CN107262967B - 无磁钢20Mn23Al用金属型药芯焊丝 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了无磁钢20Mn23Al用金属型药芯焊丝，包括药芯和外皮，其中药芯按质量百分比由以下组分组成：铬粉50％‑60％，镍粉8％‑16％，钼粉3％‑12％，锰粉8％‑12％，硅铁粉1％‑5％，铌铁粉0.5％‑3.0％，钛铁粉0.5％‑1％，其余为铁，以上组分质量百分比之和为100％；外皮为316不锈钢钢带；药芯焊丝的填充量控制在20％‑25％；用于无磁钢20Mn23Al的焊接，可得到具有较高抗拉强度和耐蚀性的焊接接头；具有很好的焊接工艺性，焊接飞溅少，焊接烟尘少；本发明药芯焊丝制备方法简单，操作方便，便于进行大规模批量生产。

Description

无磁钢20Mn23Al用金属型药芯焊丝
技术领域
本发明属于金属材料焊接技术领域，具体涉及无磁钢20Mn23Al用金属型药芯焊丝，本发明还涉及该药芯焊丝的制备方法。
背景技术
无磁钢属Fe—Mn—Al—C系列奥氏体金属材料，20Mn23Al作为变压器专用低磁钢板，主要用于变压器铁芯拉杆、夹件、油箱壁、法兰等要求无磁的部件，由于其磁导率低而电阻率高。在磁场中的涡流损耗极小，从而提高变压器的使用性能，因此这种铁锰铝系低磁钢已在全国变压器制造厂得到广泛应用。而且力学性能优良，加工制造中切割、焊接、钻孔、弯曲等与普通钢材同样容易，与不锈钢相比，不但降低材料成本、提高产品性能，还可节省加工费用。
研制无磁钢20Mn23Al用金属型药芯焊丝，使焊接接头具有与无磁钢 20Mn23Al匹配的力学性能与耐腐蚀性能，得到的焊接结构能够进一步推广无磁钢20Mn23Al的使用，并发挥其优势。
发明内容
本发明的目的是提供一种无磁钢20Mn23Al用金属型药芯焊丝，实现无磁钢20Mn23Al焊接接头力学性能优良。
本发明的另一个目的是提供无磁钢20Mn23Al用金属型药芯焊丝的制备方法。
本发明所采用的技术方案是，无磁钢20Mn23Al用金属型药芯焊丝，包括药芯和外皮，其中药芯按质量百分比由以下组分组成：铬粉50％-60％，镍粉8％-16％，钼粉3％-12％，锰粉8％-12％，硅铁粉1％-5％，铌铁粉0.5％-3.0％，钛铁粉0.5％-1％，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：
外皮为316不锈钢钢带。
该药芯焊丝的填充量控制在20％-25％。
本发明所采用的第二个技术方案是，无磁钢20Mn23Al用金属型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铬粉50％-60％，镍粉8％-16％，钼粉 3％-12％，锰粉8％-12％，硅铁粉1％-5％，铌铁粉0.5％-3.0％，钛铁粉0.5％-1％，其余为铁，以上组分质量百分比之和为100％；
步骤2：将步骤1称取的所有原材料混合均匀，并置于烘干炉中烘干，得到药芯粉末；
步骤3：通过药芯焊丝制丝机把步骤2制备得到的药芯粉末包裹在316 不锈钢钢带内，并进行拉拔，得到药芯焊丝；
步骤4：采用绕丝机把步骤3得到的药芯焊丝拉直、盘成圆盘，密封包装待用。
步骤2中：烘干温度为200-300℃，烘干时间为2-2.5h。
步骤3中：药芯焊丝的填充量控制在20％～25％。
本发明的有益效果是，(1)用于无磁钢20Mn23Al的焊接，可得到具有较高抗拉强度和耐蚀性的焊接接头；具有很好的焊接工艺性，焊接飞溅少，焊接烟尘少；焊缝表面光洁平整，焊后无需清理，可连续施焊，有效提高了焊接生产效率；适合于自动焊接设备，具有较高的生产效率；(2)本发明药芯焊丝制备方法简单，操作方便，便于进行大规模批量生产。
