CN105921914A - 一种生产高强钢用桶装无镀铜实心焊丝的方法及其装置 - Google Patents

一种生产高强钢用桶装无镀铜实心焊丝的方法及其装置 Download PDF

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徐文福
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Abstract

本发明提供了一种生产高强钢用桶装无镀铜实心焊丝的方法，首先通过拉丝前预处理、粗拉拉拔工序加工得到初始焊丝，然后经过高温退火处理使得焊丝软化，进行精拉拉拔得到焊丝，再采用表面涂层技术对焊丝表面涂敷一层薄壁涂层，最后进行桶装层绕工序。同时本发明还提供了生产该桶装无镀铜实心焊丝的装置，包括依次承接安装的粗拉拉拔机构、精拉拉拔机构和桶装层绕机构，精拉拉拔机构和桶装层绕机构之间设置有表面涂层机构，表面涂层机构中装有涂层粉料。本发明实现了产出焊丝具有优良的送丝性和防锈性，避免了以往焊丝镀铜所造成的人身健康隐患的问题，提高了焊丝制备过程中的安全性。

Description

一种生产高强钢用桶装无镀铜实心焊丝的方法及其装置
技术领域
本发明属于焊接材料制造技术领域，具体涉及一种生产高强钢用桶装无镀铜实心焊丝的方法及其装置。
背景技术
随着焊接技术的发展，抗拉强度大于900MPa高强钢用实心焊丝在造船业、桥梁工程以及机械制造业中得到广泛的应用，适用于高速焊接且性能优良的高强钢用桶装实心焊丝显得很重要。桶装焊丝不仅节约焊接成本，更可大幅提高焊接工作效率。
目前，国内多使用进口高强钢用桶装实心焊丝，国内高强钢用桶装实心焊丝在防锈以及送丝性能等方面不够成熟，尤其是送丝性能差距明显。桶装实心焊丝生锈会造成较大的浪费，因此高强钢用桶装实心焊丝只有通过合适的表面处理工序来达到防锈的目的。国内许多高强钢用桶装实心焊丝生产工艺均是按照传统实心焊丝进行表面镀铜处理工艺生产。镀铜焊丝易造成堵管、送丝不畅，而且镀铜焊丝在工作过程中会产生大量的铜烟雾，长期吸入铜烟雾损坏人体健康。
发明内容
本发明的目的是克服现有高强钢用桶装实心焊丝送丝性不佳及防锈性能差，以及镀铜焊丝工作过程危害人身健康的问题。
为此，本发明提供了一种生产高强钢用桶装无镀铜实心焊丝的方法，具体包括如下步骤：
1)将原料盘条通过剥壳、酸洗、烘干的常规工序进行拉丝前预处理。
2)将经步骤1)预处理的盘条经粗拉拉拔机构加工成Φ5.20mm～Φ5.30mm的初始焊丝。
3)将步骤2)得到的初始焊丝经烘焙装置进行高温退火处理。
4)将经步骤3)处理后的初始焊丝依次通过脱脂洗、碱洗、水洗、酸洗。
5)将经步骤4)处理后的初始焊丝经精拉拉拔机构加工成Φ1.165mm～Φ1.195mm的焊丝。
6)将经步骤5)处理后的焊丝经表面涂层机构在其表面涂一层薄膜涂层，再经桶装层绕机构进行层绕。
进一步地，上述步骤2)粗拉拉拔后的初始焊丝采用大孔工字轮进行收线。
进一步地，上述步骤3)中烘焙装置采用井式电阻炉，通过抽真空并冲入氮气作保护气体进行烘焙，烘焙温度为800～850℃，烘焙时间为36小时。
进一步地，上述步骤4)中脱脂洗采用碱性清洁剂；碱洗采用质量比3:1的NaOH与Na2CO3溶液；水洗采用经过滤去杂质的自来水；酸洗采用质量比1:5的浓硫酸与水混合的液体。
进一步地，上述步骤6)中薄膜涂层由超微粒的石墨、二氧化钼和氟树脂按照10:1:3的比例配制而成，薄膜涂层质量占焊丝总质量的0.0005～0.0007％。
进一步地，上述粗拉拉拔后的初始焊丝直径为5.25mm；精拉拉拔后的焊丝直径为1.185mm。
另外，本发明还提供了一种生产高强钢用桶装无镀铜实心焊丝的装置，包括粗拉拉拔机构、精拉拉拔机构和桶装层绕机构，所述精拉拉拔机构承接粗拉拉拔机构安装，桶装层绕机构承接精拉拉拔机构安装，所述精拉拉拔机构和桶装层绕机构之间设置有表面涂层机构，所述表面涂层机构中装有涂层粉料。
