一種抗裂紋耐磨堆焊藥芯焊絲及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種抗裂紋耐磨堆焊藥芯焊絲，由外皮和藥芯組成，藥芯按質(zhì)量百分比有以下組分組成：Cr40?50%，Ni3?10%，Mn5?10%，Si5?10%，CaF24?10%，Li2C035?10%，A1/Mg合金10?15%，余量為Fe。本發(fā)明還公開了其制備方法：將藥芯組分混合均勻后烘干，然后添加到H08A鋼帶軋制成的U型槽中，再通過碾壓閉合拉拔，最后拉直，包裝即可。本發(fā)明抗裂紋耐磨堆焊藥芯焊絲，在保證硬度和耐磨性的同時，避免堆焊層裂紋的出現(xiàn)，使堆焊層具有一定的韌性，具有更好的焊接工藝性，焊接飛滅少，熔敷率高■’適合于自動焊接設(shè)備，具有較高的生產(chǎn)效率，且制備方法簡單，操作方便。
【專利說明】一種抗裂紋耐磨堆焊藥芯焊絲及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于焊接材料及其制備【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種抗裂紋耐磨堆焊藥芯焊絲，本發(fā)明還涉及該藥芯焊絲的制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002]機械零件的主要失效形式中因磨損而失效的比重占60%-80%。因而對材料表面改性，提高耐磨性或?qū)σ呀?jīng)失效的材料進(jìn)行修復(fù)，延長其使用壽命，提高經(jīng)濟(jì)效益具有重大的現(xiàn)實意義。
[0003]耐磨堆焊技術(shù)是一種常用的表面改性及修復(fù)的方法，主要應(yīng)用于水泥工業(yè)、鋼鐵工業(yè)、電力工業(yè)、采礦等行業(yè)。藥芯焊絲作為新一代的焊材，具有熔敷率高，熔敷速度快；工藝性能好，成形美觀；成分容易調(diào)整，焊接適應(yīng)性強等三大優(yōu)點。近年來藥芯焊絲逐漸成為耐磨堆焊的首選焊材。
[0004]現(xiàn)有的耐磨堆焊藥芯焊絲大多含有石墨粉，其目的在于在堆焊層中引入C作為主要強化元素，同時兼用T1、V、B、Cr等元素來提高堆焊層的硬度。這種方法固然能夠獲得具有較高硬度的堆焊層，但隨著石墨粉的加入，堆焊層迅速變脆，焊接完成后，堆焊層上不可避免會出現(xiàn)宏觀裂紋，從而使堆焊層的保護(hù)效果大大降低。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種抗裂紋耐磨堆焊藥芯焊絲，解決了現(xiàn)有藥芯焊絲的堆焊層上會出現(xiàn)宏觀裂紋，導(dǎo)致堆焊層的保護(hù)效果降低的問題。
[0006]本發(fā)明所采用的另一個目的是提供一種抗裂紋耐磨堆焊藥芯焊絲的制備方法。
[0007]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，一種抗裂紋耐磨堆焊藥芯焊絲，由外皮和藥芯組成，藥芯按質(zhì)量百分比由以下組分組成:Cr40%?50%，Ni3%?10%，Mn5%?10%，Si5%?10%，CaF24%?10%，Li2C035%?10%，Al/Mg合金10%?15%，余量為Fe，以上組分質(zhì)量百分比之和為100%。
[0008]本發(fā)明的特點還在于:
[0009]外皮材料為H08A鋼帶。
[0010]該藥芯焊絲中藥芯的填充率(質(zhì)量比)為25%?30%。
