CN109317866B - 一种药芯材料和含该药芯材料的焊丝及该焊丝的制作方法 - Google Patents

一种药芯材料和含该药芯材料的焊丝及该焊丝的制作方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种药芯材料，包括以下质量份数的原料：金红石10‑30份、石英2‑6份、冰晶石1‑4份、氟化物1‑2份、稀土铌1‑3份、铝镁粉2‑6份、钒土2‑4份，低碳锰3‑5份，特氟龙0.3‑1份，稀土锶1‑6份。本发明还提供一种含上述药芯材料的高塑高韧焊丝和该高塑高韧焊丝的制作方法。本发明高塑高韧焊丝具有晶粒细小，在一定体积内的晶粒数目多，在同样塑性变形量下，变形分散在更多的晶粒内进行，所以可以获得熔敷金属具有高塑性和高韧性，可以承受较高强度的变形。

Description

一种药芯材料和含该药芯材料的焊丝及该焊丝的制作方法
技术领域
本发明涉及焊材技术领域，具体涉及一种药芯材料和含该药芯材料的焊丝及该焊丝的制作方法。
背景技术
随着海洋工程及高层建筑开始大量采用以钢结构为主的设计理念，对于以焊接为主的建设工程对焊接材料的需求越来越多，但由于海洋和高层建筑的特殊性，对焊接材料要求必须具有高塑性、高韧性，以免在发生自然灾害时减少损坏程度。但是目前能满足于海洋及高层钢结构建筑使用焊接材料偏少，无法满足市场要求。
焊接材料的塑性和韧性通常一起提出，这是因为韧性指的是材料从受力到断裂的过程所吸收的能量，使材料发生断裂消耗的能量越大，韧性越好。消耗能量意味着体系外要对材料做功，则表示需要有力和位移(形变)。所以韧性好的材料具有好的塑性。晶粒越细，在一定体积内的晶粒数目多，则在同样塑性变形量下，变形分散在更多的晶粒内进行，变形较均匀，且每个晶粒中塞积的位错少，因应力集中引起的开裂机会较少，有可能在断裂之前承受较大的变形量，既表现出较高的塑性。细晶粒金属中，裂纹不易萌生(应力集中少)，也不宜传播(晶界曲折多)，因而在断裂过程中吸收了更多能量，表现出较高的韧性。但是目前市场供应的焊接材料普遍存在强度较高，但塑性和韧性较差，在自然灾害来临时易造成结构件断裂的情况发生。现有技术中海洋工程建设、高层钢结构建筑普遍采用高塑性、高韧性的钢铁材料，因此需要研制一种新的药芯材料组份，来制作出高塑高韧焊丝，来有效提高焊接材料熔敷金属的韧性和塑性，与海洋工程、高层建筑用高塑高韧钢材相匹配。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种药芯材料和含该药芯材料的焊丝及该焊丝的制作方法，来提高焊接材料熔敷金属的韧性和塑性，与海洋工程、高层建筑用高塑高韧钢材相匹配。
为了实现上述目的或者其他目的，本发明是通过以下技术方案实现的：
一种用于焊丝的药芯材料，其特征在于，包括以下质量份数的原料：金红石10-30份、石英2-6份、冰晶石1-4份、氟化物1-2份、稀土铌1-3份、铝镁粉2-6份、钒土2-4份，低碳锰3-5份，特氟龙0.3-1份，稀土锶1-6份。
优选地，所述特氟龙为0.5-0.8份。
优选地，所述稀土锶为2-5份。
优选地，所述氟化物为氟化钠、氟化钾和氟化镁中的至少一种。
本发明还提供一种包含上述药芯材料的高塑高韧焊丝，所述焊丝包括药皮和药芯，所述药芯由上述药芯材料制成。
优选地，所述药芯在所述药皮内腔内的填充系数为14％-16％。
本发明还提供一种上述高塑高韧焊丝的制作方法，包含如下步骤：
(1)将药芯材料各组份分别称重后混合、充分搅拌，烘干，得配方药粉待用；
(2)合金钢外皮纵剪、清洗，然后轧U型槽，将步骤(1)所述药粉加入U型槽中，然后闭合、减径、拉丝、收线，即得所述高塑高韧焊丝。
优选地，所述所述步骤(1)烘干温度为850-920℃，烘干时间10-12h。
本发明所述高塑高韧焊丝采用酸性型配方，原材料配方中各组份协同作用，能够获得更细晶粒的焊缝熔敷金属。本发明高塑高韧焊丝具有晶粒细小，在一定体积内的晶粒数目多，在同样塑性变形量下，变形分散在更多的晶粒内进行，所以可以获得熔敷金属具有高塑性和高韧性，可以承受较高强度的变形。因此，可广泛应用于桥梁、高层建筑及海洋工程的建设，解决了一般焊接材料无法解决的抗冲击变形问题。
具体实施方式
以下通过特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
需要说明的是，本发明中的各种原料，均可采用本领域技术人员所熟知的材料，并能通过一般商业途径获得，本发明中的氟化物可以降低飞溅，提高脱渣率，其可以为氟化钠、氟化钾和氟化镁中的至少一种，下述实施例中选用较佳的氟酸钠，实施例中除了明确给出的数值外，其他未公布条件均相同。
实施例1
药芯材料组份：金红石20Kg、石英6Kg、冰晶石4Kg、氟化钠2Kg、稀土铌1Kg、铝镁粉4Kg、钒土4Kg，低碳锰3Kg，特氟龙0.3Kg，稀土锶3.5Kg。
高塑高韧焊丝制备方法：
(1)将上述药芯材料混合，充分搅拌，900℃下烘干10h，得配方药粉待用。
(2)取厚度1.0mm、宽度14mm的碳钢钢带，纵剪，然后经过清洗液清洗，轧U型槽，将步骤(1)所述药粉加入U型槽中，然后闭合、减径、拉丝、收线，即得所述焊丝。焊丝药芯填充系数为14.5％。
将本实施例制得的高塑高韧焊丝用于试板焊接，焊接电流250A，焊接电压28V，保护气体CO2，测得焊接熔敷金属的抗拉强度为480MPa,屈服强度315MPa，延伸率34％，-40℃冲击吸收功106J，扩散氢含量3.8ml/100g。
实施例2
药芯材料组份：金红石10Kg、石英2Kg、冰晶石2Kg、氟化钠1Kg、稀土铌1.5Kg、铝镁粉2Kg、钒土2Kg，低碳锰5Kg，特氟龙1Kg，稀土锶1Kg。
高塑高韧焊丝制备方法：
(1)将上述药芯材料混合，充分搅拌，850℃下烘干11h，得配方药粉待用。
(2)取厚度0.8mm、宽度12mm的碳钢钢带，纵剪，然后经过清洗液清洗，轧U型槽，将步骤(1)所述药粉加入U型槽中，然后闭合、减径、拉丝、收线，即得所述焊丝。焊丝药芯填充系数为16％。
将本实施例制得的高塑高韧焊丝用于试板焊接，焊接电流250A，焊接电压28V，保护气体CO2，测得焊接熔敷金属的抗拉强度为530MPa,屈服强度380MPa，延伸率30％，-40℃冲击吸收功118J，扩散氢含量3.2ml/100g。
实施例3
药芯材料组份：金红石30Kg、石英4Kg、冰晶石3Kg、氟化钠1.5Kg、稀土铌3Kg、铝镁粉6Kg、钒土3Kg，低碳锰4Kg，特氟龙0.8Kg，稀土锶6Kg。
高塑高韧焊丝制备方法：
(1)将上述药芯材料混合，充分搅拌，920℃下烘干12h，得配方药粉待用。
(2)取厚度0.9mm、宽度13mm的碳钢钢带，纵剪，然后经过清洗液清洗，轧U型槽，将步骤(1)所述药粉加入U型槽中，然后闭合、减径、拉丝、收线，即得所述焊丝。焊丝药芯填充系数为14％。
将本实施例制得的高塑高韧焊丝用于试板焊接，焊接电流250A，焊接电压28V，保护气体CO2，测得焊接熔敷金属的抗拉强度为525MPa,屈服强度370MPa，延伸率31％，-40℃冲击吸收功134J，扩散氢含量3.9ml/100g。
实施例4
药芯材料组份：金红石25Kg、石英3.5Kg、冰晶石1Kg、氟化钠1.2Kg、稀土铌1.8Kg、铝镁粉4.2Kg、钒土2.7Kg，低碳锰4.5Kg，特氟龙0.7Kg，稀土锶2.8Kg。
高塑高韧焊丝制备方法：
(1)将上述药芯材料混合，充分搅拌，880℃下烘干11.5h，得配方药粉待用。
(2)取厚度0.7mm、宽度10mm的碳钢钢带，纵剪，然后经过清洗液清洗，轧U型槽，将步骤(1)所述药粉加入U型槽中，然后闭合、减径、拉丝、收线，即得所述焊丝。焊丝药芯填充系数为15.5％。
将本实施例制得的高塑高韧焊丝用于试板焊接，焊接电流250A，焊接电压28V，保护气体CO2，测得焊接熔敷金属的抗拉强度为510MPa,屈服强度365MPa，延伸率32％，-40℃冲击吸收功127J，扩散氢含量3.7ml/100g。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (5)

