CN104646860A - 碳化钛增强型无渣耐磨堆焊药芯焊丝及其制备方法 - Google Patents

碳化钛增强型无渣耐磨堆焊药芯焊丝及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种碳化钛增强型无渣耐磨堆焊药芯焊丝，由外皮和药芯组成，药芯粉体按质量百分比由以下组分组成：Cr40-50％，C10-15％，TiC7-10％，Mn5-8％，钛铁4-8％，硅铁5-10％，余量为Fe。本发明还公开了其制备方法：将材料混合后烘干得到药芯粉末；将其添加到H08A钢带轧制成的U型槽中，碾压闭合、拉拔、拉直，盘成圆盘，密封包装即可。本发明耐磨堆焊药芯焊丝，利用TiC颗粒增强相大幅度提高了堆焊层的硬度，提高堆焊层的耐磨性；采用无渣型药芯，焊接过程中无熔渣产生，避免了堆焊合金中的夹渣而造成的堆焊层质量下降的问题。

Description

碳化钛增强型无渣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技术领域，具体涉及一种碳化钛增强型无渣耐磨堆焊药芯焊丝，本发明还涉及该药芯焊丝的制备方法。
背景技术
磨损是造成机械设备失效的重要原因之一。在矿山、工程、农业、建筑等行业的机械常处于异常恶劣的环境下工作，很多机械零部件因其表面磨损过多导致过早失效而报废。据不完全统计，我国球磨机磨球、衬板、轧辊、挖掘机和装载机斗齿、耐磨输送管道、破碎机衬板、锤头、颚板和履带板等每年消耗量达数百万吨以上，而且随着我国工业的飞速发展逐年递增。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。
发明内容
本发明的目的是提供一种碳化钛增强型无渣耐磨堆焊药芯焊丝，利用TiC颗粒增强相大幅度提高堆焊层的硬度，提高堆焊层的耐磨性。
本发明的另一个目的是提供一种碳化钛增强型无渣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，碳化钛增强型无渣耐磨堆焊药芯焊丝，由外皮和药芯组成，药芯粉体按质量百分比由以下组分组成：Cr40％-50％，C10％-15％，TiC7％-10％，Mn5％-8％，钛铁4％-8％，硅铁5％-10％，余量为Fe，以上各组分质量百分比之和为100％。
本发明的特点还在于：
药芯中各粉末的粒度均在80-100目。
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，碳化钛增强型无渣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％，C10％-15％，TiC7％-10％，Mn5％-8％，钛铁4％-8％，硅铁5％-10％，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1.2mm-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200-300℃，时间为2-2.5h。
本发明的有益效果是，
1.本发明耐磨堆焊药芯焊丝，利用TiC颗粒增强相大幅度提高了堆焊层的硬度，进一步提高堆焊层的耐磨性。
2.本发明耐磨堆焊药芯焊丝，采用无渣型药芯，焊接过程中无熔渣产生，避免了堆焊合金中的夹渣而造成的堆焊层质量下降的问题。
3.本发明得到的堆焊层表面光洁平整，焊后无需清理，可连续施焊，有效提高了焊接生产效率。
4.本发明耐磨堆焊药芯焊丝，具有很好的焊接工艺性，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，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。
本发明碳化钛增强型无渣耐磨堆焊药芯焊丝，由外皮和药芯组成，药芯粉体按质量百分比由以下组分组成：Cr40％-50％，C10％-15％，TiC7％-10％，Mn5％-8％，钛铁4％-8％，硅铁5％-10％，余量为Fe，以上各组分质量百分比之和为100％。药芯中各粉末的粒度均在80-100目。
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％。
碳化钛增强型无渣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％，C10％-15％，TiC7％-10％，Mn5％-8％，钛铁4％-8％，硅铁5％-10％，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200-300℃，时间为2-2.5h，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25％-30％，再通过成型机将U型槽碾压闭合，并将其拉拔至1.2mm-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。
药芯中各组分的作用：
1、TiC具有较高的硬度，将其添加进堆焊层中可以提高堆焊层的硬度，进而提高材料的耐磨性。
2、Cr与C配合使用可在堆焊层中生成Cr-C的化合物，成为抗磨颗粒。
3、Mn，具有一定的脱氧作用，在一定程度上净化了熔池中的氧。
4、钛铁，硅铁具有具有脱氧的作用，可以较彻底地除去熔池中的氧。
5、铁补充了粉芯中的剩余重量，使粉芯的重量达到100％。
实施例1
步骤1，分别称取Cr400g，C150g，TiC70g，Mn50g，钛铁80g，硅铁80g，Fe170g；
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(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180-200A，电压20V，经测试，堆焊层的硬度(HRC)为56.5。
实施例2
步骤1，分别称取Cr450g，C120g，TiC80g，Mn70g，钛铁60g，硅铁70g，Fe150g；
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28％，再通过成型机将U型槽碾压闭合，并将其拉拔至1.6mm，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160-180A，电压20V，经测试，堆焊层的硬度(HRC)为58.5。
实施例3
步骤1，分别称取Cr500g，C100g，TiC100g，Mn80g，钛铁40g，硅铁60g，Fe120g；
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2.2h，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1.4mm，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62。
实施例4
步骤1，分别称取Cr420g，C130g，TiC70g，Mn60g，钛铁50g，硅铁50g，Fe220g；
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25％，再通过成型机将U型槽碾压闭合，并将其拉拔至1.4mm，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160-180A，电压20V，经测试堆焊层的硬度(HRC)为55。
实施例5
步骤1，分别称取Cr480g，C150g，TiC100g，Mn70g，钛铁80g，硅铁70g，Fe50g；
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65。
实施例6
步骤1，分别称取Cr520g，C100g，TiC90g，Mn60g，钛铁70g，硅铁100g，Fe60g；
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26％，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65.5。

Claims (6)

1.碳化钛增强型无渣耐磨堆焊药芯焊丝，其特征在于，由外皮和药芯组成，药芯粉体按质量百分比由以下组分组成：Cr40％-50％，C10％-15％，TiC7％-10％，Mn5％-8％，钛铁4％-8％，硅铁5％-10％，余量为Fe，以上各组分质量百分比之和为100％。
2.根据权利要求1所述的碳化钛增强型无渣耐磨堆焊药芯焊丝，其特征在于，药芯中各粉末的粒度均在80-100目。
3.根据权利要求1所述的碳化钛增强型无渣耐磨堆焊药芯焊丝，其特征在于，所述外皮材料为H08A钢带。
4.根据权利要求1所述的碳化钛增强型无渣耐磨堆焊药芯焊丝，其特征在于，该药芯焊丝中药芯的填充率(质量比)为25％-30％。
5.碳化钛增强型无渣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％，C10％-15％，TiC7％-10％，Mn5％-8％，钛铁4％-8％，硅铁5％-10％，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1.2mm-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。
6.根据权利要求5所述的碳化钛增强型无渣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200-300℃，时间为2-2.5h。
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