[0011]本發(fā)明所采用的另一個技術(shù)方案是，一種抗裂紋耐磨堆焊藥芯焊絲的制備方法，具體步驟如下:
[0012]步驟1，按質(zhì)量百分比分別稱取Cr40%?50%，Ni3 %?10 %，Mn5 %?10 %，Si5%?10%，CaF24%?10%，Li2C035%?10%，A1/Mg 合金 10%?15%，余量為 Fe，以上組分質(zhì)量百分比之和為100% ；
[0013]步驟2，將步驟I稱取的材料混合均勻，然后放置在烘干爐中烘干，得到藥芯粉末；
[0014]步驟3,將寬14mm、厚0.3mm的H08A鋼帶放置在藥芯焊絲成型機的放帶機上,通過成型機將H08A鋼帶軋制成U型槽，然后向U型槽中添加步驟2得到的藥芯粉末，控制藥芯粉末的填充率為25%?30%，再通過成型機將U型槽碾壓閉合，并將其拉拔至2.0mm，得到藥芯焊絲；
[0015]步驟4，最后用拉絲機將步驟3制備的藥芯焊絲拉直，盤成圓盤，密封包裝即可。
[0016]本發(fā)明的特點還在于:
[0017]步驟2中烘干的溫度為200?400°C，時間為2?3h。
[0018]本發(fā)明的有益效果是:
[0019]1.本發(fā)明抗裂紋耐磨堆焊藥芯焊絲，利用Cr、Mn元素提高堆焊合金的淬透性，促進(jìn)馬氏體的形成，從而提高堆焊層的硬度，進(jìn)而提高堆焊層的耐磨性；同時Cr、N1、S1、Mn的固溶強化作用提高了堆焊層的硬度，進(jìn)一步提高其耐磨性。
[0020]2.本發(fā)明抗裂紋耐磨堆焊藥芯焊絲，在保證硬度和耐磨性的同時，避免堆焊層裂紋的出現(xiàn)，使堆焊層具有一定的韌性。
[0021]3.本發(fā)明抗裂紋耐磨堆焊藥芯焊絲，為細(xì)直徑藥芯焊絲，具有更好的焊接工藝性，焊接飛濺少，熔敷率高；適合于自動焊接設(shè)備，具有較高的生產(chǎn)效率。
[0022]4.本發(fā)明抗裂紋耐磨堆焊藥芯焊絲的制備方法，工藝簡單，操作方便，適合批量化生產(chǎn)。

【具體實施方式】
[0023]下面結(jié)合【具體實施方式】對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0024]本發(fā)明抗裂紋耐磨堆焊藥芯焊絲，由外皮和藥芯組成，外皮材料為H08A鋼帶，藥芯按質(zhì)量百分比有以下組分組成:Cr40%?50%，Ni3%?10%，Mn5%?10%，Si5%?10%，CaF24%?10%，Li2C035%?10%，Al/Mg合金10%?15%，余量為Fe，以上組分質(zhì)量百分比之和為100%。
[0025]該藥芯焊絲中藥芯的填充率(質(zhì)量比)為25%?30%。
[0026]本發(fā)明抗裂紋耐磨堆焊藥芯焊絲中各組分的作用如下:
[0027]Cr元素能提高合金的淬透性，促進(jìn)馬氏體的形成，馬氏體具有很高的硬度；Ni元素的加入也會提高材料的硬度，Ni和Cr共同使用對提高堆焊層的淬透性有極強作用，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過兩個元素單獨加入的效果；Si溶解在鐵素體和奧氏體中有很強的固溶強化的作用，同時Si還具有脫氧作用，降低焊縫中的氧含量，減少了因氧引起的熔敷金屬的脆化;Mn是穩(wěn)定奧氏體元素，降低Ms點，提高淬透性，促使馬氏體的形成。此外，Mn會與Fe形成固溶體，提高鋼中鐵素體和奧氏體的強度和硬度；CaF2S要起造渣作用；Li2C03在焊接過程中分解產(chǎn)生CO2氣體，從而起到隔絕空氣，保護(hù)焊接區(qū)的作用，同時，低電離位的Li元素具有穩(wěn)弧的作用；A1/Mg合金與氧的親和力比鐵大，在焊接過程中Al/Mg合金與氧結(jié)合，保護(hù)了焊縫，起到脫氧作用。
