CN101537550A - 一种埋弧烧结焊剂及其生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及船体建造高效焊接工艺，焊剂铜垫多丝单面埋弧自动焊的焊接技术，尤其是一种包含上表面焊剂与衬垫焊剂的埋弧自动焊烧结焊剂及其生产方法。本发明的埋弧烧结焊剂，由上表面焊剂和衬垫焊剂组合而成，成分为：上表面焊剂：CaO 5～10％，MgO15～20％，Al2O3 7～14％，MnO 3～6％，SiO2 10～15，TiO25～10％，Fe2O3 34～38％，稀土硅铁2％，钛铁1％，硼砂0.5％，锰铁0.5％；衬垫焊剂：CaO 15～20％，MgO 30～35％，Fe2O3 5～10，MnO 10～15％，SiO2 15～20，TiO2 5～10％，Na2O 4～5％。

Description

一种埋弧烧结焊剂及其生产方法
技术领域：
本发明涉及船体建造高效焊接工艺，焊剂铜垫多丝单面埋弧自动焊的焊接技术，尤其是一种包含上表面焊剂与衬垫焊剂的埋弧自动焊烧结焊剂及其生产方法。
背景技术：
随着船舶吨位的大型化，船体建造中大量采用了分段建造法。以往，船板拼接采用埋弧自动单面焊，但由于板厚和拼板接缝长度的增加，分段的重量和占用面积也随之增加，这给分段翻身封底焊带来了很大困难，而且对厂房的高度及起重设备的数量都有较高的要求。同时，双面焊效率低，占用工位时间长，很难满足大中型造船厂快节奏、高效率的生产需要。为此，20世纪80年代以来，日本开发了一系列适合造船焊接的单面焊技术，如铜垫板法、焊剂垫法(RF)、焊剂铜衬垫法(Flux Coper Backing，简称FCB)等单面焊技术。其中，FCB法是综合了上述前两种焊接方法的优点而发展起来的，应用最为广泛。
随着我国船舶工业的兴起，单面焊双面成形多丝埋弧高效焊接方法在国内的使用越来越广泛。近几年来，国内各船厂相继引进了多条这种先进的平面分段流水线，目前投入使用的已有8条，在建并预计在今年年底前投产的达6条之多；据不完全统计，预计在未来的两年内，国内将有接近20条单面焊双面成形多丝埋弧分段流水生产线投入使用。然而，国内还没有与FCB法这种高效焊接方法配套的焊接材料，国外也只有日本的两家公司有该类产品。因此，日本进口FCB焊材一直垄断着国内市场。对于国内造船厂而言，使用进口FCB焊材存在诸多问题：一是价格非常高；二是定货周期较长；三是售后服务不及时等。在工艺性能方面，现有进口FCB焊材在焊接中厚度高强度钢板时，容易出现横向裂纹及终端裂纹。因此，研制属于自己的FCB焊材就成为进一步推广此高效焊接方法、降低生产成本的关键。
发明内容：
本发明所要解决的技术问题就在于克服现有技术中的不足，提供一种埋弧烧结焊剂，由上表面焊剂和衬垫焊剂组合而成，成分为：
上表面焊剂：
CaO    5～10％，
MgO    15～20％，
Al2O3  7～14％，
MnO    3～6％，
SiO2   10～15，
TiO2   5～10％，
Fe2O3  34～38％，
稀土硅铁 2％，
钛铁 1％，
硼砂 0.5％，
锰铁 0.5％；
衬垫焊剂：
CaO    15～20％，
MgO     30～35％，
Fe2O3    35～10，
MnO     10～15％，
SiO2    15～20，
TiO2    5～10％，
Na2O    4～5％。
本埋弧烧结焊剂的生产方法是：将原材料按上述配比和实际需要的颗粒度过筛后进行配料，充分混合后加入水玻璃进行湿搅拌，然后用造粒机进行造粒，焊剂粒度控制在10～60目之间；将造粒好后的湿颗粒焊剂，在低温炉中进行200～300℃低温烘干，过筛，冷却，再于高温炉中进行400～500℃高温烧结；最后经分选，冷却，装入具有防潮包装的真空包装袋中供焊接生产使用。
本发明的有益效果是：本发明焊剂用于焊剂铜垫多丝单面埋弧自动焊(FCB法)，焊接电弧稳定、烟尘少，焊缝成形美观，过渡平滑，无咬边等缺陷；本发明的组分配方确保了100kJ/cm大线能量下焊缝金属的晶粒细化；用于FCB法代替普通单面焊接方法可使生产效率提高3～5倍，同时本发明比进口同类焊接材料成本降低40～50％。
