專利名稱：一種TiB₂陶瓷強(qiáng)化的耐磨堆焊藥芯焊絲的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種TiB2陶瓷強(qiáng)化的耐磨堆焊藥芯焊絲的制備方法，屬金屬焊接材料的制備及應(yīng)用的技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
磨損是造成機(jī)械失效的主要原因之一，現(xiàn)代化機(jī)械設(shè)備及其零件在使用過程中對材料的磨損性能要求越來越高，使用壽命越來越影響設(shè)備的機(jī)械性能和生產(chǎn)效率。堆焊作為材料表面改性的一種經(jīng)濟(jì)而快捷的工藝方法，能有效地改變材料表面的耐磨性、耐蝕性和其他力學(xué)性能，對提高零件的使用壽命、合理使用材料、提高產(chǎn)品性能、降低成本有顯著的效果，越來越廣的應(yīng)用于機(jī)械零件的制造修復(fù)中。焊接質(zhì)量的好壞、焊接效率的高低是由焊接材料、焊接工藝決定的，尤其是焊接材料是焊接的關(guān)鍵，堆焊材料是影響堆焊合金耐磨性的重要因素，焊接材料是焊接時(shí)的消耗材料，包括焊條、焊絲、焊劑、氣體，其中藥芯焊絲的優(yōu)點(diǎn)是:生產(chǎn)效率高，可連續(xù)自動(dòng)或半自動(dòng)焊接，熔敷速度高，焊縫截面大，可減少坡口角度，節(jié)省熔敷金屬，對焊縫有明顯的冶金改善效果。目前對耐磨件的修復(fù)主要是采用耐磨堆焊藥芯焊絲焊接，但是，目前高硬度耐磨堆焊藥芯焊絲綜合性能不理想，存在諸多弊端，例如:藥芯的化學(xué)成分配比不合理、焊接時(shí)金屬流動(dòng)性差、焊接接頭硬度、耐磨性、耐蝕性低，從而使堆焊合金后的耐磨性達(dá)不到使用要求，致使耐磨金屬構(gòu)件壽命不高。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明目的
本發(fā)明的目的是針對背景技術(shù)的狀況，在堆焊藥芯焊絲中添加二硼化鈦，制成一種陶瓷強(qiáng)化的耐磨堆焊藥芯焊絲，以大幅度提高黑色金屬堆焊構(gòu)件的耐磨性。技術(shù)方案
本發(fā)明使用的化學(xué)物質(zhì)材料為:冷軋?zhí)妓劁搸?、高碳鉻鐵粉、中碳錳鐵粉、鑰鐵粉、硅鐵粉、鋁鎂合金粉、二硼化鈦粉、石墨粉，其準(zhǔn)備用量為:以克、毫米為計(jì)量單位冷軋?zhí)妓劁搸?IOOOOmmX HmmX0.3mm
Fe:99.42%, C:0.08%, Μη:0.44%, S1:0.02%, S:0.02%, P:0.02% ；
高碳鉻鐵粉:FeCr55C4.5, Cr:53.49%, Fe:39.51%, C:4.5%, S:0.03%, S1:2.42%, P:0.05%，100g±0.1g ；
中碳錳鐵粉:FeMn78C,Mn:78.72%, Fe: 19.98%, C:0.07%, S1: 1.2%,S:0.02%,P:0.01%,15g±0.1g ；
鑰鐵粉:FeMo60, Mo:60.81%, Fe:37.19%, C:0.12%, S:0.08%, P:0.03%, S1: 1.77%,10g±0.1g ；
娃鐵粉:FeSi45, S1:45.66%, Fe:53.64%, S:0.01%, P:0.03%, Mn:0.66%,1兔±0.Ig ；鋁鎂合金粉:A15QM15Q，Al:50%，Mg:50%，15g±0.1g ;
二硼化鈦粉:TiB2，T1: 68.56%, B: 31.42%, P: 0.01%, S: 0.01%,，12g±0.1g ；
石墨粉:C，95.6%，雜質(zhì) 4.4%，15g±0.1g ；
制備方法如下:
(O精選化學(xué)物質(zhì)材料
