一種自保護藥芯焊絲以及焊接方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及焊接領(lǐng)域，具體而言，涉及一種自保護藥芯焊絲以及使用該焊絲的焊 接方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 焊接是一種材料加工工藝，當(dāng)今科學(xué)技術(shù)快速發(fā)展，焊接材料也獲得了飛速發(fā)展。 隨著工業(yè)發(fā)展，焊接工藝向機械化、自動化和智能化高效率型轉(zhuǎn)變。
[0003] 在傳統(tǒng)的焊接過程中，由于處于高溫狀態(tài)下的金屬會與大氣中的氧氣和氮氣發(fā)生 化學(xué)反應(yīng)，由此而產(chǎn)生的空泡以及生成的化合物會影響焊接接頭的強度。因此，在傳統(tǒng)的焊 接方法中，都需要使用氬氣、氦氣等作為保護氣體以隔絕空氣進行焊接。然而，由于氣體保 護焊接需要氣瓶等輔助設(shè)備，對場地的要求比較高，也不適于橋梁和野外等環(huán)境的操作；同 時，如果環(huán)境風(fēng)速較快，會使得保護氣體無法在焊接面進行有效保護。因而，氣體保護焊接 也只能在風(fēng)速較小的情況下進行。由此可見，這種傳統(tǒng)焊接的限制條件還是比較多的，并不 十分實用。
[0004] 藥芯焊絲也稱為管狀焊絲，可以通過調(diào)整藥粉的合金成分種類和比例，很方便地 設(shè)計出各種不同用途(耐磨，高強，耐熱，耐蝕，耐低溫等)的焊接材料，因為藥芯焊絲的藥芯 的合金成分可根據(jù)需要進行靈活方便的調(diào)整。而這也使得人們可以根據(jù)需要制備多種特種 藥芯焊絲，而這些都是普通實芯焊絲無法通過冶煉和乳制的方法制備的。同時，由于藥芯焊 絲的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)特點，因而，藥芯焊絲的焊接工藝性能及焊接效率相比實芯焊絲或者手工焊 條而言，是更有優(yōu)勢的。
[0005] 自保護藥芯焊絲是在普通的藥芯焊絲的基礎(chǔ)上，進一步在藥芯組分中，加入了造 渣、造氣、脫氧、脫氮等物質(zhì)。因而，在自保護藥芯焊絲除了具有普通藥芯焊絲的優(yōu)點之外， 其在焊接過程中同時也不需要進行進一步的氣體保護。因而自保護藥芯焊絲更適于在橋 梁、高原或者其他運輸不便或者需要在狹窄環(huán)境下的焊接。
[0006] 現(xiàn)有技術(shù)中，雖然對自保護藥芯焊絲，尤其是自保護藥芯焊絲的藥芯中組分已經(jīng) 有了很長時間的研究。然而，現(xiàn)有的藥芯焊絲無論是在焊接后熔敷金屬的韌性以及強度等 的性能并不十分理想，需要進一步對焊絲藥芯組分進行調(diào)整和優(yōu)化，以得到性能優(yōu)異的自 保護藥芯焊絲。
[0007] 有鑒于此，特提出本發(fā)明。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明的第一目的在于提供一種自保護藥芯焊絲，所述的自保護藥芯焊絲通過調(diào) 整氧化物、碳酸鹽以及摻雜金屬等組分，能夠提高焊接金屬的耐磨性、韌性以及性質(zhì)穩(wěn)定等 理化性質(zhì)。
[0009] 本發(fā)明的第二目的在于提供一種所述的焊接方法的制備方法，該方法中使用本申 請所述自保護藥芯焊絲，通過使用本申請所述藥芯焊絲以及優(yōu)化焊接條件，能夠提高熔敷 金屬的韌性和可塑性，進而提高焊接質(zhì)量。
[0010] 為了實現(xiàn)本發(fā)明的上述目的，特采用以下技術(shù)方案：
[0011] 本發(fā)明申請所述藥芯焊絲，所述藥芯焊絲的藥粉包括氟化物，氧化物，碳酸鹽，硼， 金屬41、1〇、￥、附、(^、11、1〇、1、仙、〇6 ;其中，按照重量百分比氟化物45%-60%、氧化物 10%-20%、碳酸鹽2%-8%，硼0·02%-0·1%、金屬A1 1%-3%、Mo 1%-3%、V 3%-5%、Ni 4%-6%、Cr 5%-7%、Ti 0.1%-0.3%、W 3%-7%、Nd l%-3%、Ce 1%-3%〇
