本發(fā)明涉及藥芯技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種具有優(yōu)良低溫沖擊韌性的藥芯焊絲。

背景技術(shù)：

藥芯焊絲是一種高效和高性能焊接材料，具有工藝性能好、熔敷速度快、生產(chǎn)效率高的優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于各個(gè)工業(yè)化制造的焊接領(lǐng)域。目前大多數(shù)藥芯焊絲使用金紅石作為主要的熔渣成型材料，金紅石渣系藥芯焊絲具有成型好、易脫渣和飛濺小等優(yōu)點(diǎn)，且可以實(shí)現(xiàn)橫向、上向、下向、立向等全位置的焊接。但是金紅石渣系藥芯焊絲中的Ti在焊接時(shí)會(huì)過渡到熔敷金屬中，降低焊接接頭的低溫沖擊韌性，這對(duì)高強(qiáng)鋼焊接帶來極為不利的影響。因此，研制一種既滿足實(shí)現(xiàn)全位置焊接，又具備優(yōu)良低溫沖擊韌性的高性能藥芯焊絲成為亟需解決的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提出了一種具有優(yōu)良低溫沖擊韌性的藥芯焊絲，以焙燒鐵礬土替代部分金紅石，形成CaO-Al₂O₃-SiO₂和CaO-SiO₂-Fe₂O₃2個(gè)主要的三元渣系，本發(fā)明具有優(yōu)良的低溫沖擊韌性，易脫渣，飛濺小，焊接性能優(yōu)良。

本發(fā)明提出的一種具有優(yōu)良低溫沖擊韌性的藥芯焊絲，包括低碳鋼外皮和填充在低碳鋼外皮內(nèi)藥芯，藥芯原料按重量百分比包括：焙燒鐵礬土10～20％、鐵酸鈣3～8％、金紅石0～5％、長(zhǎng)石5～6％、氟化鋁5～7％、氟化鎳3～4％、鎂鋁合金粉1～3％、錳鐵粉1～2％、大理石2～3％、碳酸鋇0.5～1％，余量為鐵粉。

優(yōu)選地，焙燒鐵礬土在藥芯中的重量百分比為10％、10.5％、11％、11.5％、12％、12.5％、13％、13.5％、14％、14.5％、15％、15.5％、16％、16.5％、17％、17.5％、18％、18.5％、19％、19.5％、20％，鐵酸鈣在藥芯中的重量百分比為3％、3.5％、4％、4.5％、5％、5.5％、6％、6.5％、7％、7.5％、8％，金紅石在藥芯中的重量百分比為0％、0.5％、1％、1.5％、2％、2.5％、3％、3.5％、4％、4.5％、5％，長(zhǎng)石在藥芯中的重量百分比為5％、5.1％、5.2％、5.3％、5.4％、5.5％、5.6％、5.7％、5.8％、5.9％、6％，氟化鋁在藥芯中的重量百分比為5％、5.2％、5.4％、5.6％、5.8％、6％、6.2％、6.4％、6.6％、6.8％、7％，氟化鎳在藥芯中的重量百分比為3％、3.1％、3.2％、3.3％、3.4％、3.5％、3.6％、3.7％、3.8％、3.9％、4％，鎂鋁合金粉在藥芯中的重量百分比為1％、1.2％、1.4％、1.6％、1.8％、2％、2.2％、2.4％、2.6％、2.8％、3％，錳鐵粉在藥芯中的重量百分比為1％、1.1％、1.2％、1.3％、1.4％、1.5％、1.6％、1.7％、1.8％、1.9％、2％，大理石在藥芯中的重量百分比為2％、2.1％、2.2％、2.3％、2.4％、2.5％、2.6％、2.7％、2.8％、2.9％、3％，碳酸鋇在藥芯中的重量百分比為0.5％、0.6％、0.7％、0.8％、0.9％、1％。

優(yōu)選地，焙燒鐵礬土中包含了Al₂O₃、SiO₂和Fe₂O₃。

優(yōu)選地，Al₂O₃、SiO₂和Fe₂O₃在焙燒鐵礬土中所占的重量百分?jǐn)?shù)為80～90％。

優(yōu)選地，F(xiàn)e₂O₃在焙燒鐵礬土中所占的重量百分?jǐn)?shù)10～15％。

優(yōu)選地，焙燒鐵礬土中還包括CaO、MgO、TiO₂、P和S中的一種或多種。

優(yōu)選地，焙燒鐵礬土中P和S含量不超過1％。

優(yōu)選地，焙燒鐵礬土的粒徑為5～30mm。

優(yōu)選地，焙燒鐵礬土的粒徑為10～15mm。

優(yōu)選地，藥芯填充率為17～23％，藥芯填充率是指藥芯占藥芯焊絲的重量百分?jǐn)?shù)。

優(yōu)選地，焙燒鐵礬土和鐵酸鈣的重量比為2～4：1。

優(yōu)選地，鎂鋁合金粉、錳鐵粉、大理石和碳酸鋇的重量比為2：1.5：2.5：0.75。

優(yōu)選地，所述焙燒鐵礬土采用鐵礬土在900～1000℃下焙燒1～2h制得，焙燒一方面是為了去除鐵礬土中多余的水分，另一方面是使鐵礬土分解成包含γ-Al₂O₃和SiO₂以及Fe₂O₃的混合物。

