CN104708226B - 碳化钛型自保护耐磨堆焊药芯焊丝及其制备方法 - Google Patents

碳化钛型自保护耐磨堆焊药芯焊丝及其制备方法 Download PDF

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Abstract

碳化钛型自保护耐磨堆焊药芯焊丝，由外皮和药芯组成，药芯按质量百分比由以下组分组成：Cr20‑25％，C5‑7％，TiC7‑10％，Mn5‑8％，CaF215％‑20％，SiO27‑10％，TiO24‑8％，CaCO34‑7％，Li2CO35‑8％，Al‑Mg粉7‑10％，其余为铁。本发明还公开了其制备方法：将CaF2，SiO2，TiO2，CaCO3，Li2CO3，Al‑Mg粉加入粘结剂混合后烧结碾碎后过筛，与Cr，C，TiC，Mn，铁粉混合后烘干；添加至低碳钢钢带轧制成的U型槽、碾压闭合、拉拔、拉直，盘成圆盘，密封包装即可。本发明药芯焊丝用于增强材料表面耐磨性或对磨损材料进行修复。

Description

碳化钛型自保护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型自保护耐磨堆焊药芯焊丝，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型自保护耐磨堆焊药芯焊丝，用于增强材料表面耐磨性或对磨损材料进行修复。
本发明的另一个目的是提供一种碳化钛型自保护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，碳化钛型自保护耐磨堆焊药芯焊丝，由外皮和药芯组成，药芯按质量百分比由以下组分组成：Cr20％-25％，C5％-7％，TiC7％-10％，Mn5％-8％，CaF215％-20％，SiO27％-10％，TiO24％-8％，CaCO34％-7％，Li2CO35％-8％，Al-Mg合金粉7％-10％，其余为铁，以上组分质量百分比之和为100％。
本发明的特点还在于：
外皮材料为低碳钢钢带，其中杂质元素P≤0.009％，S≤0.008％。
该药芯焊丝中药芯的填充率(质量比)为30％-32％。
该药芯焊丝的直径为1.2-2.0mm。
本发明所采用的另一个技术方案是，碳化钛型自保护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Cr20％-25％，C5％-7％，TiC7％-10％，Mn5％-8％，CaF215％-20％，SiO27％-10％，TiO24％-8％，CaCO34％-7％，Li2CO35％-8％，Al-Mg合金粉7％-10％，其余为铁，以上组分质量百分比之和为100％；
步骤2，将步骤1称取的CaF2，SiO2，TiO2，CaCO3，Li2CO3，Al-Mg合金粉加入粉芯总重量20％的水玻璃粘结剂混合均匀，然后放置在加热炉中烧结，烧结温度为550-650℃，时间为3h，碾碎后过筛，筛选粒度80-100目之间的混合粉；
步骤3，将步骤1称得的Cr，C，TiC，Mn，铁粉与步骤2制得的混合粉充分搅拌，混合之后放入烘干炉中烘干200摄氏度、2小时，得到药芯粉末；
步骤4，将低碳钢钢带放置在药芯焊丝成型机的放带机上，通过成型机将低碳钢钢带轧制成U型槽，然后向U型槽中添加步骤3得到的药芯粉末，控制药芯粉末的填充率为30％-32％，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5，最后用拉丝机将步骤4制备的药芯焊丝拉直，盘成圆盘，密封包装即可。
本发明的有益效果是，
1.本发明碳化钛型自保护耐磨堆焊药芯焊丝，可得到具有一定耐磨性的堆焊层，提高材料表面的耐磨性，或利用本发明对磨损材料进行修复，具有一定的经济效益。
2.本发明药芯焊丝具有很好的焊接工艺性，焊接飞溅少，焊接烟尘少。
3.本发明药芯焊丝施焊时不需外加保护气体，可实现自保护焊接。
4.本发明药芯焊丝适用于自动焊接设备，具有较高的生产效率。
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。
本发明碳化钛型自保护耐磨堆焊药芯焊丝，由外皮和药芯组成，药芯按质量百分比由以下组分组成：Cr20％-25％，C5％-7％，TiC7％-10％，Mn5％-8％，CaF215％-20％，SiO27％-10％，TiO24％-8％，CaCO34％-7％，Li2CO35％-8％，Al-Mg合金粉7％-10％，其余为铁，以上组分质量百分比之和为100％。
外皮材料为低碳钢钢带，其中杂质元素P≤0.009％，S≤0.008％。
该药芯焊丝中药芯的填充率(质量比)为30％-32％。
该药芯焊丝的直径为1.2-2.0mm。
碳化钛型自保护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Cr20％-25％，C5％-7％，TiC7％-10％，Mn5％-8％，CaF215％-20％，SiO27％-10％，TiO24％-8％，CaCO34％-7％，Li2CO35％-8％，Al-Mg合金粉7％-10％，其余为铁，以上组分质量百分比之和为100％；
步骤2，将步骤1称取的CaF2，SiO2，TiO2，CaCO3，Li2CO3，Al-Mg合金粉加入粉芯总质量20％的水玻璃粘结剂混合均匀，然后放置在加热炉中烧结，烧结温度为550-650℃，时间为3h，碾碎后过筛，筛选粒度80-100目之间的混合粉；
步骤3，将步骤1称得的Cr，C，TiC，Mn，铁粉与步骤2制得的混合粉充分搅拌，混合之后放入烘干炉中烘干200摄氏度、2小时，得到药芯粉末；
步骤4，将低碳钢钢带放置在药芯焊丝成型机的放带机上，通过成型机将低碳钢钢带轧制成U型槽，然后向U型槽中添加步骤3得到的药芯粉末，控制药芯粉末的填充率为30％-32％，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5，最后用拉丝机将步骤4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、CaF2，SiO2，TiO2都具有造渣的作用，焊接时产生熔渣对熔池具有保护作用。CaF2，SiO2，TiO2同时还有调整熔渣粘度和碱度的作用。
5、CaCO3，Li2CO3具有造气的作用，焊接时产生二氧化碳气体，对熔池进行保护。
6、Al-Mg合金粉具有除氧的作用，焊接时易与氧气结合，从而保护了其他组分。
