CN108907508A - 一种利用双层气体进行保护的无渣药芯焊丝的制备方法 - Google Patents

一种利用双层气体进行保护的无渣药芯焊丝的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种利用双层气体进行保护的无渣药芯焊丝的制备方法，属于材料加工工程焊接技术领域。由多元素钢带和药芯组成。多元素钢带主要由Fe、Cr和Ti元素构成，Cr含量为10‑20％，Ti含量为5‑10％。药芯成分按质量百分数为：高铬铸铁15‑30％、钒铁1‑5％、锰铁5‑10％、硅铁5‑10％、铝粉6‑10％，石墨1‑5％、CaF2矿物粉末10‑25％，余量为Fe，药芯占焊丝总重量的40‑50％，其中锰铁质量百分比不低于硅铁质量百分比。本发明提供的药芯焊丝，在堆焊过程中弥散析出碳化物和氮化物，提高复合板的耐磨性和硬度，同时在熔池表面产生稀薄的氟气，氟气外层产生CO气体，内外两层气体共同保护熔池，熔覆层均匀无渣，多层堆焊无需清渣。

Description

一种利用双层气体进行保护的无渣药芯焊丝的制备方法
技术领域
本发明属于材料加工工程焊接技术领域，具体涉及一种利用双层气体进行保护的无渣药芯焊丝的制备方法。
背景技术
耐磨复合钢板在普通碳钢表面利用堆焊(熔焊)技术，复合一层高耐磨合金，是一种性能优良、性价比高的复合钢板，也称为耐磨复合板。由于耐磨复合板具有高耐磨性(其耐磨性高于低碳钢20倍、高锰钢10倍、工具钢10倍)、良好的耐冲击性和高的性价比，应用范围越来越广，使用量不断增加。耐磨复合板目前有四种制造方式：实芯焊丝堆焊、预制粉堆焊、自保护药芯焊带堆焊、自保护药芯焊丝堆焊。①实芯焊丝堆焊，该方法优点是熔敷效率较高,但缺点是应力释放缓慢，焊层易产生集中且较大的裂纹；②预制粉堆焊，该方法由于工序及相关设备复杂,加工效率难以提高；③自保护药芯焊带堆焊,目前巴顿电焊研究所采用此工艺制造大面积耐磨复合板。该方法优点是熔敷效率高,成分稳定能实现较好的耐磨性能，但在我国焊带制造成本较高，无法大规模应用；④自保护药芯焊丝堆焊，目前工业国家大都采用该方法进行堆焊，该方法效率高且不需外加气体保护，综合成本较低。
自保护药芯焊丝根据熔渣保护形式可以分为：有渣自保护药芯焊丝、微渣自保护药芯焊丝和无渣自保护药芯焊丝。无渣自保护药芯焊丝是最有发展潜力的焊接材料，无需保护气源和焊剂，并且焊后无渣，因此不需清渣就可以连续进行多层堆焊，非常适合大面积耐磨复合钢板的制造。但是无渣自保护耐磨药芯焊丝在国内出现时间较晚，国内市场也没有成熟稳定的产品。目前市面上成形好、飞溅小的无渣自保护耐磨药芯焊丝品种几乎被外商独资企业所占有。因此，根据目前国内外无渣自保护耐磨药芯焊丝的研究现状，发明了多元素钢带制备无渣自保护药芯焊丝的方法。
传统的无渣自保护药芯焊丝不添加任何矿物粉末,从而最大限度地增大了合金粉的装填量，主要是为了增加填充率，但是增加了其轧制、拉拔的难度，同时在拉拔过程中纯金属粉末的流动性大，容易造成焊丝中药粉分布不均匀，焊丝局部会出现药粉空缺，并且药粉的疏密度也不一致，在焊接过程中会出现断弧现象；另外纯金属粉末整体硬度较高，在外部较大的压力作用下容易划破外皮，导致焊丝拉断。
目前耐磨复合板的制造所采用的自保护药芯焊丝，一般都含有大量的C元素，在焊接过程中会与Cr、Fe元素形成粗大的碳化物，这些碳化物虽然硬度较高，但是抗裂性较差，焊接过程中或焊接结束后会出现贯穿裂纹。如专利200710175676.4《一种高碳高铬高妮铸铁自保护药芯焊丝》、201010197412.0《钒强化耐磨埋弧堆焊药芯焊丝》。
综上所述，本发明采用多元素钢带，添加少量石墨和氟化物，利用双气体和金属脱氧作用共同保护熔池，起到自保护作用。由于氟气密度为1.696g/L(标准状态下)，CO密度为1.25g/L(标准状态下)，药芯焊丝熔敷过程中会形成内氟外CO双气体层，与传统的单一CO气体保护方式完全不同。
发明内容
本发明的目的：为解决现有技术中存在的技术问题，本发明提供了一种利用双层气体进行保护的无渣药芯焊丝的制备方法。
技术内容：为了实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案：由多元素钢带和药芯组成。多元素钢带主要由Fe、Cr和Ti元素构成，Cr含量为10-20％，Ti含量为5-10％。药芯成分按质量百分数为：高铬铸铁15-30％、钒铁1-5％、锰铁5-10％、硅铁5-10％、铝粉6-10％，石墨1-5％、CaF2矿物粉末10-25％，余量为Fe，药芯占焊丝总重量的40-50％。其中锰铁质量百分比不低于硅铁质量百分比。
