CN113182731B - 高性能硬面堆焊药芯焊丝 - Google Patents

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Abstract

本发明高性能硬面堆焊药芯焊丝，由外皮和药芯组成，所述药芯中包含的组分及重量百分百为：铬：38‑53%；石墨11‑12%；硅：2‑2.5%；锰：1.15‑1.5%；钼：0‑0.22%；镍：0.32‑0.54%；铌：12.5‑14.9%；钛：0.42‑1.07%；铝：0.21‑0.64%；钒：0.85‑1.28%；钛：0.42‑0.64%；铜：0.21‑0.64%；铁：余量。采用本发明高性能硬面堆焊药芯焊丝制得的耐磨堆焊件，耐磨损性强，经过实验证明在350℃能保持≥63HRC硬度，适用于中温磨损的堆焊处理，且生产工艺简单，生产成本低廉，适用于广泛工业化生产。

Description

高性能硬面堆焊药芯焊丝
技术领域
本发明涉及焊接材料技术领域，特别涉及一种高性能硬面堆焊药芯焊丝。
背景技术
堆焊是材料表面改性的一种经济而快速的工艺方法，广泛应用于各个工业部门零件的制造修复中。用自保护药芯焊丝进行堆焊能有效提高修补效率、缩短生产周期和降低成本，对提高机械设备和零件的安全寿命有很大的社会和经济效益。在当今的水泥、钢铁、火电等行业，磨辊、挤压辊等设备的磨损问题日益被人们所关注，它是生产成本和经济效益的关键因素之一。目前，解决上述设备磨损问题的一项主流方案是使用耐磨药芯焊丝进行堆焊修复，以延长设备使用寿命。
堆焊修复上述设备，往往需要堆焊打底层+耐磨层+硬面层(表面花纹层)。其中，硬面层(花纹层)作为与物料直接研磨、摩擦的表面，焊丝熔敷金属需要较高的强度，以及高的抗疲特性和高硬度、高度耐磨性，以提高与耐磨层的结合强度，同时有效防止硬面层裂纹向耐磨层延伸；长期受到强应力硬度大的物料挤压，会加剧材料的磨损疲劳脱落， 因此使用寿命较短。现有技术中常用耐磨陶瓷镶嵌和耐磨堆焊对其进行处理。然而，耐磨陶瓷镶嵌制作工艺复杂，成本过高；普通的耐磨堆焊一般采用单一的高铬复合金属，付出高成本的同时并不一定得到满意的使用效果。
因而，研发一款新型高性能硬面堆焊药芯焊丝非常有必要。
发明内容
本发明的目的是针对上述现有技术存在的缺陷，提供一种高性能硬面堆焊药芯焊丝。
本发明为实现上述目的采用的技术方案是：高性能硬面堆焊药芯焊丝，由外皮和药芯组成，所述药芯中包含的组分及重量百分百为：铬：38-53%；石墨11-12%；硅：2-2.5%；锰：1.15-1.5%；钼：0-0.22%；镍：0.32-0.54%；铌：12.5-14.9%；钛：0.42-1.07%；铝：0.21-0.64%；钒：0.85-1.28%；钛：0.42-0.64%；铜：0.21-0.64%；铁：余量。
本发明的进一步技术方案是：所述高性能硬面堆焊药芯焊丝中药芯包含的组分及重量百分百为：铬：51%；石墨12%；硅：2.50%；锰：1.45%；钼：0.21%；镍：0.53%；铌：13.2%；钛0.47%；铝：0.21%；钒：1.06%；钛：0.43%；铜：0.21%，铁：余量。
本发明的进一步技术方案是：所述高性能硬面堆焊药芯焊丝中药芯包含的组分及重量百分百为：铬：44.2%；石墨：11.02%；硅：2.27%；锰：1.45%；钼：0.21%；镍：0.54%；铌：13.2%；钛：0.53%；铝：0.21%；钒：1.02%；钛：0.43%；铜：0.21%；铁：余量。
本发明的进一步技术方案是：所述高性能硬面堆焊药芯焊丝中药芯包含的组分及重量百分百为：铬：47.9%；石墨：11.45%；硅：2.34%；锰：1.45%；钼：0.21%；镍：0.53%；铌：13.45%；钛：0.45%；铝：0.21%；钒：1.0%；钛：0.43%；铜：0.21%；铁：余量。
本发明高性能硬面堆焊药芯焊丝具有如下有益效果：该药芯焊丝由相对低廉成本的材料组成，耐磨损性强，经过实验证明在350℃能保持≥63HRC硬度，适用于中温磨损的堆焊处理；采用本发明药芯焊丝能提高设备的耐磨性能和生产效率，并降低焊材成本和维护成本，同时代替部分用户对国外品牌硬面堆焊焊丝的依赖，这具有重大的经济和社会效益；同时，本发明的自保护焊丝的生产工艺简单，生产成本低廉，适用于广泛工业化生产。
具体实施方式
以下通过具体实施方式对本发明高性能硬面堆焊药芯焊丝进行说明：
实施例1：
本发明高性能硬面堆焊药芯焊丝，由外皮和药芯组成，所述药芯中包含的组分及重量百分百为：铬：51%；石墨12%；硅：2.50%；锰：1.45%；钼：0.21%；镍：0.53%；铌：13.2%；钛0.47%；铝：0.21%；钒：1.06%；钛：0.43%；铜：0.21%，铁：余量。
