CN104741824A - 用于焊接d406a钢的药芯焊丝及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于焊接D406A钢的药芯焊丝及其制备方法，由外皮和药芯组成，药芯按质量百分比由以下组分组成：硅铁2.5-5％，锰粉5-7％，铬粉0.8-2％，镍粉5-15％，钼粉0.5-1.2％，氟化钙15-17％，二氧化硅5-7％，二氧化钛4-6％，碳酸钙5-10％，碳酸锂4-7％，铝镁粉7-10％，其余为铁。本发明药芯焊丝，用于D406A钢的焊接，焊接接头具有较高的抗拉强度和耐蚀性；具有很好的焊接工艺性，焊接飞溅少，焊接烟尘少，焊接过程中无夹渣问题；具有自保护作用，焊接时无需外加保护气体；其制备工艺简单，操作方便，适合批量化生产。

Description

用于焊接D406A钢的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，具体涉及一种用于焊接D406A钢的药芯焊丝，本发明还涉及该药芯焊丝的制备方法。
背景技术
D406A钢的合金元素的含量小于5％，合金元素在钢中的作用主要为保证淬透性和提高回火马氏体的稳定性。通过碳元素强化，使其具有很高的抗拉强度；且具有韧性大、屈强比(s/b)高、比强度(强度与密度之比)大和成形性等优良性能，在国防工业及航空航天设备中的应用日趋广泛，尤其是专门用于固体火箭发动机壳体。
常见的D406A的焊接方法有两种，一种是在不添加焊材的情况下利用TIG来实现D406A材料的连接。这种方法得到的焊接接头的强度往往不高。更多的情况下利用H10系列的实心焊丝来施焊。H10系列焊丝主要是通过较高的含碳量(约0.1％)来提高焊接接头的强度的，此外还含有一些合金元素。利用该焊丝焊接时必须对熔池进行气体保护。设计一种具有自保护作用的药芯焊丝，避免保护气体的使用，简化焊接设施，适用于大型焊件的现场作业。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于焊接D406A钢的药芯焊丝,解决了H10系列焊丝焊接时需对熔池进行气体保护的问题。
本发明的另一个目的是提供一种用于焊接D406A钢的药芯焊丝的制备方法。
本发明所采用的技术方案是，用于焊接D406A钢的药芯焊丝，由外皮和药芯组成，药芯按质量百分比由以下组分组成：硅铁2.5％-5％，锰粉5％-7％，铬粉0.8％-2％，镍粉5％-15％，钼粉0.5％-1.2％，氟化钙15％-17％，二氧化硅5％-7％，二氧化钛4％-6％，碳酸钙5％-10％，碳酸锂4％-7％，铝镁粉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H08A钢带。
该药芯焊丝中药芯的填充率(质量比)为25％-28％。
该药芯焊丝的药芯粉末粒度均为80-100目。
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，用于焊接D406A钢的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：硅铁2.5％-5％，锰粉5％-7％，铬粉0.8％-2％，镍粉5％-15％，钼粉0.5％-1.2％，氟化钙15％-17％，二氧化硅5％-7％，二氧化钛4％-6％，碳酸钙5％-10％，碳酸锂4％-7％，铝镁粉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称取的氟化钙，二氧化硅，二氧化钛，碳酸钙，碳酸锂，铝镁，加水搅拌，混合均匀后置于加热炉中烧结，碾碎成80-100目的粉体；
步骤3，将步骤1称取的硅铁，锰粉，铬粉，镍粉，钼粉，铁粉与步骤2制得的粉体混合均匀，然后放置在烘干炉中烘干，烘干的温度为200-300℃，时间为2-2.5h，得到药芯粉末；
步骤4，将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％-28％，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中水的添加量为药芯粉末总重量的30％。
步骤2中烧结温度为500℃-650℃，烧结时间为2-2.5h。
本发明的有益效果是，
1.本发明用于焊接D406A钢的药芯焊丝，用于D406A钢的焊接，焊接接头具有较高的抗拉强度和耐蚀性。
2.本发明用于焊接D406A钢的药芯焊丝，具有很好的焊接工艺性，焊接飞溅少，焊接烟尘少，焊接过程中无夹渣问题。
3.本发明用于焊接D406A钢的药芯焊丝，具有自保护作用，焊接时无需外加保护气体；可连续施焊，适合于自动焊接设备，有效提高了焊接生产效率。
4.本发明用于焊接D406A钢的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。
本发明用于焊接D406A钢的药芯焊丝，由外皮和药芯组成，药芯按质量百分比由以下组分组成：硅铁2.5％-5％，锰粉5％-7％，铬粉0.8％-2％，镍粉5％-15％，钼粉0.5％-1.2％，氟化钙15％-17％，二氧化硅5％-7％，二氧化钛4％-6％，碳酸钙5％-10％，碳酸锂4％-7％，铝镁粉7％-10％，其余为铁，以上组分质量百分比之和为100％。外皮材料为H08A钢带。
该药芯焊丝中药芯的填充率(质量比)为25％-28％。
该药芯焊丝的药芯粉末粒度均为80-100目。