對制備使用的化學(xué)物質(zhì)材料冷軋?zhí)妓劁搸?、金屬類和非金屬類藥粉要進(jìn)行精選，并進(jìn)行質(zhì)量純度控制；
(2)藥粉處理
①將高碳鉻鐵粉100g±0.lg、中碳錳鐵粉15g±0.lg、鑰鐵粉10g±0.lg、硅鐵粉15g±0.1g分別置于石英容器中，然后置于干燥箱中干燥，干燥溫度150°C ±5°C，干燥時(shí)間60min ；
②將二硼化鈦粉12g±0.lg、石墨粉15g±0.1g,分別置于石英容器中，然后置于干燥箱中干燥，干燥溫度350°C ±5°C，干燥時(shí)間60min ；
(3)篩粉、配粉、混粉
①將干燥后的金屬類高碳鉻鐵粉、中碳錳鐵粉、鑰鐵粉、硅鐵粉、鋁鎂合金粉分別用80目篩網(wǎng)過篩，過篩后保存細(xì)粉，棄掉雜質(zhì)；
②將干燥后的非金屬類二硼化鈦 粉、石墨粉分別用100目篩網(wǎng)過篩，過篩后保存細(xì)粉，棄掉雜質(zhì)；
③稱取過篩后的高碳鉻鐵粉76g±0.lg、中碳錳鐵粉14.5g±0.lg、鑰鐵粉
6.6g±0.lg、硅鐵粉12.3g±0.lg、鋁鎂合金粉llg±0.lg、二硼化鈦粉10.9g±0.lg、石墨粉14.5g±0.1g加入混粉機(jī)內(nèi)，進(jìn)行攪拌混合,攪拌轉(zhuǎn)數(shù)10r/min,攪拌時(shí)間30min,攪拌后成混合藥粉；
(4)鋼帶軋制、藥粉封裝
將冷軋?zhí)妓劁搸г诔尚蛙垯C(jī)上軋制成U型，然后填充混合藥粉，并封裝，混合藥粉的填充率為50%，然后將其軋制成圓管型；
(5)精密拉絲、卷繞
在拉絲機(jī)上通過硬質(zhì)合金拉絲模把焊絲的直徑逐步拉拔減徑加工，使焊絲直徑尺寸為Φ2.8 mm，然后卷繞成焊絲盤，即耐磨堆焊藥芯焊絲；
(6)檢測、試驗(yàn)、分析
對制備的耐磨堆焊藥芯焊絲盤進(jìn)行檢測；
用Deltaweld-852型焊機(jī)進(jìn)行堆焊試驗(yàn)；
用CMM-20Z型光學(xué)顯微鏡進(jìn)行堆焊合金組織分析；
用ML-1O磨料磨損試驗(yàn)機(jī)對堆焊層進(jìn)行耐磨性能分析；
結(jié)論=TiB2陶瓷強(qiáng)化的耐磨堆焊藥芯焊絲為圓管形焊絲盤繞組成的焊絲盤，堆焊焊接層的耐磨性能得到提高，硬度達(dá)HRC68.4，提高32.1%，耐磨性提高20%。
所述的TiB2陶瓷強(qiáng)化堆焊藥芯焊絲的藥粉組成為:高碳鉻鐵粉、中碳錳鐵粉、鑰鐵粉、硅鐵粉、鋁鎂合金粉、二硼化鈦粉、石墨粉，其組合配比為:高碳鉻鐵粉:中碳錳鐵粉:鑰鐵粉:硅鐵粉:鋁鎂合金粉:二硼化鈦粉:石墨粉=76:14.5:6.6:12.3:11:10.9:14.5。
有益效果
本發(fā)明與背景技術(shù)相比具有明顯的先進(jìn)性，是針對黑色金屬使用的藥芯焊絲存在缺陷的情況，藥芯采用金屬類、非金屬類細(xì)粉進(jìn)行混合，金屬類采用高碳鉻鐵粉、中碳錳鐵粉、鑰鐵粉、硅鐵粉、鋁鎂合金粉，非金屬類采用二硼化鈦粉、石墨粉，經(jīng)制備焊絲鋼帶、加入藥粉、封裝盤絲，制成二硼化鈦陶瓷強(qiáng)化的耐磨堆焊藥芯焊絲，這種焊絲的藥芯化學(xué)成分配比合理、先進(jìn)，焊接效果好，焊縫強(qiáng)度高、耐磨性好，焊接層硬度達(dá)HRC68.4，提高32.1%，耐磨性可提高20%，是十分理想的陶瓷強(qiáng)化的耐磨堆焊藥芯焊絲。


圖1為焊絲制備工藝流程圖
圖2為二硼化鈦陶瓷強(qiáng)化的耐磨堆焊藥芯焊絲結(jié)構(gòu)圖 圖3為圖2的A-A剖面圖
圖4為用TiB2強(qiáng)化的耐磨堆焊藥芯焊絲堆焊熔敷金屬層金相組織圖 圖中所示，附圖標(biāo)記清單如下:
1、焊絲主體部，2、焊絲卷彎部，3、混合藥粉。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步說明:
圖1所示，為焊絲制備工藝流程圖，制備使用的金屬類和非金屬類細(xì)粉要進(jìn)行嚴(yán)格篩選，并進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量配比控制。制備使用的化學(xué)物質(zhì)、藥粉成分的量值是按預(yù)先設(shè)置的范圍確定的，以克、毫米為
計(jì)量單位。焊絲制備過程要嚴(yán)格按照工藝流程進(jìn)行，各量化配比參數(shù)要嚴(yán)格遵照執(zhí)行。圖2、3所示，為焊絲結(jié)構(gòu)圖，焊絲整體為圓盤形，中間為焊絲主體部1，焊絲主體部I的側(cè)面為焊絲卷彎部2，焊絲主體部I內(nèi)為混合藥粉3。圖4所示，為TiB2強(qiáng)化的耐磨堆焊藥芯焊絲堆焊熔敷金屬層的金相組織圖，圖中可知:堆焊金屬的基體是馬氏體，基體中分布著六邊形的初生碳化物和細(xì)小的共晶碳化物，初生碳化物中心有黑色顆粒，為TiC-TiB2復(fù)合化合物，TiC-TiB2復(fù)合化合物作為異質(zhì)顆粒，是初生碳化物的形核中心，有利于初生碳化物成核，TiC-TiB2的顯微硬度高達(dá)320(T400HV，彌散分布在初生碳化物和基體組織中，形成高硬度耐磨質(zhì)點(diǎn)，提高了堆焊合金的硬度和耐磨性。實(shí)施例1:
焊接方法如下:
采用Deltaweld-852型焊機(jī)焊接，直流反接，不添加保護(hù)氣體，進(jìn)行明弧堆焊，焊接工藝參數(shù)為:電壓27-36V，電流460-500A，送絲速度:460-500mm/min，焊絲干伸長為，20-30mm ;在堆焊合金中形成硬質(zhì)相一TiC-TiB2復(fù)合化合物，彌散分布在初生碳化物和基體組織中，形成高硬度耐磨質(zhì)點(diǎn)，提高了堆焊合金的硬度和耐磨性。
權(quán)利要求
1.一種TiB2陶瓷強(qiáng)化的耐磨堆焊藥芯焊絲的制備方法，其特征在于:使用的化學(xué)物質(zhì)材料為:冷軋?zhí)妓劁搸?、高碳鉻鐵粉、中碳錳鐵粉、鑰鐵粉、硅鐵粉、鋁鎂合金粉、二硼化鈦粉、石墨粉，其準(zhǔn)備用量為:以克、毫米為計(jì)量單位 冷軋?zhí)妓劁搸?IOOOOmmX HmmX0.3mmFe:99.42%, C:0.08%, Μη:0.44%, S1:0.02%, S:0.02%, P:0.02% ；高碳鉻鐵粉:FeCr55C4.5, Cr:53.49%, Fe:39.51%, C:4.5%, S:0.03%, S1:2.42%, P:0.05%，100g±0.1g ；中碳錳鐵粉:FeMn78C, Mn:78.72 %, Fe:19.98%, C:0.07 %, S1: 1.2 %, S:0.02 %,P:0.01%,15g±0.1g;鑰鐵粉:FeMo60, Mo:60.81%, Fe:37.19%, C:0.12%, S:0.08%, P:0.03%, S1: 1.77%,10g±0.1g ；娃鐵粉=FeSi45, S1:45.66%，F(xiàn)e:53.64%, S:0.01%, P:0.03%, Mn:0.66%,15g±Q Ig ； 鋁鎂合金粉:A15(iM15。，Al: 50%, Mg:50%,15g±0.1g ； 二硼化鈦粉:TiB,，T1:68.56%, B:31.42%, P:0.01%, S:0.01 ，12g±0.1g ； 石墨粉:C，95.6%，雜質(zhì) 4.4%，15g±0.1g; 制備方法如下: 精選化學(xué)物質(zhì)材料 對制備使用的化學(xué)物質(zhì)材料冷軋?zhí)妓劁搸А⒔饘兕惡头墙饘兕愃幏垡M(jìn)行精選，并進(jìn)行質(zhì)量純度控制； (2)藥粉處理 ①將高碳鉻鐵粉100g±0.lg、中碳錳鐵粉15g±0.lg、鑰鐵粉10g±0.lg、硅鐵粉15g±0.1g分別置于石英容器中，然后置于干燥箱中干燥，干燥溫度150°C ±5°C，干燥時(shí)間60min ； ②將二硼化鈦粉12g±0.lg、石墨粉15g±0.1g,分別置于石英容器中，然后置于干燥箱中干燥，干燥溫度350°C ±5°C，干燥時(shí)間60min ； (3)篩粉、配粉、混粉 ①將干燥后的金屬類高碳鉻鐵粉、中碳錳鐵粉、鑰鐵粉、硅鐵粉、鋁鎂合金粉分別用80目篩網(wǎng)過篩，過篩后保存細(xì)粉，棄掉雜質(zhì)； ②將干燥后的非金屬類二硼化鈦粉、石墨粉分別用100目篩網(wǎng)過篩，過篩后保存細(xì)粉，棄掉雜質(zhì)； ③稱取過篩后的高碳鉻鐵粉76g±0.lg、中碳錳鐵粉14.5g±0.lg、鑰鐵粉6.6g±0.lg、硅鐵粉12.3g±0.lg、鋁鎂合金粉llg±0.lg、二硼化鈦粉10.9g±0.lg、石墨粉14.5g±0.1g加入混粉機(jī)內(nèi)，進(jìn)行攪拌混合,攪拌轉(zhuǎn)速10r/min,攪拌時(shí)間為30min,攪拌混合后成混合藥粉； (4)鋼帶軋制、藥粉封裝 將冷軋?zhí)妓劁搸?在成型軋機(jī)上軋制成U型，然后填充混合藥粉，并封裝，混合藥粉的填充率為50%，然后將其軋制成圓管型； (5)精密拉 絲、卷繞 在拉絲機(jī)上通過硬質(zhì)合金拉絲模把焊絲的直徑逐步拉拔減徑加工，使焊絲直徑尺寸為Φ2.8 mm，然后卷繞成焊絲盤，即耐磨堆焊藥芯焊絲； (6)檢測、試驗(yàn)、分析 對制備的耐磨堆焊藥芯焊絲盤進(jìn)行檢測； 用Deltaweld-852型焊機(jī)進(jìn)行堆焊試驗(yàn)； 用CMM-20Z型光學(xué)顯微鏡進(jìn)行堆焊合金組織分析； 用ML-1O磨料磨損試驗(yàn)機(jī)對堆焊層進(jìn)行耐磨性能分析； 結(jié)論=TiB2陶瓷強(qiáng)化的耐磨堆焊藥芯焊絲為圓管形焊絲盤繞組成的焊絲盤，堆焊焊接層的耐磨性能得到提高，硬度達(dá)HRC68.4，提高32.1%，耐磨性提高20%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所屬的一種TiB2陶瓷強(qiáng)化的耐磨堆焊藥芯焊絲的制備方法，其特征在于:所述的TiB2陶 瓷強(qiáng)化的堆焊藥芯焊絲的藥粉組成為:高碳鉻鐵粉、中碳錳鐵粉、鑰鐵粉、硅鐵粉、鋁鎂合金粉、二硼化鈦粉、石墨粉，其組合配比為:高碳鉻鐵粉:中碳錳鐵粉:鑰鐵粉:硅鐵粉:鋁鎂合金粉:二硼化鈦粉:石墨粉=76:14.5:6.6:12.3:11:10.9:14.5。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種TiB2陶瓷強(qiáng)化的耐磨堆焊藥芯焊絲的制備方法，針對耐磨堆焊使用的藥芯焊絲的不足，采用金屬類和非金屬類藥粉進(jìn)行混合，金屬類采用高碳鉻鐵粉、中碳錳鐵粉、鉬鐵粉、硅鐵粉、鋁鎂合金粉，非金屬類采用二硼化鈦粉、石墨粉，經(jīng)制備焊絲鋼帶、加入藥粉、繞盤封裝，制成二硼化鈦陶瓷強(qiáng)化的耐磨堆焊藥芯焊絲，此種藥芯焊絲的粉芯化學(xué)成分配比合理先進(jìn)，數(shù)據(jù)翔實(shí)準(zhǔn)確，焊接效果好、質(zhì)量高，焊接接頭強(qiáng)度高，耐磨性能好，焊層硬度達(dá)HRC68.4，耐磨性提高20%，是十分理想的二硼化鈦陶瓷強(qiáng)化的耐磨堆焊藥芯焊絲。
文檔編號B23K35/22GK103240547SQ20131016789
公開日2013年8月14日 申請日期2013年5月9日 優(yōu)先權(quán)日2013年5月9日
發(fā)明者劉海云, 孟慶森, 陳少平, 熊瑞, 曹青, 張俊, 張俊峰 申請人:太原理工大學(xué)