铌(Nb)：铌能细化晶粒和降低钢的过热敏感性及回火脆性，提高强度，可改善焊接性能细化晶粒，起晶界强化作用，合金钢中加铌与碳元素反应生成碳化铌硬质相，显微硬度＞235 Gpa(＞2400 kg/mm2)，比刚玉还硬。因此配方中加入了一定比例的铌能够很大程度改善药芯焊丝的整体硬度和耐磨性能。
其制备步骤为：1)将药芯各组分按照上述配方混合并充分搅拌，混合后放入烘干机中200℃烘干，130℃保温1h，得到药芯粉末；2)将外皮放置在药芯焊丝成型机的放带机上，外皮选用SPCC钢带，通过成型机将外皮钢带轧制成U型槽，然后向U型槽中添加药芯粉末，控制药芯粉末的填充率为47.5％，再通过成型机将U型槽碾压闭合，并将其拉拔至直径2.8mm，得到药芯焊丝。
实施例2：
本发明高性能硬面堆焊药芯焊丝，由外皮和药芯组成，所述药芯中包含的组分及重量百分百为：铬：44.2%；石墨：11.02%；硅：2.27%；锰：1.45%；钼：0.21%；镍：0.54%；铌：13.2%；钛：0.53%；铝：0.21%；钒：1.02%；钛：0.43%；铜：0.21%；铁：余量。
其制备步骤为： 1)将药芯各组分按照配方混合并充分搅拌，混合后放入烘干机中180℃烘干，150℃保温1h，得到药芯粉末； 2)将外皮放置在药芯焊丝成型机的放带机上，外皮选用SPCC钢带，通过成型机将外皮钢带轧制成U型槽，然后向U型槽中添加药芯粉末，控制药芯粉末的填充率为48％，再通过成型机将U型槽碾压闭合，并将其拉拔至直径2.8mm，得到药芯焊丝。
实施例3：
本发明高性能硬面堆焊药芯焊丝，由外皮和药芯组成，所述药芯中包含的组分及重量百分百为：铬：47.9%；石墨：11.45%；硅：2.34%；锰：1.45%；钼：0.21%；镍：0.53%；铌：13.45%；钛：0.45%；铝：0.21%；钒：1.0%；钛：0.43%；铜：0.21%；铁：余量。
其制备步骤为： 1)将药芯各组分按照配方混合并充分搅拌，混合后放入烘干机中200℃烘干，140℃保温1h，得到药芯粉末；2)将外皮放置在药芯焊丝成型机的放带机上，外皮选用SPCC钢带，通过成型机将外皮钢带轧制成U型槽，然后向U型槽中添加药芯粉末，控制药芯粉末的填充率为48％，再通过成型机将U型槽碾压闭合，并将其拉拔至直径2.8mm，得到药芯焊丝。
产品性能测试：
根据ASTM-G65磨粒磨料磨损试验方法(橡胶轮法) ，对实施例1～3制得的耐磨堆焊件与市售的Cr20高铬铸铁进行耐磨损性测试。测试仪器为：LGM-130干砂橡胶磨损试验机；测试条件为：采用130N外加载荷，橡胶轮硬度为62邵氏硬度(A)HSD，转速为 200rpm/min，磨料为60-80目刚玉砂 ；测试步骤为：测试前样品进行100转预磨后称重得到初始质量m0 ，再进行1000转正式磨损试验得到磨损后质量m1，两者之差为样品的磨损失重△m。测试结果如表1所示。
表1：耐磨损性测试数据
由表1可知，实施例1～3制得的耐磨堆焊件相较于市售的Cr20高铬铸铁，其耐磨损性更优良。
根据GB/T 230 .1-2009金属材料洛氏硬度试验和GB/T 4340 .1-2009金属材料维氏硬度试验中的试验方法，对实施例1～3制得的耐磨堆焊件与市售的Cr20高铬铸铁进行硬度测试。测试仪器为：HBRVU-187.5型布洛维光学硬度计、HXD-1000TMSC/LCD数字式显微硬度计、HTV-PHS30高温显微维氏硬度计。分3次测量，取平均值，测试结果如表2所示。
表2：硬度测试数据
硬度换算表中，700HV＝60 .1HRC，由表1、表2可知，实施例1～3制得的耐磨堆焊件，其硬度＞60HRC，表明其硬度高，抗磨损能力强。
以上实施例仅为本发明的较佳实施例，本发明高性能硬面堆焊药芯焊丝各原料配比并不限于上述实施例列举的数值，凡在本发明的范围之内所作的变换均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.高性能硬面堆焊药芯焊丝，由外皮和药芯组成，其特征在于，所述药芯中包含的组分及重量百分比为：铬：44.2%-51%；石墨11.02-12%；硅：2.27-2.5%；锰：1.45%；钼：0.21%；镍：0.53-0.54%；铌：13.2-13.45%；钛：0.45-0.53%；铝：0.21%；钒：1.0-1.06%；铜：0.21%；铁：余量。
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