优选地，所述的高铬铸铁含碳量为9-10％，含铬量为50-60％，其余为铁；所述的钛铁含钛量为20-30％，其余为铁；所述的钒铁含钒量为30-40％，其余为铁；所述的锰铁含锰量为30-45％，其余为铁；所述的硅铁含硅量为30-40％，其余为铁。
优选地，锰铁质量百分比不低于硅铁质量百分比。
优选地，所述药芯的所有组分的粒径为80-90目。
优选地，所述多元素钢带宽度为14-16mm，厚度为0.4-0.6mm。
优选地，制备的自保护药芯焊丝直径为2.0mm，或大于2.0mm。
上述的一种多元素钢带制备无渣自保护药芯焊丝的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)利用组对的成型轧辊将多元素钢带轧成U形，然后通过送粉装置将本发明的药芯材料按本发明焊丝总重的40-50％加入到U形槽中；(2)将U形槽合口，使药芯包裹其中，通过拉丝模，逐道拉拔、减径，最后使其直径达到2.0mm或以上，得到最终产品。
在上述药芯中各组分主要作用如下：
高铬铸铁其主要成分为Cr和C，向熔覆层金属中过渡Cr合金元素，并提供部分C元素。
钒铁：与C元素结合原位生成碳化物硬质耐磨相。
锰铁和硅铁：与O元素结合，实现熔池脱氧，起到保护熔池的作用。
铝粉：固氮脱氧，生成氮化物，同时可以脱氧保护熔池。
石墨：在熔敷过程中，产生CO气体，保护熔池。
矿物粉末(CaF2)10-25％：焊接过程中在熔池上方产生氟气，起到保护熔池的作用。
在上述技术方案中，所述的脱氧元素是Mn和Si，其中锰铁质量百分比不低于硅铁质量百分比。
有益效果：本发明由于采用多元素钢带(Fe-Cr-Ti)，实现了焊接过程中元素的多渠道过渡(外皮和药芯)，同时在药芯中添加适量的钒元素和铝元素，在焊接冶金过程中形成强化碳化物和氮化物，且弥散分布，提高了复合板的硬度和耐磨性。同时采用“氟气/CO+合金脱氧”联合保护熔池，保证熔池金属不被氧化，得到的焊缝成形美观。加入少量石墨，产生较小的烟雾。本发明通过多元素钢带和双气体(氟气+CO)保护，达到了多元素原位生成强化颗粒，烟尘小，成形美观的目的。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作更进一步的说明。
实施例1：本实施例的钢带主要成分为Fe-Cr15％-Ti5％，药芯成分按以下质量进行配制：高铬铸铁30g、钒铁5g、锰铁10g、硅铁5g、铝粉10g、石墨4g、CaF2为20g、铁粉16g，所取的粉末均通过90目过筛。将所取各种粉末置入混粉机器内，混合50分钟，然后把混合粉末加入多元素钢带U形槽中，填充率为35％。再将U形槽合口，使药粉包裹其中。接着拉拔减径，最后获得直径为2.0mm的产品。焊接电流为270A，焊接电压为30V，焊接速度为7mm/s，熔敷1层，搭接率为15％。熔敷金属硬度及耐磨性见表1。
实施例2：本实施例的钢带主要成分为Fe-Cr15％-Ti5％，药芯成分按以下质量进行配制：高铬铸铁25g、钒铁5g、锰铁10g、硅铁10g、铝粉5g、石墨4g、CaF2为25g、铁粉16g，所取的粉末均通过90目过筛。将所取各种粉末置入混粉机器内，混合50分钟，然后把混合粉末加入多元素钢带U形槽中，填充率为30％。再将U形槽合口，使药粉包裹其中。接着拉拔减径，最后获得直径为2.0mm的产品。焊接电流为270A，焊接电压为30V，焊接速度为7mm/s，熔敷1层，搭接率为15％。熔敷金属硬度及耐磨性见表1。
实施例3：本实施例的钢带主要成分为Fe-Cr15％-Ti5％，药芯成分按以下质量进行配制：高铬铸铁30g、钒铁3g、锰铁10g、硅铁10g、铝粉5g、石墨5g、CaF2为15g、铁粉22g，所取的粉末均通过90目过筛。将所取各种粉末置入混粉机器内，混合50分钟，然后把混合粉末加入多元素钢带U形槽中，填充率为30％。再将U形槽合口，使药粉包裹其中。接着拉拔减径，最后获得直径为2.0mm的产品。焊接电流为280A，焊接电压为35V，焊接速度为8mm/s，熔敷1层，搭接率为15％。熔敷金属硬度及耐磨性见表1。
表1实施例中熔敷金属的硬度和耐磨性
硬度HRC 相对耐磨性/ε
实施例1 57.8 21.9
实施例2 56.7 21.4
实施例3 58.2 22.6

