CN105033505A - 一种自保护药芯焊丝 - Google Patents
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Abstract
本发明属于焊接领域，涉及焊接焊丝，具体为一种自保护药芯焊丝，含有树脂与填充组分，填充组分被树脂胶黏后通过挤塑机挤出成型为焊丝；所述填充组分包括焊弧稳定剂、金属合金、焊渣组分及气体形成剂。本发明通过采用树脂胶黏填充组分后挤塑成型得到焊丝，相对于现有技术的药芯焊丝物外金属壳，焊丝的成分是均匀的，在应用于焊接过程中，树脂基体会被燃烧分解，而焊丝中心成分则会均匀过度的连接两个焊接件，且随着焊接的高温影响，使得两个焊件之间有均匀过度，不会因热膨胀系数不同而断裂。
Description
技术领域
本发明属于焊接领域，涉及焊接焊丝，具体为一种自保护药芯焊丝。
背景技术
在电弧焊领域，电弧焊有三个主要类型：埋弧焊(SAW)、焊条电弧焊(SMAW)和药芯焊丝电弧焊(FCAW)。在埋弧焊中，用电弧加热使得在裸金属焊丝和加工金属之间产生聚结。用粒状或可熔物质或焊剂覆盖该焊接部位。焊接操作是这样开始的：使焊剂下面的电弧起弧，产生热量用以熔解周围的焊剂，从而形成表面下的、被连续电流控制为液体的导电池。焊丝末端和直接位于其下的被加工件变为熔融状态，且熔融填充金属由焊丝沉积到加工件上。熔融填充金属取代焊剂池并形成焊接点。焊条电弧焊中，焊剂层代替松散的粒状焊剂覆盖层而形成隔离。药芯焊丝电弧焊为焊剂被装入到金属壳中，在焊接过程中可以添加其他成分进而改善焊接接头的质量。
现今，药芯焊丝越来越多地被用来代替固体焊丝，用以提高结构加工中的生产能力。药芯焊丝含有金属壳和焊芯，焊芯由各种材料组成。药芯焊丝通常提供增大的焊接熔敷速率，而且形成比许多金属固体焊丝更宽和更坚固的熔透剖面。与许多固体焊丝相比，药芯焊丝通常还产生更少的烟雾和飞溅，焊弧稳定性得到改善，并可进行含有改善的润湿特性的堆焊。如中国专利CN200510090358A“自保护药芯焊丝”，和中国专利CN102655978A“可全位置焊接的气体保护电弧焊接用药芯焊丝”。
但目前对不同金属进行焊接仍是一种含有挑战性的焊接操作。由于金属成分不同，两种金属之间形成的焊接点会面临很大的应力，通常导致形成裂缝。这些应力一部分是由于金属的不同物理性质(如，热膨胀系数、导热性、可硬化度、屈服强度、延伸率等)所致。而现有的焊接手段及药芯焊丝并不能很好的解决上述技术问题。
发明内容
本发明为解决不同金属进行焊接问题，本发明提供一种自保护药芯焊丝，其实现了不同金属的焊接接头的综合力学性能的平稳过渡。
一种自保护药芯焊丝，含有树脂与填充组分，填充组分被树脂胶黏后通过挤塑机挤出成型为焊丝；所述填充组分包括焊弧稳定剂、金属合金、焊渣组分及气体形成剂。
其中，所述树脂、焊弧稳定剂、金属合金、焊渣组分及气体形成剂的质量百分比为：
树脂30-45%
焊弧稳定剂1-10%
金属合金20-30%
焊渣组分13-34%
气体形成剂8-23%
其中，所述树脂优选为含苯环的树脂。
其中，所述焊渣组分为基体组分与焊渣形成剂的混合物。
其中，所述基体组分与焊渣形成剂的质量百分比为（1:3）~（5:2）。
其中，所述基体组分为二氧化钛与母材的混合物，二氧化钛与母材的质量比为（1:6）~（1:1）。
其中，所述焊渣形成剂为钙或硅。
其中，所述焊弧稳定剂为钾或钠。
其中，所述金属合金为铝、钼、锰、钒、锌的其中任意质量比的一种或多种。
其中，气体形成剂为氟石或石灰石。
本发明的有益效果为：