[0028]本發(fā)明抗裂紋耐磨堆焊藥芯焊絲，利用Cr、Mn元素提高堆焊合金的淬透性，促進(jìn)馬氏體的形成，從而提高堆焊層的硬度，進(jìn)而提高堆焊層的耐磨性；同時Cr、N1、S1、Mn的固溶強化作用提高了堆焊層的硬度，進(jìn)一步提高其耐磨性。
[0029]本發(fā)明抗裂紋耐磨堆焊藥芯焊絲，在保證硬度和耐磨性的同時，避免堆焊層裂紋的出現(xiàn)，使堆焊層具有一定的韌性。
[0030]本發(fā)明抗裂紋耐磨堆焊藥芯焊絲，為細(xì)直徑藥芯焊絲，具有更好的焊接工藝性，焊接飛濺少，熔敷率高；適合于自動焊接設(shè)備，具有較高的生產(chǎn)效率。
[0031]上述抗裂紋耐磨堆焊藥芯焊絲的制備方法，具體步驟如下:
[0032]步驟1，按質(zhì)量百分比分別稱取Cr40%?50 %，Ni3 %?10 %，Mn5 %?10 %，Si5%?10%，CaF24%?10%，Li2C035%?10%，A1/Mg 合金 10%?15%，余量為 Fe，以上組分質(zhì)量百分比之和為100% ；
[0033]步驟2，將步驟I稱取的材料混合均勻，然后放置在烘干爐中烘干，溫度為200?400°C，時間為2?3h，得到藥芯粉末；
[0034]步驟3,將寬14mm、厚0.3mm的H08A鋼帶放置在藥芯焊絲成型機的放帶機上,通過成型機將H08A鋼帶軋制成U型槽，然后向U型槽中添加步驟2得到的藥芯粉末，控制藥芯粉末的填充率為25%?30%，再通過成型機將U型槽碾壓閉合，并將其拉拔至2.0mm，得到藥芯焊絲；
[0035]步驟4，最后用拉絲機將步驟3制備的藥芯焊絲拉直，盤成圓盤，密封包裝即可。
[0036]實施例1
[0037]步驟I，按質(zhì)量百分比分別稱取 Cr40%，Ni3%，Mn5%，Si5%，CaF24%，Li2C035%，Al/Mg合金10%，F(xiàn)e28%，以上組分質(zhì)量百分比之和為100% ；
[0038]步驟2，將步驟I稱取的材料混合均勻，然后放置在烘干爐中烘干，溫度為200°C，時間為2h,得到藥芯粉末；
[0039]步驟3,將寬14mm、厚0.3mm的H08A鋼帶放置在藥芯焊絲成型機的放帶機上,通過成型機將H08A鋼帶軋制成U型槽，然后向U型槽中添加步驟2得到的藥芯粉末，控制藥芯粉末的填充率為25%，再通過成型機將U型槽碾壓閉合，并將其拉拔至2.0_，得到藥芯焊絲；
[0040]步驟4，最后用拉絲機將步驟3制備的藥芯焊絲拉直，盤成圓盤，密封包裝即可。
[0041]用MIG(熔化極氣體保護(hù)焊)焊的方法將實施例1制備的藥芯焊絲在Q235鋼板上進(jìn)行堆焊，堆焊層厚度約10mm，堆焊電流160?200A，電壓20V，經(jīng)測試，堆焊層的硬度(HRC)為 45。
[0042]實施例2
[0043]步驟I，按質(zhì)量百分比分別稱取 Cr45%, Ni5%, Mn7%, Si7%, CaF27%，Li2C037%，Al/Mg合金12%，F(xiàn)elO%，以上組分質(zhì)量百分比之和為100% ；
[0044]步驟2，將步驟I稱取的材料混合均勻，然后放置在烘干爐中烘干，溫度為250°C，時間為2.5h，得到藥芯粉末；
[0045]步驟3,將寬14mm、厚0.3mm的H08A鋼帶放置在藥芯焊絲成型機的放帶機上,通過成型機將H08A鋼帶軋制成U型槽，然后向U型槽中添加步驟2得到的藥芯粉末，控制藥芯粉末的填充率為28%，再通過成型機將U型槽碾壓閉合，并將其拉拔至2.0_，得到藥芯焊絲；
