CN100381245C

CN100381245C - 自保护金属芯点堆焊焊丝

Info

Publication number: CN100381245C
Application number: CNB2006100579931A
Authority: CN
Inventors: 蒋建敏; 贺定勇; 傅斌友; 栗卓新; 李晓延
Original assignee: Beijing University of Technology
Current assignee: Beijing University of Technology
Priority date: 2006-03-03
Filing date: 2006-03-03
Publication date: 2008-04-16
Anticipated expiration: 2026-03-03
Also published as: CN1810438A

Abstract

本发明属于材料加工工程中的焊接领域，该发明主要应用于磨煤辊、铸铁冷(热)轧辊、锅炉管道的点堆焊耐磨防护涂层。自保护金属芯点堆焊焊丝的研制在国内、国外尚未见相关的专利及文献报道。现有点堆焊生产过程中需换气，不能实现连续作业，且堆焊出的焊点易出现咬边、气孔等缺陷。本发明焊丝其金属芯包括以下质量百分比含量的物质：高碳铬铁40%-60%、钼铁5%-15%、硅锰合金5%-15%、钛铁2%-5%、铝镁合金2%-5%、硼铁2%-5%、铁粉余量。本发明的制备方法采用现有技术，如图所示。本发明提供了一种低成本、可实现自动化作业的高耐磨自保护金属芯点堆焊焊丝，点堆焊出的焊点无咬边、气孔等缺陷。

Description

自保护金属芯点堆焊焊丝

技术领域

一种自保护金属芯点堆焊焊丝，属于材料加工工程中的焊接领域，该发明主要应用于磨煤辊、铸铁冷(热)轧辊、锅炉管道的点堆焊耐磨防护涂层。

背景技术

冷(热)轧辊一般采用铸铁制造，因其焊接性差，在其表面进行堆焊有一定的困难，若采用普遍使用的低碳钢焊条或焊丝将影响其结合强度和耐磨性。国外技术先进的国家都致力于研制自己的铸铁辊壳堆焊专用焊条和焊丝，并制定出相应的焊接工艺，取得了良好的效果，得到普遍的应用。自九十年代初期，我国在此方面进行了初步的研究，取得了一些经验，但经点堆焊处理的轧辊在使用性能、工作寿命方面与国外先进轧辊技术仍有一定的差距。

金属芯焊丝是近年来国际发展的新趋势。金属芯焊丝是相对于熔渣型药芯焊丝而言的，它的粉芯大部分是金属粉，只有少量的稳弧剂和造渣剂。自保护金属芯点堆焊焊丝与实芯或普通的药芯焊丝相比，主要具有以下特点：

1.焊缝表面无渣，在连续施焊中无须清渣，在生产过程中可不间断施焊。

2.无需外加保护气体，在生产过程中不用考虑换气问题。

3.点堆焊过程中热输入量小，对轧辊原始组织产生应力小，不影响基体的原始组织。

4.点堆焊过程中堆焊一个焊点只需要不到一秒的时间，在这么短的时间内堆焊出的焊点无咬边、气孔等缺陷，与基体结合强度高，硬度高、耐磨性好。

5.采用明弧堆焊，成本低，经济性好。

6.能解决铸铁轧辊、锅炉管道磨损问题，在不影响原始结构情况下提高其耐磨性。

自保护金属芯点堆焊焊丝的研制在国内、国外尚未见相关的专利及文献报道。现有点堆焊生产过程中需换气，不能实现连续作业，且堆焊出的焊点易出现咬边、气孔等缺陷。

发明内容

本发明所要解决的问题是克服传统堆焊方法中存在的问题，提供一种低成本、可实现自动化作业的高耐磨自保护金属芯点堆焊焊丝。

一种自保护金属芯点堆焊焊丝，其特征在于，所述的金属芯包括以下质量百分比含量的物质：高碳铬铁40％-60％、钼铁5％-15％、硅锰合金5％-15％、钛铁2％-5％、铝镁合金2％-5％、硼铁2％-5％、铁粉余量。

