CN110238560A - 一种铲齿堆焊用药芯焊丝及制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种铲齿堆焊用药芯焊丝及制备方法，由药芯和包裹在药芯外侧的低碳冷轧钢带外皮组成，药芯原料按重量份包括：微碳铬铁粉10.0～14.0份、高碳锰铁粉9.0～10.0份、硅铁粉4.5～5.5份、钼铁粉7.0～10.0份、镍粉2.5～4.0份、镁铝粉8.5～10.0份、还原铁粉25.0～33.0份、镁石粉1.0～1.5份、金红石粉10.0～14.5份、长石粉7.5～10.0份、萤石粉2.0～3.0份、氟硅酸钠0.1～0.15份。本发明合金成分合理，电弧稳定性好、飞溅小、堆焊层无裂纹；成本低，堆焊层具有较高的硬度和抗开裂能力，提高铲齿表面和芯部抗开裂能力，能够达到焊接产品质量性能要求。

Description

一种铲齿堆焊用药芯焊丝及制备方法
技术领域
本发明涉及焊丝技术领域，尤其涉及一种铲齿堆焊用药芯焊丝及制备方法。
背景技术
盾构机，是一种隧道掘进的专用工程机械，每台盾构机有80个铲齿，为确保各种机械连续作业，需要不断更换磨损铲齿。如何的提高铲齿使用寿命，减少设备停机检修时间，提高设备作业率和产量，已越来越引起人们的重视。在矿山领域具有的耐磨、耐冲击功能材料将会推广应用。据调查了解，2016年辽宁地区铁矿开采0.98亿吨，矿山各种机械平均磨损0.02公斤/吨，按此推算辽宁地区矿山机械修复一项需求焊丝1960吨/年。传统修复铲齿采用进口药芯焊丝。成本高，采购周期长，现自主研发一种铲齿堆焊用药芯焊丝成本较低，有很大的市场前景。
发明内容
本发明的目的在于提供一种铲齿堆焊用药芯焊丝及制备方法，本发明药芯焊丝中合金成分合理，电弧稳定性好、飞溅小、堆焊层无裂纹；成本低，相比于其他同类产品生产成本降低22％，堆焊表面具有较高的硬度和抗开裂能力，完全能够达到焊接产品焊接质量性能要求。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
一种铲齿堆焊用药芯焊丝，由药芯和包裹在药芯外侧的低碳冷轧钢带外皮组成，药芯原料按重量份包括：微碳铬铁粉10.0～14.0份、高碳锰铁粉9.0～10.0份、硅铁粉4.5～5.5份、钼铁粉7.0～10.0份、镍粉2.5～4.0份、镁铝粉8.5～10.0份、还原铁粉25.0～33.0份、镁石粉1.0～1.5份、金红石粉10.0～14.5份、长石粉7.5～10.0份、萤石粉2.0～3.0份、氟硅酸钠0.1～0.15份。
药芯焊丝的装填系数是28％～33％。
药芯焊丝的线径是φ1.5-φ1.8mm。
药芯粉料60目通过率为100％。
药芯焊丝的焊接工艺参数为：焊接电压为32-37V，焊接电流为390-430A，焊接速度为40～45cm/min，焊接伸出长度为25～32mm，道间温度为250～275℃。
所述药芯焊丝用于盾构机的铲齿堆焊。
一种铲齿堆焊用药芯焊丝的制备方法，包括如下步骤：
1)将金红石粉、长石粉、萤石粉混合后升温至230-250℃，再将微碳铬铁粉、高碳锰铁粉、硅铁粉、钼铁粉、镍粉、镁铝粉、还原铁粉、镁石粉和氟硅酸钠混合后升温至120-150℃，保温55-60分钟，然后将两部分合金粉混合，升温至630-650℃，保温45-50分钟，再空冷至室温；
