CN107350660A

CN107350660A - Wh80钢用气保护型药芯焊丝及其制备方法

Info

Publication number: CN107350660A
Application number: CN201710641038.0A
Authority: CN
Inventors: 张敏; 张涛; 史杰; 王莹; 王晓伟
Original assignee: Xian University of Technology
Current assignee: Xian University of Technology
Priority date: 2017-07-31
Filing date: 2017-07-31
Publication date: 2017-11-17

Abstract

本发明公开了WH80钢用气保护型药芯焊丝，包括药芯和药皮，其中药芯按质量百分比由以下组分组成：铬粉1％‑4％，镍粉4％‑8％，钼粉1.5％‑3.5％，锰粉8％‑12％，硅铁粉0.5％‑1.5％，铌铁粉0.5％‑1.5％，钛铁粉0.5％‑1％，氟化钡粉13％‑17％，氧化镁粉10％‑16％，氧化铈粉1％‑3％，石英粉1％‑4％，金红石粉20％‑28％，锆英砂粉3％‑7％，余量为铁粉，以上组分质量百分比之和为100％；焊接飞溅少，焊缝成型美观，具有很好的焊接工艺性；药芯焊丝制备方法简单，便于进行大规模批量生产。

Description

WH80钢用气保护型药芯焊丝及其制备方法

技术领域

本发明属于金属材料焊接技术领域，具体涉及WH80钢用气保护型药芯焊丝，本发明还涉及该药芯焊丝的制备方法。

背景技术

WH80钢是低碳低合金高强钢，调质钢WH80具有高强度、良好的低温冲击韧性，抗层状撕裂性能、较低的时效敏感性系数。该钢采用低碳低合金的化学成分设计，运用控制轧制和控制冷却技术，使WH80具有比传统调质钢更低的碳当量和焊接裂纹敏感性系数。WH80钢属于高强钢结构钢，用于工程机械、矿山机械、煤矿机械、环保机械、冶金机械等企业制造液压支架、吊车伸长臂、起重机伸长臂、挖掘机支撑臂等。

目前，针对WH80钢的焊接材料，可匹配焊材的可选择性不多，使WH80钢焊接存在一定的难度。

发明内容

本发明的目的是提供WH80钢用气保护型药芯焊丝，实现WH80钢焊接接头力学性能优良。

本发明的另一个目的是提供WH80钢用气保护型药芯焊丝的制备方法。

本发明所采用的技术方案是，WH80钢用气保护型药芯焊丝，包括药芯和药皮，其中药芯按质量百分比由以下组分组成：药芯和药皮，其中药芯按质量百分比由以下组分组成：铬粉1％-4％，镍粉4％-8％，钼粉1.5％-3.5％，锰粉8％-12％，硅铁粉0.5％-1.5％，铌铁粉0.5％-1.5％，钛铁粉0.5％-1％，氟化钡粉13％-17％，氧化镁粉10％-16％，氧化铈粉1％-3％，石英粉1％-4％，金红石粉20％-28％，锆英砂粉3％-7％，余量为铁粉，以上组分质量百分比之和为100％。

本发明的特点还在于：

药皮为碳钢钢带。

该药芯焊丝的填充量控制在19％～23％。

本发明所采用的第二个技术方案是，WH80钢用气保护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1％-4％，镍粉4％-8％，钼粉1.5％-3.5％，锰粉8％-12％，硅铁粉0.5％-1.5％，铌铁粉0.5％-1.5％，钛铁粉0.5％-1％，氟化钡粉13％-17％，氧化镁粉10％-16％，氧化铈粉1％-3％，石英粉1％-4％，金红石粉20％-28％，锆英砂粉3％-7％，余量为铁粉，以上组分质量百分比之和为100％。

步骤2：将步骤1称取的氟化钡粉、氧化镁粉、石英粉混合，向其中加入水玻璃粘结剂并混合均匀，然后置于加热炉中烧结，烧结结束后研磨、过筛，得到混合粉A；

步骤3：将步骤1称取的铬粉、镍粉、钼粉、锰粉、硅铁粉、铌铁粉、钛铁粉、氧化铈粉、金红石粉、锆英砂粉和铁粉与步骤2得到的混合粉A混合，并置于烘干炉中烘干，得到药芯粉末；

步骤4：通过药芯焊丝制丝机把步骤3制备得到的药芯粉末包裹在碳钢钢带内，并进行拉拔，得到药芯焊丝；

步骤5：采用绕丝机把步骤4得到的药芯焊丝拉直、盘成圆盘，密封包装待用。

步骤2中：烧结温度为600-700℃，烧结时间为3-4h。

步骤2中：过筛采用粒度为80-120目筛网。

步骤3中：烘干温度为220-300℃，烘干时间为2-3h。

步骤4中：药芯焊丝的填充量控制在19％～23％。

本发明的有益效果是，(1)相比焊条和实心焊丝而言，焊接飞溅少，焊缝成型美观，具有很好的焊接工艺性，适合于连续送丝焊接设备，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WH80钢用气保护型药芯焊丝，包括药芯和药皮，其中药芯按质量百分比由以下组分组成：按质量百分比分别称取铬粉1％-4％，镍粉4％-8％，钼粉1.5％-3.5％，锰粉8％-12％，硅铁粉0.5％-1.5％，铌铁粉0.5％-1.5％，钛铁粉0.5％-1％，氟化钡粉13％-17％，氧化镁粉10％-16％，氧化铈粉1％-3％，石英粉1％-4％，金红石粉20％-28％，锆英砂粉3％-7％，余量为铁粉，以上组分质量百分比之和为100％；药皮为碳钢钢带；药芯焊丝的填充量控制在19％～23％。