进一步地，上述粗拉拉拔机构包括从左至右依次设置的放线机一、前置张力机一、聚晶模一、焊丝拉拔机一、后置张力机一和收线机一；所述精拉拉拔机构包括从左至右依次设置的放线机二、前置张力机二、聚晶模二和焊丝拉拔机二；所述表面涂层机构包括粉末盒和聚晶模三，粉末盒承接焊丝拉拔机二；所述桶装层绕机构包括后置张力机二和收线机二，后置张力机二承接聚晶模三。
进一步地，上述聚晶模一和焊丝拉拔机一均有多个，且聚晶模一和焊丝拉拔机一之间交替间隔设置。
进一步地，上述聚晶模二和焊丝拉拔机二均有多个，且聚晶模二和焊丝拉拔机二之间交替间隔设置。
本发明的有益效果：
(1)本发明提供的这种生产高强钢用桶装无镀铜实心焊丝的装置通过表面涂层机构在焊丝表面进行表面涂层，采用表面涂层技术代替现有的镀铜处理工艺，制得的焊丝避免了以往焊丝镀铜过程中所造成的人身健康隐患的问题，提高了焊丝制备过程中的安全性。
(2)本发明提供的这种生产高强钢用桶装无镀铜实心焊丝的方法经过高温退火、脱脂洗、碱洗、水洗、酸洗等一系列的表面处理工艺，使得制得的焊丝具有优良的送丝性，减少送丝时的送丝阻力，达到送丝顺畅的效果，而且焊丝还具有优良的防锈性。
以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。
附图说明
图1是本发明实施例的方框流程结构示意图。
图2是本发明中粗拉拉拔机构的结构示意图。
图3是本发明中精拉拉拔机构的结构示意图。
附图标记说明：1、粗拉拉拔机构；2、精拉拉拔机构；3、表面涂层机构；4、桶装层绕机构；11、放线机一；12、前置张力机一；13、聚晶模一；14、焊丝拉拔机一；15、后置张力机一；16、收线机一；21、放线机二；22、前置张力机二；23、聚晶模二；24、焊丝拉拔机二；31、粉末盒；32、聚晶模三；41、后置张力机二；42、收线机二。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
参阅图1并结合图2和图3，本发明提供了一种生产高强钢用桶装无镀铜实心焊丝的装置，包括粗拉拉拔机构1、精拉拉拔机构2和桶装层绕机构4，所述精拉拉拔机构2承接粗拉拉拔机构1安装，桶装层绕机构4承接精拉拉拔机构2安装，所述精拉拉拔机构2和桶装层绕机构4之间设置有表面涂层机构3，所述表面涂层机构3中装有涂层粉料。
具体的实施方式，所述粗拉拉拔机构1包括从左至右依次设置的放线机一11、前置张力机一12、聚晶模一13、焊丝拉拔机一14、后置张力机一15和收线机一16；其中优选的，所述聚晶模一13和焊丝拉拔机一14均有多个，多个焊丝拉拔机14一之间由聚晶模一13间隔，形成交替配置的态势。
所述精拉拉拔机构2包括从左至右依次设置的放线机二21、前置张力机二22、聚晶模二23和焊丝拉拔机二24；其中优选的，所述聚晶模二23和焊丝拉拔机二24均有多个，多个焊丝拉拔机二24之间由聚晶模二23间隔，形成交替配置的态势。
所述表面涂层机构3包括粉末盒31和聚晶模三32，粉末盒31承接焊丝拉拔机二24；粉末盒31中装有涂层粉料，该涂层粉料由粒径为23～34nm超微粒的石墨、二氧化钼和氟树脂按照质量比10:1:3均匀混合而成；其中，石墨主要作用是导电、防锈、润滑；二氧化钼主要作用是润滑，与二硫化钼相比，大大减小了毒性；氟树脂主要作用是润滑，与二氧化钼配合使用提升了焊丝的送丝性能。焊丝经过粉末盒31后涂层粉料粘附在焊丝表面，然后经过聚晶模三32拉拔后涂覆在焊丝表面；该表面涂层机构3在确保涂层效果的同时保证了长时间拉拔时焊丝线径的均匀一致。
所述桶装层绕机构4包括后置张力机二41和收线机二42，后置张力机二41承接聚晶模三32安装。
