CN112192087A - 铜合金绞股焊丝及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种铜合金绞股焊丝及其制备方法，所述焊丝包括中心绞股焊丝(1)，所述中心绞股焊丝(1)的外围套设有紧固网(3)，所述紧固网(3)的外围包设有聚乙烯膜(4)，所述聚乙烯膜(4)外侧设置有外层绞股焊丝(2)，所述聚乙烯膜(4)与中心绞股焊丝(1)之间形成的孔隙内设置有助燃剂(5)，所述外层绞股焊丝(2)的外围设置有保护层(6)，所述保护层(6)外围间隔设置有防滑条(7)。本发明能够解决现有绞股焊丝在焊接一些材料时焊接面难熔合、出现气孔以及产生热裂纹等问题。

Description

铜合金绞股焊丝及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种焊丝及其制备方法，尤其涉及一种铜合金绞股焊丝及其制备方法。
背景技术
焊丝是作为填充金属或同时作为导电用的金属丝焊接材料。在气焊和钨极气体保护电弧焊时，焊丝用作填充金属；在埋弧焊、电渣焊和其他熔化极气体保护电弧焊时，焊丝既是填充金属，同时焊丝也是导电电极。
目前市场上用的最多的焊丝为单丝结构，单丝结构的焊丝熔敷效率低，在大规模焊接时焊接效率低，焊接成本高，于是便设计和研发出了绞股焊丝。但是，现有的绞股焊丝在焊接某些材料时(比如铜)仍然存在焊接面难熔合、出现气孔以及产生热裂纹的问题，致使焊件的质量很难保证。
发明内容
本发明的目的在于提供一种铜合金绞股焊丝及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的现有单丝焊接效率低、成本高；现有绞股焊丝在焊接一些材料时焊接面难熔合、出现气孔以及产生热裂纹等问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种铜合金绞股焊丝，它包括中心绞股焊丝，所述中心绞股焊丝的外围套设有紧固网，所述紧固网的外围包设有聚乙烯膜，所述聚乙烯膜外侧设置有外层绞股焊丝，所述聚乙烯膜与中心绞股焊丝之间形成的孔隙内设置有助燃剂，所述外层绞股焊丝的外围设置有保护层，所述保护层外围间隔设置有防滑条。
优选的，所述中心绞股焊丝包括中心焊丝，所述中心焊丝周围绞合有多根外围焊丝。
优选的，所述外层绞股焊丝包括多根外层焊丝，外层焊丝均为实心焊丝，多根外层焊丝绞合于紧固网的外围。
优选的，所述紧固网包括多根第一加强丝和多根第二加强丝，多根第一加强丝与多根第二加强丝相交并缠绕在中心绞股焊丝上，所述紧固网为不锈钢材质。
优选的，多根外围焊丝中实心焊丝与药芯焊丝交替布置。
优选的，多根外围焊丝中的实心焊丝直径为0.4～0.5mm。
优选的，多根外围焊丝中的药芯焊丝直径为0.4～0.5mm。
优选的，所述外层绞股焊丝中的外层焊丝直径为0.2～0.3mm。
一种铜合金绞股焊丝的制备方法，包括以下步骤：
S1、中心绞股焊丝的制备
将多根实心焊丝与多根药芯焊丝进行绞合形成中心绞股焊丝；
S2、紧固网的套设
将制备好的中心绞股焊丝通过成形机，成形机将多根细铁丝紧紧地套设于中心绞股焊丝的外围；
S3、助燃剂的涂抹
中心绞股焊丝外围套设完紧固网后，通过一个装有助燃剂的模盒，模盒内的助燃剂被均匀涂抹于中心绞股焊丝外表面；
S4、聚乙烯薄膜的包裹
中心绞股焊丝上助燃剂涂抹均匀后，整体经过包塑机，随着中心绞股焊丝的运动包塑机将聚乙烯膜紧紧包裹在其外部；
S5、外层焊丝的绞合
将一根经过S4处理后的中心绞股焊丝与多根实心焊丝进行绞合，得到绞股焊丝本体；
S6、保护层的覆盖
在S5得到的绞股焊丝本体外围覆盖保护层；
S7、防滑条的制备
将S6中覆盖好保护层的绞股焊丝经过修整机，修整机切去保护层多余的边角料，然后在绞股焊丝本体外围的保护层上间隔挖出一圈凹槽，剩余凸出部分形成防滑条，最终得到需要的绞股焊丝；
S1和S5中实心焊丝的成分及百分比为：C：0.05％～0.1％，Mo：2.5％～3.5％，Si：0.1％～0.5％，Mn：0.15％～1.0％，Al：0.12％～0.2％，Ti：0.6％～1.2％，Sn：0.8％～1.2％，Cu：59.0％～61.0％，Cr：9.5％～13.5％，Ni：1.5％～3.0％，As：0.1％～0.15％，Na2B4O7·10H2O：0.1％～0.2％，余量为Zn。