该药芯焊丝的直径为1.2-2.0mm。
上述用于焊接D406A钢的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：硅铁2.5％-5％，锰粉5％-7％，铬粉0.8％-2％，镍粉5％-15％，钼粉0.5％-1.2％，氟化钙15％-17％，二氧化硅5％-7％，二氧化钛4％-6％，碳酸钙5％-10％，碳酸锂4％-7％，铝镁粉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称取的氟化钙，二氧化硅，二氧化钛，碳酸钙，碳酸锂，铝镁，加药芯粉末总重量的30％的水搅拌，混合均匀后置于加热炉中烧结，温度为500℃-650℃，时间为2-2.5h，碾碎成80-100目的粉体；
步骤3，将步骤1称取的硅铁，锰粉，铬粉，镍粉，钼粉，铁粉与步骤2制得的粉体混合均匀，然后放置在烘干炉中烘干，烘干的温度为200-300℃，时间为2-2.5h，得到药芯粉末；
步骤4，将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％-28％，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.硅铁，锰粉首先具有脱氧的作用，可净化焊缝金属。其次硅铁中的硅和锰粉中的锰都具有固溶强化的作用，可提高焊缝的强度。
2.铬粉，钼粉，可提高焊缝金属的热强性，使焊缝在高温下具有较高的强度。
3.镍粉可细化晶粒，保证焊缝具有一定的韧性。
4.氟化钙，二氧化硅，二氧化钛都具有造渣的作用，焊接时产生熔渣对熔池具有保护作用。氟化钙，二氧化硅，二氧化钛，同时还有调整熔渣粘度和碱度的作用。
5.碳酸钙，碳酸锂具有造气的作用，焊接时产生二氧化碳气体，对熔池进行保护。
6.铝镁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.铁是为了补充剩余质量，使药芯的总质量达到100％。
实施例1
步骤1，分别称取：硅铁2.5g，锰粉6g，铬粉1.5g，镍粉10g，钼粉1g，氟化钙15g，二氧化硅7g，二氧化钛5g，碳酸钙7g，碳酸锂5g，铝镁粉7g，铁33g；
步骤2，将步骤1称取的氟化钙，二氧化硅，二氧化钛，碳酸钙，碳酸锂，铝镁，加30g水搅拌，混合均匀后置于加热炉中烧结，烧结温度为500℃，烧结时间为2.5h，碾碎成80-100目的粉体；
步骤3，将步骤1称取的硅铁，锰粉，铬粉，镍粉，钼粉，铁粉与步骤2制得的粉体混合均匀，然后放置在烘干炉中烘干，烘干的温度为300℃，时间为2.2h，得到药芯粉末；
步骤4，将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％-28％，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3制备的药芯焊丝拉直，盘成圆盘，密封包装即可。
实施例1制备的药芯焊丝采用药芯焊丝电弧焊(FCAW)不需外加保护气体。焊接电流为180-200A，电压为20-22V。焊接接头的抗拉强度为771Mpa，屈服极限为620Mpa，冲击功为71J。性能符合D406A钢的使用要求。
实施例2
步骤1，分别称取：硅铁5g，锰粉7g，铬粉2g，镍粉14g，钼粉1.2g，氟化钙17g，二氧化硅7g，二氧化钛4g，碳酸钙6g，碳酸锂4g，铝镁粉8g，铁24.8g；
步骤2，将步骤1称取的氟化钙，二氧化硅，二氧化钛，碳酸钙，碳酸锂，铝镁，加30g水搅拌，混合均匀后置于加热炉中烧结，烧结温度为550℃，烧结时间为2.2h，碾碎成80-100目的粉体；
步骤3，将步骤1称取的硅铁，锰粉，铬粉，镍粉，钼粉，铁粉与步骤2制得的粉体混合均匀，然后放置在烘干炉中烘干，烘干的温度为280℃，时间为2h，得到药芯粉末；
步骤4，将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％-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5，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2制备的药芯焊丝采用药芯焊丝电弧焊(FCAW)不需外加保护气体。焊接电流为180-200A，电压为20-22V。焊接接头的抗拉强度为802Mpa，屈服极限为712Mpa，冲击功为76J。性能符合D406A钢的使用要求。
实施例3
步骤1，分别称取：铁4g，锰粉5g，铬粉2g，镍粉15g，钼粉1.2g，氟化钙16g，二氧化硅5g，二氧化钛6g，碳酸钙10g，碳酸锂7g，铝镁粉10g，铁18.8g；
步骤2，将步骤1称取的氟化钙，二氧化硅，二氧化钛，碳酸钙，碳酸锂，铝镁，加30g水搅拌，混合均匀后置于加热炉中烧结，烧结温度为600℃，烧结时间为2.3h，碾碎成80-100目的粉体；
步骤3，将步骤1称取的硅铁，锰粉，铬粉，镍粉，钼粉，铁粉与步骤2制得的粉体混合均匀，然后放置在烘干炉中烘干，烘干的温度为250℃，时间为2.3h，得到药芯粉末；
