CN111136401A - 一种螺纹焊芯焊条 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种螺纹焊芯焊条，包括主体段，主体段包括焊芯和包覆在焊芯外侧的药皮层，焊芯的外表面和药皮层的内表面设有相互匹配的螺纹结构。本发明克服了传统焊条焊接熔覆效率低、电能有效利用率低、焊接熔深、熔宽范围窄等缺点，螺纹焊芯焊条单位长度内表面积更大，同等电流下单位时间内传热即熔覆效率更高，焊芯自身熔化吸热高使得电能损耗更低，和同直径的普通焊条相比焊接电流可显著降低，且焊接电弧具有自主旋转功能，对于有色金属低热输入焊接及熔池搅拌加速气、渣等上浮有着积极的贡献，焊接电流的降低对于焊条电弧焊的堆焊浅熔深控制起到重要的支撑，同比热丝TIG堆焊方式，堆焊效率可显著提高，焊接成本显著降低。
Description
技术领域
本发明涉及焊条电弧焊用焊接材料技术领域，具体涉及一种螺纹焊芯焊条。
背景技术
电弧焊中，焊条电弧焊应用历史最为悠久，并由于其操作简单、灵活，广泛应用于冶金、钢结构、船舶、桥梁、海工、压力容器等诸多领域，常用的焊条规格有2.5mm、3.2mm、4.0mm、5.0mm等。尤其野外施工、高空施工等，焊条电弧焊设备简单、无需用气，因此有着难以替代的特点。但传统的焊条电弧焊以直径3.2mm的焊条为例，其热效率较低(约为0.65-0.85)，焊接电流范围窄(约为90-130A)，熔化系数低，并焊接速度较慢时会使焊缝变宽，余高增加，功效降低，焊接速度过慢还会使得焊接热输入显著增加，而焊接速度过快时会造成焊缝变窄，严重凸凹不平，容易产生咬边及焊缝波形变尖。另外，对于不锈钢、镍基合金等熔池流动性差的焊接，传统的焊条电弧焊很容易产生气孔，并热输入难以控制。因此传统焊条电弧焊在操作简单、灵活的同时，亦在诸多重要材料焊接场合存在应用局限。
公布号为CN101642854的中国发明专利和授权公告号为CN208358081U的中国实用新型专利分别公开了一种多股焊条，给出了一种以类“钢丝绳”芯为焊芯基础的焊条，但该类“钢丝绳”芯焊条难以保证焊芯刚直性，并各丝之间的孔隙药粉难以填充均匀且难以压实，因此极易产生内部空气残留并极易形成焊条偏心，因此，迄今未见正式的生产投放与应用报道。
发明内容
本发明的目的是提供一种螺纹焊芯焊条，生产工艺简单，刚直性好，不易出现空气残留及偏心，并可获得高熔化系数、低焊接热输入，且焊接电弧自主旋转的焊条，以切实性地为焊接接头优化工艺、降低损耗，为企业提高生产功效、降低企业成本，为社会节约能耗、减少排放。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种螺纹焊芯焊条，包括沿其长度方向依次连接的夹持段、主体段以及引弧段，所述主体段包括焊芯和包覆在所述焊芯外侧的药皮层，所述焊芯的外表面和所述药皮层的内表面设有相互匹配的螺纹结构，所述螺纹结构包括沿螺旋线形成的螺纹。
焊芯位于中间，作为导电电极用于熔化用金属填充，药粉位于螺纹焊芯外围及螺纹间隙中凝结成药皮，作为焊接电弧熔池保护及改善熔覆金属合金成分用。本发明克服了传统焊条焊接熔覆效率低、电能有效利用率低、焊接熔深、熔宽范围窄等缺点，螺纹焊芯焊条单位长度内表面积更大，同等电流下单位时间内传热高进而使得熔覆效率显著更高，焊芯自身熔化吸热高使得电能损耗更低，并和同直径的普通焊条相比焊接电流可显著降低，且焊接电弧具有自主旋转功能，对于有色金属低热输入焊接及熔池搅拌加速气、渣等上浮有着积极的贡献，且焊接电流的降低对于焊条电弧焊的堆焊浅熔深控制起到重要的支撑，同比热丝TIG堆焊方式，堆焊效率可显著提高，且焊接成本显著降低。本发明尤其适合厚壁材料窄间隙焊、有色金属低热输入焊，及耐蚀、耐磨等堆焊领域的应用。
本发明中的药皮层要紧密的结合于焊芯上。优选的，所述药皮凝结成型于所述焊芯的外表面上。
本发明对螺距不进行限制，只要能够实现并适合使用即可。例如，所述螺纹为等距螺纹或不等距螺纹。
