專利名稱：高韌性全位置焊接用氣保護藥芯焊絲的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于焊接材料領(lǐng)域。涉及保護氣體焊接用藥芯焊絲。
藥芯焊絲是一種新型高效的焊接材料，具有生產(chǎn)效率高、焊接質(zhì)量好、焊接成本低等優(yōu)點，分為自保護和氣保護兩大類，而氣保護藥芯焊絲則主要包括金紅石型藥芯焊絲和堿性藥芯焊絲。
普通金紅石藥芯焊絲焊接工藝性、全位置操作性好，但是，焊縫金屬的低溫沖擊韌性和抗裂性稍差。而堿性藥芯焊絲的低溫沖擊韌性和抗裂性好，但焊接工藝性能差，不易進行全位置焊接。因此，如何將這兩種焊絲的優(yōu)點更好地結(jié)合起來，一直是近年來國內(nèi)外焊接工作者追求的目標。
我國專利(公開號CN1117902A)采用H08A或08Al鋼帶制造藥芯焊絲，雖可通過調(diào)整藥芯的合金成份，獲得可接受的低溫韌性，但由于鋼帶的含碳量高，必然引起焊接煙塵和飛濺增大，同時影響其電弧過渡形式和焊接工藝性能。
美國專利US 4,732,061在采用低碳鋼和低雜質(zhì)元素含量的鋼帶的同時，在藥芯中加入焊絲總重0.1-0.5％的Al2O3，以提高焊絲的工藝性能，改善焊絲的全位置操作性。該專利認為Al若以金屬粉的形式加入到氣保護藥芯焊絲配方中，但Al過渡到焊縫中會損害焊縫的沖擊韌性。
本發(fā)明的目的在于提供一種熔敷金屬不僅具有優(yōu)異的力學(xué)性能，而且焊絲具有極佳的焊接工藝性和全位置操作適應(yīng)性氣保護焊接用藥芯焊絲。
針對上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案本發(fā)明所述的高韌性全位置焊接用氣保護藥芯焊絲的鋼帶的化學(xué)成分(重量％)為C≤0.03％,Mn 0.1-0.30％,S≤0.015％,P≤0.015％，余為Fe。
本發(fā)明所述的高韌性全位置焊接用氣保護藥芯焊絲的藥粉的化學(xué)成分(重量％)為TiO230-55％,Mn 5-20％,Si 0.5-5％,Al 0.5-5％,Mg 0.5-5％,氟化物0.5-5％,MgO 1-10％，其它氧化物1-10％，燒結(jié)劑2-10％，其余為鐵粉。
其中氟化物為BaF2、MgF2、CaF2、Na3AlF6、Na2SiF6中任一種或任兩種以上之和。
燒結(jié)劑的化學(xué)組成(重量％)為碳酸鹽40-70％，氧化物30-60％，其中，碳酸鹽為Li2CO3、Na2CO3、K2CO3中任一種。
氧化物為SiO2、Al2O3、TiO2、MnO2中任一種。
Al、Mg以金屬Al粉和Mg粉形式加入。
藥粉的填充率為10-25％，在上述藥粉的化學(xué)成分中，各組份的作用機制如下(1)藥粉中TiO2起造渣和穩(wěn)弧的作用。
(2)Mg粉，并配以適量的Al粉，起純凈焊縫、降低焊縫金屬的氧含量和氮含量的作用，以提高焊縫的韌性。本焊縫有極高的低溫韌性。
(3)氟化物的主要作用是降低熔點、稀釋熔渣和增加熔渣的透氣性以及達到去氫的目的。
(4)燒結(jié)劑與MgO聯(lián)合加入，是本焊絲的主要特征，適當(dāng)?shù)呐浔?，可以穩(wěn)定電弧，并能形成射流過渡。因此，本焊絲的焊接工藝性能極為優(yōu)良，飛濺極少。燒結(jié)劑還可以提高焊絲的抗吸潮能力。
(5)藥粉中，加入SiO2、Al2O3、FeO、MnO2等其它氧化物，可改善熔渣的物理性能，有利于全位置焊，改善脫渣性能等。