优选的，S1中的药芯焊丝包括外皮和药芯，外皮的成分为不锈钢，药芯的成分及质量份数为：金红石250～580份、石英5～64份、萤石5～40份、白云石1～10份、钾钠稳弧剂9～66份、硅锰合金46～154份、钛酸钾钠8～52份、镁粉17～33份、镍粉125～410份、钼粉1～18份、铜粉7～75份、钛铁15～58份、铁粉104～150份。
与现有技术相比，本发明提供的一种铜合金绞股焊丝及其制备方法，具备以下有益效果：
1、本发明一种铜合金绞股焊丝及其制备方法，在相同条件下，所述绞股焊丝比普通焊丝熔覆效率更高，焊接效率至少提升40％，相同焊缝填充量使用绞股焊丝比使用普通焊丝每吨节省电费为1000多元，综合成本更低；
2、本发明一种铜合金绞股焊丝及其制备方法，所述焊丝热输入量比较低，低温冲击韧性比较高，焊接过程中能够获得较大熔深和熔宽，有利于大型构件的焊接，适用于自动化焊接；较大的工程项目在进行焊接时，绞股焊丝的焊接效率远远高于普通焊丝；
3、本发明一种铜合金绞股焊丝及其制备方法，所述焊丝在内层粗绞股焊丝外套有紧固网，然后将外层细焊丝与之绞股，在最外层设置保护层，保证了绞股焊丝的张力大小均匀，避免了焊接时热量不集中造成的焊接面难熔合问题；
4、本发明一种铜合金绞股焊丝及其制备方法，所述方法通过在实心焊丝成分中加入少量的As和Na2B4O7·10H2O配合其它成分，避免了焊接时熔池中Zn的过量蒸发和烧损，有效防止了气孔的形成；
5、本发明一种铜合金绞股焊丝及其制备方法，所述焊丝采用内层绞股加外层绞股，内层绞股结构中设置有药芯焊丝，合金成分及含量可调，能够适用于不同种类材料的焊接，而且可对于不同种类、不同直径比的焊丝进行绞合，能够制备成不同类型的多股绞合焊丝，焊接时熔池不易遭到破坏，焊接应力较小，不会产生热裂纹；
综上所述，本发明提出的一种铜合金绞股焊丝及其制备方法，焊接成本低、效率高；不会出现焊接面难熔合、气孔以及热裂纹等缺陷。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制，在附图中：
图1为本发明提出的一种铜合金绞股焊丝的截面图；
图2为本发明提出的一种铜合金绞股焊丝的侧视图；
图3为图1中紧固网与中心绞股焊丝的配合关系示意图；
图4为图1中紧固网外围套设完聚乙烯膜的示意图；
图中：1、中心绞股焊丝；101、中心焊丝；102、外围焊丝；2、外层绞股焊丝；3、紧固网；301、第一加强丝；302、第二加强丝；4、聚乙烯膜；5、助燃剂；6、保护层；7、防滑条。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。
本发明涉及的一种铜合金绞股焊丝包括中心绞股焊丝1，所述中心绞股焊丝1的外围套设有紧固网3，所述紧固网3的外围包设有聚乙烯膜4，所述聚乙烯膜4外侧设置有外层绞股焊丝2，所述聚乙烯膜4与中心绞股焊丝1之间形成的孔隙内设置有助燃剂5，所述外层绞股焊丝2的外围设置有保护层6，所述保护层6外围间隔设置有防滑条7；
所述中心绞股焊丝1包括中心焊丝101，所述中心焊丝101周围绞合有多根外围焊丝102；
所述外层绞股焊丝2包括多根外层焊丝，外层焊丝均为实心焊丝，多根外层焊丝绞合于紧固网3的外围；
所述紧固网3包括多根第一加强丝301和多根第二加强丝302，多根第一加强丝301与多根第二加强丝302相交并缠绕在中心绞股焊丝1上，所述紧固网3为不锈钢材质；
多根外围焊丝102中实心焊丝与药芯焊丝交替布置，目的是使得绞股焊丝的成分可调，能够有效补充有益的合金元素，提高焊缝的组织性能；
多根外围焊丝102中的实心焊丝直径为0.4～0.5mm；
多根外围焊丝102中的药芯焊丝直径为0.4～0.5mm；
所述外层绞股焊丝2中的外层焊丝直径为0.2～0.3mm；
一种铜合金绞股焊丝的制备方法包括以下步骤：
S1、中心绞股焊丝的制备
将多根实心焊丝与多根药芯焊丝进行绞合形成中心绞股焊丝；
S2、紧固网的套设
将制备好的中心绞股焊丝通过成形机，成形机将多根细铁丝紧紧地套设于中心绞股焊丝的外围，使得中心绞股焊丝各股之间配合更为紧密；
