CN107838580A

CN107838580A - 纯氩气保护用金属芯焊丝

Info

Publication number: CN107838580A
Application number: CN201610826007.8A
Authority: CN
Inventors: 张宇
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2016-09-18
Filing date: 2016-09-18
Publication date: 2018-03-27

Abstract

本发明公开了一种纯氩气保护用药芯焊丝，由金属外皮包裹芯部药粉、经卷制拉拔制成，以总重量百分比计，焊丝含有：C ≤0.15%，Si ≤1.0%，Mn:0.2‑3.0%，及不可避免杂质；其中芯部粉料中含有1‑10%金红石，0.5‑5%长石，芯部粉料占总重量的15‑35%。可适应氦气替代氩气作为保护气体的接。焊缝金属抗拉强度在550MPa以上。

Description

纯氩气保护用金属芯焊丝

技术领域

本发明涉及一种金属芯焊丝，特别涉及一种纯氩气保护用金属粉芯焊丝。

背景技术

得益于低成本和高效率，CO₂气保焊在工程结构钢领域得到了广泛应用。为进一步提高焊接结构的低温韧性和高强度，常常采用Ar+CO₂作为混合保护气体的气保焊，一方面氩气的加入降低了焊缝金属氧含量，进而提高了低温韧性；另一方面亚氩气加入降低了焊接熔滴尺寸、改善了过渡形式，进而提高了焊接工艺性能，比如成型性、飞溅和烟尘等。

但对于汽车、不锈钢、精密仪器、电子器件等自动化生产领域，一方面对焊接接头有力学性能要求，另一方面也对焊接成型、焊道表面质量、飞溅和烟尘等也提出了更苛刻要求。

采用纯氩气作为保护气体的焊接过程，一方面可显著降低焊接飞溅和烟尘，满足清洁生产需求；另一方面可显著降低焊丝中的合金元素烧损，从而降低焊丝成本。同时，还可以大幅度降低焊缝金属氧含量和夹杂物含量，从而提高焊缝金属的低温韧性和强度。

采用实芯焊丝进行纯氩气保焊接，由于电磁切断力的减弱，焊接过程中熔融态的焊丝不易熔断、过长的焊丝旋转和摆动导致蛇形焊道，因而不适合该过程。

特开2006-205204提供了一种双层金属的实芯焊丝，通过内外金属熔点的差异化来改善电弧性能，虽然解决了焊缝的成型性能。但该种焊丝加工制备工艺复杂。

特开2009-255125提供了芯部粉料中添加0.16-2.0％石墨，20％以上铁粉的经济型药芯焊丝。一方面石墨添加虽然改善了电弧特性，但是也增加了抗气孔性、抗裂性的降低；另一方面，焊丝中0.16-2.0％的碳含量添加虽然可以取代部分合金元素、达到提高强度的目的，但同时损害了低温韧性，特别是降低了抗裂性。

特开2016-112575提供了一种使用纯氩气保护的，并可全位置焊接的药芯焊丝。但该技术仅能确保直径1.0-1.6mm焊丝的焊接工艺性能，主要针对的也是管状位置焊接。其在平面位置的焊接效率不清楚。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种适用于纯氩气保护的专用药芯焊丝。

为实现上述发明目的，本发明采用了如下技术方案：

纯氩气保护用药芯焊丝，由金属外皮包裹芯部药粉、经卷制拉拔制成，以总重量百分比计，焊丝含有：C≤0.15％，Si≤1.0％，Mn:0.2-2.0，及不可避免杂质；其中芯部粉料中含有1-10％金红石，0.5-5％长石，芯部粉料占总重量的15-35％。

芯部粉料中还含有0.3-5％的铁粉或其他金属粉中的一种或以上。

焊丝中还含有0.01-3.5％的Ni、Cr、Mo和Cu中的一种或以上，其中Cu/Ni≤0.75，(Mn+Cu)/Ni≤1，3.5≤Mn+1.5Ni+1.2Cr+Mo+4Cu≤15。