其各成分作用及含量如下：高碳铬铁：向焊缝金属过渡合金元素。

钼铁：向焊缝金属过渡合金元素。

硅锰合金：向焊缝金属过渡合金元素，脱氧、形成保护气氛。

钛铁：脱氧、脱氮，细化晶粒，提高韧性。

铝镁合金：脱氧、脱氮，形成保护气氛。

硼铁：向焊缝金属过渡合金元素。

本发明的制备方法采用现有技术，如图1所示，包括以下步骤：

1、将低碳钢钢带轧成U形，再向U形槽中加入占本发明喷涂丝总重的30-35％的本发明粉芯粉末；

2、将U形槽合口，使粉芯包裹其中，通过拉丝模，逐道拉拔、减径，最后使其直径达到1.2mm，得到最终产品。

应用本发明所提供的自保护金属芯点堆焊焊丝对甘蔗压榨轧辊壳进行点堆焊修复，修复后的轧辊耐磨性好，持蔗力高。如图2所示，本发明点堆焊出的焊点无咬边、气孔等缺陷。

附图说明

图1：药芯焊丝成形工艺示意图。

图2：点堆焊后焊点效果图。

具体实施方式

所有实施例焊丝都是由昆明重机厂制造的“FCWM50被动拉拔式药芯焊丝机”制出：

1.选用10×0.3mm(宽度为10mm，厚度为0.3mm)的低碳钢钢带。先将其轧成U形。取高碳铬铁粉末40克、钼铁粉末8克、硅锰合金粉末8克、钛铁粉末2克、铝镁合金粉末5克、硼铁2克、铁粉35克。将所取各种粉末放入混粉机内混合10分钟，然后将混合粉末加入U形的低碳钢钢带槽中，填充率为30％。将U形槽合口，使药粉包裹其中，再经过拉丝模逐渐减径使其直径达到1.2mm。在清洗除污后的金属基体上进行密排点堆焊，即在前一焊点冷却到室温时紧挨前一焊点堆焊下一个焊点，焊接电流180～220A，焊接电压18～22V。堆焊层熔敷金属硬度及相对耐磨性见表1。

2.选用10×0.3mm(宽度为10mm，厚度为0.3mm)的低碳钢钢带。先将其轧成U形。取高碳铬铁粉末45克、钼铁粉末5克、硅锰合金粉末15克、钛铁粉末2克、铝镁合金粉末3克、硼铁5克、铁粉25克。将所取各种粉末放入混粉机内混合10分钟，然后将混合粉末加入U形的低碳钢钢带槽中，填充率为32％。将U形槽合口，使药粉包裹其中，再经过拉丝模逐渐减径使其直径达到1.2mm。在清洗除污后的金属基体上进行密排点堆焊，即在前一焊点冷却到室温时紧挨前一焊点堆焊下一个焊点，焊接电流180~220A，焊接电压18～22V。堆焊层熔敷金属硬度及相对耐磨性见表1。

3.选用10×0.3mm(宽度为10mm，厚度为0.3mm)的低碳钢钢带。先将其轧成U形。取高碳铬铁粉末50克、钼铁粉末15克、硅锰合金粉末5克、钛铁粉末5克、铝镁合金粉末2克、硼铁5克、铁粉18克。将所取各种粉末放入混粉机内混合10分钟，然后将混合粉末加入U形的低碳钢钢带槽中，填充率为34％。将U形槽合口，使药粉包裹其中，再经过拉丝模逐渐减径使其直径达到1.2mm。在清洗除污后的金属基体上进行密排点堆焊，即在前一焊点冷却到室温时紧挨前一焊点堆焊下一个焊点，焊接电流180～220A，焊接电压18～22V。堆焊层熔敷金属硬度及相对耐磨性见表1。

4.选用10×0.3mm(宽度为10mm，厚度为0.3mm)的低碳钢钢带。先将其轧成U形。取高碳铬铁粉末60克、钼铁粉末10克、硅锰合金粉末8克、钛铁粉末3克、铝镁合金粉末2克、硼铁2克、铁粉15克。将所取各种粉末放入混粉机内混合10分钟，然后将混合粉末加入U形的低碳钢钢带槽中，填充率为35％。将U形槽合口，使药粉包裹其中，再经过拉丝模逐渐减径使其直径达到1.2mm。在清洗除污后的金属基体上进行密排点堆焊，即在前一焊点冷却到室温时紧挨前一焊点堆焊下一个焊点，焊接电流180～220A，焊接电压18～22V。堆焊层熔敷金属硬度及相对耐磨性见表1。

表1所打硬度均采用TH320全洛氏硬度计，金刚石压头，载荷为150kg，对堆焊层取十点打硬度，最后得到该堆焊层的平均洛氏硬度值。

磨损实验采用MLS-225型湿式橡胶轮磨粒磨损试验机进行实验。

将每个实施例的堆焊层切三个57×25×6mm磨损试样进行磨损实验。磨损实验参数如下：橡胶轮转速：240转/分、橡胶轮直径：178mm、橡胶轮硬度：60(邵尔硬度)、载荷：10Kg、橡胶轮转数：预磨1000转、正式磨2000转、磨料：40～70目的石英砂。材料的耐磨性能用磨损的失重量来衡量。在实验前、后，将试件放入盛有丙酮溶液的烧杯中，在超声波清洗仪中清洗3～5分钟，实验时用Q235钢作为对比，对比件失重量与测量件失重量之比作为该配方的相对耐磨性。相对耐

表1各实施例堆焊层熔敷金属的硬度HRC与相对耐磨性

涂层序号	硬度(HRC)	相对耐磨性(ε)
涂层序号	硬度(HRC)	相对耐磨性(ε)	1	51	16.7
2	51	15.1	1	51	16.7
2	51	15.1	3	53	18.8
4	50	15.8	3	53	18.8

Claims

1.一种自保护金属芯点堆焊焊丝，其特征在于，所述的金属芯包括以下质量百分比含量的物质：高碳铬铁40％-60％、钼铁5％-15％、硅锰合金5％-15％、钛铁2％-5％、铝镁合金2％-5％、硼铁2％-5％、铁粉余量。