優(yōu)選地，焙燒鐵礬土14～18％、鐵酸鈣4～6％、金紅石0～3％、長(zhǎng)石5.2～5.8％、氟化鋁5.5～6.5％、氟化鎳3.4～3.6％、鎂鋁合金粉1.5～2.5％、錳鐵粉1.3～1.6％、大理石2.3～2.7％、碳酸鋇0.65～0.85％，余量為鐵粉。

優(yōu)選地，藥芯原料按重量百分比包括：焙燒鐵礬土15％、鐵酸鈣5％、金紅石1.5％、長(zhǎng)石5.5％、氟化鋁6％、氟化鎳3.5％、鎂鋁合金粉2％、錳鐵粉1.5％、大理石2.5％、碳酸鋇0.75％，余量為鐵粉。

各原料在本發(fā)明中的作用：

焙燒鐵礬土：以Al₂O₃-SiO₂形式結(jié)合的礦物存在，在950℃左右受熱分解成γ-Al₂O₃和SiO₂以及其它物質(zhì)。γ-Al₂O₃一種表面疏松、多細(xì)孔結(jié)構(gòu)的比表面大的活性氧化鋁。SiO₂具有一定的化渣作用。焙燒鐵礬土中另一個(gè)主要成分是Fe₂O₃，具有很強(qiáng)的化渣、造渣能力，并且增加了藥芯的氧化特性。

鐵酸鈣：受熱分解為CaO和Fe₂O₃，是一種理想的無氟復(fù)合造渣劑，降低了熔渣的粘性，增強(qiáng)了流動(dòng)性。

金紅石：造渣劑，主要成分為TiO₂。

長(zhǎng)石：長(zhǎng)石精礦為白色粉末狀，長(zhǎng)石精礦中Si0₂的含量一般在70％左右，同時(shí)含有Al₂O₃，Na₂O和K₂O等氧化物，可以使焊接電弧變得柔軟，起到穩(wěn)弧作用。

氟化鋁和氟化鎳：作為造氣劑，能提高焊絲的焊接性能，兩者配合使用，協(xié)同作用，大幅提高了焊縫金屬中擴(kuò)散氫含量，鎳增強(qiáng)了焊縫的沖擊韌性，同時(shí)飛濺和煙塵也得到改善。

鎂鋁合金粉：一方面作為脫氧劑，另一方面起到固氮作用，形成穩(wěn)定的氮化物，使焊絲固溶強(qiáng)化，改善焊絲的力學(xué)強(qiáng)度。

錳鐵粉：主要成分為Mn，形成MnO-SiO₂夾雜物，有利熔渣的熔點(diǎn)和粘度降低，利于快速化渣，避免滯熔現(xiàn)象。

大理石、碳酸鋇：包含堿土金屬Ca和Ba，兩者與氧有很強(qiáng)的親和力，與Mg協(xié)同作用，Ca、Mg、Ba在高溫下互溶，Ba能降低Ca、Mg的蒸氣壓，明顯減少Ca、Mg的氧化和蒸發(fā)，提高Ca、Mg、Ba的利用率，延長(zhǎng)含Ca、Mg、Ba合金反應(yīng)的時(shí)間，提高合金的脫氧、脫硫能力。