7、铁用来补充剩余质量，是粉芯的质量达到100％。
实施例1步骤1，分别称取Cr250g，C70g，TiC100g，Mn80g，CaF2150g，SiO270g，TiO280g，CaCO360g，Li2CO360g，Al-Mg合金粉70g，Fe10g；
步骤2，将步骤1称取的CaF2，SiO2，TiO2，CaCO3，Li2CO3，Al-Mg合金粉，加入200g的水玻璃粘结剂混合均匀，然后放置在加热炉中烧结，烧结温度为600℃，时间为3h，碾碎后过筛，筛选粒度80-100目的混合粉；
步骤3，将步骤1称得的Cr，C，TiC，Mn，铁粉与步骤2制得的混合粉充分搅拌，混合之后放入烘干炉中烘干200摄氏度、2小时，得到药芯粉末；
步骤4，将低碳钢钢带放置在药芯焊丝成型机的放带机上，通过成型机将低碳钢钢带轧制成U型槽，然后向U型槽中添加步骤3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5，最后用拉丝机将步骤4制备的药芯焊丝拉直，盘成圆盘，密封包装即可。
实施例1制备的耐磨堆焊药芯焊丝采用药芯焊丝电弧焊(FCAW)，焊接时无需外加保护气体。焊接电流为160-180A，焊接电压为20-22V。堆焊层厚度约5mm，堆焊层硬度为60HRC。
实施例2
步骤1，分别称取Cr230g，C70g，TiC100g，Mn60g，CaF2170g，SiO280g，TiO260g，CaCO350g，Li2CO380g，Al-Mg合金粉80g，Fe20g；
步骤2，将步骤1称取的CaF2，SiO2，TiO2，CaCO3，Li2CO3，Al-Mg合金粉加入200g的水玻璃粘结剂混合均匀，然后放置在加热炉中烧结，烧结温度为550℃，时间为4h，碾碎后过筛，筛选粒度80-100目的混合粉；
步骤3，将步骤1称得的Cr，C，TiC，Mn，铁粉与步骤2制得的混合粉充分搅拌，混合之后放入烘干炉中烘干200摄氏度、2小时，得到药芯粉末；
步骤4，将低碳钢钢带放置在药芯焊丝成型机的放带机上，通过成型机将低碳钢钢带轧制成U型槽，然后向U型槽中添加步骤3得到的药芯粉末，控制药芯粉末的填充率为31％，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5，最后用拉丝机将步骤4制备的药芯焊丝拉直，盘成圆盘，密封包装即可。
实施例2制备的耐磨堆焊药芯焊丝采用药芯焊丝电弧焊(FCAW)，焊接时无需外加保护气体。焊接电流为160-180A，焊接电压为20-22V。堆焊层厚度约5mm，堆焊层硬度为62HRC。
实施例3
步骤1，分别称取Cr240g，C60g，TiC80g，Mn50g，CaF2200g，SiO290g，TiO250g，CaCO370g，Li2CO370g，Al-Mg合金粉80g，Fe10g；
步骤2，将步骤1称取的CaF2，SiO2，TiO2，CaCO3，Li2CO3，Al-Mg合金粉加入200g的水玻璃粘结剂混合均匀，然后放置在加热炉中烧结，烧结温度为650℃，时间为3h，碾碎后过筛，筛选粒度80-100目的混合粉；
步骤3，将步骤1称得的Cr，C，TiC，Mn，铁粉与步骤2制得的混合粉充分搅拌，混合之后放入烘干炉中烘干200摄氏度、2小时，得到药芯粉末；
步骤4，将低碳钢钢带放置在药芯焊丝成型机的放带机上，通过成型机将低碳钢钢带轧制成U型槽，然后向U型槽中添加步骤3得到的药芯粉末，控制药芯粉末的填充率为32％，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5，最后用拉丝机将步骤4制备的药芯焊丝拉直，盘成圆盘，密封包装即可。
实施例3制备的耐磨堆焊药芯焊丝采用药芯焊丝电弧焊(FCAW)，焊接时无需外加保护气体。焊接电流为160-180A，焊接电压为20-22V。堆焊层厚度约5mm，堆焊层硬度为62.5HRC。
实施例4
步骤1，分别称取Cr200g，C50g，TiC70g，Mn70g，CaF2160g，SiO2100g，TiO240g，CaCO340g，Li2CO350g，Al-Mg合金粉100g，Fe120g；
步骤2，将步骤1称取的CaF2，SiO2，TiO2，CaCO3，Li2CO3，Al-Mg合金粉加入200g的水玻璃粘结剂混合均匀，然后放置在加热炉中烧结，烧结温度为550℃，时间为4h，碾碎后过筛，筛选粒度80-100目的混合粉；
步骤3，将步骤1称得的Cr，C，TiC，Mn，铁粉与步骤2制得的混合粉充分搅拌，混合之后放入烘干炉中烘干200摄氏度、2小时，得到药芯粉末；
步骤4，将低碳钢钢带放置在药芯焊丝成型机的放带机上，通过成型机将低碳钢钢带轧制成U型槽，然后向U型槽中添加步骤3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1.2mm，得到药芯焊丝；
步骤5，最后用拉丝机将步骤4制备的药芯焊丝拉直，盘成圆盘，密封包装即可。
实施例4制备的耐磨堆焊药芯焊丝采用药芯焊丝电弧焊(FCAW)，焊接时无需外加保护气体。焊接电流为160-180A，焊接电压为20-22V。堆焊层厚度约5mm，堆焊层硬度为61HRC。
实施例5
步骤1，分别称取Cr220g，C50g，TiC90g，Mn80g，CaF2180g，SiO270g，TiO270g，CaCO360g，Li2CO350g，Al-Mg合金粉70g，Fe60g；
步骤2，将步骤1称取的CaF2，SiO2，TiO2，CaCO3，Li2CO3，Al-Mg合金粉加入200g的水玻璃粘结剂混合均匀，然后放置在加热炉中烧结，烧结温度为600℃，时间为3.5h，碾碎后过筛，筛选粒度80-100目的混合粉；
步骤3，将步骤1称得的Cr，C，TiC，Mn，铁粉与步骤2制得的混合粉充分搅拌，混合之后放入烘干炉中烘干200摄氏度、2小时，得到药芯粉末；
步骤4，将低碳钢钢带放置在药芯焊丝成型机的放带机上，通过成型机将低碳钢钢带轧制成U型槽，然后向U型槽中添加步骤3得到的药芯粉末，控制药芯粉末的填充率为32％，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5，最后用拉丝机将步骤4制备的药芯焊丝拉直，盘成圆盘，密封包装即可。
实施例5制备的耐磨堆焊药芯焊丝采用药芯焊丝电弧焊(FCAW)，焊接时无需外加保护气体。焊接电流为160-180A，焊接电压为20-22V。堆焊层厚度约5mm，堆焊层硬度为61HRC。