[0046]步驟4，最后用拉絲機將步驟3制備的藥芯焊絲拉直，盤成圓盤，密封包裝即可。
[0047]用MIG焊的方法將實施例2制備的藥芯焊絲在Q235鋼板上進(jìn)行堆焊，堆焊層厚度約10mm，堆焊電流160-200A，電壓20V，經(jīng)測試，堆焊層的硬度(HRC)為47。
[0048]實施例3
[0049]步驟I，按質(zhì)量百分比分別稱取 Cr50%，Ni7%，Mn8%，Si8%，CaF27%，Li2C037%，Al/Mg合金13%，以上組分質(zhì)量百分比之和為100% ；
[0050]步驟2，將步驟I稱取的材料混合均勻，然后放置在烘干爐中烘干，溫度為300°C，時間為2h,得到藥芯粉末；
[0051]步驟3，將寬14mm、厚0.3mm的H08A鋼帶放置在藥芯焊絲成型機的放帶機上，通過成型機將H08A鋼帶軋制成U型槽，然后向U型槽中添加步驟2得到的藥芯粉末，控制藥芯粉末的填充率為27%，再通過成型機將U型槽碾壓閉合，并將其拉拔至2.0_，得到藥芯焊絲；
[0052]步驟4，最后用拉絲機將步驟3制備的藥芯焊絲拉直，盤成圓盤，密封包裝即可。
[0053]用MIG焊的方法將實施例3制備的藥芯焊絲在Q235鋼板上進(jìn)行堆焊，堆焊層厚度約10mm，堆焊電流160-200A，電壓20V，經(jīng)測試，堆焊層的硬度(HRC)為50。
[0054]實施例4
[0055]步驟1，按質(zhì)量百分比分別稱取 Cr42 %, NilO %, Mn6 %, SilO %, CaF28 %，Li2C036%，Al/Mg合金15%，F(xiàn)e3%，以上組分質(zhì)量百分比之和為100% ；
[0056]步驟2，將步驟I稱取的材料混合均勻，然后放置在烘干爐中烘干，溫度為350°C，時間為3h，得到藥芯粉末；
[0057]步驟3,將寬14mm、厚0.3mm的H08A鋼帶放置在藥芯焊絲成型機的放帶機上,通過成型機將H08A鋼帶軋制成U型槽，然后向U型槽中添加步驟2得到的藥芯粉末，控制藥芯粉末的填充率為30%，再通過成型機將U型槽碾壓閉合，并將其拉拔至2.0_，得到藥芯焊絲；
[0058]步驟4，最后用拉絲機將步驟3制備的藥芯焊絲拉直，盤成圓盤，密封包裝即可。
[0059]用MIG焊的方法將實施例4制備的藥芯焊絲在Q235鋼板上進(jìn)行堆焊，堆焊層厚度約10mm，堆焊電流180-200A，電壓20V，經(jīng)測試堆焊層的硬度(HRC)為49。
[0060]實施例5
[0061]步驟1，按質(zhì)量百分比分別稱取 Cr47 %, Ni3 %, MnlO %, Si6 %, CaF25 %，Li2CO31%，Al/Mg合金14%，F(xiàn)e5%，以上組分質(zhì)量百分比之和為100% ；
[0062]步驟2，將步驟I稱取的材料混合均勻，然后放置在烘干爐中烘干，溫度為400°C，時間為2h,得到藥芯粉末；
[0063]步驟3,將寬14mm、厚0.3mm的H08A鋼帶放置在藥芯焊絲成型機的放帶機上,通過成型機將H08A鋼帶軋制成U型槽，然后向U型槽中添加步驟2得到的藥芯粉末，控制藥芯粉末的填充率為25%，再通過成型機將U型槽碾壓閉合，并將其拉拔至2.0_，得到藥芯焊絲；
[0064]步驟4，最后用拉絲機將步驟3制備的藥芯焊絲拉直，盤成圓盤，密封包裝即可。
[0065]用MIG焊的方法將實施例5制備的藥芯焊絲在Q235鋼板上進(jìn)行堆焊，堆焊層厚度約10mm，堆焊電流180-200A，電壓20V，經(jīng)測試堆焊層的硬度(HRC)為55。