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。
本发明无磁钢20Mn23Al用金属型药芯焊丝，包括药芯和外皮，其中药芯按质量百分比由以下组分组成：铬粉50％-60％，镍粉8％-16％，钼粉 3％-12％，锰粉8％-12％，硅铁粉1％-5％，铌铁粉0.5％-3.0％，钛铁粉0.5％-1％，其余为铁，以上组分质量百分比之和为100％；外皮为316不锈钢钢带；药芯焊丝的填充量控制在20％-25％。
该药芯焊丝中各组分的作用和功能如下：
铬是强烈形成并稳定奥氏体的元素，缩小奥氏体区，随着铬含量的增加，一些金属间相(比如δ相)的形成倾向增大，Cr元素还具有显著提高焊缝金属耐蚀性的能力，使焊缝的耐蚀性能够达到使用的要求；
金属镍，还具有提高焊接接头韧性的作用；
Mo与Mn还具有提高焊缝强度的作用；
Ni可以保证焊缝具有一定的韧性。
上述无磁钢20Mn23Al用金属型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铬粉50％-60％，镍粉8％-16％，钼粉 3％-12％，锰粉8％-12％，硅铁粉1％-5％，铌铁粉0.5％-3.0％，钛铁粉0.5％-1％，其余为铁，以上组分质量百分比之和为100％；
步骤2：将步骤1称取的所有原材料混合均匀，并置于烘干炉中烘干，烘干温度为200-300℃，烘干时间为2-2.5h，得到药芯粉末；
步骤3：通过药芯焊丝制丝机把步骤2制备得到的药芯粉末包裹在316 不锈钢钢带内，药芯焊丝的填充量控制在20％～25％，并进行拉拔，得到药芯焊丝；
步骤4：采用绕丝机把步骤3得到的药芯焊丝拉直、盘成圆盘，密封包装待用。
实施例1
步骤1：分别称取铬粉530g，镍粉110g，钼粉50g，锰粉110g，硅铁粉 30g，铌铁粉10g，钛铁粉5g，铁粉155g；
步骤2：将步骤1称取的所有原材料混合均匀，并置于烘干炉中烘干，烘干温度为200℃，烘干时间为2h，得到药芯粉末；
步骤3：通过药芯焊丝制丝机把步骤2制备得到的药芯粉末包裹在316 不锈钢钢带内，并进行拉拔至1.2mm，得到药芯焊丝，其中，药芯粉末填充量控制在20％；
步骤4：采用绕丝机把步骤3得到的药芯焊丝拉直、盘成圆盘，密封包装待用。
用实施例1所制得的药芯焊丝焊接无磁钢20Mn23Al，采用熔化极气体保护焊(GMAW)，焊接电流为180-200A，焊接电压为21-24V，保护气体为CO2，气体流速为15L/min。经测试，焊接接头的抗拉强度为550Mpa，屈服极限为263Mpa，冲击功为31J。性能符合无磁钢20Mn23Al使用要求。
实施例2
步骤1：分别称取铬粉580g，镍粉130g，钼粉80g，锰粉80g，硅铁粉 50g，铌铁粉10g，钛铁粉10g，铁粉70g；
步骤2：将步骤1称取的所有原材料混合均匀，并置于烘干炉中烘干，烘干温度为220℃，烘干时间为2.2h，得到药芯粉末；
步骤3：通过药芯焊丝制丝机把步骤2制备得到的药芯粉末包裹在316 不锈钢钢带内，并进行拉拔至1.4mm，得到药芯焊丝，其中，药芯粉末填充量控制在22％；
步骤4：采用绕丝机把步骤3得到的药芯焊丝拉直、盘成圆盘，密封包装待用。
用实施例2所制得的药芯焊丝焊接无磁钢20Mn23Al，采用熔化极气体保护焊(GMAW)，焊接电流为190-210A，焊接电压为22-25V，保护气体为CO2，气体流速为16L/min。经测试，焊接接头的抗拉强度为568Mpa，屈服极限为276Mpa，冲击功为49J。性能符合无磁钢20Mn23Al使用要求。
实施例3
步骤1：分别称取铬粉500g，镍粉100g，钼粉80g，锰粉80g，硅铁粉 40g，铌铁粉15g，钛铁粉10g，铁粉175g；