[0012]本申請發(fā)明中，通過加入金屬Mo和V的添加，能夠提高熔敷金屬的韌性；同時，金屬 Cr的添加，也進一步能夠提高恪敷金屬的強度。同樣的，藥芯中加入的金屬Ti以及硼不僅能 夠作為強脫氧劑以及C、N化合物形成元素；同時，反應(yīng)形成的TiN以及BN也可以細(xì)化焊縫顆 粒，提高焊接質(zhì)量，而熔敷金屬中所混入的金屬Ti、B元素也會提高熔敷金屬的韌性。進一步 的，稀土元素 Nd、Ce的加入，也會有效減少熔敷金屬內(nèi)所形成的氣孔。
[0013] 本申請發(fā)明中，通過對各組分含量的進一步優(yōu)化和調(diào)整，增強了組分間的協(xié)同作 用，也能夠進一步提尚焊接質(zhì)量。
[0014] 可選的，本申請發(fā)明中，金屬Ti和硼的含量比例為1:1 -10:1;優(yōu)選的，本申請發(fā)明 中，金屬Ti和硼的含量比例為5:1-10:1。
[0015] 本申請發(fā)明中，通過添加的金屬Ti以及硼含量的調(diào)整和優(yōu)化，可以有效提高焊接 金屬的初性，進而提尚焊接質(zhì)量。
[0016] 可選的，本申請發(fā)明中，所述藥芯焊絲以低碳鋼鋼帶為焊絲外皮;優(yōu)選的，本申請 發(fā)明中，所述低碳鋼鋼帶化學(xué)成分的重量比例為C為0.03%，Si為0.01 %，Mn為0.21 %，S為 0·005%，P為0·001 %，其余為鐵。
[0017] 本申請發(fā)明中，以低碳、低硫鋼帶為焊絲外皮，可以有效隔離外部空氣環(huán)境，保證 焊絲內(nèi)藥芯粉的成分的穩(wěn)定性，進而提高焊接的質(zhì)量。
[0018] 可選的，本申請發(fā)明中，所述藥芯焊絲中，所述氟化物為氟化鈣、氟化鋇以及氟鋯 酸鈉的混合物。
[0019] 本申請發(fā)明中，所加入氟化鈣可以改善熔渣的覆蓋性作用，進而減少焊接過程中 液態(tài)金屬同電弧中氫原子直接基礎(chǔ)的機會，降低焊接金屬的吸氫量。氟化鋇可以支持很短 的電弧，全方位焊接時降低了電弧能量和焊絲燃燒速度，更容易控制熔池，減少了自保護藥 芯焊絲焊接時熔滴吸收氮和氫的機會。氟鋯酸鈉的加入有利于提高焊絲的電弧穩(wěn)定性同時 分解出來的Zr可使熔敷金屬的晶粒細(xì)化。
[0020] 可選的，本申請發(fā)明中，所述氟化鈣占藥芯粉重質(zhì)量的百分比低于10%。由于氟化 鈣會影響電弧的穩(wěn)定性，氟化鈣含量過高，會使得電弧的穩(wěn)定性逐漸變差，熔渣也會嚴(yán)重變 稀，無法實現(xiàn)立焊。
[0021] 可選的，本申請發(fā)明中，所述氧化物為Si02、Ti02以及MgO的混合物。
[0022] 本申請發(fā)明中所用氧化物，能夠?qū)崿F(xiàn)有效的造渣以及調(diào)節(jié)熔敷金屬內(nèi)殘留A1的作 用。
[0023]可選的，本申請發(fā)明中，所述氧化物Si02、Ti02以及MgO的比例為（1-5): (1-5): Ο-? 2); 優(yōu)選的 ，本 申請發(fā)明中 ，所述氧化物 Si02 、 Ti02 以及 MgO 的比 例為 1:1:2 。
[0024]本申請發(fā)明中，通過不同氧化物的比例調(diào)整，能夠提高熔敷金屬的韌性，并提高焊 接的工藝性能。
[0025] 可選的，本申請發(fā)明中，所述碳酸鹽為CaC03。
[0026] 本申請發(fā)明中所用碳酸鈣，可以有效提高焊接過程中氣保護的效果并增強電弧吹 力，從而有利于提高熔深和焊縫的形成，避免產(chǎn)生未融合、熔渣等的缺陷。
[0027] 可選的，本申請發(fā)明中，碳酸鈣的用量為2%_8%。如果碳酸鈣的用量小于2%，則 無法達(dá)到保護的目的；如果碳酸鈣用量大于8%，則會出現(xiàn)焊接過程中飛濺明顯，惡化操作 環(huán)境的缺陷。
[0028] 進一步的，本申請發(fā)明中，還可以進一步