药芯焊丝中：还含有0.01-0.2％的Nb和B中的一种或以上。

该药芯焊丝可以采用氦气替代氩气作为保护气体进行焊接。

采用该药芯焊丝焊接制得的焊缝金属的抗拉强度在550MPa以上。

C：主要来自外层金属皮材料。当其含量超过0.15％，其焊接裂纹敏感性会加大，致使焊缝出现裂纹，影响焊接质量。因此含量控制在0.15％以下。

考虑到纯氩气保护条件下的焊接熔池氧含量大幅度降低，其含量在0.1％以下时，效果更高。

Si：一方面用于焊接熔池脱氧反应，一方面用于焊接熔池粘性和流动性控制。当其含量大于1.0％时，不利于焊接成型性能控制。因此含量控制在1.0％以下。

考虑到纯氩气保护条件下的焊接熔池冶金反应，其含量在0.7％以下时效果更好。尤其是考虑到C和Mn的联合脱氧效果，其含量在0.5％以下时效果最好。

Mn：来自于外层金属皮，及合金元素或氧化物添加，主要作用是调节熔敷金属的强度。含量范围是0.2-2.0％。

考虑到纯氩气保护条件下的焊接熔池冶金反应，以及与其它元素的联合强韧化效果，含量在0.5-1.6％之间，效果更好。

金红石：本发明中的重要元素。具备稳定电弧、改善焊道形状的作用。在纯氩气保护焊接状态下，添加部分金红石可显著增加电弧磁吹力，从而切断焊接熔滴，得达顺畅过渡的效果，从而改善成型性能，得到平滑的焊道。当其含量低于1％时，效果不明显；当其含量高于10％时，反而会使得焊接熔滴尺寸显著增大，破坏电弧稳定性。因此优选含量范围是1-10％。

考虑到本发明药芯焊丝适用于氦气的通用性，以及在氦气保护氛围下的熔滴过渡行为。当金红石的含量范围在2-8％之间时，效果更好。当其含量范围在3.5-7之间时，效果最好。

长石：本发明中的重要元素，主要用于改善焊接熔渣。当其含量低于0.5％时，效果不明显；当其含量超过5％时，反而会恶化脱渣性能，不利于焊道表面质量改善。因此，优选含量是0.5-5.0％。

考虑到本发明药芯焊丝适用于氦气的通用性，以及在氦气保护氛围下的熔滴过渡行为。长石的含量范围在1-4％之间时，效果更好。当其含量范围在1.5-3.5％之间时，效果最好。

铁粉：本发明中的重要元素。一方面可提高熔敷效率，另一方面改善了焊接电弧稳定性，尤其是改善了熔滴过渡的形式和稳定性，从而提升了焊道表面质量。当含量不足0.3％时，效果不明显；当含量超过5％时，对熔池的流动性不利。因此优选含量范围是0.3-5％。

考虑到本发明药芯焊丝适用于氦气的通用性，其含量范围0.5-4％，效果更好；含量范围在1-3.5％之间时，效果最好。

添加其它种类的纯金属粉效果与铁粉类似。

添加Ni，Cr，Mo和Cu用于提高熔敷金属的强度和韧性。

控制Cu/Ni≤0.75是出于防止熔敷金属热裂纹产生，从而破坏焊接质量。其比例控制在0.6以下时，效果更好。

控制(Mn+Cu)/Ni≤1是出于控制熔敷金属的低温冲击韧性。三者都是扩大奥氏体区元素，都可以通过降低焊接冷却过程中的奥氏体转变温度来细化晶粒，从而提高熔敷金属的强度和韧性。但如果控制不当，则会导致基体组织的脆化，降低低温韧性。

控制Mn+1.5Ni+1.2Cr+Mo+4Cu的总和在3.5-15之间，是出于控制强度的需要。当其含量低于3.5时，不能确保熔敷金属的抗拉强度在550MPa以上；当其含量高出15时，其强度可能会超出1000MPa，从而恶化熔敷金属的低温韧性。