上述成分设计是通过大量的理论分析、试验优化，根据大量的试验数据合理调整渣系配比来调整焊剂的物理特性，如熔点、粘度和流动性等，并加入大量铁粉与适量的微量元素以保证满足多丝、大线能量输入条件而研制成功的特种烧结焊剂。
附图说明：
图1FCB法三丝电极示意图。
具体实施方式：
实施例一：
焊剂：多丝单面焊埋弧烧结焊剂，其化学成分(质量百分比)：
上表面焊剂：
CaO 8％，MgO 17％，Al2O3 11％，MnO 4％，SiO2 12％，TiO2 8％，Fe2O3 36％，稀土硅铁2％，钛铁1％，硼砂0.5％，锰铁0.5％；
衬垫焊剂：
CaO 18％，MgO 33％，Fe2O3 7％，MnO 12％，SiO2 18％，TiO2 8％，Na2O 4％。
实施例二：
焊剂，其化学成分(质量百分比)：
上表面焊剂：
CaO 5％，MgO 20％，Al2O3 7％，MnO 6％，SiO2 10％，TiO2 10％，Fe2O3 38％，稀土硅铁2％，钛铁1％，硼砂0.5％，锰铁0.5％；
衬垫焊剂：
CaO 15％，MgO 35％，Fe2O3 5％，MnO 15％，SiO2 15％，TiO2 10％，Na2O 5％。
实施例三：
焊剂，其化学成分(质量百分比)：
上表面焊剂：
CaO 10％，MgO 15％，Al2O3 14％，MnO 3％，SiO2 15％，TiO2 5％，Fe2O3 34％，稀土硅铁2％，钛铁1％，硼砂0.5％，锰铁0.5％；
衬垫焊剂：
CaO 20％，MgO 30％，Fe2O3 10％，MnO 10％，SiO2 20％，TiO2 5％，Na2O 5％。
采用本发明的FCB法特种焊丝，其化学成分见表1；
表1焊丝化学成分(％)
  C   Si   Mn   S   P   Cu
  0.055   0.021   0.60   0.019   0.014   ＜0.05
试板：高强度船用钢板DH32，厚度20mm，其化学成分见表2。
表2DH32化学成分
  C   Si   Mn   S   P   Cu
  0.12   0.35   1.10   0.020   0.023   ＜0.05
焊接设备：采用日本新日铁公司进口的焊剂铜垫三丝单面埋弧自动焊接设备，三电极的排列方式见图1所示。
焊接规范：第一丝L：I＝1200～1250A，V＝34～35V；第二丝T1：I＝1000～1050A，V＝38～40V；第三丝T2：I＝950～1000A，V＝42～44V；
检验结果：焊缝金属抗拉强度、屈服强度、延伸率以及0℃的低温冲击功见表3。
表3焊缝熔敷金属力学性能
Figure A20081003481700081
据表3知，本发明运用于FCB法高效焊接方法能获得力学性能优良的焊缝金属，不仅能满足中国船级社对该类焊材3Y级的评定要求，而且具有较大的富裕量。此外，无论是屈服强度还是抗拉强度都能稳定在一个比较合适的范围内，重点考查指标--Akv(0℃，J)的值也非常稳定。与现有日本进口的同类FCB焊材性能相比较，屈强比(屈服强度/抗拉强度)控制更合理，所获得的焊缝金属力学性能更稳定。
本发明能应用于国内外各造船厂的FCB法平面分段流水线。

Claims (2)

1.一种埋弧烧结焊剂，由上表面焊剂和衬垫焊剂组合而成，成分为：上表面焊剂：
CaO    5～10％，
MgO    15～20％，
Al2O3  7～14％，
MnO    3～6％，
SiO2   10～15，
TiO2   5～10％，
Fe2O3  34～38％，
稀土硅铁2％，
钛铁1％，
硼砂0.5％，
锰铁0.5％；
衬垫焊剂：
CaO   15～20％，
MgO   30～35％，
Fe2O3 5～10，
MnO   10～15％，
SiO2  15～20，
TiO2  5～10％，
Na2O  4～5％。
2.一种埋弧烧结焊剂的生产方法，其方法是：将原材料按权利要求1所述的配比以实际需要的颗粒度过筛后进行配料，充分混合后加入水玻璃进行湿搅拌，然后用造粒机进行造粒，焊剂粒度控制在10～60目之间；将造粒好后的湿颗粒焊剂，在低温炉中进行200～300℃低温烘干，过筛，冷却，再于高温炉中进行400～500℃高温烧结；最后经分选，冷却，装入具有防潮包装的真空包装袋中供焊接生产使用。
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