CN1085127C - 一种金属芯型药芯焊丝 - Google Patents
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Abstract
本发明焊丝是一种CO2气体保护焊接碳素钢和490MPa级高强度钢用的金属芯型药芯焊丝。药芯的成分(重量%)为:K:0.3-3,Na:0.2-2,K/Na:0.4-3.0,Si:2.5-8,Mn:5-15,Ai+Mg+Ti:0.5-5,Fe:60-90,TiO2:0.5-5,SiO2+Al2O3+MnO:0.5-5。本焊丝具有电弧稳定,飞溅少,工艺性能优良,焊缝韧性好,熔敷效率高的特点。
Description
技术领域
本发明属于气体保护焊的金属焊接材料领域,本焊丝适合于焊接桥梁,船舶,压力容器和工程机械等钢结构。
背景技术
目前,市场上大量生产和使用的药芯焊丝,按药芯组成分类,大体可分为:TiO2型药芯焊丝,CaO-TiO2型药芯焊丝和金属粉型药芯焊丝。金属粉型药芯焊丝,与其它药芯焊丝相比,①具有熔敷效率高,可以明显提高生产效率;②渣量少的,可以不用清渣连续进行多层施焊。因此,深受用户欢迎。
但,以往金属芯型药芯焊丝也存在明显的不足之处,与TiO2型药芯焊丝相比,具有①飞溅较大,②成型不够理想的缺点。其中,尤其是飞溅大的缺点,常常影响到焊丝的推广应用。
为了克服焊接飞溅大的缺点,人们进行了许多研究和改进。归纳过去减小飞溅的措施,如日本公开专利平3-275295和公开专利平4-274895等提出的那样,主要有:①限制焊丝的含C量,②控制填加稳弧剂的种类和含量,常用有K、Na等,③控制药芯分布的均匀性等。其中以第②项措施效果最为明显。在上述的专利中也以K、Na为主要稳弧剂,但它未给出K/Na的比值,同时降低飞溅并不理想。
发明目的
本发明的目的在于提供一种电弧稳定,飞溅少,工艺性能优良的金属芯型药芯焊丝。
发明内容
为了减少焊接飞溅,我们对常用的稳弧剂K、Na进行了全面实验,飞溅程度随K/Na变化的实验结果绘成图1所示的曲线。当K、Na在单独加入药芯焊丝时,可以起到稳定电弧,减少飞溅的作用,这已经为许多实验所证明。当它们同时加入时,如图1所示实验曲线,由于它们的交互作用,K/Na在某一比例:0.4-3.0,特别是0.8-2.0时,曲线出现最小值,飞溅减小到最小。基于此,提出了一种的金属芯型药芯焊丝。
基于上述,本发明焊丝包括金属外皮和药芯,其组成(重量%)为:金属外皮:70-90%,药芯:10-30%,其特征在于:所述药芯的具体化学成分(重量%)为:K:0.3-3,Na:0.2-2,其中K/Na:0.4-3.0,Si:2.5-8,Mn:5-15,Al+Mg+Ti:0.5-5,Fe:60-90,TiO2:0.5-5,SiO2+Al2O3+MnO:0.5-5。
上述药芯中最佳K/Na为:0.8-2.0。
现将本发明焊丝化学成分的设计依据叙述如下:
K、Na是主要稳弧剂,含量适当时可明显减少飞溅。当K、Na分别低于药芯重量的0.3%和0.2%时,减少飞溅的作用不明显。当K、Na分别高于药芯重量的3%和2%时,由于电弧过长,飞溅也会增加。
K/Na比例在一定范围时,由于它们的交互作用,如实验曲线图1所示,减少飞溅的作用最为明显,当K/Na为0.4-3.0,特别是0.8-2.0时,可以将飞溅减少到最小。K、Na的原料可用:K2CO3,K2SiF6,K2Ti4O9 K2SiO3 NaF Na2SiF6Na2AlF6 Na2CO3 Na2SiO3等。