1.一种高塑高韧焊丝，包含药皮和药芯，其特征在于，所述药芯由以下质量份数的药芯材料组成：金红石10-30份、石英2-6份、冰晶石1-4份、氟化物1-2份、稀土铌1-3份、铝镁粉2-6份、钒土2-4份，低碳锰3-5份，特氟龙0.3-1份，稀土锶1-6份；所述氟化物为氟化钠、氟化钾和氟化镁中的至少一种：其中，所述药芯材料的填充系数为14％-16％。
2.根据权利要求1所述的高塑高韧焊丝，其特征在于，所述特氟龙为0.5-0.8份。
3.根据权利要求1所述的高塑高韧焊丝，其特征在于，所述稀土锶为2-5份。
4.一种权利要求1中高塑高韧焊丝的制作方法，其特征在于，包含如下步骤：
(1)将药芯材料各组份分别称重后混合、充分搅拌，烘干，得配方药粉待用；
(2)合金钢外皮纵剪、清洗，然后轧U型槽，将步骤(1)所述药粉加入U型槽中，然后闭合、减径、拉丝、收线，即得所述焊丝。
5.根据权利要求4所述的制作方法，其特征在于，所述步骤(1)烘干温度为850-920℃，烘干时间10-12h。
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Denomination of invention: The invention relates to a flux core material, a welding wire containing the flux core material and a manufacturing method of the welding wire

Effective date of registration: 20211126

Granted publication date: 20210629

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Pledgor: Shandong Juli Welding Material Co.,Ltd.

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