CN110744221B - TA1-Cu-Q345过渡层用焊丝及方法与坡口形式 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种TA1‑Cu‑Q345过渡层用焊丝,包括药芯和焊皮,其中药粉按质量百分比由以下组分组成:Ag粉30~40%,Ni粉30~40%,Si粉10~20%,B粉10~20%,以上组分质量百分比之和为100%。该焊丝解决了TA1‑Cu‑Q345三层复合板无法直接熔焊对接的问题。其制备方法为:按照上述配比称量各原料,将Ag粉、Ni粉、Si粉和B粉混合后烘干,然后紫铜带包裹,拉拔即得;采用药芯焊丝焊接时,TA1侧单边Cu层伸出长度为3~4mm,Q345侧单边Cu层伸出长度为1~2mm,两侧分别开不对称的V形坡口。本发明药芯焊丝合金元素较少,制备工艺简单,便于进行大规模批量生产。
Description
技术领域
本发明属于金属材料焊接技术领域,具体涉及TA1-Cu-Q345过渡层用焊丝,本发明还涉及该焊丝的制备方法与坡口形式。
背景技术
TA1-Q345复合板是一种通过***焊接的方式制备的双金属层状复合结构,兼有TA1优异的耐腐蚀性能和Q345高强度特点。实现其在压力容器的应用,既能满足压力容器承载能力的要求,又能解决TA1-Q345金属层状复合板不易直接熔焊连接的问题。已有的研究结果表明,TA1和Q345的主要合金元素Ti和Fe之间反应将生成脆性的Fe2Ti和FeTi金属间化合物,导致两者直接熔焊连接困难。目前,关于TA1-Q345双金属层状复合板的对接焊接主要是通过搭接焊接方式,既通过增加盖板结构,焊接时候TA1和TA1焊接,Q345和Q345焊接,不进行中间层的焊接。这种焊接方法工艺复杂,操作困难,因此难以实现工程化应用。在TA1-Q345双金属复合板的制备过程中,局部添加Cu中间层,制备TA1-Cu-Q345三层金属复合板结构。局部Cu层的加入可以防止TA1-Q345复合板对接焊接过程中Fe2Ti和FeTi金属间化合物的生成。配合以开发的过渡层焊接材料,将原先TA1-Q345之间的对接连接转变为TA1-Cu之间的对接连接和Cu-Q345之间的对接连接。复合板的直接熔焊连接操作简便,便于工程化应用。
发明内容
本发明的目的是提供一种TA1-Cu-Q345过渡层用焊丝,解决了TA1-Cu-Q345三层复合板无法直接熔焊对接的问题。
本发明的另一个目的是提供一种TA1-Cu-Q345过渡层用焊丝的制备方法。
本发明还有另一个目的是提供用采用上述焊丝焊接TA1-Cu-Q345三层金属复合板的坡口形式。
本发明所采用的技术方案是,一种TA1-Cu-Q345过渡层用焊丝,包括药芯和焊皮,其中药粉按质量百分比由以下组分组成:Ag粉30~40%,Ni粉30~40%,Si粉10~20%,B粉10~20%,以上组分质量百分比之和为100%。
本发明的特点还在于:
Ag粉的纯度≥99.9%,Ni粉的纯度≥99.9%,Si粉的纯度≥99.9%,B粉的纯度≥99.9%,4种金属粉的粒度均是200目。
焊皮为紫铜带,紫铜带厚度0.3mm,宽度7mm。
药芯焊丝中药芯粉末的填充量控制在25~30wt%。
本发明所采用的第二个技术方案是,TA1-Cu-Q345过渡层用焊丝的制备方法,具体步骤如下:
步骤1:按质量百分比分别称取Ag粉30~40%,Ni粉30~40%,Si粉10~20%,B粉10~20%,以上组分质量百分比之和为100%;
步骤2:将步骤1称取的Ag粉、Ni粉、Si粉和B粉,置于真空加热炉内加热、保温,去除药粉中的结晶水;烘干后的药粉放置于混粉机中进行充分的混合;