2)将低碳冷轧钢带清洗后在100-120℃下烘干，轧制成U形槽，再向U形槽中加如上述步骤1)得到的合金粉末；将U形槽合口，在成型机上闭合成O形，再通过连续拉拔、减径，得到药芯焊丝。
上述步骤2)中，成型机速度为65～80m/min，利用轧尖机将焊丝头轧尖后，依次穿过拔丝模，缠绕拉丝罐；拉丝机启动速度为0.3～0.5m/s，联动和点动速度为0.15～0.30m/s，张力轮风压低于0.3MPa，最后减径至φ1.5-φ1.8mm，得到药芯焊丝。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
一种铲齿堆焊用药芯焊丝及制备方法，本发明药芯焊丝中合金成分合理，电弧稳定性好、飞溅小、堆焊层无裂纹；成本低，相比于其他同类产品生产成本降低22％，堆焊层具有较高的硬度和抗开裂能力，大大提高铲齿表面和芯部抗开裂能力，能够达到焊接产品焊接质量性能要求。
附图说明
图1是实施例1的堆焊层显微组织金相图。
图2是实施例2的堆焊层显微组织金相图。
图3是实施例3的堆焊层显微组织金相图。
图4是实施例4的堆焊层显微组织金相图。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式作进一步说明：
一种铲齿堆焊用药芯焊丝，由药芯和包裹在药芯外侧的低碳冷轧钢带外皮组成，药芯原料按重量份包括：微碳铬铁粉10.0～14.0份、高碳锰铁粉9.0～10.0份、硅铁粉4.5～5.5份、钼铁粉7.0～10.0份、镍粉2.5～4.0份、镁铝粉8.5～10.0份、还原铁粉25.0～33.0份、镁石粉1.0～1.5份、金红石粉10.0～14.5份、长石粉7.5～10.0份、萤石粉2.0～3.0份、氟硅酸钠0.1～0.15份。
药芯焊丝的装填系数是28％～33％。
药芯焊丝的线径是φ1.5-φ1.8mm。
药芯粉料60目通过率为100％。
药芯焊丝的焊接工艺参数为：焊接电压为32-37V，焊接电流为390-430A，焊接速度为40～45cm/min，焊接伸出长度为25～32mm，道间温度为250～275℃。
所述药芯焊丝用于盾构机的铲齿堆焊。
一种铲齿堆焊用药芯焊丝的制备方法，包括如下步骤：
1)将金红石粉、长石粉、萤石粉混合后升温至230-250℃，再将微碳铬铁粉、高碳锰铁粉、硅铁粉、钼铁粉、镍粉、镁铝粉、还原铁粉、镁石粉和氟硅酸钠混合后升温至120-150℃，保温55-60分钟，然后将两部分合金粉混合，升温至630-650℃，保温45-50分钟，再空冷至室温；
2)将低碳冷轧钢带清洗后在100-120℃下烘干，轧制成U形槽，再向U形槽中加如上述步骤1)得到的合金粉末；将U形槽合口，在成型机上闭合成O形，再通过连续拉拔、减径，得到药芯焊丝。
上述步骤2)中，成型机速度为65～80m/min，利用轧尖机将焊丝头轧尖后，依次穿过所有拔丝模，缠绕所有拉丝罐；拔丝模盒中应添加润滑粉剂，并保证冷却水路畅通，拉丝机启动速度为0.3～0.5m/s，联动和点动速度为0.15～0.30m/s，张力轮风压低于0.3MPa，最后减径至φ1.5-φ1.8mm，得到药芯焊丝。
