專利名稱：一種用于鍛造模具堆焊的藥芯焊絲及應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于材料加工焊接材料領(lǐng)域，具體涉及一種用于鍛造模具堆焊的藥芯焊絲，它具有焊接效能高、工藝性能好的特點(diǎn)。
背景技術(shù)：
鍛造模具一般使用幾千次之后就要對(duì)模具型腔進(jìn)行修復(fù)。修復(fù)后的模具可以達(dá)到甚至超過修復(fù)以前的使用周期。目前國內(nèi)進(jìn)行鍛造模具修復(fù)主要是采用堆焊焊條，效率低。采用藥芯焊絲修復(fù)，可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)焊接，提高生產(chǎn)效率。藥芯焊絲的焊渣遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于焊條的焊渣，提高了熔敷率，減少清渣的工作量。傳統(tǒng)鍛造模具鋼為均質(zhì)材料，其高溫服役性能的局限性嚴(yán)重制約了鍛造模具使用壽命的提高。采用堆焊技術(shù)對(duì)模具的表面進(jìn)行處理，可以節(jié)省大量的貴重金屬，提高材料的 使用壽命，具有很大的經(jīng)濟(jì)效益。特別是在一些特殊環(huán)境下工作的模具零件，其表面磨損很嚴(yán)重，有的甚至破碎或斷裂。采用堆焊工藝進(jìn)行修復(fù)，能夠有效提高工件的使用壽命或者修復(fù)廢舊工件，既提高耐磨性，延長零件使用壽命，減少更換磨損件的時(shí)間，又節(jié)省貴重材料，降低成本，改進(jìn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)，尤其是對(duì)合理使用材料(特別是貴重金屬)具有重要意義。隨著現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的不斷發(fā)展，用堆焊方法將藥芯焊絲中的高耐磨材料堆焊在廉價(jià)材料上，修復(fù)外形不合格的金屬零部件及產(chǎn)品、或制造雙金屬零部件，既提高耐磨性，延長零件使用壽命，減少更換磨損件的時(shí)間，又節(jié)省貴重材料，降低成本，改進(jìn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)，尤其是對(duì)合理使用材料具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)鍛造模具中存在的問題，提供了一種鍛造模具堆焊用的藥芯焊絲，該焊絲具有焊接效率高，焊接工藝性能好，同時(shí)具有很高的紅硬性、韌性、熱穩(wěn)定性和抗熱疲勞性能，優(yōu)于傳統(tǒng)產(chǎn)品。本發(fā)明所提供的鍛造模具用鐵基堆焊藥芯焊絲，其特征在于，采用碳鋼鋼帶包裹藥芯粉末，藥芯焊絲填充率為30 % 37 %，所述的藥芯粉末包括以下質(zhì)量百分含量的物質(zhì)氟化鈣4% VA ;純堿0. 5% 3% ;石英0. 5% 4% ;金紅石:2% 6% ;高碳鉻鐵13· 6% 27. 2% ;純鉻粉13.9% 19. 2% ;鎳粉2. 2 % 5. 7 % ;電解錳1.8% 4. 3% ;鑰鐵粉6· 3% 13. 2% ;硅鐵粉2· 1% 5. 0% ;釩鐵粉(λ 6% L 9% ;余量為還原鐵粉。上述所獲得熔敷金屬中合金元素的質(zhì)量百分含量在以下范圍內(nèi)C 0. 2 O. 4% ;Cr 7. 8% 12% ；N1:0. 7% 1. 8% ；Mn :0. 5% 1. 2% ；Mo :1% 3% ；S1:0. 