CN111702370B - 一种锌粉漆及镀锌薄板用自保护焊丝 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种锌粉漆及镀锌薄板用自保护焊丝，所述锌粉漆及镀锌薄板用自保护焊丝的全焊丝成分及含量如下：金属Al：2‑7％，氟化物：1.5‑6％，金属Mg：0.5‑2％，金属Mn：0.5‑2％，金属Si：0.1‑1％，C：0.1‑1％，余量：Fe；所述氟化物包含CaF2、BaF2、LiF；三者比例为CaF2/BaF2+LiF∶4‑6。本发明自保护焊丝适用于板厚4.8mm以下的锌粉漆及镀锌板对接焊道的单道焊接，其焊道韧性良好，几乎无气孔缺陷。

Description

一种锌粉漆及镀锌薄板用自保护焊丝
技术领域
本发明属于焊接材料领域，具体涉及一种锌粉漆及镀锌薄板用自保护焊丝。
背景技术
锌粉漆及镀锌薄板焊接的应用上，焊接时板材容易被贯穿，焊道常会有严重气孔及焊道容易断裂的问题。锌粉漆及镀锌薄板焊接由于镀层的分解，焊道很容易产生气孔，尤其是在自保护焊接时，因为不使用保护气体遮护来隔离空气中的N2、O2等，所以更容易在焊道中产生严重的虫孔、气孔等缺陷。
发明内容
为解决以上技术问题，本发明提供了一种锌粉漆及镀锌薄板用自保护焊丝，焊道韧性良好，几乎无气孔之缺陷，且不必外接保护气体，方便焊接使用。本发明适用于板厚4.8mm以下的锌粉漆及镀锌板对接焊道之单道焊接，符合AWS A5.20E71T-14规范要求。
为实现上述目的，本发明的技术方案是，一种锌粉漆及镀锌薄板用自保护焊丝，全焊丝成分及含量如下：金属Al：2-7％，复合氟化物：1.5-6％，金属Mg：0.5-2％，金属Mn：0.5-2％，金属Si：0.1-1％，C：0.1-1％，余量：Fe；其中，所述复合氟化物包含CaF2、BaF2、LiF；三者比例为CaF2/BaF2+LiF：4-6。
优选的，所述锌粉漆及镀锌薄板用自保护焊丝的成分及含量如下：金属Al：3.5-5.5％，氟化物：3.4-6.0％，金属Mg：1.2-1.8％，金属Mn：1.1-1.8％，金属Si：0.25-0.55％，C：0.32-0.45％，余量：Fe；其中，氟化物中的CaF2/BaF2+LiF：4.0-5.2。
优选的，所述锌粉漆及镀锌薄板用自保护焊丝的成分及含量如下：金属Al：5.5％，氟化物：3.6％，金属Mg：1.8％，金属Mn：1.2％，金属Si：0.45％，C：0.45％，余量：Fe；其中，氟化物中的CaF2/BaF2+LiF为5.2。
优选的，所述氟化物选自CaF2、MgF2、BaF2、LiF及冰晶石。
优选的，所述锌粉漆及镀锌薄板用自保护焊丝适用于板厚4.8mm以下锌粉漆及镀锌板对接焊道的单道焊接。
适当的金属Al量，可使焊道作业良好，焊道韧性佳，几乎没有气孔缺陷。Al量低于2％时，焊接时电弧不稳定，飞溅大且多，焊道容易产生气孔。焊接接合不良而致使焊道断裂。Al高于7％时，电弧力太强造成熔池搅动而使飞溅喷出，还可能将薄板焊穿。另外由于残留于焊道中的Al含量太高。使得焊道凝固过程晶粒粗大而变脆。Al的添加可使用Al金属，Al-Fe，Al-Mg金属等。
适当的氟化物可调整合适的熔池的凝固速度，且也可辅助产生保护气氛而避免产生焊道的气孔缺陷。氟化物低于1.5％，熔池熔点高，凝固速度太快，N2和O2等来不及溢出，气孔缺陷量增多且保护气氛也可能不足而造成气孔缺陷。复合氟化物高于6％时，焊接时F的负离子多，造成电弧不稳定，致使焊接作业性不良，且因熔池的熔点太低而凝固太慢，因而焊穿板材。