1、通过采用树脂胶黏填充组分后挤塑成型得到焊丝，相对于现有技术的药芯焊丝物外金属壳，焊丝的成分是均匀的，在应用于焊接过程中，树脂基体会被燃烧分解，而焊丝中心成分则会均匀过度的连接两个焊接件，且随着焊接的高温影响，使得两个焊件之间有均匀过度，不会因热膨胀系数不同而断裂。
2、在焊丝成分中加入焊弧稳定剂、焊渣组分及气体形成剂能够使焊接过呈稳定进行。
3、在焊丝成分中加入金属合金可以改善焊接接头的综合力学性能，加入金属合金成分不同，焊接接头所具备的力学性能也不同。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例，对本发明的技术方案作进一步作描述，但是本发明的保护范围并不限于这些实施例。凡是不背离本发明构思的改变或等同替代均包括在本发明的保护范围之内。
一种自保护药芯焊丝，含有树脂与填充组分，填充组分被树脂胶黏后通过挤塑机挤出成型为焊丝；所述填充组分包括焊弧稳定剂、金属合金、焊渣组分及气体形成剂。
其中，所述树脂、焊弧稳定剂、金属合金、焊渣组分及气体形成剂的质量百分比如下面实施例所示。
实施例1
一种自保护药芯焊丝，成分包括：
酚醛树脂30%
钾10%
铝30%
基体组分4%
钙16%
氟石10%
其中，基体组分为：质量比为1：1的二氧化钛与母材。
实施例2
一种自保护药芯焊丝，成分包括：
ABS树脂45%
钠1%
铝2%
钼18%
基体组分3%
硅10%
石灰石21%
其中，基体组分为：质量比为1:6的二氧化钛与母材。
实施例3
一种自保护药芯焊丝，成分包括：
聚苯乙烯树脂33%
钾4%
铝5%
钼5%
锰5%
钒5%
锌5%
基体组分18%
硅12%
氟石8%
其中，基体组分为：质量比为1:5的二氧化钛与母材。
实施例4
一种自保护药芯焊丝，成分包括：
酚醛树脂31%
钠2%
锰4%
钒9%
锌7%
基体组分4%
钙20%
石灰石23%
其中，基体组分为：质量比为1:2的二氧化钛与母材。
实施例5
一种自保护药芯焊丝，成分包括：
酚醛树脂34%
钠2%
锌20%
基体组分17%
硅17%
石灰石10%
其中，基体组分为：质量比为1:3的二氧化钛与母材。
实施例6
一种自保护药芯焊丝，成分包括：
双酚A环氧乙烯基酯30%
钠10%
钼15%
锰5%
钒5%
基体组分5%
钙20%
石灰石10%
其中，基体组分为：质量比为1:3的二氧化钛与母材。
将实施例1-6中制备的药芯焊丝进行堆焊，焊接过程中电弧稳定，飞溅少，焊缝成型、脱渣优良；采用GB/229-2007及GB228-2002标准测得其熔敷金属的力学性能指标为：抗拉强度σb：1000-1500MPa，屈服强度σ0.2：600-700MPa，延伸率δ5：35-40％，冲击吸收功Akv(0℃)：80-100J。
硬度测试采用HR-580便携式硬度计，对每一堆焊层取5点打硬度，得到该焊丝堆焊层的平均硬度(HRC)为56-67。
磨损实验采用SGS-245磨损实验机进行测试，在堆焊层中取5个55*25*5mm试样，实验参数为：橡胶轮转速240转/分，转数为1000转，磨料为40-70目石英砂。材料耐磨性用磨损的失重量来衡量，实验用Q235钢作为对比，对比件失重量与测试件失重量之比为该试件的相对耐磨性，实验得到该焊丝堆焊层的平均耐磨性为13.5-16.5。
实施例7
一种自保护药芯焊丝，成分包括：
环氧丙烯酸树脂30%
钠2%
钼9%
锰1%
钒10%
锌9%
基体组分9%
硅10%
石灰石20%
其中，基体组分为：质量比为1:4的二氧化钛与母材。
实施例8
一种自保护药芯焊丝，成分包括：
聚丙烯树脂40%
钾9%
铝4%
钼3%
锰4%
钒7%
锌3%