步骤4，将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％-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5，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3制备的药芯焊丝采用药芯焊丝电弧焊(FCAW)不需外加保护气体。焊接电流为180-200A，电压为20-22V。焊接接头的拉强度为686Mpa，屈服极限为474Mpa，冲击功为68J。性能符合D406A钢的使用要求。
实施例4
步骤1，分别称取：硅铁5g，锰粉7g，铬粉1.8g，镍粉5g，钼粉0.8g，氟化钙15g，二氧化硅6g，二氧化钛6g，碳酸钙8g，碳酸锂6g，铝镁粉9g，铁30.4g；
步骤2，将步骤1称取的氟化钙，二氧化硅，二氧化钛，碳酸钙，碳酸锂，铝镁，加30g水搅拌，混合均匀后置于加热炉中烧结，烧结温度为650℃，烧结时间为2h，碾碎成80-100目的粉体；
步骤3，将步骤1称取的硅铁，锰粉，铬粉，镍粉，钼粉，铁粉与步骤2制得的粉体混合均匀，然后放置在烘干炉中烘干，烘干的温度为220℃，时间为2h，得到药芯粉末；
步骤4，将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％-28％，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3制备的药芯焊丝拉直，盘成圆盘，密封包装即可。
实施例4制备的药芯焊丝采用药芯焊丝电弧焊(FCAW)不需外加保护气体。焊接电流为180-200A，电压为20-22V。焊接接头的抗拉强度为726Mpa，屈服极限为530Mpa，冲击功为76J。性能符合D406A钢的使用要求。
实施例5
步骤1，分别称取：硅铁3g，锰粉6g，铬粉0.8g，镍粉8g，钼粉0.5g，氟化钙17g，二氧化硅7g，二氧化钛5g，碳酸钙5g，碳酸锂5g，铝镁粉8g，铁34.7g；
步骤2，将步骤1称取的氟化钙，二氧化硅，二氧化钛，碳酸钙，碳酸锂，铝镁，加30g水搅拌，混合均匀后置于加热炉中烧结，烧结温度为600℃，烧结时间为2.4h，碾碎成80-100目的粉体；
步骤3，将步骤1称取的硅铁，锰粉，铬粉，镍粉，钼粉，铁粉与步骤2制得的粉体混合均匀，然后放置在烘干炉中烘干，烘干的温度为200℃，时间为2h，得到药芯粉末；
步骤4，将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％-28％，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3制备的药芯焊丝拉直，盘成圆盘，密封包装即可。
实施例5制备的药芯焊丝采用药芯焊丝电弧焊(FCAW)不需外加保护气体。焊接电流为180-200A，电压为20-22V。焊接接头的抗拉强度为802Mpa，屈服极限为620Mpa，冲击功为86J。性能符合D406A钢的使用要求。

Claims (8)

1.用于焊接D406A钢的药芯焊丝，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：硅铁2.5％-5％，锰粉5％-7％，铬粉0.8％-2％，镍粉5％-15％，钼粉0.5％-1.2％，氟化钙15％-17％，二氧化硅5％-7％，二氧化钛4％-6％，碳酸钙5％-10％，碳酸锂4％-7％，铝镁粉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所述的用于焊接D406A钢的药芯焊丝，其特征在于，外皮材料为H08A钢带。
3.根据权利要求1所述的用于焊接D406A钢的药芯焊丝，其特征在于，该药芯焊丝中药芯的填充率为25％-28％。
4.根据权利要求1所述的用于焊接D406A钢的药芯焊丝，其特征在于，该药芯焊丝的药芯粉末粒度均为80-100目。
5.根据权利要求1所述的用于焊接D406A钢的药芯焊丝，其特征在于，该药芯焊丝的直径为1.2-2.0mm。
6.用于焊接D406A钢的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：硅铁2.5％-5％，锰粉5％-7％，铬粉0.8％-2％，镍粉5％-15％，钼粉0.5％-1.2％，氟化钙15％-17％，二氧化硅5％-7％，二氧化钛4％-6％，碳酸钙5％-10％，碳酸锂4％-7％，铝镁粉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称取的氟化钙，二氧化硅，二氧化钛，碳酸钙，碳酸锂，铝镁，加水搅拌，混合均匀后置于加热炉中烧结，碾碎成80-100目的粉体；
步骤3，将步骤1称取的硅铁，锰粉，铬粉，镍粉，钼粉，铁粉与步骤2制得的粉体混合均匀，然后放置在烘干炉中烘干，烘干的温度为200-300℃，时间为2-2.5h，得到药芯粉末；
步骤4，将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％-28％，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3制备的药芯焊丝拉直，盘成圆盘，密封包装即可。
7.根据权利要求6所述的用于焊接D406A钢的药芯焊丝的制备方法，其特征在于，步骤2中水的添加量为药芯粉末总重量的30％。
8.根据权利要求6所述的用于焊接D406A钢的药芯焊丝的制备方法，其特征在于，步骤2中烧结温度为500℃-650℃，烧结时间为2-2.5h。
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