结合上述结构，本发明提供了生产高强钢用桶装无镀铜实心焊丝的方法，如图1所示，具体包括如下步骤：
1)将原料盘条通过剥壳、酸洗、烘干的常规工序进行拉丝前预处理。此拉丝前预处理过程中所述的剥壳、酸洗、烘干工序均为现有成熟技术，其具体操作过程在此不做详细描述。
2)将经步骤1)预处理的盘条经粗拉拉拔机构1多次减径处理加工成Φ5.20mm～Φ5.30mm的初始焊丝。优选粗拉拉拔后的初始焊丝直径为5.25mm；在粗拉拉拔后的初始焊丝采用大孔工字轮进行收线，可以使得初始焊丝在后续达到烘焙更均匀的效果。
3)将步骤2)得到的初始焊丝经烘焙装置进行高温退火处理。
具体的，烘焙装置采用井式电阻炉，通过抽真空并冲入氮气作保护气体进行烘焙，烘焙温度为800～850℃，烘焙时间为36小时。高温退火处理目的是使高强钢实心焊丝软化，有利于后续精拉拉拔等工序的顺利完成，同时去掉初始焊丝表面润滑剂，使初始焊丝表面较干净。
4)将经步骤3)处理后的初始焊丝依次通过脱脂洗、碱洗、水洗、酸洗。
具体的，脱脂洗采用碱性清洁剂；碱洗采用质量比3:1的NaOH与Na2CO3溶液；水洗采用经过滤去杂质的自来水；酸洗采用质量比1:5的浓硫酸与水混合的液体。进一步对初始焊丝的表面进行清理，使得后续的精拉拉拔和表面涂层效果更佳。
5)将经步骤4)处理后的初始焊丝经精拉拉拔机构2多次减径处理加工成Φ1.165mm～Φ1.195mm的焊丝。优选精拉拉拔后的焊丝直径为1.185mm。
6)将经步骤5)处理后的焊丝经表面涂层机构3在其表面涂一层薄膜涂层，再经桶装层绕机构4进行层绕。
具体的，薄膜涂层所用的涂层粉料由超微粒的石墨、二氧化钼和氟树脂按照10:1:3的比例配制而成，薄膜涂层质量占焊丝总质量的0.0005～0.0007％。焊丝表面涂层后，焊丝具有优良的送丝性，主要是减少送丝时的送丝阻力，达到送丝顺畅的效果，同时对焊丝的防锈性起到良好作用。表面涂层时，若焊丝表面单位薄膜涂层质量低于0.0005％时，焊丝的送丝性能及防锈效果较差，若焊丝表面单位薄膜涂层质量高于0.0007％时，虽然焊丝送丝性能和防锈效果较好，但在使用时，薄膜涂层过多会对导电嘴的磨损加剧。
在本发明实施例中，高温退火、表面涂层参数具体如下：
表1：高温退火参数
高温退火序号 烘焙温度(℃)
高温退火0 800
高温退火1 850
表2：表面涂层参数
表面涂层序号 涂层质量占焊丝总质量百分比(％)
表面涂层0 0.0005
表面涂层1 0.0007
表3：不同高温退火方式和表面涂层所组成的焊丝工艺
实施例序号 高温退火序号 表面涂层序号
实施例1 高温退火0 表面涂层0
实施例2 高温退火0 表面涂层1
实施例3 高温退火1 表面涂层0
实施例4 高温退火1 表面涂层1
将上述实施例1～4制得的高强钢用桶装无镀铜实心焊丝进行送丝性能和防锈性能测试，具体过程如下：
1、送丝性能试验
采用送丝软管盘绕2圈的方法评价实心焊丝送丝顺畅程度。将10米长的送丝软管弯曲成两个Ф600mm的高负荷回路，并使用大规范焊接参数进行焊接。在同一焊接参数下，如果焊接时的焊接电流、电弧电压与送丝软管不盘绕时焊接电流、电弧电压相当，且连续焊接焊缝成形正常，则表明实心焊丝送丝性能良好，其焊接对比结果见表4。
表4：送丝性能和导电嘴磨损情况
实施例序号 送丝性能 导电嘴磨损
实施例1 顺畅 良好
实施例2 顺畅 良好
实施例3 顺畅 良好
实施例4 顺畅 良好
2、防锈性能试验
采用实施例1～4制得的高强钢用桶装无镀铜实心焊丝，在温度30℃，空气湿度65％，将焊丝放在0.05％的盐水溶液中2h后，用产生锈的发生率来评价焊丝防锈性能，其结果如表5所示。
表5：产生锈的发生率
实施例序号 产生锈的发生率(％)
实施例1 0
实施例2 0
实施例3 0
实施例4 0