步骤3:采用酒精去除紫铜带表面的油脂,通过药芯焊丝拉丝设备把步骤2制备得到的药粉包裹在紫铜带内,第一道拉拔磨具孔径为2.6mm;
步骤4:第一道工序拉拔完毕后,将磨具孔径依次换至2.3mm,2.1mm,1.9mm,1.8mm,1.7mm,1.6mm,1.5mm进行拉拔;
步骤5:对步骤4制备的药芯焊丝,在真空热处理炉中进行热处理;
步骤6:对步骤5中热处理的药芯焊丝依次经过1.3mm、1.2mm孔径的磨具拉拔,最终获得的药芯焊丝直径为1.2mm;
步骤7:药芯焊丝拉拔完毕后,经绕丝机缠绕在焊丝盘上,最终密封在药芯焊丝真空包装袋内待用。
本发明的特点还在于:
步骤1中,Ag粉的纯度≥99.9%,Ni粉的纯度≥99.9%,Si粉的纯度≥99.9%,B粉的纯度≥99.9%,4种金属粉的粒度均是200目。
步骤2中,真空加热炉内加热温度为150℃,保温时间为1h;混粉机中混合时间为30min;步骤5中,热处理的加热温度为450℃,保温时间为2h。
药芯焊丝中药芯粉末的填充量控制在25~30wt%。
本发明所采用的第三个技术方案是,采用上述的焊丝焊接TA1-Cu-Q345三层金属复合板的坡口形式,TA1侧单边Cu层伸出长度为3~4mm,Q345侧单边Cu层伸出长度为1~2mm,两侧分别开不对称的V形坡口,其中TA1侧坡口角度为100°,Q345侧坡口角度为70°。
本发明的有益效果是,
(1)本发明药芯焊丝直径比较小,丝径为1.2mm的药芯焊丝适用广泛,该药芯焊丝既可用于TIG焊,又可用于MIG焊;
(2)Ag、Ni、Si和B元素作为药芯焊丝中药粉的主要组元,对于直接熔焊连接TA1-Cu-Q345三层金属复合板,TA1侧过渡层材料的选择和应用至关重要。药芯焊丝药皮的主要成为为Cu。从冶金反应产物考虑,Ag元素和Ti、Cu元素之间反应生成塑韧性较好的共晶组织,这些共晶组织的形成同时也可以降低焊丝的熔点。Ni元素与Cu之间可以无限固溶、Ni与Ti之间反应将生成多种Ni-Ti系金属间化合物,Cu-Ti-Ni三元合金系为主的熔池中,Cu-Ti、Ni-Ti等金属间化合物呈现弥散分布,从而可以提高焊缝的塑韧性。在焊接过程中,Si、B元素优先与合金粉末中的氧和工件表面的氧化物作用,生成低熔点的硼硅酸盐覆盖在表面,防止液态金属氧化,改善对基体的润湿能力。
(3)TA1-Cu-Q345三层金属复合板剥离出部分Cu层后,两侧各开不对称V形坡口,先用ERCuSi-Al焊丝焊接伸出的Cu层和Q345侧过渡层,接着用ER50-6焊丝在Q345侧坡口焊接Q345层,再用本发明的药芯焊丝在TA1侧坡口处焊接过渡层。最后用ERTi-1焊丝焊接TA1层,所得焊接接头具有优良的强韧性;
(4)本发明药芯焊丝合金元素较少,制备工艺简单,便于进行大规模批量生产。
附图说明
图1是TA1-Cu-Q345三层金属复合板坡口尺寸示意图;
图2是TA1-Cu-Q345三层金属复合板焊接顺序示意图;
图3为实施案例2制备的药芯焊丝,在TA1-Cu-Q345三层金属复合板焊接时,TA1侧过渡层焊缝的扫描电镜低倍组织形貌图;
图4为实施案例2制备的药芯焊丝,在TA1-Cu-Q345三层金属复合板焊接时,TA1侧过渡层与Cu层焊缝的扫描电镜高倍微观组织形貌图;
图5为实施案例2制备的药芯焊丝,在TA1-Cu-Q345三层金属复合板焊接时,TA1侧过渡层焊缝与TA1层焊缝的扫描电镜高倍微观组织形貌图。