该药芯焊丝中各组分的作用和功能如下：

金属铬还具有提高接头耐蚀性的作用；

金属镍，还具有提高焊接接头韧性的作用；

铝镁粉易与氧气结合而除去熔池中的氧元素，保护焊缝中的其他组分；

石英，氟化钡，金红石，具有造渣的作用，焊接时产生熔渣对熔池进行保护；

氟化钡是碱性渣，石英，金红石是酸性渣，三者配合使用，可以调整熔渣的碱度。

上述WH80钢用气保护型药芯焊丝的制备方法，具体步骤如下：

步骤2：将步骤1称取的氟化钡粉、氧化镁粉、石英粉混合，向其中加入水玻璃粘结剂并混合均匀，然后置于加热炉中烧结，烧结温度为600-700℃，烧结时间为3-4h，烧结结束后研磨、过筛，过筛采用粒度为80-120目筛网，得到混合粉A；

步骤3：将步骤1称取的铬粉、镍粉、钼粉、锰粉、硅铁粉、铌铁粉、钛铁粉、氧化铈粉、金红石粉、锆英砂粉和铁粉与步骤2得到的混合粉A混合，并置于烘干炉中烘干，烘干温度为220-300℃，烘干时间为2-3h，得到药芯粉末；

步骤4：通过药芯焊丝制丝机把步骤3制备得到的药芯粉末包裹在碳钢钢带内，药芯焊丝的填充量控制在19％～23％，并进行拉拔，得到药芯焊丝；

实施例1

步骤1：称取氟化钡粉140g、氧化镁粉160g、石英粉30g混合，向其中加入水玻璃粘结剂并混合均匀，然后置于加热炉中600℃烧结3h，烧结结束后研磨、并采用粒度为80-120目筛网过筛，得到混合粉A；

步骤2：铬粉20g、镍粉60g、钼粉20g、锰粉100g、硅铁粉5g、铌铁粉10g、钛铁粉5g、氧化铈粉10g、金红石粉240g、锆英砂粉40g和铁粉160g与步骤1得到的混合粉A混合，并置于烘干炉中220℃烘干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碳钢钢带内，并进行拉拔至直径为1.2mm，得到药芯焊丝，其中药芯粉末填充量控制在19％；

步骤4：采用绕丝机把步骤4得到的药芯焊丝拉直、盘成圆盘，密封包装待用。

用实施例1制备的药芯焊丝，适用于电弧焊(FCAW)，外加保护气体，焊接电流为160-190A，焊接电压为21-24V。经测试，焊接接头力学性能为：抗拉强度为810Mpa，屈服极限为610Mpa，冲击功为125J。性能符合高强钢WH80使用要求。

实施例2

步骤1：称取氟化钡粉120g、氧化镁粉130g、石英粉20g混合，向其中加入水玻璃粘结剂并混合均匀，然后置于加热炉中650℃烧结3.5h，烧结结束后研磨、并采用粒度为80-120目筛网过筛，得到混合粉A；

步骤2：铬粉20g、镍粉70g、钼粉25g、锰粉110g、硅铁粉8g、铌铁粉15g、钛铁粉5g、氧化铈粉40g、金红石粉210g、锆英砂粉60g和铁粉167g与步骤1得到的混合粉A混合，并置于烘干炉中250℃烘干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碳钢钢带内，并进行拉拔至直径为1.4mm，得到药芯焊丝，其中药芯粉末填充量控制在21％；

用实施例2制备的药芯焊丝，适用于电弧焊(FCAW)，外加保护气体，焊接电流为170-210A，焊接电压为21-23V。经测试，焊接接头力学性能为：抗拉强度为833Mpa，屈服极限为659Mpa，冲击功为129J。性能符合高强钢WH80使用要求。

实施例3

步骤1：称取氟化钡粉150g、氧化镁粉110g、石英粉20g混合，向其中加入水玻璃粘结剂并混合均匀，然后置于加热炉中680℃烧结3.5h，烧结结束后研磨、并采用粒度为80-120目筛网过筛，得到混合粉A；

步骤2：铬粉40g、镍粉80g、钼粉35g、锰粉120g、硅铁粉15g、铌铁粉5g、钛铁粉10g、氧化铈粉10g、金红石粉230g、锆英砂粉30g和铁粉145g与步骤1得到的混合粉A混合，并置于烘干炉中250℃烘干3h，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碳钢钢带内，并进行拉拔至直径为1.6mm，得到药芯焊丝，其中药芯粉末填充量控制在23％；