3 O. 7% ;V 0. 1%~ O. 3% ;Fe。優(yōu)選所述藥芯焊絲中藥芯成分質(zhì)量百分含量為氟化1丐5% 6% ;純堿1% 2% ;石英1% 3.5% ;金紅石3% 5% ;高碳鉻鐵粉17.0% 23.8% ;純鉻粉14. 9%~ 18. 9% ;鎳粉3. 2 V0 4. 8% ;電解錳2. 5%~ 3. 6% ;鑰鐵粉6. 6%~ 11. 0% ；硅鐵粉2. 8% 4. 3% ;釩鐵粉0. 9% 1. 6% ;余量為還原鐵粉。上述所獲得熔敷金屬中合金元素的質(zhì)量百分含量在以下范圍內(nèi)C :0. 25 O. 35% ；Cr :8. 2% 11. 4% ；N1:1 % 1. 5 % ;Mn :0. 7 % I % ；Mo :1. 5% 2. 5% ；Si O. 4 O. 6% ；V 0. 15% O. 25% ;Fe。本發(fā)明鍛造模具堆焊的藥芯焊絲的制備方法包括以下步驟1、將軋鋼帶成U形槽，再向U形槽中加入占本發(fā)明藥芯焊絲總重30% 37%的藥芯粉末；2、將U形槽合口，使藥芯包裹其中，通過拉絲模，逐道拉拔、減徑，最后使其直徑達(dá)到要求(如2. 4mm)，得到最終產(chǎn)品。鍛造模具堆焊合金采用二氧化碳或體積百分比為80%氬氣和20%二氧化碳的混合氣體保護(hù)焊工藝制備，焊接電流選擇300-330A ;電壓28-32V ;送絲速度430-460mm/min ；氣體流速18-23L/min ;焊絲伸出導(dǎo)電嘴的長度14-28mm。采用這一工藝參數(shù)能夠制備出符合鍛造模具工況要求的堆焊合金層。與現(xiàn)有材料相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是堆焊工藝性好，電弧穩(wěn)定、飛濺小、易脫渣、焊絲抗裂性好，具有很好的高溫硬度和耐熱疲勞性能，可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)焊接，提高生產(chǎn)效率。


圖1 :本發(fā)明實(shí)施例3鍛造模具堆焊藥芯焊絲堆焊熔敷金屬金相顯微圖。
具體實(shí)施例方式下面通過實(shí)施例進(jìn)一步闡明本發(fā)明的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著優(yōu)點(diǎn)，本發(fā)明決非僅局限于所陳述的實(shí)施例。各實(shí)施例中相同部分如下所述1、實(shí)施例中藥芯焊絲外皮選用規(guī)格為12X0. 3mm (寬度為12臟，厚度為O. 3mm)的碳鋼鋼帶，藥芯焊絲藥芯成分在實(shí)施例中具體說明，所選粉末分別過60目篩子，將所選各種粉末放入混粉機(jī)內(nèi)混合10分鐘，然后將得到的藥芯粉末加入U(xiǎn)形的鋼帶槽中，將U形槽合口，使藥粉包裹其中。然后分別經(jīng)過直徑為3. 5mm、3. 2mm、2. 95mm、2. 75mm、2. 6mm、2. 5mm、
2.4mm的拉絲模，逐道拉拔、減徑，最后使其直徑達(dá)到2. 4mm，得到堆焊藥芯焊絲。2、焊絲堆焊過程中將工藝參數(shù)均設(shè)定為電壓28_32V ；電流300_330A ;送絲速度430-460mm/min ;氣體流速18_23L/min ;焊絲伸出導(dǎo)電嘴的長度14-28mm。實(shí)施例1取氟化韓400g,純堿50g,石英50g,金紅石200g,高碳鉻鐵1360g,純鉻粉1390g,純鎳粉220g，電解錳180g，鑰鐵粉630g，硅鐵粉210g，釩鐵粉60g，還原鐵粉5250g。