CN105983798A - 高强焊丝制造工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种产出高强焊丝综合性能高的高强焊丝制造工艺。其步骤包括焊丝冶炼，离线酸洗，焊丝拉拔，焊丝镀铜，焊丝层绕，所述焊丝拉拔的中间环节增加焊丝退火工艺。实验证明，在焊丝拉拔的中间环节进行退火方案具有很大的优势。因此，高强焊丝生产选择该退火方案。避免了高强焊丝生产过程中开裂，保证了焊丝拉拔、镀铜等工艺中的顺利进行，从而保证了高强焊丝的顺利生产，产出的焊丝具有镀铜结合力好，使用工艺性好，电弧稳定，焊接飞溅小，焊缝成型美观等特点。

Description

高强焊丝制造工艺

技术领域

本发明属于焊丝领域，尤其涉及焊丝制造工艺。

背景技术

目前，焊丝生产领域中，尤其是在780MPa以上级别高强焊丝的制造工艺中，焊丝的主要合金***采用Mn-Ni-Cr-Mo系，同时为改善焊丝的使用工艺性能及提高熔敷金属的低温冲击性能，焊丝中加入一定量的微合金化元素Ti和Zr。由于焊丝合金元素含量的增加，导致盘元的硬度增加，塑性降低，焊丝加工硬化加剧，由于高强焊丝的半成品强度高，拉拔过程中非常容易开裂，给焊丝的拉拔减径、镀铜等过程增加的很大的难度，常规的制造工艺不能保证焊丝的顺利生产，是不可取的拉拔制造工艺。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种产出高强焊丝综合性能高的高强焊丝制造工艺。

根据本发明的一个方面，提供一种高强焊丝制造工艺，其步骤包括焊丝冶炼，离线酸洗，焊丝拉拔，焊丝镀铜，焊丝层绕，所述焊丝拉拔的中间环节增加焊丝退火工艺。事实证明，在焊丝拉拔的中间环节进行退火方案具有很大的优势。因此，高强焊丝生产选择该退火方案。其有益效果是：避免了高强焊丝生产过程中开裂，保证了焊丝拉拔、镀铜等工艺中的顺利进行，从而保证了高强焊丝的顺利生产，产出的焊丝具有镀铜结合力好，使用工艺性好，电弧稳定，焊接飞溅小，焊缝成型美观等特点。

在一些实施方式中，所述焊丝拉拔中拉拔模具的工作角随着焊丝拉拔前后的尺寸决定，所述工作角的计算公式为：2α=（D₀-D₁)/D₀*180/3.14*4，其中D₀是进线尺寸，D₁是出线尺寸。其有益效果是：避免了焊丝拉拔过程中线材表面不均匀变形，由于焊丝原材料强度高，防止经多次拉拔后焊丝表面的效果差，各道次的模具配比遵循模具压缩率呈下降趋势配比。

在一些实施方式中，所述焊丝拉拔中拉拔模具润滑剂的摩擦系数为0.03-0.05，且在粗拔第一道次使用钙系，其余道次使用钠系。其有益效果是：有效的保证了拉拔中的润滑性和后续处理的容易性。

在一些实施方式中，所述离线酸洗中酸洗液中铁离子浓度≤35g/L，盐酸浓度为10%至15%。其有益效果是：清洗后线材表面质量良好，无氧化皮等残留，无发乌现象，解决了原有清洗质量不稳定状况。

在一些实施方式中，所述焊丝退火工艺中的保护气氛为甲醇和氮气的混合气体。其有益效果是：降低焊丝的氧化烧损和脱碳，焊丝退火后表面氧化皮少，且使用成本较低。

在一些实施方式中，所述焊丝退火工艺的保温时间计算公式为：t=AKD，其中t为加热时间（单位：min），A为加热系数（单位：min/mm），空气电阻加热炉进行合金钢退火时为1.3-1.6，K为装炉条件修正系数，通常取1-1.5，D为工件有效厚度（单位：mm）。其有益效果是：能够满足其工艺要求。