其总和控制在4.5-14之间时，效果更好。

添加Nb或B是出于控制熔敷金属质量控制。一方面添加可与熔敷金属的C,N等元素结合，降低熔敷金属气孔，提高焊接质量；另一方面也阻止了Cr等碳氮化物的形成，提高了低温韧性。尤其是他易于偏聚晶界的特性，也提高了焊接电弧稳定性。

当其含量低于0.01％时，效果不明显；当其含量高于0.2％时，容易导致熔敷金属的偏析，恶化力学性能。因此优选含量范围是0.01-0.2％。

考虑到本发明药芯焊丝适用于氦气的通用性，以及在氦气保护氛围下的熔滴过渡行为。其含量范围在0.05-0.2％之间时，效果更好。

与现有技术相比，本发明技术的有益效果至少在于：

1.为纯氩气护焊接提供了一种焊道成型优异、焊道表面质量好的药芯焊丝，解决了现有实芯焊丝出现的蛇形焊道、电弧特性差的难题。

2.该焊丝还可适用于氩气和氦气的混合气体焊接，或纯氦气保护焊接；

3.熔敷金属抗拉强度在550MPa以上，0℃冲击功在47J以上，可适用于汽车、不锈钢、机械电子等领域的精密焊接。

具体实施方式

以下结合优选实施例对本发明的技术方案作进一步的说明。

本发明提供了一种用于纯氩气保护用药芯焊丝，由金属外皮包裹芯部药粉、经卷制拉拔制成，以总重量百分比计，焊丝含有：C≤0.15％，Si≤1.0％，Mn:0.2-3.0％，及不可避免杂质；其中芯部粉料中含有1-10％金红石，0.5-5％长石，芯部粉料占总重量的15-35％。

按上述比例配置药粉、制成焊丝，即制成本发明所述焊条。共制得实施例8个，对比例6个，其成分见表1。

利用实施例和对比例焊丝进行熔敷金属试验，工艺性能见表2，焊缝熔敷金属力学性能见表3。

由上述结果可知，本发明纯氩气保护用药芯焊丝工艺性能优良，且熔敷金属抗拉强度550MPa以上。

本发明药芯焊丝不受上述实施例的限制，任何符合本发明的权利要求范围内的改进和变化都在本发明所要求的保护范围之内。

表1.实施例化学成分

(注：Ⅰ＝Cu/N；Ⅱ＝(Mn+Cu)/Ni；Ⅲ＝Mn+1.5Ni+1.2Cr+Mo+4Cu)

表2.焊接工艺测试结果

(O:合格；×:不合格)

表3.熔敷金属力学性能

(O:合格；×:不合格) 。

Claims

1.纯氩气保护用药芯焊丝，由金属外皮包裹芯部药粉、经卷制拉拔制成，以总重量百分比计，焊丝含有：C ≤0.15%，Si ≤1.0%，Mn: 0.2-2.0%，及不可避免杂质；其中芯部粉料中含有1-10%金红石，0.5-5%长石，粉料填充比15-35%。

2.如权利要求1所述的纯氩气保护用药芯焊丝，其特征在于，还含有0.01-3.5%的Ni,Cr, Mo和Cu中的一种或以上，且Cu/Ni≤0.75，(Mn+Cu)/Ni≤1，3.5≤Mn+1.5Ni+1.2Cr+Mo+4Cu≤15。

3.如权利要求1所述的纯氩气保护用药芯焊丝，其特征在于，芯部粉料中还含有0.3-5%的铁粉或其他金属粉中的一种或以上。

4.如权利要求1-3所述的纯氩气保护用药芯焊丝，其特征在于，还含有0.01-0.2%的Nb和B中的一种或以上。

5.如权利要求1-4所述的纯氩气保护用药芯焊丝，其特征在于，还可以采用氦气替代氩气作为保护气体进行焊接。

6.如权利要求1-5所述的纯氩气保护用药芯焊丝，其特征在于，焊缝金属的抗拉强度在550MPa以上。