一種增大熔深的藥芯焊絲及其制備方法與應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種焊接材料，尤其涉及一種增大熔深的藥芯焊絲及其制備方法與應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著工業(yè)技術(shù)的迅猛發(fā)展，焊接結(jié)構(gòu)向大型化、高參數(shù)化、高強韌性方向發(fā)展。高強韌性的中厚板在焊接結(jié)構(gòu)上的應(yīng)用越來越多，目前埋弧焊、富氬氣體保護(hù)焊是中厚板焊接的主要工藝。中厚板的焊接需要開坡口，多層多道焊接，焊接生產(chǎn)工序復(fù)雜，焊接生產(chǎn)效率低。公布號為CN103831541A發(fā)明專利“高強鋼對接接頭激光-MIG電弧復(fù)合焊接方法”采用激光-MIG電弧復(fù)合熱源提高熔深，該方法設(shè)備復(fù)雜，投資大，靈活性差，應(yīng)用受到限制。將特定成分的活性劑用有機溶液調(diào)成糊狀，涂覆在潔凈的焊接工件表面，待有機溶液揮發(fā)后焊接，可提高熔深。涉及活性劑的專利如公布號為CN103962752A的發(fā)明專利“一種用于耐候鋼MAG焊接的活性劑及使用方法”、公布號為CN103962750A的發(fā)明專利“一種用于不銹鋼MAG焊接的活性劑及使用方法”、公布號為CN102626839A的發(fā)明專利“一種用于鈦合金鎢極氬弧焊的活性劑”等?；钚詣┠壳爸饕糜诓讳P鋼、鈦及鈦合金等材料，活性劑的使用增加了焊接生產(chǎn)工序，存在著使用不方便的缺點，且用量也不容易精確控制，使得焊接質(zhì)量的穩(wěn)定性稍差。適用于碳鋼的活性劑還鮮有報道。
[0003]富氬氣體保護(hù)焊接常用的焊接材料為藥芯焊絲和實芯焊絲。藥芯焊絲具有電弧穩(wěn)定、飛濺小、化學(xué)成分調(diào)整容易等優(yōu)點，但其存在制造工藝復(fù)雜、成本高，送絲性能不如實芯焊絲等缺點。實芯焊絲的送絲性能好，但其成分調(diào)整困難，焊接飛濺大、電弧穩(wěn)定性差，熔深較淺，特別是MIG焊的熔深更淺，為了焊透，往往需要開大坡口，這就使得填充金屬量增加，焊接生產(chǎn)率降低。
[0004]隨著大型焊接結(jié)構(gòu)應(yīng)用的逐漸增多，以及結(jié)構(gòu)運行工況的日益苛刻(如低溫、大載荷、高溫等)，中厚板的應(yīng)用逐漸增多，焊接工作量大幅度增加，用戶對低成本、送絲性能優(yōu)異、熔深大、質(zhì)量穩(wěn)定的高效化焊接材料，特別是適于自動焊的藥芯焊絲需求也更加迫切。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有藥芯焊絲富氬氣體保護(hù)焊熔深淺，需要開坡口，多層多道焊，焊接生產(chǎn)率低等弊端，提供一種增大熔深的藥芯焊絲及其制備方法與應(yīng)用。
[0006]為了解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案為:
[0007]高錳酸鉀作為熔深活性劑在制備藥芯焊絲中的應(yīng)用。
[0008]—種藥芯焊絲的藥粉，其包含熔深活性劑，所述熔深活性劑為高錳酸鉀，熔深活性劑占藥粉總質(zhì)量的0.5-1.5%。
[0009]優(yōu)選的，所述藥粉中的粒度分布為74-297 μ m。
[0010]優(yōu)選的，所述藥粉的化學(xué)成分按質(zhì)量百分比計包含有以下組分:C含量不大于0.12%, Si含量不大于0.6%，Μη含量不大于1.5%，0.35?0.6% Mo，S含量不超過
0.035%, P含量不超過0.035%，0?2.0% K2C03粉末，0.5?1.5%高錳酸鉀粉末，余量為Fe和不可避免的對藥芯焊絲性能沒有影響的雜質(zhì)。
[0011]進(jìn)一步優(yōu)選的，C的含量為0.06%?0.1%, Μη的含量為1.0%?1.5%，Si的含量為 0.45%?0.6%o
[0012]上述藥粉粉末材料中，碳酸鉀的成分以重量比計K2C03含量不小于95%;高錳酸鉀以重量比計ΚΜη04含量不小于99.3%。
[0013]上述藥粉在制備藥芯焊絲中的應(yīng)用。
[0014]一種增大熔深的藥芯焊絲，包括上述藥粉和用于包裹藥粉的管壁。
[0015]優(yōu)選的，所述藥芯焊絲的直徑為1.2-1.6mm。
[0016]優(yōu)選的，所述焊絲的截面形狀為圓環(huán)形。