在一些实施方式中，所述焊丝退火工艺出炉温度为 300℃。其有益效果是：此温度时出炉，原材料焊丝拉拔顺畅性较好。

在一些实施方式中，所述焊丝镀铜工艺中碱洗温度为80~90℃，碱洗电流为600~650A，碱洗浓度为80~90g/L，酸洗电流为200~250A，镀铜采取的参数标准为[H₂SO₄]= 60~70 g/L，[Fe^{2 ＋}]≤60 g/L，[Cu^{2 ＋}]=15~20 g/L，温度T=35~40℃， E1添加剂。其有益效果是：保证了成品焊丝的表面质量高、防锈能力强及焊丝使用性能高，提高了清洗液清洗能力和电解导电能力，可以很容易的去除焊丝表面难以去除的焦碳和润滑剂。

附图说明

图1是无焊丝退火工艺中焊丝粗拔采用的模具配比数据。

图2是无焊丝退火工艺中焊丝精拔采用的模具配比数据。

图3是拉拔过程中焊丝半成品抗拉强度测试数据结果。

图4是原材料退火后拉拔模具总道次实验数据。

图5是原材料拉拔中间环节进行退火的拉拔模具总道次实验数据。

图6是两种焊丝退火时机实验方案数据比较。

图7是两种退火时机实验方案数据的综合比较。

图8是焊丝退火工艺中保护气氛筛选的实验数据。

具体实施方式

下面结合步骤和实验数据表格对本发明作进一步的说明。高强焊丝制造工艺，其步骤包括焊丝冶炼，离线酸洗，焊丝拉拔，焊丝镀铜，焊丝层绕，所述焊丝拉拔的中间环节增加焊丝退火工艺。

在焊丝退火必要性的研究中，无焊丝退火工艺中粗拔采用的模具配比和精拔采用的模具配比分别如附图1和附图2所示。粗拔过程实际情况记录为：拉拔至3.85mm时规格时，焊丝半成品出现发亮情况，拉拔至3.55mm规格时，出现焊丝中心开裂现象，拉拔至2.55mm规格时，焊丝中心开裂现象较多。精拔过程实际情况记录为：由于中心开裂导致焊丝不能够正常生产。

拉拔过程中的半成品抗拉强度测试结果如附图3所示，由实验表格数据表明：1000MPa级焊丝原材料采用不退火直接拉拔的难度非常高，并且不能保证生产的顺畅性，是不可取的拉拔制造工艺。

在焊丝退火工艺中，在优化退火时机时的实验如附图4和附图5所示，原材料退火后拉拔和拉拔中间环节进行退火分别如附图4和附图5所示，两个数据表格显示，焊丝拉拔的中间环节采用退火方案所用的拉拔模具总道次更少，且可以获得更好的拉拔性能、更低的加工性能、更低的加工能耗及更好的产品质量。

两种焊丝退火时机实验方案比较如附图6所示，从两个表格数据可以看出，焊丝拉拔的中间环节进行焊丝退火工艺后半成品抗拉强度更低，更利于产品制造。焊丝拉拔的中间环节进行退火工艺后的成品抗拉强度更低，利于客户使用。

两种退火时机实验方案的综合比较如附图7所示，从比较表格可以得出，采用在拉拔的中间环节进行退火方案具有很大的优势，因此，实际焊丝生产选择焊丝拉拔中间环节进行焊丝退火工艺。

由于焊丝原材料强度高，为了避免焊丝拉拔过程中线材表面不均匀变形，防止经多次拉拔后焊丝表面的效果差，各道次的模具配比遵循模具压缩率呈下降趋势配比，线材拉拔过程中，希望拉拔模具工作角尽可能小，但如果工作角太小，润滑剂将在线材表面附着很少，所以，焊丝拉拔中拉拔模具的工作角随着焊丝拉拔前后的尺寸决定，所述工作角的计算公式为：2α=（D₀-D₁)/D₀*180/3.14*4，其中D₀是进线尺寸，D₁是出线尺寸。

为了有效的保证焊丝拉拔中的润滑性和后续处理的容易性，所述焊丝拉拔中拉拔模具润滑剂的摩擦系数为0.03-0.05，且在粗拔第一道次使用钙系，其余道次使用钠系。

由于高强焊丝成分体系中添加了多种合金元素，使得清洗难度增大，需通过控制酸洗溶液的铁离子含量和提高酸洗溶液浓度来解决，以保证清洗后线材表面质量良好，无氧化皮等残留，无发乌现象，解决原有清洗质量不稳定状况。所述离线酸洗中酸洗液中铁离子浓度≤35 g/L，盐酸浓度为10%至15%。

