CN105014260B - 一种焊修高强钢车轮的焊条及焊接方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种焊修高强钢车轮的焊条,由焊芯和药皮组成，焊芯采用H08A，焊条基础药皮类型选择碱性低氢型，在碱性低氢型焊条药皮成分中添加Ni50镍基自熔合金粉末和一定比例的碳化钨颗粒硬质合金粉末。焊接操作步骤为：1)焊修前清除油污、铁锈和油漆等；2)焊前工件预热300～400℃，直流反接，焊接电流90～120A；3)在车轮表面用手工电弧焊进行焊修，每条焊道焊缝长约100mm以内，每层焊道高度保持在1.5～2mm，宽度控制在10～12mm；4)焊后工件保温缓慢冷却至室温。Ni50镍基自熔合金粉末熔入焊缝后提高焊缝韧性防止开裂，硬质碳化钨颗粒对焊缝金属进行强化，提高焊缝强度和耐磨性。焊接时电弧稳定、基本无飞溅，脱渣性良好，焊条操作性能优异；焊缝成型美观，焊道高度适中，焊缝浸润角适中。

Description

一种焊修高强钢车轮的焊条及焊接方法
技术领域
本发明涉及一种车轮焊修焊条，特别涉及一种高强钢车轮产生缺陷后进行焊修的焊条。属于焊接材料领域。
背景技术
大型冶金车辆的车轮的使用环境特别恶劣。当车轮在轨道上面行走时，承受车辆自重和整包钢水产生的压力和摩擦力，车轮踏面受到磨损，导致轮径的直径变小，轮缘磨薄，影响了车辆的使用性能。一旦车轮磨损达到规定的限度，就需要及时进行维修或更换。因此车轮必须具有良好的综合力学性能和足够的耐磨硬化层。
如果采用堆焊的方法来修复车轮的局部磨损，使其性能达到原来车轮的性能，提高车轮的使用寿命或使报废的车轮再使用，其经济效益和社会效益十分显著。并且采用堆焊方法修复的车轮，不但能提高车轮使用寿命，而且降低车轮备品库存，合理使用及节约资金，是一种有效的技术经济措施。从环保的角度上看，也能很大程度地节约资源，减轻对环境的压力。
我们常用的车轮的材质一般是中碳钢和高碳钢。这类钢由于碳含量较高(0.45％～0.65％)，焊后的硬化、裂纹敏感倾向很大，焊接性较差，所以采用普通堆焊焊条焊修后效果较差，成功率不高。
为了解决这个难题，我们发明出一种焊修高强钢车轮的堆焊焊条。采用这种焊条修复冶金车辆车轮的裂纹和磨损等缺陷，使焊后的车轮踏面的硬度和耐磨性能满足使用性能，使报废的车轮修复后可以重新使用，极大的提高企业经济效益。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种焊修高强钢车轮的焊条,
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
一种焊修高强钢车轮的焊条,由焊芯和药皮组成，焊芯采用H08A，药皮中固体组分质量含量为：
大理石：质量分数占比35～36％，过目颗粒度为80～100目；
萤石：质量分数占比15～16％，过目颗粒度为80～100目；
锰铁：质量分数占比3～4％，过目颗粒度为60～70目；
硅铁：质量分数占比4～5％，过目颗粒度为60～70目；
钛白粉：质量分数占比4～5％，过目颗粒度为80～100目；
钛铁：质量分数占比9～10％，过目颗粒度为60～70目；
云母：质量分数占比5～7％，过目颗粒度为80～100目；
硅砂：质量分数占比5～7％，过目颗粒度为80～100目；
苏打：质量分数占比1～2％，过目颗粒度为80～100目；
Ni50:质量分数占比13～14％，过目颗粒度为150～200目；
碳化钨：质量分数占比2～3％，过目颗粒度为250～300目。