用实施例3制备的药芯焊丝，适用于电弧焊(FCAW)，外加保护气体，焊接电流为200-220A，焊接电压为22-24V。经测试，焊接接头力学性能为：抗拉强度为835Mpa，屈服极限为664Mpa，冲击功为132J。性能符合高强钢WH80使用要求。

实施例4

步骤1：称取氟化钡粉135g、氧化镁粉140g、石英粉25g混合，向其中加入水玻璃粘结剂并混合均匀，然后置于加热炉中680℃烧结3.5h，烧结结束后研磨、并采用粒度为80-120目筛网过筛，得到混合粉A；

步骤2：铬粉30g、镍粉65g、钼粉20g、锰粉115g、硅铁粉10g、铌铁粉15g、钛铁粉10g、氧化铈粉20g、金红石粉220g、锆英砂粉60g和铁粉135g与步骤1得到的混合粉A混合，并置于烘干炉中250℃烘干3h，得到药芯粉末；

用实施例4制备的药芯焊丝，适用于电弧焊(FCAW)，外加保护气体，焊接电流为190-210A，焊接电压为22-25V。经测试，焊接接头力学性能为：抗拉强度为849Mpa，屈服极限为675Mpa，冲击功为128J。性能符合高强钢WH80使用要求。

实施例5

步骤1：称取氟化钡粉145g、氧化镁粉135g、石英粉30g混合，向其中加入水玻璃粘结剂并混合均匀，然后置于加热炉中680℃烧结3.5h，烧结结束后研磨、并采用粒度为80-120目筛网过筛，得到混合粉A；

步骤2：铬粉35g、镍粉75g、钼粉30g、锰粉120g、硅铁粉15g、铌铁粉5g、钛铁粉5g、氧化铈粉15g、金红石粉230g、锆英砂粉35g和铁粉125g与步骤1得到的混合粉A混合，并置于烘干炉中250℃烘干3h，得到药芯粉末；

用实施例5制备的药芯焊丝，适用于电弧焊(FCAW)，外加保护气体，焊接电流为190-210A，焊接电压为20-23V。经测试，焊接接头力学性能为：抗拉强度为826Mpa，屈服极限为653Mpa，冲击功为127J。性能符合高强钢WH80使用要求。

本发明药芯焊丝包括药芯和药皮，相比焊条和实心焊丝而言，焊接飞溅少，焊缝成型美观，具有很好的焊接工艺性，适合于连续送丝焊接设备，具有较高的生产效率；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

1.WH80钢用气保护型药芯焊丝，其特征在于，包括药芯和药皮，其中药芯按质量百分比由以下组分组成：铬粉1％-4％，镍粉4％-8％，钼粉1.5％-3.5％，锰粉8％-12％，硅铁粉0.5％-1.5％，铌铁粉0.5％-1.5％，钛铁粉0.5％-1％，氟化钡粉13％-17％，氧化镁粉10％-16％，氧化铈粉1％-3％，石英粉1％-4％，金红石粉20％-28％，锆英砂粉3％-7％，余量为铁粉，以上组分质量百分比之和为100％。

2.根据权利要求1所述的WH80钢用气保护型药芯焊丝，其特征在于，药皮为碳钢钢带。

3.根据权利要求1所述的WH80钢用气保护型药芯焊丝，其特征在于，该药芯焊丝的填充量控制在19％～23％。

4.根据权利要求1所述的WH80钢用气保护型药芯焊丝，其特征在于，该药芯焊丝适合于全位置焊接。

5.WH80钢用气保护型药芯焊丝的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：

步骤1：铬粉1％-4％，镍粉4％-8％，钼粉1.5％-3.5％，锰粉8％-12％，硅铁粉0.5％-1.5％，铌铁粉0.5％-1.5％，钛铁粉0.5％-1％，氟化钡粉13％-17％，氧化镁粉10％-16％，氧化铈粉1％-3％，石英粉1％-4％，金红石粉20％-28％，锆英砂粉3％-7％，余量为铁粉，以上组分质量百分比之和为100％。

步骤3：将步骤1称取的铬粉、镍粉、钼粉、锰粉、硅铁粉、铌铁粉、钛铁粉、氧化铈粉、金红石粉、锆英砂粉和铁粉与步骤1得到的混合粉A混合，并置于烘干炉中烘干，得到药芯粉末；

6.根据权利要求5所述的WH80钢用气保护型药芯焊丝的制备方法，其特征在于，所述步骤2中：烧结温度为600-700℃，烧结时间为3-4h。

7.根据权利要求5所述的WH80钢用气保护型药芯焊丝的制备方法，其特征在于，所述步骤2中：过筛采用粒度为80-120目筛网。

8.根据权利要求5所述的WH80钢用气保护型药芯焊丝的制备方法，其特征在于，所述步骤3中：烘干温度为220-300℃，烘干时间为2-3h。

9.根据权利要求5所述的WH80钢用气保护型药芯焊丝的制备方法，其特征在于，所述步骤4中：药芯焊丝的填充量控制在19％～23％。