层上不可避免会出现宏观裂纹，从而使堆焊层的保护效果大大降低。
发明内容
本发明的目的是提供一种抗裂纹耐磨堆焊药芯焊丝，解决了现有药芯焊丝的堆焊层上会出现宏观裂纹，导致堆焊层的保护效果降低的问题。
本发明所采用的另一个目的是提供一种抗裂纹耐磨堆焊药芯焊丝的制备方法。
本发明所采用的技术方案是，一种抗裂纹耐磨堆焊药芯焊丝，由外皮和药芯组成，药芯按质量百分比由以下组分组成：Cr40％～50％，Ni3％～10％，Mn5％～10％，Si5％～10％，CaF24％～10％，Li2CO35％～10％，Al/Mg合金10％～15％，余量为Fe，以上组分质量百分比之和为100％。
本发明的特点还在于：
外皮材料为H08A钢带。
该药芯焊丝中药芯的填充率(质量比)为25％～30％。
本发明所采用的另一个技术方案是，一种抗裂纹耐磨堆焊药芯焊丝的制备方法，具体步骤如下：
步骤1，按质量百分比分别称取Cr40％～50％，Ni3％～10％，Mn5％～10％，Si5％～10％，CaF24％～10％，Li2CO35％～10％，Al/Mg合金10％～15％，余量为Fe，以上组分质量百分比之和为100％；
步骤2，将步骤1称取的材料混合均匀，然后放置在烘干炉中烘干，得到药芯粉末；
步骤3，将宽14mm、厚0.3mm的H08A钢带放置在药芯焊丝成型机的放带机上，通过成型机将H08A钢带轧制成U型槽，然后向U型槽中添加步骤2得到的药芯粉末，控制药芯粉末的填充率为25％～30％，再通过成型机将U型槽碾压闭合，并将其拉拔至2.0mm，得到药芯焊丝；
步骤4，最后用拉丝机将步骤3制备的药芯焊丝拉直，盘成圆盘，密封包装即可。
本发明的特点还在于：
步骤2中烘干的温度为200～400℃，时间为2～3h。
本发明的有益效果是：
1.本发明抗裂纹耐磨堆焊药芯焊丝，利用Cr、Mn元素提高堆焊合金的淬透性，促进马氏体的形成，从而提高堆焊层的硬度，进而提高堆焊层的耐磨性；同时Cr、Ni、Si、Mn的固溶强化作用提高了堆焊层的硬度，进一步提高其耐磨性。
2.本发明抗裂纹耐磨堆焊药芯焊丝，在保证硬度和耐磨性的同时，避免堆焊层裂纹的出现，使堆焊层具有一定的韧性。
3.本发明抗裂纹耐磨堆焊药芯焊丝，为细直径药芯焊丝，具有更好的焊接工艺性，焊接飞溅少，熔敷率高；适合于自动焊接设备，具有较高的生产效率。
4.本发明抗裂纹耐磨堆焊药芯焊丝的制备方法，工艺简单，操作方便，适合批量化生产。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明抗裂纹耐磨堆焊药芯焊丝，由外皮和药芯组成，外皮材料为H08A钢带，药芯按质量百分比有以下组分组成：Cr40％～50％，Ni3％～10％，Mn5％～10％，Si5％～10％，CaF24％～10％，Li2CO35％～10％，Al/Mg合金10％～15％，余量为Fe，以上组分质量百分比之和为100％。
该药芯焊丝中药芯的填充率(质量比)为25％～30％。
本发明抗裂纹耐磨堆焊药芯焊丝中各组分的作用如下：
Cr元素能提高合金的淬透性，促进马氏体的形成，马氏体具有很高的硬度；Ni元素的加入也会提高材料的硬度，Ni和Cr共同使用对提高堆焊层的淬透性有极强作用，远远超过两个元素单独加入的效果；Si溶解在铁素体和奥氏体中有很强的固溶强化的作用，同时Si还具有脱氧作用，降低焊缝中的氧含量，减少了因氧引起的熔敷金属的脆化；Mn是稳定奥氏体元素，降低Ms点，提高淬透性，促使马氏体的形成。此外，Mn会与Fe形成固溶体，提高钢中铁素体和奥氏体的强度和硬度；CaF2主要起造渣作用；Li2CO3在焊接过程中分解产生CO2气体，从而起到隔绝空气，保护焊接区的作用，同时，低电离位的Li元素具有稳弧的作用；Al/Mg合金与氧的亲和力比铁大，在焊接过程中Al/Mg合金与氧结合，保护了焊缝，起到脱氧作用。
本发明抗裂纹耐磨堆焊药芯焊丝，利用Cr、Mn元素提高堆焊合金的淬透性，促进马氏体的形成，从而提高堆焊层的硬度，进而提高堆焊层的耐磨性；同时Cr、Ni、Si、Mn的固溶强化作用提高了堆焊层的硬度，进一步提高其耐磨性。
本发明抗裂纹耐磨堆焊药芯焊丝，在保证硬度和耐磨性的同时，避免堆焊层裂纹的出现，使堆焊层具有一定的韧性。