Claims (7)

1.一种利用双层气体进行保护的无渣药芯焊丝的制备方法，包括多元素钢带和药芯，药芯填充于多元素钢带中，其特征在于，所述的多元素钢带为Fe-Cr-Ti钢带，Cr含量为10-20％，Ti含量为5-10％。所述的药芯成分质量百分数含量范围如下：高铬铸铁15-30％、钒铁1-5％、锰铁5-10％、硅铁5-10％、铝粉6-10％，石墨1-5％、CaF2矿物粉末10-25％，药芯占焊丝总重量的40-50％。
2.根据如权利1所述的一种利用双层气体进行保护的无渣药芯焊丝的制备方法，其特征在于，所述的高铬铸铁含碳量为9-10％，含铬量为50-60％，其余为铁；所述的钛铁含钛量为20-30％，其余为铁；所述的钒铁含钒量为30-40％，其余为铁；所述的锰铁含锰量为30-45％，其余为铁；所述的硅铁含硅量为30-40％，其余为铁。
3.根据如权利1所述的一种多元素钢带制备无渣自保护药芯焊丝的方法，其特征在于，锰铁质量百分比不低于硅铁质量百分比。
4.根据如权利1所述的一种多元素钢带制备无渣自保护药芯焊丝的方法，其特征在于，所述药芯的所有组分的粒径为80-90目。
5.根据如权利1所述的一种多元素钢带制备无渣自保护药芯焊丝的方法，其特征在于，所述多元素钢带宽度为14-16mm，厚度为0.4-0.6mm。
6.根据如权利1所述的一种多元素钢带制备无渣自保护药芯焊丝的方法，其特征在于，药芯焊丝直径为2.0mm，或大于2.0mm。
7.根据如权利1所述的一种多元素钢带制备无渣自保护药芯焊丝的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)利用组对的成型轧辊将多元素钢带轧成U形，然后通过送粉装置将本发明的药芯材料按本发明焊丝总重的40-50％加入到U形槽中；(2)将U形槽合口，使药芯包裹其中，通过拉丝模，逐道拉拔、减径，最后使其直径达到2.0mm或以上，得到最终产品。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11318566B2 (en) 2016-08-04 2022-05-03 Honda Motor Co., Ltd. Multi-material component and methods of making thereof
US11339817B2 (en) 2016-08-04 2022-05-24 Honda Motor Co., Ltd. Multi-material component and methods of making thereof

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0521518A1 (en) * 1991-07-05 1993-01-07 The Lincoln Electric Company Submerged arc flux and method of making same
CN103785971A (zh) * 2014-01-23 2014-05-14 江苏科技大学 一种超低气孔敏感性的堆焊用无渣自保护药芯焊丝
CN105127614A (zh) * 2015-10-12 2015-12-09 合肥科德电力表面技术有限公司 一种磨辊堆焊无渣自保护药芯焊丝
CN107175429A (zh) * 2017-06-26 2017-09-19 天津市永昌焊丝有限公司 一种耐海洋大气腐蚀专用埋弧焊剂
CN107570910A (zh) * 2017-10-18 2018-01-12 柳州凯通新材料科技有限公司 一种高耐磨合金钢焊丝药芯

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0521518A1 (en) * 1991-07-05 1993-01-07 The Lincoln Electric Company Submerged arc flux and method of making same
CN103785971A (zh) * 2014-01-23 2014-05-14 江苏科技大学 一种超低气孔敏感性的堆焊用无渣自保护药芯焊丝
CN105127614A (zh) * 2015-10-12 2015-12-09 合肥科德电力表面技术有限公司 一种磨辊堆焊无渣自保护药芯焊丝
CN107175429A (zh) * 2017-06-26 2017-09-19 天津市永昌焊丝有限公司 一种耐海洋大气腐蚀专用埋弧焊剂
CN107570910A (zh) * 2017-10-18 2018-01-12 柳州凯通新材料科技有限公司 一种高耐磨合金钢焊丝药芯

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11318566B2 (en) 2016-08-04 2022-05-03 Honda Motor Co., Ltd. Multi-material component and methods of making thereof
US11339817B2 (en) 2016-08-04 2022-05-24 Honda Motor Co., Ltd. Multi-material component and methods of making thereof

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