本发明对螺纹牙型不进行限制，只要能够实现并适合使用即可。例如，所述螺纹的牙型为三角形螺纹或矩形螺纹或梯形螺纹或锯齿形螺纹。
本发明对焊芯外径不进行限制，只要能够实现并适合使用即可。例如，所述螺纹的公称直径为2.0mm-10.0mm。具体的，所述螺纹的公称直径可以为2.0mm或2.4mm或3.2mm或4.0mm或5.0mm或6.0mm或10.0mm。
本发明对螺纹条数不进行限制，只要能够实现并适合使用即可。例如，所述螺纹结构包括沿一条螺旋线形成的单线螺纹或沿轴向等距分布的多条螺旋线形成的多线螺纹。
本发明对多线螺纹的不同螺纹的牙型不进行限制，只要能够实现并适合使用即可。所述多线螺纹的不同螺纹的牙型相同或不同。
本发明对多线螺纹的不同螺纹的公称直径不进行限制，只要能够实现并适合使用即可。所述多线螺纹的不同螺纹的公称直径相同或不同。
本发明对焊芯的材料不进行限制，只要能够实现并适合使用即可。例如，所述焊芯为碳钢或不锈钢或镍基合金或钛合金。
本发明对药皮的材料不进行限制，只要能够实现并适合使用即可。例如，所述药皮层为酸性药皮或碱性药皮或纤维素药皮。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：
1)本发明公开的螺纹焊芯焊条，和同直径传统焊条相比：焊接稳定燃烧电流更低，低电流情况下熔深更浅、熔宽更宽；等电流稳定燃烧情况下，焊接电流密度更高、熔深更大；焊接电流具有自主旋转特征，可利于熔池搅拌，加速气、渣等缺陷排出；同等熔覆效率情况下，焊接热输入更低，能耗降低；焊接随焊条熔化、电弧随螺纹送给自主旋转，可实现窄间隙焊，降低磁偏吹的影响。
2)本发明公开的螺纹焊芯焊条，和同直径多股焊条相比：焊芯刚直性更好；孔隙填充更密，无空气残留；加工成本更低。
3)本发明公开的螺纹焊芯焊条，本发明特别适用于大型结构件的焊接、有色金属焊接、窄间隙焊接、表面堆焊等工程领域。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的一些附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为实施例一中单线螺纹焊芯的主视图及A-A横截面剖面图；
图2为实施例二中双线等距螺纹焊芯的主视图及A-A横截面剖面图；
图3为实施例三中三线等距螺纹焊芯的主视图及A-A横截面剖面图；
图4为实施例四中四线非等距螺纹焊芯的主视图及A-A横截面剖面图；
图5为实施例五中六线等距螺纹焊芯的主视图及A-A横截面剖面图；
图6为实施例六中三线不同螺纹焊芯的主视图及A-A横截面剖面图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“外围”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须有特点的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或者暗示相对重要性。此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
参见图1-图6，一种螺纹焊芯焊条，包括沿其长度方向依次连接的夹持段1、主体段以及引弧段2，主体段包括焊芯3和包覆在焊芯3外侧的药皮层(图中未视出)，焊芯3的外表面和药皮层的内表面设有相互匹配的螺纹结构，螺纹结构包括沿螺旋线形成的螺纹。
实施例一
参见图1，如其中的图例所示，焊芯化学成分主要为碳(C)0.15％、锰(Mn)1.25％、硅(Si)0.90％、硫(S)0.035％、磷(P)0.035％、镍(Ni)0.30％、铬(Cr)0.20％、钼(Mo)0.30％、钒(V)0.08％、铁(Fe)余量。螺纹间隙及外围涂覆碱性药皮，螺纹公称直径为6mm，螺纹牙高为0.75mm、螺距为2mm,牙型为半圆。外围药皮涂覆以后，焊条总直径可达7mm以上。
实施例二