[0066]實施例6
[0067]步驟I，按質(zhì)量百分比分別稱取 Cr48 %, Ni5% ,Mn5%, Si5%, CaF21 %，Li2C035 %，Al/Mg合金11%，F(xiàn)ell %，以上組分質(zhì)量百分比之和為100% ；
[0068]步驟2，將步驟I稱取的材料混合均勻，然后放置在烘干爐中烘干，溫度為300°C，時間為2.5h，得到藥芯粉末；
[0069]步驟3，將寬14mm、厚0.3mm的H08A鋼帶放置在藥芯焊絲成型機的放帶機上，通過成型機將H08A鋼帶軋制成U型槽，然后向U型槽中添加步驟2得到的藥芯粉末，控制藥芯粉末的填充率為30%，再通過成型機將U型槽碾壓閉合，并將其拉拔至2.0_，得到藥芯焊絲；
[0070]步驟4，最后用拉絲機將步驟3制備的藥芯焊絲拉直，盤成圓盤，密封包裝即可。
[0071]用MIG焊的方法將實施例6制備的藥芯焊絲在Q235鋼板上進(jìn)行堆焊，堆焊層厚度約10mm，堆焊電流180-200A，電壓20V，經(jīng)測試堆焊層的硬度(HRC)為57。
【權(quán)利要求】
1.一種抗裂紋耐磨堆焊藥芯焊絲，其特征在于，由外皮和藥芯組成，藥芯按質(zhì)量百分比有以下組分組成:Cr40%?50%，Ni3%?10%，Mn5%?10%，Si5%?10%，CaF24%?10%, Li2C035%?10%，Al/Mg合金10%?15%，余量為Fe，以上組分質(zhì)量百分比之和為100%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抗裂紋耐磨堆焊藥芯焊絲，其特征在于，所述外皮材料為H08A鋼帶。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的抗裂紋耐磨堆焊藥芯焊絲，其特征在于，該藥芯焊絲中藥芯的填充率為25%?30%。
4.一種抗裂紋耐磨堆焊藥芯焊絲的制備方法，其特征在于，具體步驟如下: 步驟I，按質(zhì)量百分比分別稱取Cr40%?50%，Ni3%?10%，Mn5%?10%，Si5%?10%，CaF24%?10%，Li2C035%?10%，Al/Mg合金10%?15%，余量為Fe，以上組分質(zhì)量百分比值和為100% ； 步驟2，將步驟I稱取的材料混合均勻，然后放置在烘干爐中烘干，得到藥芯粉末； 步驟3,將寬14mm、厚0.3mm的H08A鋼帶放置在藥芯焊絲成型機的放帶機上,通過成型機將H08A鋼帶軋制成U型槽，然后向U型槽中添加步驟2得到的藥芯粉末，控制藥芯粉末的填充率為25 %?30 %，再通過成型機將U型槽碾壓閉合，并將其拉拔至2.0mm,得到藥芯焊絲; 步驟4，最后用拉絲機將步驟3制備的藥芯焊絲拉直，盤成圓盤，密封包裝即可。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的抗裂紋耐磨堆焊藥芯焊絲的制備方法，其特征在于，步驟2中烘干的溫度為200?400°C，時間為2?3h。
【文檔編號】B23K35/30GK104209662SQ201410414681
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2014年8月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月21日
【發(fā)明者】張敏, 張明, 劉明志, 李繼紅 申請人:西安理工大學(xué)