S3、助燃剂的涂抹
中心绞股焊丝外围套设完紧固网后，通过一个装有助燃剂的模盒，模盒内的助燃剂被均匀涂抹于中心绞股焊丝外表面；
S4、聚乙烯薄膜的包裹
中心绞股焊丝上助燃剂涂抹均匀后，整体经过包塑机，随着中心绞股焊丝的运动包塑机将聚乙烯膜紧紧包裹在其外部；
S5、外层焊丝的绞合
将一根经过S4处理后的中心绞股焊丝与多根实心焊丝进行绞合，得到绞股焊丝本体；
S6、保护层的覆盖
在S5得到的绞股焊丝本体外围覆盖保护层；
S7、防滑条的制备
将S6中覆盖好保护层的绞股焊丝经过修整机，修整机切去保护层多余的边角料，然后在绞股焊丝本体外围的保护层上间隔挖出一圈凹槽，剩余凸出部分形成防滑条，最终得到需要的绞股焊丝；
S1和S5中实心焊丝的成分及百分比为：C：0.05％～0.1％，Mo：2.5％～3.5％，Si：0.1％～0.5％，Mn：0.15％～1.0％，Al：0.12％～0.2％，Ti：0.6％～1.2％，Sn：0.8％～1.2％，Cu：59.0％～61.0％，Cr：9.5％～13.5％，Ni：1.5％～3.0％，As：0.1％～0.15％，Na2B4O7·10H2O：0.1％～0.2％，余量为Zn；
S1中的药芯焊丝包括外皮和药芯，外皮的成分为不锈钢，药芯的成分及质量份数为：金红石250～580份、石英5～64份、萤石5～40份、白云石1～10份、钾钠稳弧剂9～66份、硅锰合金46～154份、钛酸钾钠8～52份、镁粉17～33份、镍粉125～410份、钼粉1～18份、铜粉7～75份、钛铁15～58份、铁粉104～150份；
S1与S5进行绞合时，要调节好张力，当张力过小时，会造成外围丝的松紧不均匀，结构不紧密，对焊接电弧产生不良后果；当张力过大时，多股绞合焊丝的抗拉强度会明显下降，容易断裂；
S7中得到的绞股焊丝应具有良好的指向性、较好的刚直度、良好的送丝稳定性以及较高的屈服强度，保证焊丝在焊接过程中可以稳定地熔化进入熔池；
实施例1
S1和S5中实心焊丝的成分及百分比为C：0.05％，Mo：2.32％，Si：0.16％，Mn：0.16％，Al：0.17％，Ti：0.70％，Sn：0.92％，Cu：59.0％，Cr：9.8％，Ni：1.5％，As：0.12％，Na2B4O7·10H2O：0.14％，余量为Zn；
S1中药芯焊丝中药芯的成分及质量份数为：金红石250份、石英10份、萤石5份、白云石5份、钾钠稳弧剂15份、硅锰合金50份、钛酸钾钠16份、镁粉20份、镍粉130份、钼粉2份、铜粉10份、钛铁18份、铁粉125份；
实施例2
S1和S5中实心焊丝的成分及百分比为C：0.069％，Mo：2.91％，Si：0.22％，Mn：1.0％，Al：0.2％，Ti：1.03％，Sn：1.17％，Cu：60.0％，Cr：10.4％，Ni：2.84％，As：0.1％，Na2B4O7·10H2O：0.17％，余量为Zn；
S1中药芯焊丝中药芯的成分及质量份数为：金红石418份、石英33份、萤石18份、白云石4份、钾钠稳弧剂30份、硅锰合金88份、钛酸钾钠24份、镁粉28份、镍粉220份、钼粉6份、铜粉60份、钛铁10份、铁粉112份；
实施例3
S1和S5中实心焊丝的成分及百分比为C：0.1％，Mo：3.14％，Si：0.45％，Mn：0.73％，Al：0.15％，Ti：0.60％，Sn：0.8％，Cu：61.0％，Cr：13.2％，Ni：2.96％，As：0.15％，Na2B4O7·10H2O：0.19％，余量为Zn；
S1中药芯焊丝中药芯的成分及质量份数为：金红石550份、石英50份、萤石40份、白云石7份、钾钠稳弧剂60份、硅锰合金146份、钛酸钾钠50份、镁粉26份、镍粉320份、钼粉13份、铜粉60份、钛铁58份、铁粉148份；
对比例1
采用普通的铜合金焊丝制备工艺，其中各原料的成分及百分比为：Cu：95.0％，Si：3.0％，Mn：1.0％，Ni：1.0％；
对比例2
采用普通的铜合金焊丝制备工艺，其中各原料的成分及百分比为：Cu：94.5％，Si：4.0％，Mn：0.5％，Ni：1.0％；
对比例3
采用普通的铜合金焊丝制备工艺，其中各原料的成分及百分比为：Cu：95.5％，Si：3.5％，Mn：0.5％，Ni：0.5％；