Si、Mn是主要脱氧剂,降低焊缝中的氧含量,改善焊缝的韧性。同时Mn也是主要合金元素,确保焊缝具有高的强度和韧性。当Si、Mn含量过高时,对焊缝的韧性不利。
Al、Mg、Ti属于强脱氧剂,对于降低焊缝的氧含量起重要作用。同时也有利于稳定电弧和减少飞溅。当它们含量过高时,会增加电弧的挺度,不利于减少飞溅,同时,由于在焊缝中残存含量过高,也不利于焊缝的韧性。
Fe粉是构成药芯的主要成分,可大幅度提高焊丝的熔敷效率。
TiO2属于造渣剂,有利于焊缝的成型,有利于焊缝的韧性,同时也有利于稳弧和减少飞溅。
SiO2、Al2O3、MnO属于造渣剂,用于调节熔渣的熔点和粘度,改善焊缝的成型。
本发明药芯焊丝,制造方法不限,可以采用卷曲方法制造,也可以采用无缝管装药方法制造。焊丝的外皮采用低碳钢,成分原则上不限,但从降低飞溅和便于拉拔制造,以C含量少于0.05%为宜。
本发明药芯焊丝,适合于CO2保护下焊接碳钢和490MPa级高强度钢。
本发明药芯焊丝与现有金属芯型药芯焊丝相比,具有电弧稳定,飞溅少的优点。
附图说明
图1是金属芯型药芯焊丝中K/Na对飞溅程度影响的曲线图。
图1中,横坐标X为K/Na,纵坐标y为金属飞溅率(g/min)。
具体实施方式
根据本发明药芯焊丝的组成范围,制成三批药芯焊丝,其药芯成分如表1。采用钢带卷曲的方法制造。钢带的成分(重量%):C 0.02,Si 0.01,Mn 0.30,P 0.013,S 0.010,余为Fe。药粉填充率(即药粉占焊丝重量百分比)18%。卷制并最终拉拔成直径1.2mm的成品焊丝。
焊接实验中,采用Q235C钢板,20mm,制成120×300mm的试板,表面去除锈污。采用DC(-)极性,250A,28V,焊速mm/min,CO2,20l/min,杆伸长20mm,测量飞溅。用同样焊接规范堆焊熔敷金属试板,检测拉伸强度和冲击功,结果列入表2。
表1 实施例焊丝的药芯成分(重量%)
编号 | K | Na | K/Na | TiO2 | SiO2 | Al2O3 | MnO | Si | Mn | Al | Mg | Ti | Fe | 填充率 |
1 | 2.0 | 1.0 | 2.0 | 1.7 | 0.5 | O.6 | 0.5 | 2.8 | 6.5 | 0.8 | -- | 1.2 | 余 | 18 |
2 | 1.4 | 1.2 | 1.2 | 2.0 | 1.0 | -- | -- | 3.0 | 10 | -- | 0.6 | 1.4 | 余 | 18 |
3 | 0.5 | 0.5 | 1.0 | 3.0 | -- | 0.5 | 0.6 | 4.O | 10 | 0.5 | 0.6 | 0.6 | 余 | 18 |
表2 实施例焊丝焊接飞溅率和焊缝的性能
编号 | σbMPa | σ0.2MPa | δ5% | Akv J-20℃ | 飞溅率g/分 |
1 | 545 | 420 | 28 | 120 | 1.2 |
2 | 530 | 430 | 30 | 135 | 0.7 |
3 | 540 | 425 | 27 | 110 | 1.4 |
Claims (1)
1、一种金属芯型药芯焊丝,包括金属外皮和药芯,其组成(重量%)为:金属外皮:70-90%,药芯:10-30%,其特征在于:所述药芯的具体化学成分(重量%)为:K:0.3-3,Na:0.2-2,其中K/Na:0.4-3.0,Si:2.5-8,Mn:5-15,Al+Mg+Ti:0.5-5,Fe:60-90,TiO2:0.5-5,SiO2+Al2O3+MnO:0.5-5。
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