本发明在制备过程中，金红石粉、长石粉、萤石粉、微碳铬铁粉、高碳锰铁粉、硅铁粉、钼铁粉、镍粉、镁铝粉、还原铁粉、镁石粉和氟硅酸钠在不同温度下热处理，然后将这两部分物料混合后置于630-650℃下保温处理，温度过高会导致合金粉失效，过低的保温温度不能有效地去除合金粉的水气。低碳冷轧钢带延展性好，拉拔减径稳定性好，所得药芯焊丝直径均匀。
通过调整合金粉中微碳铬铁粉和钼铁粉的含量，Cr和Mo元素可以提高堆焊层的淬透性，使芯部具有较高的硬度，可以有效提高堆焊层的耐磨性。碳化物大小分布均匀，弥散分布在堆焊层中；Cr和Mo元素在堆焊层中形成的细小弥散的碳化物(Cr23C6、Cr7C3、Mo2C)与堆焊层中固溶的微合金元素共同对堆焊层进行析出强化和固溶强化；细小碳化物颗粒可提高裂纹扩展的阻力，有效提高堆焊层抗开裂能力，大大提高堆焊层的使用寿命；萤石粉在焊接过程中，生成氟气与二氧化碳气体对焊缝起到自保作用，又与金红石粉、长石粉配合，提高合金粉末的防潮性和流动性，电弧稳定，脱渣性好，堆焊层无裂纹。
实施例1：
一种铲齿堆焊用药芯焊丝，由药芯和包裹在药芯外侧的低碳冷轧钢带外皮组成，药芯原料按重量份包括：微碳铬铁粉10.6份、高碳锰铁粉9.5份、硅铁粉5.2份、钼铁粉8.6份、镍粉2.6份、镁铝粉9.5份、还原铁粉30.0份、镁石粉1.3份、金红石粉12.5份、长石粉8份、萤石粉2.8份、氟硅酸钠0.1份。
药芯焊丝的装填系数为29％。
一种铲齿堆焊用药芯焊丝的制备方法，包括如下步骤：
1)将金红石粉、长石粉、萤石粉混合后升温至250℃，再将微碳铬铁粉、高碳锰铁粉、硅铁粉、钼铁粉、镍粉、镁铝粉、还原铁粉、镁石粉和氟硅酸钠混合后升温至130℃，保温60分钟，然后将两部分合金粉混合，升温至640℃，保温50分钟，再空冷至室温；
2)将低碳冷轧钢带清洗后在100℃下烘干，轧制成U形槽，再向U形槽中加如上述步骤1)得到的合金粉末；将U形槽合口，在成型机上闭合成O形，再通过连续拉拔、减径，得到药芯焊丝。
上述步骤2)中，成型机速度为65～80m/min，利用轧尖机将焊丝头轧尖后，依次穿过所有拔丝模，缠绕所有拉丝罐；拔丝模盒中应添加润滑粉剂，并保证冷却水路畅通，拉丝机启动速度为0.3～0.5m/s，联动和点动速度为0.15～0.30m/s，张力轮风压低于0.3MPa，最后减径至φ1.5-1.8mm，得到药芯焊丝。
药芯焊丝的焊接工艺参数为：焊接电压为35V，焊接电流为420A，焊接速度为40～45cm/min，焊接伸出长度为25～32mm，道间温度为250～275℃；堆焊层的硬度为62HRC，达到使用要求。
实施例2：
一种铲齿堆焊用药芯焊丝，由药芯和包裹在药芯外侧的低碳冷轧钢带外皮组成，药芯原料按重量份包括：微碳铬铁粉13.5份、高碳锰铁粉9.2份、硅铁粉4.7份、钼铁粉7.5份、镍粉2.8份、镁铝粉9份、还原铁粉30.2份、镁石粉1.4份、金红石粉13.0份、长石粉9.6份、萤石粉2.5份、氟硅酸钠0.12份。
药芯焊丝的填充率为30.5％。
药芯焊丝的制备方法及焊接工艺参数同实施例1，堆焊层的硬度为63HRC，达到使用要求。
实施例3：
一种铲齿堆焊用药芯焊丝，由药芯和包裹在药芯外侧的低碳冷轧钢带外皮组成，药芯原料按重量份包括：微碳铬铁粉12.5份、高碳锰铁粉9.8份、硅铁粉5.0份、钼铁粉9.5份、镍粉3.4份、镁铝粉9.8份、还原铁粉28.0份、镁石粉1.1份、金红石粉11.0份、长石粉9.0份、萤石粉2.2份、氟硅酸钠0.13份。