图中,1.Cu中间层焊缝,2.Q345过渡层焊缝,3.Q345焊缝,4.TA1过渡层焊缝,5.TA1焊缝。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明提供一种TA1-Cu-Q345过渡层用焊丝,包括药芯和焊皮,其中药粉按质量百分比由以下组分组成:Ag粉30~40%,Ni粉30~40%,Si粉10~20%,B粉10~20%,以上组分质量百分比之和为100%。
Ag粉的纯度≥99.9%,Ni粉的纯度≥99.9%,Si粉的纯度≥99.9%,B粉的纯度≥99.9%,4种金属粉的粒度均是200目。
焊皮为紫铜带,紫铜带厚度0.3mm,宽度7mm。
药芯焊丝中药芯粉末的填充量控制在25~30wt%。
该药芯焊丝中各组分的作用、功能及所开坡口形式的作用如下:
Cu中间层的剥离,可以有效阻断TA1和Q345主要合金元素Ti和Fe反应生成脆性的Fe2Ti和FeTi脆性金属间化合物,从而从根本上提高了TA1-Cu-Q345复合板对接焊缝的质量。
Cu元素作为药芯焊丝的主要合金元素,Cu元素和Ti元素反应生成多种Cu-Ti化合物。由于Cu合金的熔点较低,采用所制备的药芯焊丝进行TA1一侧过渡层焊接时,可以有效降低焊接热输入,从而减少两侧TA1母材的大量熔化;
Ag元素作为药芯焊丝中药粉的主要组元,由于Ag元素和Ti、Cu元素反应可以形成塑韧性较好的共晶组织,这些共晶组织的形成也可以降低焊丝的熔点;
Ni元素作为药芯焊丝中药粉的另一个主要组元,Ni与Cu焊接性较好,可以生成无限固溶体,塑韧性好。Ni与Ti之间可以生成多种Ni-Ti金属间化合物。由于TA1侧过渡层焊丝的主要合金元素为Cu,当采用其进行TA1侧过渡层的焊接时,焊缝中不可避免生成Cu-Ti金属间化合物,当Cu-Ti金属间化合物尺寸较大时,将严重降低焊缝的塑韧性。当焊缝中添加Ni元素后,Ni-Ti金属间化合物可以起到弥散Cu-Ti金属间化合物的作用,从而提高焊缝的塑韧性;
Si、B元素的加入,一方面作为脱氧剂和自熔剂增加基体的润湿性,另一方面通过弥散强化和固溶强化来提高焊缝的强度;
本发明还提供上述TA1-Cu-Q345过渡层用焊丝的制备方法,具体步骤如下:
步骤1:按质量百分比分别称取Ag粉30~40%,Ni粉30~40%,Si粉10~20%,B粉10~20%,以上组分质量百分比之和为100%;
步骤2:将步骤1称取的Ag粉、Ni粉、Si粉和B粉,置于真空加热炉内加热、保温,加热温度为150℃,保温时间为1h,去除药粉中的结晶水;烘干后的药粉放置于混粉机中进行充分的混合,混合时间为30min;
步骤3:采用酒精去除紫铜带表面的油脂,通过药芯焊丝拉丝设备把步骤2制备得到的药粉包裹在紫铜带内,第一道拉拔磨具孔径为2.6mm;
步骤4:第一道工序拉拔完毕后,将磨具孔径依次换至2.3mm,2.1mm,1.9mm,1.8mm,1.7mm,1.6mm,1.5mm进行拉拔;
步骤5:对步骤4制备的药芯焊丝,在真空热处理炉中进行热处理,加热温度为450℃,保温时间为2h;
步骤6:对步骤5中热处理的药芯焊丝依次经过1.3mm、1.2mm孔径的磨具拉拔,最终获得的药芯焊丝直径为1.2mm;
步骤7:药芯焊丝拉拔完毕后,经绕丝机缠绕在焊丝盘上,最终密封在药芯焊丝真空包装袋内待用。
其中,Ag粉的纯度≥99.9%,Ni粉的纯度≥99.9%,Si粉的纯度≥99.9%,B粉的纯度≥99.9%,4种金属粉的粒度均是200目;药芯焊丝中药芯粉末的填充量控制在25~30wt%。
本发明还提供采用上述焊丝焊接TA1-Cu-Q345三层金属复合板时的坡口形式,首先剥离出部分Cu层,TA1侧和Q345侧剥离Cu层的宽度不一致,TA1侧单边Cu层伸出长度为3~4mm,Q345侧单边Cu层伸出长度为1~2mm。两侧分别开不对称的V形坡口,其中TA1侧坡口角度为100°,Q345侧坡口角度为70°。