將得到的藥芯粉末加入U(xiǎn)形的鋼帶槽中，填充率為35%，將U形槽合口，得到直徑為2. 4mm的堆焊藥芯焊絲后，按上述工藝制備堆焊層，所獲得熔敷金屬中合金成分為C 0. 2wt. % ；Cr 7. 8wt. % ；Ni 0. 7wt. % ；Mn :0. 5wt. % ；Mo lwt. % ；S1:0. 3wt. % ；V :0. lwt. % ；Fe :余量。實(shí)施例2取氟化|丐500g,純堿IOOg,石英IOOg,金紅石300g,高碳鉻鐵粉1700g,純鉻粉1490g,純鎳粉320g，電解錳250g，鑰鐵粉660g，硅鐵粉280g，釩鐵粉90g，還原鐵粉4210g。將得到的藥芯粉末加入U(xiǎn)形的鋼帶槽中，填充率為35 %，將U形槽合口，得到直徑為2. 4mm的堆焊藥芯焊絲后，按上述工藝制備堆焊層，所獲得熔敷金屬中合金成分為C 0. 25wt. % ；Cr 8. 2wt. % ；Ni lwt. % ；Mn :0. 7wt. % ；Mo :1. 5wt. % ；S1:0. 4wt. % ；V :0. 15wt. % ；Fe :余量。實(shí)施例3取氟化韓600g,純堿200g,石英350g,金紅石500g,高碳鉻鐵粉2380g,純鉻粉1890g,純鎳粉480g,電解錳360g,鑰鐵 粉IlOOg,硅鐵粉430g,釩鐵粉160g,還原鐵粉1550g。將得到的藥芯粉末加入U(xiǎn)形的鋼帶槽中，填充率為35%，將U形槽合口，得到直徑為2. 4mm的堆焊藥芯焊絲后，按上述工藝制備堆焊層，所獲得熔敷金屬中合金成分為C :O. 35wt. % ；Cr 11. 4wt. % ；N1:1. 5wt. % ；Mn :1. Owt. % ；Mo :2. 5wt. % ；S1:0. 6wt. % ；V 0. 25wt. % ；Fe :余量。實(shí)施例4取氟化鈣700g，純堿300g，石英400g，金紅石600g，高碳鉻鐵粉2720g，純鉻粉1920，純鎳粉570g，電解錳430g，鑰鐵粉1320g，硅鐵粉500g，釩鐵粉190g，還原鐵粉350g。將得到的藥芯粉末加入U(xiǎn)形的鋼帶槽中，填充率為35%，將U形槽合口，得到直徑為2. 4mm的堆焊藥芯焊絲后，按上述工藝制備堆焊層，所獲得熔敷金屬中合金成分為C:0. 4wt. % ；Cr 12wt. % ；N1:1. 8wt. % ；Mn :1. 2wt. % ；Mo :3. Owt. % ；S1:0. 7wt. % ；V :0. 3wt. % ；Fe :余量。對(duì)實(shí)例所制備的堆焊層熔敷金屬進(jìn)行硬度實(shí)驗(yàn)、回火穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)，測試結(jié)果如表I所示。采用HR-150A洛氏硬度機(jī)測定硬度值，載荷為150kg，對(duì)熔敷金屬取十點(diǎn)測硬度，最后得到該藥芯焊絲堆焊層的平均洛氏硬度值?；鼗鸱€(wěn)定性試驗(yàn)的試樣尺寸大小相同，將試樣放入箱式電阻爐中加熱到設(shè)置的溫度并保溫設(shè)定的時(shí)間后，隨爐冷卻至室溫取出?；鼗饻囟冗x擇550°C，回火時(shí)間分別選用4、8、12小時(shí)。將每個(gè)不同回火制度下的試樣進(jìn)行常溫硬度試驗(yàn)，用洛氏硬度的變化率來評(píng)判該材料的回火穩(wěn)定性的好壞。表I實(shí)施例1-6熔敷金屬的焊態(tài)硬度、不同回火下的硬度(HRC)
焊態(tài)硬度回火4h后硬度回火8h后硬度回火12h后硬度實(shí)施例141. 841.040. 840. O實(shí)施例245. 344.244. O44. O實(shí)施例348. 546. 745. 245. 4實(shí)施例452. 651.450.150.權(quán)利要求
