CN1290587A - 堆焊电焊条 - Google Patents
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Abstract
本发明是堆焊电焊条,其药皮由碳酸盐、碳素铬铁、金属锰、钨铁、钼铁、钒铁、纤维状填充料和硅酸盐粘合剂,或和钾长石,稀土硅组成。该配方各组分按常规工艺,分别采用125～425μm粒度的药粉,经混合搅拌均匀,再由硅酸盐粘合剂制成药皮涂料,压涂在焊芯表面上,制成药皮厚度适当的堆焊电焊条。本焊条堆焊层硬度HRc58～60,符合陶瓷模具的硬度要求。焊接操作焊前工件不用预热,焊后不用保温。堆焊成型美观,脱渣容易,飞溅较少,烟雾较小,焊后不开裂,保证本焊条质量。
Description
本发明涉及焊接技术的改进，具体讲是一种堆焊电焊条，其属于焊接技术领域。
现有技术中，随着建筑业的飞速发展，建筑陶瓷得到了广泛的应用。陶瓷模具是建筑陶瓷生产所必须的配套工具，然而它的磨损速度比较快。模具使用周期比较短，模具用量大，从而造成模具厂成本增大。其原因是陶瓷模具的关键部分——由于模芯的质量不稳定，造成了模具质量的不稳定，直接影响了陶瓷模具的使用寿命。在实际生产模具过程中，堆焊是在工件表面堆敷一层具有一定性能的材料的工艺过程。其目的是提高工件工作面的耐磨损、耐腐蚀或耐热等特殊性能。例如，在普通碳素钢工件表面上堆焊一层耐磨合金，即获得了理想的耐磨性的工件工作面，又降低了成本。所以，利用堆焊工艺，来修复受到磨损或腐蚀的工件是既经济而又有效的方法。经堆焊工艺处理的陶瓷模具，其堆焊焊层的硬度技术要求可达HRc 58～60。然而堆焊工艺中，最大的难点是堆焊层开裂。防止开裂的方法是将工件焊前预热，焊后保温缓冷，以防止温度骤变而产生的应力集中进而造成的焊层开裂。但是由此带来的是耗能大、焊工的工作环境差、劳动强度大的问题。对于钢制各种模具，尤其是陶瓷模具的磨损待修，迫切需要专用电焊条，以便及时利用堆焊工艺修复受到磨损或腐蚀的工件。可是采用普通耐磨电焊条焊接，其效果较差，不能满足生产要求。陶瓷模具堆焊国内目前尚无专用电焊条。有的生产厂家所使用的堆焊焊条大多是采用钛钙型、石墨型、低氢型药皮的。例如有的厂家用堆322(D322)电焊条代用。该焊条堆焊过程中存在的最大问题是：
(1)耗能大：为防止焊后开裂，模芯焊前须在电炉中加热4～5小时(温度≥420℃)；焊后的模芯又需在电炉中保温8～10小时(温度≥460℃)。
(2)焊接质量差：在预热和保温的过程中稍有疏忽，就会产生焊缝裂纹，造成返工。
(3)工作效率低：由于焊件较重加之加热后温度较高，至使焊工的劳动强度过大、工作环境太差、生产效率低。
本发明的目的是针对上述模具堆焊的三个不足之处，提供一种堆焊电焊条，该焊条以求达到：焊前模芯不用预热，焊后不用保温，模芯焊缝不开裂，减轻焊工的劳动强度，改善工作环境。
本发明的任务是由以下技术方案完成的，研制了一种新式堆焊电焊条，其包括：焊芯和外层药皮，其中外层药皮由以下组分构成，包括有碳酸盐、碳素铬铁、金属锰、钨铁、钼铁、钒铁和硅酸盐粘合剂。该药皮的具体制备工艺如下：
组分 重量百分比(％)碳酸盐 1～18；钛酸盐 15～50；碳素铬铁 5～30；金属锰 4～13；钨铁 8～30；钼铁 3～18；钒铁 1～10；纤维状填充料 1～5；硅酸盐粘合剂 19～22；
以上配方的各组分按常规加工工艺，分别采用125～425μm粒度的药粉，经混合搅拌均匀，再由硅酸盐粘合剂制成药皮涂料，压涂在焊芯表面上，再经常规加工工艺，制成药皮厚度在1．2～2．0mm，用于堆焊焊接的堆焊电焊条。
本堆焊电焊条所述的焊芯，其选用的钢材为：HO8A低碳钢，其规格为：φ3．2～4．0mm。
本堆焊电焊条所述的外层药皮，其配方中还可加入稀土硅，其加入的重量百分比为：0～3％，其原料的技术要求是：含稀土元素量在24～27％，含硅量要≤43％，含钙量要≤5．0％，粒度≯425μm。
本堆焊电焊条所述的外层药皮，其配方中还可加入钾长石，其加入的重量百分比为：0～15％，其原料的技术要求是：含二氧化硅量在63～73％，含氧化铝量在15～24％，含硫、磷量分别要≤0．040％，粒度≯425μm。