Claims (5)

1.碳化钛型自保护耐磨堆焊药芯焊丝，其特征在于，由外皮和药芯组成，药芯按质量百分比由以下组分组成：Cr20％-25％，C5％-7％，TiC7％-10％，Mn5％-8％，CaF215％-20％，SiO27％-10％，TiO24％-8％，CaCO34％-7％，Li2CO35％-8％，Al-Mg合金粉7％-10％，其余为铁，以上组分质量百分比之和为100％。
2.根据权利要求1所述的碳化钛型自保护耐磨堆焊药芯焊丝，其特征在于，所述外皮材料为低碳钢钢带，其中杂质元素P≤0.009％，S≤0.008％。
3.根据权利要求1所述的碳化钛型自保护耐磨堆焊药芯焊丝，其特征在于，该药芯焊丝中药芯的填充率的质量比为30％-32％。
4.根据权利要求1所述的碳化钛型自保护耐磨堆焊药芯焊丝，其特征在于，该药芯焊丝的直径为1.2-2.0mm。
5.碳化钛型自保护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Cr20％-25％，C5％-7％，TiC7％-10％，Mn5％-8％，CaF215％-20％，SiO27％-10％，TiO24％-8％，CaCO34％-7％，Li2CO35％-8％，Al-Mg合金粉7％-10％，其余为铁，以上组分质量百分比之和为100％；
步骤2，将步骤1称取的CaF2，SiO2，TiO2，CaCO3，Li2CO3，Al-Mg合金粉加入粉芯总质量20％的水玻璃粘结剂混合均匀，然后放置在加热炉中烧结，烧结温度550-650℃，时间3h；碾碎后过筛，筛选粒度80-100目之间的混合粉；
步骤3将步骤1称得的Cr，C，TiC，Mn，铁粉与步骤2制得的混合粉充分搅拌，混合之后放入烘干炉中烘干200摄氏度、2小时，得到药芯粉末；
步骤4，将低碳钢钢带放置在药芯焊丝成型机的放带机上，通过成型机将低碳钢钢带轧制成U型槽，然后向U型槽中添加步骤3得到的药芯粉末，控制药芯粉末的填充率为30％-32％，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5，最后用拉丝机将步骤4制备的药芯焊丝拉直，盘成圆盘，密封包装即可。
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