高强钢车轮的焊条的制作方法，将配好的药粉拌均匀后，按照粉状固体组分质量的25～30％加入20℃下钾钠水玻璃，和成面团状，采用手工搓制法搓制焊条，然后将焊条烘干，烘焙温度为350～380℃，保温时间1～1.5小时。
高强钢车轮焊接方法，具体操作如下：
1)焊修前清除油污、铁锈和油漆；
2)焊前工件预热300～400℃，直流反接，焊接电流90～120A；
3)在车轮表面用手工电弧焊进行焊修，每条焊道焊缝长100mm以内，每层焊道高度保持在1.5～2mm，宽度控制在10～12mm；
4)焊后工件加盖保温棉缓慢冷却至室温。
与现有的技术相比，本发明的有益效果是：
1)焊条药皮加入了Ni50镍基自溶性合金粉末和碳化钨颗粒，堆焊层硬度和耐磨性增加，焊条工艺性能得到改善。
2)Ni50镍基自溶性合金粉末是硬度比较高的一种合金粉末，易形成低熔点共晶，使合金熔点大幅度降低。在重熔时具有良好的的流动性和自脱渣造渣性能。其中合金元素B可以改善焊接工艺，提高熔融金属的流动性，使焊缝成型良好。
3)堆焊层加入碳化钨颗粒后除了弥散强化晶界强化机制外，碳化钨颗粒部分地熔融于基体中使基体固溶强化，导致堆焊层基体具有强韧性，给硬质点碳化钨颗粒提供支撑作用，故使硬质点颗粒相嵌更加牢固。因此，碳化钨颗粒的添加可有效地承受和抵抗硬质磨头的显微切削和反复挤压的塑性变形，减缓了切削过程，磨损表面犁沟变浅，磨损量减少，耐磨性提高。
4)焊接时电弧稳定、基本无飞溅，脱渣性良好，焊条操作性能优异；焊缝成型美观，焊道高度适中，焊缝浸润角适中。
5)可以在不分解车轮的情况下现场焊接修复，减少拆装工作量，提高检修效率。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进一步说明：
以下实施例对本发明进行详细描述。这些实施例仅是对本发明的最佳实施方案进行描述，并不对本发明的范围进行限制。
实施例1
一种焊修高强钢车轮的焊条,由焊芯和药皮组成，焊芯采用H08A，焊芯直径为4mm，药皮中固体组分质量含量为：
大理石：质量分数占比35％，过目颗粒度为80～100目；
萤石：质量分数占比15％，过目颗粒度为80～100目；
锰铁：质量分数占比3％，过目颗粒度为60～70目；
硅铁：质量分数占比5％，过目颗粒度为60～70目；
钛白粉：质量分数占比4％，过目颗粒度为80～100目；
钛铁：质量分数占比10％，过目颗粒度为60～70目；
云母：质量分数占比5％，过目颗粒度为80～100目；
硅砂：质量分数占比5％，过目颗粒度为80～100目；
苏打：质量分数占比2％，过目颗粒度为80～100目；
Ni50:质量分数占比13％，过目颗粒度为150～200目；
碳化钨：质量分数占比3％，过目颗粒度为250～300目。
高强钢车轮的焊条的制作方法，将配好的药粉拌均匀后，按照粉状固体组分质量的230％加入20℃下钾钠水玻璃，和成面团状，采用手工搓制法搓制焊条，然后将焊条烘干，烘焙温度为350～380℃，保温时间1小时。
高强钢车轮焊接方法，具体操作如下：
1)焊修前清除油污、铁锈和油漆；
2)焊前工件预热300～350℃，直流反接，焊接电流90～110A；
3)在车轮表面用手工电弧焊进行焊修，每条焊道焊缝长100mm以内，每层焊道高度保持在1.5～2mm，宽度控制在10～12mm；
4)焊后工件加盖保温棉缓慢冷却至室温。
对加工后焊缝表面进行硬度检测，表面硬度可以达到HRC55左右。车轮经过实际运行，完全满足使用要求。
实施例2
一种焊修高强钢车轮的焊条,由焊芯和药皮组成，焊芯采用H08A，焊芯直径为5mm，药皮中固体组分质量含量为：