本堆焊电焊条所述的外层药皮，其中的碳素铬铁所选用原料的技术要求是：含铬量要≥60％，含碳量要≤6．0％，含硫量要≤0．03％，含磷量要≤0．04％，粒度≯250μm。
本堆焊电焊条所述的外层药皮，其中的钛酸盐所选用原料是：金红石或钛白粉；所选用金红石原料的技术要求是：含二氧化钛量为≥87．0％，粒度≯425μm。所选用钛白粉原料的技术要求是：含二氧化钛量为≥98．0％，粒度125μm。所选用两种原料含硫、磷量分别要≤0．040％。
本堆焊电焊条所述的外层药皮，其中的碳酸盐选用碳酸钙，所选用原料的技术要求是：含碳酸钙量要≥98．0％，含硫、磷量分别要≤0．030％，粒度125～250μm。
本堆焊电焊条所述的外层药皮，其中的金属锰所选用原料的技术要求是：含锰量要在97．0％，含硫、磷量要≤0．04％，粒度≯300μm。
本堆焊电焊条所述的外层药皮，其中的钨铁所选用原料的技术要求是：含钨量要≥70％，含碳量要≤0．80％，含硫量要≤0．10％，含磷量要≤0．06％，粒度≯250μm。
本堆焊电焊条所述的外层药皮，其中的钼铁所选用原料的技术要求是：含钼量要≥55％，含碳量要≤0．25％，含硫量要≤0．15％，含磷量要≤0．10％，粒度≯250μm。
本堆焊电焊条所述的外层药皮，其中的钒铁所选用原料的技术要求是：含钒量要≥40％，含碳量要≤1．0％，含硫量要≤0．06％，含磷量要≤0．10％，粒度≯250μm。
本发明的优点在于：由于采用焊接时，以增强焊接铁水的流动性的途径，选用碳酸盐，可使焊接时，电弧稳定；碳酸钙再和二氧化钛(TiO2)协同作用，配以TiO2提高焊条的交流稳弧性，堆焊时可细化熔滴，有利于消除焊缝气泡，使堆焊金属(铁水凝固后)不开裂。经过多次研究，可达到堆焊焊层的HRc 58～60，完全符合陶瓷模具的硬度要求；而且焊前模芯不用预热，焊后不用保温。对于一个小规模的企业节能费用约2万元／年：电炉按10千瓦／台×12小时／日×270日／年计算。本发明的焊条在广东佛山、福建泉州、山东淄博等地的大小几十家模具厂使用，普遍反映该焊条操作得心应手、成型美观、脱渣容易、飞溅较少、烟雾较小。本焊条使用后，堆焊金属的模芯，焊后不开裂，提高了成品率，减少了浪费，保证了质量。本发明的焊条在使用过程中，因不用加热、保温，减轻焊工的劳动强度。使焊工焊接时，也可打开门窗通风，并且不用面对加热后的高温烘烤的工件，从而改善了工作环境，提高了工作效率。由于本发明的药皮配方区别于其它同类焊条的药皮配方，选用了适量低的(5～30％)碳素铬铁，这一合金剂一般用量在40～45％，而本发明利用适量的铬-铁-碳稳定的三维络合效应，使堆焊金属牢固地结合在模具工件表面上，实现了焊后堆焊金属不开裂的积极效果。本发明的药皮采用的纤维状填充料是棉或化学纤维，其在该药皮压涂成型时起连接整合作用，在焊接熔融时起脱氧和渗碳作用，有利于焊接质量的提高。
本发明的保护范围不仅局限于实施例内，本发明的实施例体现了本发明的保护范围。
本堆焊电焊条所选用的焊芯，其钢材为：HO8A低碳钢，其尺寸规格：φ3．2～4．0mm。
本发明的药皮，使用2．9模数(M)的K∶Na=3∶1的47～49°Bé硅酸盐水玻璃作为粘合剂，其加入量占原料粉总量的19～22％。
本发明的药皮，使用的纤维状填充料为棉纤维，其加入量占原料粉总量的4％。
本发明的药皮配方各组分按常规加工工艺步骤进行，先分别加工成各组分按配方规定的粒度范围(μm)的药粉，经混合搅拌均匀，再由硅酸盐粘合剂搅拌均匀，制成药皮涂料，再经焊条涂粉机压涂在焊芯表面上，制成药皮厚度在1．2～2．0mm的堆焊电焊条。
本发明的药皮主要原料配方实施例如下表1：
表1
本发明的药皮各组分原料的技术条件如下表2：
表2
| 名称 | 技术条件 | 粒度 | 产地 |
| 大理石 | CaCO3≥98.0S≤0.030 P≤0.030 | 125～250μm | 江苏高资大理石厂 |
| 钛白粉 | TiO2≥98.0S≤0.040 P≤0.040 | ≯125μm | 江苏镇江钛白粉厂 |
| 金红石 | TiO2≥87.0S≤0.040 P≤0.040 | ≯425μm | 河北宣化铁合金厂 |