鐵粉：其作用是提高藥芯焊絲熔敷速度，調(diào)節(jié)堆焊金屬的成分，形成焊縫金屬。

本發(fā)明中，以焙燒鐵礬土替代部分金紅石，降低了焊縫金屬中Ti含量，提高了焊縫接頭的韌性，焙燒鐵礬土形成以CaO-Al₂O₃-SiO₂和CaO-SiO₂-Fe₂O₃為主的三元渣系，其中Al₂O₃主要為γ-Al₂O₃，其為表面疏松、多細(xì)孔結(jié)構(gòu)的比表面大的活性氧化鋁，降低了熔渣的粘度，細(xì)化熔滴，SiO₂具有一定的化渣作用，焙燒鐵礬土中另一個(gè)主要成分是Fe₂O₃，具有很強(qiáng)的化渣、造渣能力，凈化熔渣，焊接時(shí)易脫渣，有效減小、減少飛濺，并且增加了熔渣的氧化特性；焙燒鐵礬土與鐵酸鈣配合使用，使焊接過程中形成具有良好的流動(dòng)性、堿度以及氧化性的熔渣，有利于脫硫、脫磷，有效抑制了冷裂紋的出現(xiàn)，進(jìn)一步提高了焊縫的低溫沖擊韌性；氟化鋁和氟化鎳作為造氣劑，兩者協(xié)同作用，有效抑制了氫在焊縫金屬中擴(kuò)散，有利于熔滴過渡，細(xì)化熔滴，促進(jìn)針狀鐵素體的形成，增強(qiáng)了焊縫的沖擊韌性，鎳降低脆性轉(zhuǎn)變溫度；與Al合理搭配，可有效控制焊縫金屬的相轉(zhuǎn)變過程，從而兼顧抗裂性和拉伸強(qiáng)度；長(zhǎng)石起到脫氧和強(qiáng)化焊縫的作用，同時(shí)提高了電弧的有效電離度，在焊絲表面形成陰極斑點(diǎn)，使電弧在焊接過程中易于上爬從而穩(wěn)定電弧；錳鐵粉、大理石和碳酸鋇配合使用，不僅提高了敷熔金屬的脫氧能力，有限降低了焊縫中的氧含量，提高了焊縫的焊接性能，而且三者配合使用提高了Ca、Mg、Ba的利用率，提高Ca、Mg、Ba的利用率，間接降低了生產(chǎn)成本。

具體實(shí)施方式

下面，通過具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明。

實(shí)施例1

一種具有優(yōu)良低溫沖擊韌性的藥芯焊絲，其特征在于，包括低碳鋼外皮和填充在低碳鋼外皮內(nèi)藥芯，藥芯原料按重量百分比包括：焙燒鐵礬土20％、鐵酸鈣6％、金紅石1％、長(zhǎng)石5％、氟化鋁5％、氟化鎳3％、鎂鋁合金粉3％、錳鐵粉2％、大理石2％、碳酸鋇1％，余量為鐵粉。

實(shí)施例2

一種具有優(yōu)良低溫沖擊韌性的藥芯焊絲，包括低碳鋼外皮和填充在低碳鋼外皮內(nèi)藥芯，藥芯原料按重量百分比包括：焙燒鐵礬土10％、鐵酸鈣8％、長(zhǎng)石5.5％、氟化鋁6％、氟化鎳3.5％、鎂鋁合金粉1.5％、錳鐵粉1％、大理石2.5％、碳酸鋇0.5％，余量為鐵粉；在焙燒鐵礬土中，Al₂O₃、SiO₂和Fe₂O₃所占的重量百分?jǐn)?shù)為85％，F(xiàn)e₂O₃所占的重量百分?jǐn)?shù)10％。

實(shí)施例3

一種具有優(yōu)良低溫沖擊韌性的藥芯焊絲，包括低碳鋼外皮和填充在低碳鋼外皮內(nèi)藥芯，藥芯原料按重量百分比包括：焙燒鐵礬土15％、鐵酸鈣6％、金紅石3％、長(zhǎng)石6％、氟化鋁7％、氟化鎳4％、鎂鋁合金粉1％、錳鐵粉1.3％、大理石3％、碳酸鋇0.65％，余量為鐵粉；在焙燒鐵礬土中，Al₂O₃、SiO₂和Fe₂O₃所占的重量百分?jǐn)?shù)為80％，F(xiàn)e₂O₃所占的重量百分?jǐn)?shù)12％，焙燒鐵礬土在900℃下焙燒2h。

實(shí)施例4

一種具有優(yōu)良低溫沖擊韌性的藥芯焊絲，包括低碳鋼外皮和填充在低碳鋼外皮內(nèi)藥芯，藥芯原料按重量百分比包括：焙燒鐵礬土14％、鐵酸鈣4％、金紅石1.5％、長(zhǎng)石5.2％、氟化鋁5.5％、氟化鎳3.4％、鎂鋁合金粉2.5％、錳鐵粉1.6％、大理石2.3％、碳酸鋇0.65％，余量為鐵粉，在焙燒鐵礬土中，Al₂O₃、SiO₂和Fe₂O₃所占的重量百分?jǐn)?shù)為90％，F(xiàn)e₂O₃所占的重量百分?jǐn)?shù)15％，焙燒鐵礬土在1000℃下焙燒1h，焙燒鐵礬土的粒徑為5mm。