大理石：质量分数占比36％，过目颗粒度为80～100目；
萤石：质量分数占比16％，过目颗粒度为80～100目；
锰铁：质量分数占比3％，过目颗粒度为60～70目；
硅铁：质量分数占比4％，过目颗粒度为60～70目；
钛白粉：质量分数占比4％，过目颗粒度为80～100目；
钛铁：质量分数占比9％，过目颗粒度为60～70目；
云母：质量分数占比6％，过目颗粒度为80～100目；
硅砂：质量分数占比5％，过目颗粒度为80～100目；
苏打：质量分数占比1％，过目颗粒度为80～100目；
Ni50:质量分数占比14％，过目颗粒度为150～200目；
碳化钨：质量分数占比2％，过目颗粒度为250～300目。
高强钢车轮的焊条的制作方法，将配好的药粉拌均匀后，按照粉状固体组分质量的25％加入20℃下钾钠水玻璃，和成面团状，采用手工搓制法搓制焊条，然后将焊条烘干，烘焙温度为350～380℃，保温时间1.5小时。
高强钢车轮焊接方法，具体操作如下：
1)焊修前清除油污、铁锈和油漆；
2)焊前工件预热300～400℃，直流反接，焊接电流100～120A；
3)在车轮表面用手工电弧焊进行焊修，每条焊道焊缝长100mm以内，每层焊道高度保持在1.5～2mm，宽度控制在10～12mm；
4)焊后工件加盖保温棉缓慢冷却至室温。
对加工后焊缝表面进行硬度检测，表面硬度可以达到HRC60左右。车轮经过实际运行，完全满足使用要求。
由于堆焊金属要求具有抗强冲击和磨损的性能，因此需要添加一定的合金元素，要保证有足够的合金元素过渡到焊缝中，来提高堆焊层的硬度和耐磨性。所以焊条药皮加入了Ni50镍基自溶性合金粉末和碳化钨颗粒，堆焊层硬度和耐磨性增加，焊条工艺性能得到改善。
Ni50镍基自溶性合金粉末是硬度比较高的一种合金粉末，易形成低熔点共晶，使合金熔点大幅度降低。在重熔时具有良好的的流动性和自脱渣造渣性能。其中合金元素B可以改善焊接工艺，提高熔融金属的流动性，使焊缝成型良好。其主要成分见下表：
Ni50合金粉末化学成份
C Si B Cr Fe Ni
0.4～0.8 3～4.5 2.5～4 12～16 ≤5.0 余量
堆焊层加入碳化钨颗粒后除了弥散强化晶界强化机制外，碳化钨颗粒部分地熔融于基体中使基体固溶强化，导致堆焊层基体具有强韧性，给硬质点碳化钨颗粒提供支撑作用，故使硬质点颗粒相嵌更加牢固。因此，碳化钨颗粒的添加可有效地承受和抵抗硬质磨头的显微切削和反复挤压的塑性变形，减缓了切削过程，磨损表面犁沟变浅，磨损量减少，耐磨性提高。

Claims (1)

1.一种焊修高强钢车轮的焊条,由焊芯和药皮组成，其特征在于，焊芯采用H08A，药皮中固体组分质量含量为：
大理石：质量分数占比35～36％，过目颗粒度为80～100目；
萤石：质量分数占比15～16％，过目颗粒度为80～100目；
锰铁：质量分数占比3～4％，过目颗粒度为60～70目；
硅铁：质量分数占比4～5％，过目颗粒度为60～70目；
钛白粉：质量分数占比4～5％，过目颗粒度为80～100目；
钛铁：质量分数占比9～10％，过目颗粒度为60～70目；
云母：质量分数占比5～7％，过目颗粒度为80～100目；
硅砂：质量分数占比5～7％，过目颗粒度为80～100目；
苏打：质量分数占比1～2％，过目颗粒度为80～100目；
Ni50:质量分数占比13～14％，过目颗粒度为150～200目；
碳化钨：质量分数占比2～3％，过目颗粒度为250～300目。
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