[0017]優(yōu)選的，所述管壁為SPCC或H08A低碳鋼材質(zhì)。
[0018]上述藥芯焊絲的制備方法，包括如下步驟:
[0019]1)將設(shè)定壁厚和設(shè)定寬度的鋼帶進(jìn)行乳制，使其橫截面的形狀為U形；
[0020]2)向乳制的鋼帶的U形槽中加入所述藥粉；
[0021 ] 3)將U形槽合口，使藥粉包裹在U形槽中，通過拉拔減徑，制得藥芯焊絲。
[0022]優(yōu)選的，步驟1)中，所述鋼帶的壁厚為0.4-1.0mm，寬度為12-16mm ;或所述鋼帶為SPCC鋼帶。
[0023]優(yōu)選的，步驟2)中，U形槽中藥粉的填充率為10% -15%。填充率為藥粉質(zhì)量與藥粉、鋼帶質(zhì)量之和的比值。
[0024]優(yōu)選的，步驟3)中，拉拔減徑后的直徑為1.2-1.6mm。
[0025]上述藥芯焊絲在富氬氣體保護(hù)焊中的應(yīng)用，富氬氣體中Ar為80% _95%，余量為氧氣或二氧化碳?xì)怏w。
[0026]上述藥芯焊絲中合金元素的作用如下:
[0027]C含量小于0.06%時，熔敷金屬中鐵素體比例較高，強度偏低，不利于針狀鐵素體的形成，而超過0.12%會使熔敷金屬強度過高，珠光體比例增大，也不利于鐵素體的大量形成。主要來源于鐵合金粉。
[0028]Si熔敷金屬中含Si量控制在0.6%以下，超過0.6%焊縫增Si嚴(yán)重，對焊縫的韌性、塑性不利，因此應(yīng)控制焊絲中的Si量，Si主要來源于硅鐵粉。
[0029]Μη是焊縫強化的有效元素，當(dāng)焊縫中Μη含量低于1.0%時，焊縫強度偏低，需要添加其他合金元素強化；當(dāng)焊縫中Μη含量高于1.5%時，焊縫金屬的低溫韌性明顯下降。Μη在焊接過程中可以脫氧、脫硫、降低熱裂紋傾向。來源于錳粉或錳鐵粉。
[0030]Mo是固溶強化的元素，加入Mo是為了確保焊縫金屬的強度，Mo應(yīng)適量加入，過量加入會使脆性轉(zhuǎn)變溫度提高，導(dǎo)致焊縫金屬的韌性降低。來源于鉬粉或者鉬鐵粉。
[0031]S、P元素對焊縫金屬低溫韌性有危害作用，易使焊縫產(chǎn)生裂紋，應(yīng)盡量降低，要求藥芯焊絲中S、P含量分別不超過0.035%。
[0032]穩(wěn)弧劑:主要起穩(wěn)定電弧的作用，來源于K2C03粉末。
[0033]熔深活性劑:加入高錳酸鉀，增加電弧和液態(tài)金屬的氧化性，使熔池表面形成氧化物，通過影響熔池液態(tài)金屬的表面張力，改變其流向，將電弧熱傳遞到熔池底部增加熔深。熔池表面的氧化物亦使導(dǎo)電面積減小，電弧收縮，增大熔深。加入量低于0.5 %時，氧化性較弱，增加熔深的效果不明顯；加入量超過1.5%時，氧化性過大，焊縫增氧，夾雜物增多，降低焊縫金屬的韌塑性。
[0034]本發(fā)明的有益技術(shù)效果為:
[0035](1)本發(fā)明的藥芯焊絲的熔深比較深，所以母材可以不用開坡口，或者只需要開小坡口、留大鈍邊，使得填充金屬量減少，焊接生產(chǎn)率得到極大提高。同時也不易產(chǎn)生未熔合焊接缺陷，提高了焊接結(jié)構(gòu)的安全性。
[0036](2)熔敷金屬的成分可以通過改變藥芯焊絲藥粉的成分進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整，所以可以通過調(diào)整藥芯焊絲的藥粉組分，焊接不同強度級別的鋼材，使藥芯焊絲的應(yīng)用范圍擴大。
[0037](3)本發(fā)明的富氬氣體保護(hù)增大熔深藥芯焊絲可以纏繞成盤，也可以裝桶，適于連續(xù)自動焊，特別是機器人焊接。
[0038](4)本發(fā)明的藥芯焊絲焊接時，采用富氬氣體保護(hù)，焊接電弧穩(wěn)定，飛濺小，焊接質(zhì)量高，同時，富氬氣體保護(hù)還適于高強度結(jié)構(gòu)件的焊接。
【具體實施方式】
[0039]下面結(jié)合【具體實施方式】對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步說明。
[0040]實施例1
[0041](1)選用壁厚為0.9mm，寬度為16mm的市售SPCC鋼帶，用超聲波清洗設(shè)備清洗后利用現(xiàn)有的藥芯焊絲生產(chǎn)線，沿鋼帶長度方向(縱向)將其乳制成橫截面為U形。
[0042]SPCC 鋼帶的化學(xué)成分(質(zhì)量％ )為，0.06% C、0.02% S1、0.43% Μη、0.012% S、
0.023% Po