實(shí)施例5

一種具有優(yōu)良低溫沖擊韌性的藥芯焊絲，其特征在于，包括低碳鋼外皮和填充在低碳鋼外皮內(nèi)藥芯，藥芯原料按重量百分比包括：焙燒鐵礬土10％、鐵酸鈣6％、金紅石5％、長(zhǎng)石5.8％、氟化鋁6.5％、氟化鎳3.6％、鎂鋁合金粉1.5％、錳鐵粉1.3％、大理石2.7％、碳酸鋇0.85％，余量為鐵粉，在焙燒鐵礬土中，Al₂O₃、SiO₂和Fe₂O₃所占的重量百分?jǐn)?shù)為85％，F(xiàn)e₂O₃所占的重量百分?jǐn)?shù)10％，焙燒鐵礬土在900℃下焙燒2h，焙燒鐵礬土的粒徑為20mm。

實(shí)施例6

一種具有優(yōu)良低溫沖擊韌性的藥芯焊絲，包括低碳鋼外皮和填充在低碳鋼外皮內(nèi)藥芯，藥芯原料按重量百分比包括：焙燒鐵礬土16％、鐵酸鈣4％、金紅石1.5％、長(zhǎng)石5.5％、氟化鋁6％、氟化鎳3.5％、鎂鋁合金粉2％、錳鐵粉1.5％、大理石2.5％、碳酸鋇0.75％，余量為鐵粉，在焙燒鐵礬土中，Al₂O₃、SiO₂和Fe₂O₃所占的重量百分?jǐn)?shù)為80％，F(xiàn)e₂O₃所占的重量百分?jǐn)?shù)12％，焙燒鐵礬土在950℃下焙燒1.5h，焙燒鐵礬土的粒徑為15mm；

將前述各藥芯原料混合均勻后加入U(xiǎn)形低碳鋼帶槽中，填充率為17％，將U形槽合口，使藥粉包裹其中，然后經(jīng)拉拔、減徑后得到最終的藥芯焊絲。

實(shí)施例7

一種具有優(yōu)良低溫沖擊韌性的藥芯焊絲，包括低碳鋼外皮和填充在低碳鋼外皮內(nèi)藥芯，藥芯原料按重量百分比包括：焙燒鐵礬土10％、鐵酸鈣5％、金紅石1.5％、長(zhǎng)石5.5％、氟化鋁6％、氟化鎳3.5％、鎂鋁合金粉2％、錳鐵粉1.5％、大理石2.5％、碳酸鋇0.75％，余量為鐵粉，在焙燒鐵礬土中，Al₂O₃、SiO₂和Fe₂O₃所占的重量百分?jǐn)?shù)為85％，F(xiàn)e₂O₃所占的重量百分?jǐn)?shù)12％，焙燒鐵礬土在900℃下焙燒1h，焙燒鐵礬土的粒徑為30mm；

將前述各藥芯原料混合均勻后加入U(xiǎn)形低碳鋼帶槽中，填充率為23％，將U形槽合口，使藥粉包裹其中，然后經(jīng)拉拔、減徑后得到最終的藥芯焊絲。

實(shí)施例8

一種具有優(yōu)良低溫沖擊韌性的藥芯焊絲，其特征在于，包括低碳鋼外皮和填充在低碳鋼外皮內(nèi)藥芯，藥芯原料按重量百分比包括：焙燒鐵礬土15％、鐵酸鈣5％、金紅石1.5％、長(zhǎng)石5.5％、氟化鋁6％、氟化鎳3.5％、鎂鋁合金粉2％、錳鐵粉1.5％、大理石2.5％、碳酸鋇0.75％，余量為鐵粉，在焙燒鐵礬土中，Al₂O₃、SiO₂和Fe₂O₃所占的重量百分?jǐn)?shù)為90％，F(xiàn)e₂O₃所占的重量百分?jǐn)?shù)15％，焙燒鐵礬土在100℃下焙燒1.5h，焙燒鐵礬土的粒徑為10mm；

將前述各藥芯原料混合均勻后加入U(xiǎn)形低碳鋼帶槽中，填充率為20％，將U形槽合口，使藥粉包裹其中，然后經(jīng)拉拔、減徑后得到最終的藥芯焊絲。

對(duì)實(shí)施例6-8制得的藥芯焊絲進(jìn)行性能測(cè)試，測(cè)試數(shù)據(jù)如下表所示：

從上表可以看出，本發(fā)明使用焙燒鐵礬土代替部分金紅石，焊縫具有較好的延伸率，在-40℃沖擊功大于47J，低溫沖擊韌性大幅提高，焊接性能良好，飛濺率低。

以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。