1.一種用于鍛造模具堆焊的藥芯焊絲，其特征在于，采用碳鋼鋼帶包裹藥芯粉末，藥芯焊絲填充率為30% 37%，所述的藥芯粉末包括以下質(zhì)量百分含量的物質(zhì)氟化鈣4% 7%;純喊0· 5!% 3;石央0· 5!% 4!%;金紅石2!% 6!%;聞碳絡(luò)鐵13· 6% 27. 2%； 純鉻粉13.9% 19.2% ;鎳粉2· 2% 5. 7% ;電解錳1· 8% 4. 3% ;鑰鐵粉6.3% 13.2% ;娃鐵粉2.1 % 5. 0% ;銀鐵粉0. 6% 1. 9% ;余量為還原鐵粉。
2.按照權(quán)利要求1的藥芯焊絲，其特征在于，所獲得熔敷金屬中合金元素的質(zhì)量百分含量在以下范圍內(nèi)C :0. 2 O. 4% ；Cr :7. 8% 12% ；N1:0. 7% 1. 8% ；Mn :0. 5 % 1. 2% ；Mo :1% 3% ；Si 0. 3 O. 7% ；V :0. 1% O. 3% ;Fe。
3.按照權(quán)利要求1所述的藥芯焊絲，其特征在于，藥芯成分質(zhì)量百分含量為氟化鈣 5% 6% ;純堿1% 2% ;石英1% 3.5% ;金紅石3% 5% ;高碳鉻鐵粉17. 0% 23.8% ;純鉻粉14.9% 18.9% ;鎳粉3· 2% 4. 8% ;電解錳2· 5% 3. 6% ;鑰鐵粉6.6% 11. 0% ;娃鐵粉2. 8% 4. 3% ;銀鐵粉0. 9% 1. 6% ;余量為還原鐵粉。
4.按照權(quán)利要求3的藥芯焊絲，其特征在于，所獲得熔敷金屬中合金元素的質(zhì)量百分含量在以下范圍內(nèi)C 0. 25 O. 35% ；Cr :8. 2% 11. 4% ；N1:1% 1. 5% ；Mn :0. 7% 1% ；Mo 1. 5% 2. 5% ；Si 0. 4 O. 6% ；V 0. 15% O. 25% ;Fe。
5.利用權(quán)利要求1或3的藥芯焊絲進(jìn)行鍛造的方法，其特征在于，鍛造模具堆焊合金采用二氧化碳或體積百分比為80%氬氣和20%二氧化碳的混合氣體保護(hù)焊工藝制備，焊接電流選擇300-330A ;電壓28-32V ;送絲速度430-460mm/min ;氣體流速18_23L/min ;焊絲伸出導(dǎo)電嘴的長度14-28mm。
全文摘要
一種用于鍛造模具堆焊的藥芯焊絲及應(yīng)用，屬于材料加工焊接材料領(lǐng)域。采用碳鋼鋼帶包裹藥芯粉末，藥芯焊絲填充率為30％～37％，所述的藥芯粉末包括以下質(zhì)量百分含量的物質(zhì)氟化鈣4％～7％；純堿0.5％～3％；石英0.5％～4％；金紅石2％～6％；高碳鉻鐵13.6％～27.2％；純鉻粉13.9％～19.2％；鎳粉2.2％～5.7％；電解錳1.8％～4.3％；鉬鐵粉6.3％～13.2％；硅鐵粉2.1％～5.0％；釩鐵粉0.6％～1.9％；余量為還原鐵粉。本發(fā)明焊絲具有很好的高溫硬度和耐熱疲勞性能，可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)焊接。
文檔編號(hào)B23K9/04GK103008924SQ20121052092
公開日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2012年12月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月6日
發(fā)明者蔣建敏, 賀定勇, 孫昊, 周正, 趙秋穎, 崔麗, 王智慧, 李曉延 申請(qǐng)人:北京工業(yè)大學(xué)