药芯焊丝的填充率为31％。
药芯焊丝的制备方法及焊接工艺参数同实施例1，堆焊层的硬度为65HRC，达到使用要求。
实施例4：
一种铲齿堆焊用药芯焊丝，由药芯和包裹在药芯外侧的低碳冷轧钢带外皮组成，药芯原料按重量份包括：微碳铬铁粉11.0份、高碳锰铁粉10.0份、硅铁粉5.4份、钼铁粉8.4份、镍粉3.8份、镁铝粉9.5份、还原铁粉27.0份、镁石粉1.2份、金红石粉14份、长石粉7.8份、萤石粉2.6份、氟硅酸钠0.14份。
药芯焊丝的填充率为30.2％。
药芯焊丝的制备方法及焊接工艺参数同实施例1，堆焊层的硬度为63HRC，达到使用要求。

Claims (8)

1.一种铲齿堆焊用药芯焊丝，其特征在于，由药芯和包裹在药芯外侧的低碳冷轧钢带外皮组成，药芯原料按重量份包括：微碳铬铁粉10.0～14.0份、高碳锰铁粉9.0～10.0份、硅铁粉4.5～5.5份、钼铁粉7.0～10.0份、镍粉2.5～4.0份、镁铝粉8.5～10.0份、还原铁粉25.0～33.0份、镁石粉1.0～1.5份、金红石粉10.0～14.5份、长石粉7.5～10.0份、萤石粉2.0～3.0份、氟硅酸钠0.1～0.15份。
2.根据权利要求1所述的一种铲齿堆焊用药芯焊丝，其特征在于，药芯焊丝的装填系数是28％～33％。
3.根据权利要求1所述的一种铲齿堆焊用药芯焊丝，其特征在于，药芯焊丝的线径是φ1.5-φ1.8mm。
4.根据权利要求1所述的一种铲齿堆焊用药芯焊丝，其特征在于，药芯粉料60目通过率为100％。
5.根据权利要求1所述的一种铲齿堆焊用药芯焊丝，其特征在于，药芯焊丝的焊接工艺参数为：焊接电压为32-37V，焊接电流为390-430A，焊接速度为40～45cm/min，焊接伸出长度为25～32mm，道间温度为250～275℃。
6.根据权利要求1所述的一种铲齿堆焊用药芯焊丝，其特征在于，所述药芯焊丝用于盾构机的铲齿堆焊。
7.一种如权利要求1-6其中任意一项所述的铲齿堆焊用药芯焊丝的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)将金红石粉、长石粉、萤石粉混合后升温至230-250℃，再将微碳铬铁粉、高碳锰铁粉、硅铁粉、钼铁粉、镍粉、镁铝粉、还原铁粉、镁石粉和氟硅酸钠混合后升温至120-150℃，保温55-60分钟，然后将两部分合金粉混合，升温至630-650℃，保温45-50分钟，再空冷至室温；
2)将低碳冷轧钢带清洗后在100-120℃下烘干，轧制成U形槽，再向U形槽中加如上述步骤1)得到的合金粉末；将U形槽合口，在成型机上闭合成O形，再通过连续拉拔、减径，得到药芯焊丝。
8.根据权利要求7所述的一种铲齿堆焊用药芯焊丝的制备方法，其特征在于，上述步骤2)中，成型机速度为65～80m/min，利用轧尖机将焊丝头轧尖后，依次穿过拔丝模，缠绕拉丝罐；拉丝机启动速度为0.3～0.5m/s，联动和点动速度为0.15～0.30m/s，张力轮风压低于0.3MPa，最后减径至φ1.5-φ1.8mm，得到药芯焊丝。
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