对以上实施例1～3所制备的铜合金绞股焊丝与对比例1～3所制备的普通铜合金焊丝的各项性能进行对比，对比结果如下所示：
Figure BDA0002698632170000091
综上可知：实施例1～3的各项性能指标均优于对比例1～3。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种铜合金绞股焊丝，其特征在于：它包括中心绞股焊丝(1)，所述中心绞股焊丝(1)的外围套设有紧固网(3)，所述紧固网(3)的外围包设有聚乙烯膜(4)，所述聚乙烯膜(4)外侧设置有外层绞股焊丝(2)，所述聚乙烯膜(4)与中心绞股焊丝(1)之间形成的孔隙内设置有助燃剂(5)，所述外层绞股焊丝(2)的外围设置有保护层(6)，所述保护层(6)外围间隔设置有防滑条(7)。
2.根据权利要求1所述的一种铜合金绞股焊丝，其特征在于：所述中心绞股焊丝(1)包括中心焊丝(101)，所述中心焊丝(101)周围绞合有多根外围焊丝(102)。
3.根据权利要求1所述的一种铜合金绞股焊丝，其特征在于：所述外层绞股焊丝(2)包括多根外层焊丝，外层焊丝均为实心焊丝，多根外层焊丝绞合于紧固网(3)的外围。
4.根据权利要求1所述的一种铜合金绞股焊丝，其特征在于：所述紧固网(3)包括多根第一加强丝(301)和多根第二加强丝(302)，多根第一加强丝(301)与多根第二加强丝(302)相交并缠绕在中心绞股焊丝(1)上，所述紧固网(3)为不锈钢材质。
5.根据权利要求2所述的一种铜合金绞股焊丝，其特征在于：多根外围焊丝(102)中实心焊丝与药芯焊丝交替布置。
6.根据权利要求5所述的一种铜合金绞股焊丝，其特征在于：多根外围焊丝(102)中的实心焊丝直径为0.4～0.5mm。
7.根据权利要求5所述的一种铜合金绞股焊丝，其特征在于：多根外围焊丝(102)中的药芯焊丝直径为0.4～0.5mm。
8.根据权利要求3所述的一种铜合金绞股焊丝，其特征在于：所述外层绞股焊丝(2)中的外层焊丝直径为0.2～0.3mm。
9.一种铜合金绞股焊丝的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、中心绞股焊丝的制备
将多根实心焊丝与多根药芯焊丝进行绞合形成中心绞股焊丝；
S2、紧固网的套设
将制备好的中心绞股焊丝通过成形机，成形机将多根细铁丝紧紧地套设于中心绞股焊丝的外围；
S3、助燃剂的涂抹
中心绞股焊丝外围套设完紧固网后，通过一个装有助燃剂的模盒，模盒内的助燃剂被均匀涂抹于中心绞股焊丝外表面；
S4、聚乙烯薄膜的包裹
中心绞股焊丝上助燃剂涂抹均匀后，整体经过包塑机，随着中心绞股焊丝的运动包塑机将聚乙烯膜紧紧包裹在其外部；
S5、外层焊丝的绞合
将一根经过S4处理后的中心绞股焊丝与多根实心焊丝进行绞合，得到绞股焊丝本体；
S6、保护层的覆盖
在S5得到的绞股焊丝本体外围覆盖保护层；
S7、防滑条的制备
将S6中覆盖好保护层的绞股焊丝经过修整机，修整机切去保护层多余的边角料，然后在绞股焊丝本体外围的保护层上间隔挖出一圈凹槽，剩余凸出部分形成防滑条，最终得到需要的绞股焊丝；
S1和S5中实心焊丝的成分及百分比为：C：0.05％～0.1％，Mo：2.5％～3.5％，Si：0.1％～0.5％，Mn：0.15％～1.0％，Al：0.12％～0.2％，Ti：0.6％～1.2％，Sn：0.8％～1.2％，Cu：59.0％～61.0％，Cr：9.5％～13.5％，Ni：1.5％～3.0％，As：0.1％～0.15％，Na2B4O7·10H2O：0.1％～0.2％，余量为Zn。
10.根据权利要求9所述的一种铜合金绞股焊丝的制备方法，其特征在于：
S1中的药芯焊丝包括外皮和药芯，外皮的成分为不锈钢，药芯的成分及质量份数为：金红石250～580份、石英5～64份、萤石5～40份、白云石1～10份、钾钠稳弧剂9～66份、硅锰合金46～154份、钛酸钾钠8～52份、镁粉17～33份、镍粉125～410份、钼粉1～18份、铜粉7～75份、钛铁15～58份、铁粉104～150份。
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