实施例1
步骤1:按质量百分比分别称取Ag粉40%,Ni粉30%,Si粉15%,B粉15%,以上组分质量百分比之和为100%;
步骤2:将步骤1称取的Ag粉、Ni粉、Si粉和B粉,将其置于真空加热炉内加热,加热温度为150℃,保温时间为1h,去除药粉中的结晶水;烘干后的药粉放置于混粉机中进行充分的混合,混合时间为30min;
步骤3:采用酒精去除紫铜带表面的油脂,通过药芯焊丝拉丝设备把步骤2制备得到的药粉包裹在紫铜带内,第一道拉拔磨具孔径为2.6mm;
步骤4:第一道工序拉拔完毕后,磨具孔径依次换至2.3mm,2.1mm,1.9mm,1.8mm,1.7mm,1.6mm,1.5mm;
步骤5:对步骤4制备的药芯焊丝,在真空热处理炉中进行热处理,加热温度为450℃,保温时间为2h;
步骤6:对步骤5中热处理的药芯焊丝依次经过1.3mm、1.2mm孔径的磨具拉拔,最终获得的药芯焊丝直径为1.2mm;
步骤7:药芯焊丝拉拔完毕后,经绕丝机缠绕在焊丝盘上,最终密封在药芯焊丝真空包装袋内待用。
其中,药芯焊丝中药芯粉末的填充量控制为25wt%。
用实施例1制备的TA1-Cu-Q345三层金属复合板TA1侧过渡层焊接用药芯焊丝,配合ERTi-1焊丝(TA1层),及ERCuSi-Al焊丝(Cu层、Q345侧过渡层)和ER50-6焊丝(Q345层)焊接TA1-Cu-Q345三层复合板。焊接工艺为:TA1-Cu-Q345三层金属复合板,首先剥离出部分Cu层,TA1侧单边Cu层伸出长度为3mm,Q345侧单边Cu层伸出长度为1mm。两侧分别开不对称的V形坡口,其中TA1侧坡口角度为100°,Q345侧坡口角度为70°,坡口形式如图1所示。TA1-Cu-Q345三层复合板对接焊接过程如图2所示,首先进行中间层Cu层的焊接,为Cu中间层焊缝1;接着用ERCuSi-Al焊丝焊接中间层Cu和Q345侧过渡层,为Q345过渡层焊缝2;然后用ER50-6焊丝在Q345侧坡口焊接Q345层,为Q345焊缝3;Q345层焊完后,将复合板翻转,用本发明的药芯焊丝在TA1侧坡口处焊接过渡层,为TA1过渡层焊缝4;最后用ERTi-1焊丝焊接TA1层,为TA1焊缝5。Cu中间层(ERCuSi-Al焊丝)焊接电流为50-100A,Q345侧过渡层(ERCuSi-Al焊丝)焊接电流为130-180A,Q345层(ER50-6)焊接电流为180-230A,TA1侧过渡层焊接电流为80-100A,TA1层(ERTi-1)焊接电流为:100-120A。
经测试,焊接接头力学性能为:抗拉强度491MPa,断后延伸率8%。
实施例2
步骤1:按质量百分比分别称取Ag粉30%,Ni粉40%,Si粉15%,B粉15%,以上组分质量百分比之和为100%;
步骤2:将步骤1称取的Ag粉、Ni粉、Si粉和B粉,将其置于真空加热炉内加热,加热温度为150℃,保温时间为1h,去除药粉中的结晶水;烘干后的药粉放置于混粉机中进行充分的混合,混合时间为30min;
步骤3:采用酒精去除紫铜带表面的油脂,通过药芯焊丝拉丝设备把步骤2制备得到的药粉包裹在紫铜带内,第一道拉拔磨具孔径为2.6mm;
步骤4:第一道工序拉拔完毕后,将磨具孔径依次换至2.3mm,2.1mm,1.9mm,1.8mm,1.7mm,1.6mm,1.5mm进行拉拔;
步骤5:对步骤4制备的药芯焊丝,在真空热处理炉中进行热处理,加热温度为450℃,保温时间为2h;
步骤6:对步骤5中热处理的药芯焊丝依次经过1.3mm、1.2mm孔径的磨具拉拔,最终获得的药芯焊丝直径为1.2mm;