综上所述，本发明提供的这种生产高强钢用桶装无镀铜实心焊丝的方法通过表面涂层机构在焊丝表面进行表面涂层，采用表面涂层技术代替现有的镀铜处理工艺，避免了以往焊丝镀铜过程中所造成的人身健康隐患的问题，提高了焊丝制备过程中的安全性；同时，该无镀铜实心焊丝生产过程中经过一系列的表面处理工艺，使得制得的焊丝具有优良的送丝性，减少送丝时的送丝阻力，达到送丝顺畅的效果，而且焊丝还具有优良的防锈性。
以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种生产高强钢用桶装无镀铜实心焊丝的方法，其特征在于：包括如下步骤：
1)将原料盘条通过剥壳、酸洗、烘干的常规工序进行拉丝前预处理；
2)将经步骤1)预处理的盘条经粗拉拉拔机构(1)加工成Φ5.20mm～Φ5.30mm的初始焊丝；
3)将步骤2)得到的初始焊丝经烘焙装置进行高温退火处理；
4)将经步骤3)处理后的初始焊丝依次通过脱脂洗、碱洗、水洗、酸洗；
5)将经步骤4)处理后的初始焊丝经精拉拉拔机构(2)加工成Φ1.165mm～Φ1.195mm的焊丝；
6)将经步骤5)处理后的焊丝经表面涂层机构(3)在其表面涂一层薄膜涂层，再经桶装层绕机构(4)进行层绕。
2.如权利要求1所述的生产高强钢用桶装无镀铜实心焊丝的方法，其特征在于：所述步骤2)粗拉拉拔后的初始焊丝采用大孔工字轮进行收线。
3.如权利要求1所述的生产高强钢用桶装无镀铜实心焊丝的方法，其特征在于：所述步骤3)中烘焙装置采用井式电阻炉，通过抽真空并冲入氮气作保护气体进行烘焙，烘焙温度为800～850℃，烘焙时间为36小时。
4.如权利要求1所述的生产高强钢用桶装无镀铜实心焊丝的方法，其特征在于：所述步骤4)中脱脂洗采用碱性清洁剂；碱洗采用质量比3:1的NaOH与Na2CO3溶液；水洗采用经过滤去杂质的自来水；酸洗采用质量比1:5的浓硫酸与水混合的液体。
5.如权利要求1所述的生产高强钢用桶装无镀铜实心焊丝的方法，其特征在于：所述步骤6)中薄膜涂层由超微粒的石墨、二氧化钼和氟树脂按照10:1:3的比例配制而成，薄膜涂层质量占焊丝总质量的0.0005～0.0007％。
6.如权利要求1所述的生产高强钢用桶装无镀铜实心焊丝的方法，其特征在于：所述粗拉拉拔后的初始焊丝直径为5.25mm；精拉拉拔后的焊丝直径为1.185mm。
7.一种生产高强钢用桶装无镀铜实心焊丝的装置，包括粗拉拉拔机构(1)、精拉拉拔机构(2)和桶装层绕机构(4)，其特征在于：所述精拉拉拔机构(2)承接粗拉拉拔机构(1)安装，桶装层绕机构(4)承接精拉拉拔机构(2)安装，所述精拉拉拔机构(2)和桶装层绕机构(4)之间设置有表面涂层机构(3)，所述表面涂层机构(3)中装有涂层粉料。
8.如权利要求7所述的生产高强钢用桶装无镀铜实心焊丝的装置，其特征在于：所述粗拉拉拔机构(1)包括从左至右依次设置的放线机一(11)、前置张力机一(12)、聚晶模一(13)、焊丝拉拔机一(14)、后置张力机一(15)和收线机一(16)；所述精拉拉拔机构(2)包括从左至右依次设置的放线机二(21)、前置张力机二(22)、聚晶模二(23)和焊丝拉拔机二(24)；所述表面涂层机构(3)包括粉末盒(31)和聚晶模三(32)，粉末盒(31)承接焊丝拉拔机二(24)；所述桶装层绕机构(4)包括后置张力机二(41)和收线机二(42)，后置张力机二(41)承接聚晶模三(32)。
9.如权利要求8所述的生产高强钢用桶装无镀铜实心焊丝的装置，其特征在于：所述聚晶模一(13)和焊丝拉拔机一(14)均有多个，且聚晶模一(13)和焊丝拉拔机一(14)之间交替间隔设置。
10.如权利要求8所述的生产高强钢用桶装无镀铜实心焊丝的装置，其特征在于：所述聚晶模二(23)和焊丝拉拔机二(24)均有多个，且聚晶模二(23)和焊丝拉拔机二(24)之间交替间隔设置。
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