| 金属锰 | Mn97.0S≤0.040 P≤0.040 | ≯300μm | 辽宁锦州铁合金厂 |
| 碳素铬铁 | Cr≥60 C≤6.0S≤0.03 P≤0.04 | ≯250μm | 辽宁锦州铁合金厂 |
| 钨铁 | W≥70 C≤0.80S≤0.10 P≤0.06 | ≯250μm | 辽宁锦州铁合金厂 |
| 钼铁 | Mo≥55 C≤0.25S≤0.15 P≤0.10 | ≯250μm | 辽宁锦州铁合金厂 |
| 钒铁 | V≥40 C≤1.0S≤0.06 P≤0.10 | ≯250μm | 辽宁锦州铁合金厂 |
| 稀土硅 | Re24～27 Si≤43Ca≤5.0 Ti≤3.0 | ≯425μm | 内蒙包头 |
| 钾长石 | SiO263～73 Al2O315～24S、P≤0.040 | ≯425μm | 山东泰安 |
Claims (10)
1、一种堆焊电焊条，其包括：焊芯和外层药皮，其中外层药皮由以下组分构成，包括有碳酸盐、碳素铬铁、金属锰、钨铁、钼铁、钒铁和硅酸盐粘合剂，其特征在于：该药皮的具体制备工艺如下：
组 分 重量百分比(％)
碳酸盐 1～18 ；
钛酸盐 10～50；
碳素铬铁 5～30 ；
金属锰 4～13；
钨铁 8～30 ；
钼铁 3～18；
钒铁 1～10 ；
纤维状填充料 1～5；
硅酸盐粘合剂 19～22 ；
以上配方的各组分按常规加工工艺，分别采用125～425μm粒度的药粉，经混合搅拌均匀，再由硅酸盐粘合剂制成药皮涂料，压涂在焊芯表面上，再经常规加工工艺，制成药皮厚度在1．2～2．0mm的，用于堆焊焊接的堆焊电焊条。
2、根据权利要求1所述堆焊电焊条，其特征在于：所述的外层药皮，其配方中还可加入稀土硅，其加入的重量百分比为：0～3％，其原料的技术要求是：含稀土元素量在24～27％，含硅量要≤43％，含钙量要≤5．0％，粒度≯425μm。
3、根据权利要求1所述堆焊电焊条，其特征在于：所述的外层药皮，其配方中还可加入钾长石，其加入的重量百分比为：0～15％，其原料的技术要求是：含二氧化硅量在63～73％，含氧化铝量在15～24％，含硫、磷量分别要≤0．040％，粒度≯425μm。
4、根据权利要求1所述堆焊电焊条，其特征在于：所述的外层药皮，其中的碳素铬铁所选用原料的技术要求是：含铬量要≥60％，含碳量要≤6．0％，含硫量要≤0．03％，含磷量要≤0．04％，粒度≯250μm。
5、根据权利要求1所述堆焊电焊条，其特征在于：所述的外层药皮，其中的钛酸盐所选用原料是：金红石或钛白粉；所选用金红石原料的技术要求是：含二氧化钛量为≥87．0％粒度≯425μm；所选用钛白粉原料的技术要求是：含二氧化钛量为≥98．0％，粒度≯125μm。所选用两种原料含硫、磷量分别都要≤0．040％，
6、根据权利要求1所述堆焊电焊条，其特征在于：所述的外层药皮，其中的碳酸盐，可以选用碳酸钙，其中的碳酸盐所选用原料的技术要求是：含纯碳酸钙量要≥98．0％，含硫、磷量分别要≤0．030％，粒度125～250μm。
7、根据权利要求1所述堆焊电焊条，其特征在于：所述的外层药皮，其中的金属锰所选用原料的技术要求是：含锰量要在≥97．0％，含硫、磷量要≤0．04％，粒度≯300μm。
8、根据权利要求1所述堆焊电焊条，其特征在于：所述的外层药皮，其中的钨铁所选用原料的技术要求是：含钨量要≥70％，含碳量要≤0．80％，含硫量要≤0．10％，含磷量要≤0．06％，粒度≯250μm。
9、根据权利要求1所述堆焊电焊条，其特征在于：所述的外层药皮，其中的钼铁所选用原料的技术要求是：含钼量要≥55％，含碳量要≤0．25％，含硫量要≤0．15％，含磷量要≤0．10％，粒度≯250μm。
10、根据权利要求1所述堆焊电焊条，其特征在于：所述的外层药皮，其中的钒铁所选用原料的技术要求是：含钒量要≥40％，含碳量要≤1．0％，含硫量要≤0．06％，含磷量要≤0．10％，粒度≯250μm。
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