本发明抗裂纹耐磨堆焊药芯焊丝，为细直径药芯焊丝，具有更好的焊接工艺性，焊接飞溅少，熔敷率高；适合于自动焊接设备，具有较高的生产效率。
上述抗裂纹耐磨堆焊药芯焊丝的制备方法，具体步骤如下：
步骤1，按质量百分比分别称取Cr40％～50％，Ni3％～10％，Mn5％～10％，Si5％～10％，CaF24％～10％，Li2CO35％～10％，Al/Mg合金10％～15％，余量为Fe，以上组分质量百分比之和为100％；
步骤2，将步骤1称取的材料混合均匀，然后放置在烘干炉中烘干，温度为200～400℃，时间为2～3h，得到药芯粉末；
步骤3，将宽14mm、厚0.3mm的H08A钢带放置在药芯焊丝成型机的放带机上，通过成型机将H08A钢带轧制成U型槽，然后向U型槽中添加步骤2得到的药芯粉末，控制药芯粉末的填充率为25％～30％，再通过成型机将U型槽碾压闭合，并将其拉拔至2.0mm，得到药芯焊丝；
步骤4，最后用拉丝机将步骤3制备的药芯焊丝拉直，盘成圆盘，密封包装即可。
实施例1
步骤1，按质量百分比分别称取Cr40％，Ni3％，Mn5％，Si5％，CaF24％，Li2CO35％，Al/Mg合金10％，Fe28％，以上组分质量百分比之和为100％；
步骤2，将步骤1称取的材料混合均匀，然后放置在烘干炉中烘干，温度为200℃，时间为2h，得到药芯粉末；
步骤3，将宽14mm、厚0.3mm的H08A钢带放置在药芯焊丝成型机的放带机上，通过成型机将H08A钢带轧制成U型槽，然后向U型槽中添加步骤2得到的药芯粉末，控制药芯粉末的填充率为25％，再通过成型机将U型槽碾压闭合，并将其拉拔至2.0mm，得到药芯焊丝；
步骤4，最后用拉丝机将步骤3制备的药芯焊丝拉直，盘成圆盘，密封包装即可。
用MIG(熔化极气体保护焊)焊的方法将实施例1制备的药芯焊丝在Q235钢板上进行堆焊，堆焊层厚度约10mm，堆焊电流160～200A，电压20V，经测试，堆焊层的硬度(HRC)为45。
实施例2
步骤1，按质量百分比分别称取Cr45％，Ni5％，Mn7％，Si7％，CaF27％，Li2CO37％，Al/Mg合金12％，Fe10％，以上组分质量百分比之和为100％；
步骤2，将步骤1称取的材料混合均匀，然后放置在烘干炉中烘干，温度为250℃，时间为2.5h，得到药芯粉末；
步骤3，将宽14mm、厚0.3mm的H08A钢带放置在药芯焊丝成型机的放带机上，通过成型机将H08A钢带轧制成U型槽，然后向U型槽中添加步骤2得到的药芯粉末，控制药芯粉末的填充率为28％，再通过成型机将U型槽碾压闭合，并将其拉拔至2.0mm，得到药芯焊丝；
步骤4，最后用拉丝机将步骤3制备的药芯焊丝拉直，盘成圆盘，密封包装即可。
用MIG焊的方法将实施例2制备的药芯焊丝在Q235钢板上进行堆焊，堆焊层厚度约10mm，堆焊电流160-200A，电压20V，经测试，堆焊层的硬度(HRC)为47。
实施例3
步骤1，按质量百分比分别称取Cr50％，Ni7％，Mn8％，Si8％，CaF27％，Li2CO37％，Al/Mg合金13％，以上组分质量百分比之和为100％；
步骤2，将步骤1称取的材料混合均匀，然后放置在烘干炉中烘干，温度为300℃，时间为2h，得到药芯粉末；
步骤3，将宽14mm、厚0.3mm的H08A钢带放置在药芯焊丝成型机的放带机上，通过成型机将H08A钢带轧制成U型槽，然后向U型槽中添加步骤2得到的药芯粉末，控制药芯粉末的填充率为27％，再通过成型机将U型槽碾压闭合，并将其拉拔至2.0mm，得到药芯焊丝；
步骤4，最后用拉丝机将步骤3制备的药芯焊丝拉直，盘成圆盘，密封包装即可。
用MIG焊的方法将实施例3制备的药芯焊丝在Q235钢板上进行堆焊，堆焊层厚度约10mm，堆焊电流160-200A，电压20V，经测试，堆焊层的硬度(HRC)为50。
实施例4
步骤1，按质量百分比分别称取Cr42％，Ni10％，Mn6％，Si10％，CaF28％，Li2CO36％，Al/Mg合金15％，Fe3％，以上组分质量百分比之和为100％；
步骤2，将步骤1称取的材料混合均匀，然后放置在烘干炉中烘干，温度为350℃，时间为3h，得到药芯粉末；