参见图2，如其中的图例所示，焊芯化学成分主要为碳(C)0.12％、锰(Mn)0.04-1.6％、硅(Si)0.80％、硫(S)0.030％、磷(P)0.020％、镍(Ni)0.25％、铬(Cr)0.15％、钼(Mo)0.35％、钒(V)0.05％、铁(Fe)余量。螺纹间隙及外围涂覆碱性药皮，螺纹公称直径为4mm，螺纹牙高为0.5mm、螺距为3mm,牙型为半圆。外围药皮涂覆以后，焊条总直径可达5mm以上。
实施例三
参见图3，如其中的图例所示，焊芯化学成分主要为碳(C)0.08％、锰(Mn)0.5-2.5％、硅(Si)1.00％、硫(S)0.030％、磷(P)0.040％、镍(Ni)9.0-11.0％、铬(Cr)18.0-21.0％、钼(Mo)0.75％、铜(Cu)0.75％、铌钽(Nb+Ta)8*C-1.00％、铁(Fe)余量。螺纹间隙及外围涂覆碱性药皮，螺纹公称直径为3.2mm，螺纹牙高为0.5mm、螺距为4.5mm,牙型为半圆。外围药皮涂覆以后，焊条总直径可达4mm以上。
实施例四
参见图4，如其中的图例所示，焊芯化学成分主要为碳(C)0.20％、锰(Mn)4.50％、其它元素总含量铁2.00％、(Fe)余量。螺纹间隙及外围涂覆低氢钠型药皮，螺纹公称直径为5.0mm，螺纹牙高为1mm、螺距为12mm,牙型为半圆。外围药皮涂覆以后，焊条总直径可达6mm以上。
实施例五
参见图5，如其中的图例所示，焊芯化学成分主要为碳(C)5.50％、锰(Mn)1.00％、硅(Si)3.50％、硫(S)0.035％、磷(P)0.035％、铬(Cr)25.00％、钼(Mo)3.00％、铁(Fe)余量。螺纹间隙及外围涂覆石墨型药皮，螺纹公称直径为4mm，螺纹牙高为0.5mm、螺距为9mm,牙型为半圆。外围药皮涂覆以后，焊条总直径可达5mm以上。
实施例六
参见图5，如其中的图例所示，焊芯化学成分主要为碳(C)0.10％、锰(Mn)5.0-10.0％、硅(Si)1.0％、铜(Cu)0.50％、(S)0.020％、磷(P)0.020％、镍(Ni)≥60.0％、铬(Cr)13.0-17.0％、钛(Ti)1.0％、铌(Nb)1.0-3.5％、钽(Ta)0.30％、铁(Fe)10.0％、其他元素总量0.50％。螺纹间隙及外围涂覆30％以上氧化钛，20％以下碳酸盐的钛钙型药皮，螺纹公称直径为6m，螺纹牙高为1mm、螺距为12mm,牙型为半圆、刃形、矩形螺纹组合。外围药皮涂覆以后，焊条总直径可达7mm以上。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种螺纹焊芯焊条，包括沿其长度方向依次连接的夹持段、主体段以及引弧段，所述主体段包括焊芯和包覆在所述焊芯外侧的药皮层，其特征在于，所述焊芯的外表面和所述药皮层的内表面设有相互匹配的螺纹结构，所述螺纹结构包括沿螺旋线形成的螺纹。
2.如权利要求1所述的螺纹焊芯焊条，其特征在于，所述药皮层凝结成型于所述焊芯的外表面上。
3.如权利要求1所述的螺纹焊芯焊条，其特征在于，所述螺纹为等距螺纹或不等距螺纹。
4.如权利要求1所述的螺纹焊芯焊条，其特征在于，所述螺纹的牙型为三角形螺纹或矩形螺纹或梯形螺纹或锯齿形螺纹。
5.如权利要求1所述的螺纹焊芯焊条，其特征在于，所述螺纹的公称直径为2.0mm-10.0mm。
6.如权利要求1至5任一所述的螺纹焊芯焊条，其特征在于，所述螺纹结构包括沿一条螺旋线形成的单线螺纹或沿轴向等距分布的多条螺旋线形成的多线螺纹。
7.如权利要求6所述的螺纹焊芯焊条，其特征在于，所述多线螺纹的不同螺纹的牙型相同或不同。
8.如权利要求6所述的螺纹焊芯焊条，其特征在于，所述多线螺纹的不同螺纹的公称直径相同或不同。
9.如权利要求1所述的螺纹焊芯焊条，其特征在于，所述焊芯为碳钢或不锈钢或镍基合金或钛合金。
10.如权利要求1所述的螺纹焊芯焊条，其特征在于，所述药皮层为酸性药皮或碱性药皮或纤维素药皮。
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