氟化物的来源可以是CaF2，MgF2，BaF2，LiF及冰晶石等。CaF2/BaF2+LiF的比例适当时，焊接保护良好，气孔缺陷极少，焊接作业性佳，焊道美观。CaF2/BaF2+LiF高于6时，电弧周围保护不足，焊道容易有气孔之缺陷，CaF2/BaF2+LiF低于4时，电弧不稳定，焊接作业性不佳。
适当的Mg含量，可使电弧稳定，飞溅少，焊接作业性良好，气孔缺陷少，焊道平整。Mg量低于O.5％时，保护气氛不足，容易造成气孔之缺陷，电弧不稳定。Mg高于2％时，由于Mg气化量太多，搅动保护气氛，致使空气中的N2和O2等进入熔池而造成气孔。Mg的添加可使用Mg金属，Mg-Fe，Al-Mg合金等。
适当的Mn量可调整焊道的强度，改善抗裂性及耐气孔性，Mn含量低于0.5％时强度不足且焊道会有偶发性气孔，Mn大于2％时，强度会太高，Mn更高时，有可能造成焊道变脆而造成焊道裂纹。Mn的添加可使用电解锰，Mn-Fe，Si-Mn-Fe合金等。
适当的Si量，焊道外观平整，抗裂性良好，Si含量低于0.1％时，由于熔池太稠不易铺开致使凝固后焊道窄而凸。Si高于1％时，因熔池太稀致使焊道太宽而薄，使得焊高不足而无法抵抗焊接产生的热应力及板材的拘束了，致使焊道产生纵向裂纹。Si的添加可使用Si金属、Si-Fe、Si-Mn-Fe合金等。
适当的C含量可使其焊道的金相具有韧性的组织且晶粒大小适当，C低于0.1％时，凝固过程晶粒粗大因而抗裂性不佳。C高于1％时会产生脆性的金相组织，抗裂性也不佳。C的添加可使用石墨、高C-Mn-Fe合金、SiC等。
锌粉漆及镀锌薄板焊接由于镀层的分解，焊道很容易产生气孔，尤其是在自保护焊接时，因为不使用保护气体遮护来隔离空气中的N2、O2等，所以更容易在焊道中产生严重的虫孔、气孔等缺陷。因此使用自保护焊丝焊接锌粉漆及镀锌板材时，焊丝本身就必须利用Al、Mg、Mn、C等的脱氧、脱氮能力来脱除融入熔池中的N2和O2，以避免焊道中产生气孔缺陷，本发明通过控制适当的Al金属及Mg金属量，使焊道无气孔缺陷；通过搭配适当的CaF2/BaF2+LiF，使焊接保护良好，气孔缺陷极少，焊接作业性佳，焊道美观。另外，本发明焊丝的组成成分设计也考虑了焊渣熔点，低熔点的焊渣使熔池凝固前融入熔池中N2、O2等有足够的时间溢出。
本发明焊丝由于用于薄板对接焊接，所以焊丝于焊接时电弧力必须适当，电弧力如果太弱，无法熔透板材。电弧力太强则会焊穿板材，所以对于此类焊材，如何有适当的电弧力也是重要的课题。
另外，本发明所焊接的焊道，也需是韧性良好的金相组织及适当的晶粒大小，且焊道的力学强度也必须适当，致使焊道良好的抗裂性。
本发明综合考虑电弧力、焊道韧性、抗裂性等使用要求，采用恰当的原料成分和合适的比例搭配，制备出的锌粉漆及镀锌板自保护焊丝，适用于板厚4.8mm以下锌粉漆及镀锌板对接焊道单道焊接，焊道韧性良好，几乎无气孔之缺陷，焊接作业性良好，电弧稳定，飞溅少，焊道外观佳，无裂纹，板材不贯穿，力学性能符合规范要求。且本发明自保护焊丝，完全不必外接保护气体，很方便焊接使用。本发明适用于板厚4.8mm以下的锌粉漆及镀锌板对接焊道之单道焊接，符合AWS A5.20 E71T-14规范要求。
具体实施方式
实施例1～5
一种锌粉漆及镀锌板用自保护焊丝，由碳钢外皮包覆药芯焊丝组成。全焊丝成分及含量如下：金属Al：2-7％，氟化物：1.5-6％，金属Mg：0.5-2％，金属Mn：0.5-2％，金属Si：0.1-1％，C：0.1-1％，余量：Fe；所述氟化物包含CaF2、BaF2、LiF；三者比例为CaF2/BaF2+LiF：4-6。
其中，本发明所使用的钢带成分及含量如表1(％)：
Figure BDA0002558555200000051
在使用的实施例中，钢带的厚度为0.8mm，宽度为19mm，焊接测试焊接板材为厚度4mm之镀锌板。