步骤3，将宽14mm、厚0.3mm的H08A钢带放置在药芯焊丝成型机的放带机上，通过成型机将H08A钢带轧制成U型槽，然后向U型槽中添加步骤2得到的药芯粉末，控制药芯粉末的填充率为30％，再通过成型机将U型槽碾压闭合，并将其拉拔至2.0mm，得到药芯焊丝；
步骤4，最后用拉丝机将步骤3制备的药芯焊丝拉直，盘成圆盘，密封包装即可。
用MIG焊的方法将实施例4制备的药芯焊丝在Q235钢板上进行堆焊，堆焊层厚度约10mm，堆焊电流180-200A，电压20V，经测试堆焊层的硬度(HRC)为49。
实施例5
步骤1，按质量百分比分别称取Cr47％，Ni3％，Mn10％，Si6％，CaF25％，Li2CO310％，Al/Mg合金14％，Fe5％，以上组分质量百分比之和为100％；
步骤2，将步骤1称取的材料混合均匀，然后放置在烘干炉中烘干，温度为400℃，时间为2h，得到药芯粉末；
步骤3，将宽14mm、厚0.3mm的H08A钢带放置在药芯焊丝成型机的放带机上，通过成型机将H08A钢带轧制成U型槽，然后向U型槽中添加步骤2得到的药芯粉末，控制药芯粉末的填充率为25％，再通过成型机将U型槽碾压闭合，并将其拉拔至2.0mm，得到药芯焊丝；
步骤4，最后用拉丝机将步骤3制备的药芯焊丝拉直，盘成圆盘，密封包装即可。
用MIG焊的方法将实施例5制备的药芯焊丝在Q235钢板上进行堆焊，堆焊层厚度约10mm，堆焊电流180-200A，电压20V，经测试堆焊层的硬度(HRC)为55。
实施例6
步骤1，按质量百分比分别称取Cr48％，Ni5％，Mn5％，Si5％，CaF210％，Li2CO35％，Al/Mg合金11％，Fe11％，以上组分质量百分比之和为100％；
步骤2，将步骤1称取的材料混合均匀，然后放置在烘干炉中烘干，温度为300℃，时间为2.5h，得到药芯粉末；
步骤3，将宽14mm、厚0.3mm的H08A钢带放置在药芯焊丝成型机的放带机上，通过成型机将H08A钢带轧制成U型槽，然后向U型槽中添加步骤2得到的药芯粉末，控制药芯粉末的填充率为30％，再通过成型机将U型槽碾压闭合，并将其拉拔至2.0mm，得到药芯焊丝；
步骤4，最后用拉丝机将步骤3制备的药芯焊丝拉直，盘成圆盘，密封包装即可。
用MIG焊的方法将实施例6制备的药芯焊丝在Q235钢板上进行堆焊，堆焊层厚度约10mm，堆焊电流180-200A，电压20V，经测试堆焊层的硬度(HRC)为57。

Claims (5)

1.一种抗裂纹耐磨堆焊药芯焊丝，其特征在于，由外皮和药芯组成，药芯按质量百分比有以下组分组成：Cr40％～50％，Ni3％～10％，Mn5％～10％，Si5％～10％，CaF24％～10％，Li2CO35％～10％，Al/Mg合金10％～15％，余量为Fe，以上组分质量百分比之和为100％。
2.根据权利要求1所述的抗裂纹耐磨堆焊药芯焊丝，其特征在于，所述外皮材料为H08A钢带。
3.根据权利要求1或2所述的抗裂纹耐磨堆焊药芯焊丝，其特征在于，该药芯焊丝中药芯的填充率为25％～30％。
4.一种抗裂纹耐磨堆焊药芯焊丝的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：
步骤1，按质量百分比分别称取Cr40％～50％，Ni3％～10％，Mn5％～10％，Si5％～10％，CaF24％～10％，Li2CO35％～10％，Al/Mg合金10％～15％，余量为Fe，以上组分质量百分比值和为100％；
步骤2，将步骤1称取的材料混合均匀，然后放置在烘干炉中烘干，得到药芯粉末；
步骤3，将宽14mm、厚0.3mm的H08A钢带放置在药芯焊丝成型机的放带机上，通过成型机将H08A钢带轧制成U型槽，然后向U型槽中添加步骤2得到的药芯粉末，控制药芯粉末的填充率为25％～30％，再通过成型机将U型槽碾压闭合，并将其拉拔至2.0mm，得到药芯焊丝；
步骤4，最后用拉丝机将步骤3制备的药芯焊丝拉直，盘成圆盘，密封包装即可。
5.根据权利要求4所述的抗裂纹耐磨堆焊药芯焊丝的制备方法，其特征在于，步骤2中烘干的温度为200～400℃，时间为2～3h。
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