为了降低焊丝的氧化烧损和脱碳，保证焊丝退火后表面氧化皮少，在焊丝退火工艺中选用保护气氛，筛选实验数据如附图8所示，由表格数据可以得出，所述焊丝退火工艺中的保护气氛为甲醇和氮气的混合气体，而且气氛保护的使用成本低。

在确定满足其焊丝退火工艺要求的最短时间时，所述焊丝退火工艺的保温时间计算公式为：t=AKD，其中t为加热时间（单位：min），A为加热系数（单位：min/mm），空气电阻加热炉进行合金钢退火时为1.3-1.6，K为装炉条件修正系数，通常取1-1.5，D为工件有效厚度（单位：mm）。

为了保证焊丝退火出炉后的拉拔顺畅性好，所述焊丝退火工艺出炉温度为 300℃。

焊丝镀铜工艺工序对成品焊丝的表面质量、防锈能力及焊丝使用性能产生重要影响，由于高强焊丝原材料抗拉强度高、表面硬度高，使焊丝半成品表面的润滑剂在拉拔过程中更多地转化为非常难以去除的焦碳，拉拔过程中使用小模具入口角及反复增加润滑剂载体以保证润滑剂能够尽可能多地附着在焊丝表面，况且在焊丝退火环节中，焊丝半成品表面会产生黑色富碳涂层。所述焊丝镀铜工艺中碱洗温度为80~90℃，碱洗电流为600~650A，碱洗浓度为80~90g/L，酸洗电流为200~250A，镀铜采取的参数标准为[H₂SO₄]= 60~70 g/L，[Fe^{2 ＋}]≤60 g/L，[Cu^{2 ＋}]=15~20 g/L，温度T=35~40℃， E1添加剂。提高电流密度以提高电气泡产生，且提高了清洗液清洗能力和电解导电能力，可以很容易的去除焊丝表面难以去除的焦碳和润滑剂。

以上所述的仅是本发明的一些实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的创造构思的前提下，还可以做出其它变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.高强焊丝制造工艺，其步骤包括焊丝冶炼，离线酸洗，焊丝拉拔，焊丝镀铜，焊丝层绕，其特征在于，所述焊丝拉拔的中间环节增加焊丝退火工艺。

2.如权利要求1所述的高强焊丝制造工艺，其特征在于，所述焊丝拉拔中拉拔模具的工作角随着焊丝拉拔前后的尺寸决定，所述工作角的计算公式为：2α=（D₀-D₁)/D₀*180/3.14*4，其中D₀是进线尺寸，D₁是出线尺寸。

3.如权利要求1所述的高强焊丝制造工艺，其特征在于，所述焊丝拉拔中拉拔模具润滑剂的摩擦系数为0.03-0.05，且在粗拔第一道次使用钙系，其余道次使用钠系。

4.如权利要求1所述的高强焊丝制造工艺，其特征在于，所述离线酸洗中酸洗液中铁离子浓度≤35g/L，盐酸浓度为10%至15%。

5.如权利要求1所述的高强焊丝制造工艺，其特征在于，所述焊丝退火工艺中的保护气氛为甲醇和氮气的混合气体。

6.如权利要求1所述的高强焊丝制造工艺，其特征在于，所述焊丝退火工艺的保温时间计算公式为：t=AKD，其中t为加热时间（单位：min），A为加热系数（单位：min/mm），空气电阻加热炉进行合金钢退火时为1.3-1.6，K为装炉条件修正系数，通常取1-1.5，D为工件有效厚度（单位：mm）。

7.如权利要求1所述的高强焊丝制造工艺，其特征在于，所述焊丝退火工艺出炉温度为 300℃。

8.如权利要求1所述的高强焊丝制造工艺，其特征在于，所述焊丝镀铜工艺中碱洗温度为80~90℃，碱洗电流为600~650A，碱洗浓度为80~90g/L，酸洗电流为200~250A，镀铜采取的参数标准为[H₂SO₄]= 60~70 g/L，[Fe^{2 ＋}]≤60 g/L，[Cu^{2 ＋}]=15~20 g/L，温度T=35~40℃， E1添加剂。