步骤2：将步骤1称取的所有原材料混合均匀，并置于烘干炉中烘干，烘干温度为300℃，烘干时间为2.5h，得到药芯粉末；
步骤3：通过药芯焊丝制丝机把步骤2制备得到的药芯粉末包裹在316 不锈钢钢带内，并进行拉拔至1.6mm，得到药芯焊丝，其中，药芯粉末填充量控制在25％；
步骤4：采用绕丝机把步骤3得到的药芯焊丝拉直、盘成圆盘，密封包装待用。
用实施例3所制得的药芯焊丝焊接无磁钢20Mn23Al，采用熔化极气体保护焊(GMAW)，焊接电流为190-210A，焊接电压为22-25V，保护气体为CO2，气体流速为15L/min。焊接接头的抗拉强度为563Mpa，屈服极限为 263Mpa，冲击功为36J。性能符合无磁钢20Mn23Al使用要求。
实施例4
步骤1：分别称取铬粉550g，镍粉100g，钼粉60g，锰粉100g，硅铁粉30g，铌铁粉15g，钛铁粉10g，铁粉135g；
步骤2：将步骤1称取的所有原材料混合均匀，并置于烘干炉中烘干，烘干温度为250℃，烘干时间为2.2h，得到药芯粉末；
步骤3：通过药芯焊丝制丝机把步骤2制备得到的药芯粉末包裹在316 不锈钢钢带内，并进行拉拔至1.8mm，得到药芯焊丝，其中，药芯粉末填充量控制在25％；
步骤4：采用绕丝机把步骤3得到的药芯焊丝拉直、盘成圆盘，密封包装待用。
用实施例4所制得的药芯焊丝焊接无磁钢20Mn23Al，采用熔化极气体保护焊(GMAW)，焊接电流为190-210A，焊接电压为22-25V，保护气体为CO2，气体流速为16L/min。焊接接头的抗拉强度为568Mpa，屈服极限为 253Mpa，冲击功为46J。性能符合无磁钢20Mn23Al使用要求。
实施例5
步骤1，分别称取Cr550g，Ni130g，Mo60g，Mn100g，Si-Fe合金粉20g， Nb-Fe合金粉15g，Ti-Fe合金粉5g，铁粉120g；
步骤2，将称取的粉体混合均匀，混合后放入炉子中烘干，烘干温度 220℃，烘干时间2小时，得到药芯粉末；
步骤3，将316不锈钢钢带放置在药芯焊丝成型机的放带机上，通过成型机将钢带轧制成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20％，再通过成型机将U型槽碾压闭合，并将其拉拔至1.18mm，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。
实施例5所制得的药芯焊丝适用于熔化极气体保护焊(GMAW)，焊接电流为180-200A，焊接电压为22-25V，保护气体为CO2，气体流速为15L/min。焊接接头的抗拉强度为575Mpa，屈服极限为262Mpa，冲击功为53J。性能符合无磁钢20Mn23Al使用要求。
本发明药芯焊丝用于无磁钢20Mn23Al的焊接，可得到具有较高抗拉强度和耐蚀性的焊接接头；具有很好的焊接工艺性，焊接飞溅少，焊接烟尘少；焊缝表面光洁平整，焊后无需清理，可连续施焊，有效提高了焊接生产效率；适合于自动焊接设备，具有较高的生产效率；本发明药芯焊丝制备方法简单，操作方便，便于进行大规模批量生产。

Claims (2)

1.无磁钢20Mn23Al用金属型药芯焊丝，其特征在于，包括药芯和外皮，其中药芯按质量百分比由以下组分组成：铬粉50％-60％，镍粉8％-16％，钼粉3％-12％，锰粉8％-12％，硅铁粉1％-5％，铌铁粉0.5％-3.0％，钛铁粉0.5％-1％，其余为铁，以上组分质量百分比之和为100％；
该药芯焊丝的填充量控制在20％-25％。
2.根据权利要求1所述的无磁钢20Mn23Al用金属型药芯焊丝，所述药芯焊丝的外皮为316不锈钢钢带。
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