测试焊丝线径1.6mm，焊接电流140A，电压16V，焊接速度1.3m/min。
本发明的实施例1～5及比较例的成分及含量如表2。
表2 全焊丝的组成成分比例及氟化物比值
Figure BDA0002558555200000061
注：百分含量中余量为铁。
实施例及比较例测试结果见表3。
表3
Figure BDA0002558555200000062
Figure BDA0002558555200000071
Figure BDA0002558555200000081
注：◎优秀 ○良好 □一般
Figure BDA0002558555200000082
差
案例编号1～5为本发明实施例，其结果是焊接作业性良好，电弧稳定，飞溅少，焊道外观佳，无裂纹，板材不贯穿，力学性能符合规范要求。案例编号6～19为比较例，比较例6：Al含量太低，电弧不稳，飞溅大，焊道有气孔。比较例7：Al含量太高，飞溅大，板材容易穿透。比较例8：氟化物太低，焊道有气孔。比较例9：氟化物太高，电弧不稳，板材易穿透。比较例10：CaF2/BaF2+LiF的比例太高，焊道有气孔。比较例11：CaF2/BaF2+LiF的比例太低，电弧不稳，焊接作业性不佳。比较例12：Mg含量太低，电弧不稳，焊道有气孔。比较例13：Mg含量太高，焊道有气孔。比较例14：Mn含量太低，强度不足，焊道偶有气孔。比较例15：Mn含量太高，焊道有微裂纹，纵向弯曲不合格。比较例16：Si含量太低，焊道太凸。比较例17：Si含量太高，焊道凹而宽，有纵向裂纹。比较例18：C含量太低，焊道有横向裂纹。比较例19：C含量太高，焊道有横向裂纹。
本发明的自保护焊丝适用于板厚4.8mm以下的锌粉漆及镀锌板对接焊道之单道焊接，其焊道韧性良好，几乎无气孔之缺陷，焊接作业性良好，电弧稳定，飞溅少，焊道外观佳，无裂纹，板材不贯穿，力学性能符合规范要求。
以上所述实施例仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种锌粉漆及镀锌薄板用自保护焊丝，由碳钢外皮包覆药芯焊丝组成，其特征在于，所述锌粉漆及镀锌薄板用自保护焊丝的全焊丝成分及含量如下：金属Al：2-7％，氟化物：1.5-6％，金属Mg：0.5-2％，金属Mn：0.5-2％，金属Si：0.1-1％，C：0.1-1％，余量：Fe；
其中，所述氟化物包含CaF2、BaF2、LiF；三者比例为CaF2/BaF2+LiF：4-6。
2.根据权利要求1所述的锌粉漆及镀锌薄板用自保护焊丝，其特征在于，所述锌粉漆及镀锌薄板用自保护焊丝的成分及含量如下：金属Al：3.5-5.5％，氟化物：3.4-6.0％，金属Mg：1.2-1.8％，金属Mn：1.1-1.8％，金属Si：0.25-0.55％，C：0.32-0.45％，余量：Fe；
其中，氟化物中的CaF2/BaF2+LiF：4.0-5.2。
3.根据权利要求1所述的锌粉漆及镀锌薄板用自保护焊丝，其特征在于，所述锌粉漆及镀锌薄板用自保护焊丝的成分及含量如下：金属Al：5.5％，氟化物：3.6％，BaF2+LiF/CaF2：5.2，金属Mg：1.8％，金属Mn：1.2％，金属Si：0.45％，C：0.45％，余量：Fe；
其中，氟化物中的CaF2/BaF2+LiF为5.2。
4.根据权利要求1所述的锌粉漆及镀锌薄板用自保护焊丝，其特征在于，所述氟化物选自CaF2、MgF2、BaF2、LiF及冰晶石。
5.根据权利要求1～4任一所述的锌粉漆及镀锌薄板用自保护焊丝，其特征在于，所述锌粉漆及镀锌薄板用自保护焊丝适用于板厚4.8mm以下锌粉漆及镀锌板对接焊道的单道焊接。
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