采用本發(fā)明所述的藥芯焊絲進行低碳鋼和低合金鋼的焊接，其焊縫金屬可獲得如下優(yōu)異的力學(xué)性能σs≥410MPaσb≥500MPaδ≥26％,0℃V型缺口平均夏比沖擊吸收功≥120J,-20℃平均夏比沖擊功≥100J,-40℃平均夏比沖擊功≥70J。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(1)采用低碳和低雜質(zhì)元素含量的鋼帶制造該種藥芯焊絲，鋼帶的含C≤0.03％,S,P均≤0.015％，以提高焊縫金屬的純凈度，降低焊接煙塵和飛濺量。
(2)將燒結(jié)劑技術(shù)應(yīng)用到氣保護藥芯焊絲中，改善藥粉的不均勻性、吸潮性以及電弧的過渡形式，使得焊接電弧在很大的電流范圍內(nèi)呈噴射過渡形式，大大地提高了焊絲的焊接工藝性能。
(3)加入一定量的氧化物，如Al2O3、MgO等物質(zhì)來調(diào)整TiO2基焊絲的熔點和粘度，改善熔渣的物理特性，提高焊絲的全位置適應(yīng)性。
(4)加入金屬Al粉和Mg粉，降低焊縫金屬的氧含量和氮含量。
(5)為保證不影響焊絲工藝性能藥粉中不加入硼或硼的氧化物。
實施例根據(jù)本發(fā)明的藥芯焊絲藥粉的化學(xué)成分，制備三批高韌性全位置焊接用氣保護藥芯焊絲。三批藥芯焊絲所采用的鋼帶化學(xué)成分和藥粉化學(xué)成分如表1所示。三批藥芯焊絲所施焊的母材及施焊工藝參數(shù)如表2所示。
施焊后對所得的熔敷金屬進行了力學(xué)性能測試，測試結(jié)果如表3所示。
表1實施例藥芯焊絲鋼帶及藥粉的化學(xué)成分(重量％)
表2實施例藥芯焊絲施焊母材及焊接工藝參數(shù)
<p>表3實施例熔敷金屬力學(xué)性能
注表中夏比沖擊功，系五個試樣的平均值。
權(quán)利要求
1.一種高韌性全位置焊接用氣保護藥芯焊絲，以低碳鋼帶為焊絲外皮，其特征在于藥粉的化學(xué)成分(重量％)為TiO230-55％,Mn 5-20％,Si 0.5-5％,Al 0.5-5％,Mg 0.5-5％，氟化物0.5-5％,MgO 1-10％，其它氧化物1-10％燒結(jié)劑2-10％，其余為鐵粉；燒結(jié)劑的化學(xué)組成(重量％)為碳酸鹽40-70％，氧化物30-60％。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的藥芯焊絲，其特征在于氟化物為BaF2、MgF2、SiO2、CaF2、Na3AlF6、Na2SiF6中任一種或任兩種以上之和。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的藥芯焊絲，其特征在于其它氧化物為Al2O3、SiO2、Fe2O3、FeO或MnO2中任一種或任兩種以上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的藥芯焊絲，其特征在于燒結(jié)劑中的碳酸鹽為Li2CO3、Na2CO3、K2CO3中任一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的藥芯焊絲，其特征在于燒結(jié)劑中的氧化物為SiO2、Al2O3、TiO2、MnO2中任一種。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的藥芯焊絲，其特征在于藥粉的填充率為10-25％。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種保護氣體條件下高韌性全位置焊藥芯焊絲,其中藥粉的化學(xué)成分(重量%)為:TiO
文檔編號B23K35/368GK1223922SQ9910014
公開日1999年7月28日 申請日期1999年1月12日 優(yōu)先權(quán)日1999年1月12日
發(fā)明者潘川, 梁東圖, 田志凌, 王祿田, 佟淑英 申請人:冶金工業(yè)部鋼鐵研究總院, 北京鋼廉焊接材料有限公司