基体组分5%
硅10%
氟石15%
其中，基体组分为：质量比为1:1的二氧化钛与母材。
实施例9
一种自保护药芯焊丝，成分包括：
乙烯基酯树脂36%
钠5%
铝4%
钼6%
锰3%
钒7%
锌1%
基体组分5%
钙19%
氟石14%
其中，基体组分为：质量比为1:5的二氧化钛与母材。
实施例10
一种自保护药芯焊丝，成分包括：
双马来酰亚胺树脂35%
钠7%
钒11%
锌12%
基体组分7%
硅9%
石灰石19%
其中，基体组分为：质量比为1:6的二氧化钛与母材。
实施例11
一种自保护药芯焊丝，成分包括：
聚乙烯树脂36%
钠5%
铝12%
锌13%
基体组分12%
钙8%
石灰石14%
其中，基体组分为：质量比为1:1的二氧化钛与母材。
实施例12
一种自保护药芯焊丝，成分包括：
聚丙烯树脂32%
钾3%
铝2%
锰1%
钒20%
基体组分7%
钙12%
石灰石23%
其中，基体组分为：质量比为1:1的二氧化钛与母材。
将实施例7-12中制备的药芯焊丝进行连铸辊的堆焊，焊接过程中电弧稳定，飞溅少，焊缝成型、脱渣优良；采用GB/229-2007及GB228-2002标准测得其熔敷金属的力学性能指标为：抗拉强度σb：800-1000MPa，屈服强度σ0.2：400-500MPa，延伸率δ5：25-35％，冲击吸收功Akv(0℃)：80-100J。
硬度测试采用HR-580便携式硬度计，对每一堆焊层取5点打硬度，得到该焊丝堆焊层的平均硬度(HRC)为54-58。
磨损实验采用SGS-245磨损实验机进行测试，在堆焊层中取5个55*25*5mm试样，实验参数为：橡胶轮转速240转/分，转数为1000转，磨料为40-70目石英砂。材料耐磨性用磨损的失重量来衡量，实验用Q235钢作为对比，对比件失重量与测试件失重量之比为该试件的相对耐磨性，实验得到该焊丝堆焊层的平均耐磨性为13.5-16.5。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种自保护药芯焊丝，其特征在于：含有树脂与填充组分，填充组分被树脂胶黏后通过挤塑机挤出成型为焊丝；所述填充组分包括焊弧稳定剂、金属合金、焊渣组分及气体形成剂。
2.根据权利要求1所述的一种自保护药芯焊丝，其特征在于：所述树脂、焊弧稳定剂、金属合金、焊渣组分及气体形成剂的质量百分比为：
树脂30-45%
焊弧稳定剂1-10%
金属合金20-30%
焊渣组分13-34%
气体形成剂8-23%。
3.根据权利要求1或2所述的一种自保护药芯焊丝，其特征在于：所述树脂优选为含苯环的树脂。
4.根据权利要求1或2所述的一种自保护药芯焊丝，其特征在于：所述焊渣组分为基体组分与焊渣形成剂的混合物。
5.根据权利要求4所述的一种自保护药芯焊丝，其特征在于：所述基体组分与焊渣形成剂的质量百分比为（1:3）~（5:2）。
6.根据权利要求5所述的一种自保护药芯焊丝，其特征在于：所述基体组分为二氧化钛与母材的混合物，二氧化钛与母材的质量比为（1:6）~（1:1）。
7.根据权利要求5所述的一种自保护药芯焊丝，其特征在于：所述焊渣形成剂为钙或硅。
8.根据权利要求1或2所述的一种自保护药芯焊丝，其特征在于：所述焊弧稳定剂为钾或钠。
9.根据权利要求1或2所述的一种自保护药芯焊丝，其特征在于：所述金属合金为铝、钼、锰、钒、锌的其中任意质量比的一种或多种。
10.根据权利要求1或2所述的一种自保护药芯焊丝，其特征在于：气体形成剂为氟石或石灰石。
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