步骤7:药芯焊丝拉拔完毕后,经绕丝机缠绕在焊丝盘上,最终密封在药芯焊丝真空包装袋内待用;
其中,药芯焊丝中药芯粉末的填充量控制为30wt%。
用实施例2制备的TA1-Cu-Q345三层金属复合板TA1侧过渡层焊接用药芯焊丝,配合ERTi-1焊丝(TA1层),及ERCuSi-Al焊丝(Cu层、Q345侧过渡层)和ER50-6焊丝(Q345层)焊接TA1-Cu-Q345三层复合板。焊接工艺为:TA1-Cu-Q345三层金属复合板,首先剥离出部分Cu层,TA1侧单边Cu层伸出长度为4mm,Q345侧单边Cu层伸出长度为2mm。两侧分别开不对称的V形坡口,其中TA1侧坡口角度为100°,Q345侧坡口角度为70°。先用ERCuSi-Al焊丝焊接中间层Cu和Q345侧过渡层,接着用ER50-6焊丝在Q345侧坡口焊接Q345层,再用本发明的药芯焊丝在TA1侧坡口处焊接过渡层,最后用ERTi-1焊丝焊接TA1层。Cu中间层(ERCuSi-Al焊丝)焊接电流为50-100A,Q345侧过渡层(ERCuSi-Al焊丝)焊接电流为130-180A,Q345层(ER50-6)焊接电流为180-230A,TA1侧过渡层焊接电流为80-100A,TA1层(ERTi-1)焊接电流为:100-120A。
经测试,焊接接头力学性能为:抗拉强度535MPa,断后延伸率17%。
实施例2制备得到的药芯焊丝焊接TA1-Cu-Q345三层金属复合板TA1侧过渡层焊缝的扫描电镜低倍组织见图3所示,图4是TA1侧过渡层焊缝与Cu层焊缝的扫描电镜高倍微观组织形貌,图5是TA1侧过渡层焊缝与TA1焊缝的扫描电镜高倍微观组织形貌。从低倍扫描电镜图片上可以看出,TA1侧过渡层焊缝与底部Cu、两侧TA1之间衔接良好,无宏观裂纹等焊接缺陷。从高倍扫描电镜图片可以看出,TA1侧过渡层焊缝与Cu层焊缝、TA1侧过渡层焊缝与TA1焊缝之间以熔合线隔开,熔合线清晰,熔合线附近未发现裂纹、气孔等常见缺陷。
实施例3
步骤1:按质量百分比分别称取Ag粉35%,Ni粉35%,Si粉20%,B粉10%,以上组分质量百分比之和为100%;
步骤2:将步骤1称取的Ag粉、Ni粉、Si粉和B粉,将其置于真空加热炉内加热,加热温度为150℃,保温时间为1h,去除药粉中的结晶水;烘干后的药粉放置于混粉机中进行充分的混合,混合时间为30min;
步骤3:采用酒精去除紫铜带表面的油脂,通过药芯焊丝拉丝设备把步骤2制备得到的药粉包裹在紫铜带内,第一道拉拔磨具孔径为2.6mm;
步骤4:第一道工序拉拔完毕后,将磨具孔径依次换至2.3mm,2.1mm,1.9mm,1.8mm,1.7mm,1.6mm,1.5mm进行拉拔;
步骤5:对步骤4制备的药芯焊丝,在真空热处理炉中进行热处理,加热温度为450℃,保温时间为2h;
步骤6:对步骤5中热处理的药芯焊丝依次经过1.3mm、1.2mm孔径的磨具拉拔,最终获得的药芯焊丝直径为1.2mm;
步骤7:药芯焊丝拉拔完毕后,经绕丝机缠绕在焊丝盘上,最终密封在药芯焊丝真空包装袋内待用;
其中,药芯焊丝中药芯粉末的填充量控制为26wt%。
用实施例3制备的TA1-Cu-Q345三层金属复合板TA1侧过渡层焊接用药芯焊丝,配合ERTi-1焊丝(TA1层),及ERCuSi-Al焊丝(Cu层、Q345侧过渡层)和ER50-6焊丝(Q345层)焊接TA1-Cu-Q345三层复合板。焊接工艺为:TA1-Cu-Q345三层金属复合板,首先剥离出部分Cu层,TA1侧单边Cu层伸出长度为4mm,Q345侧单边Cu层伸出长度为1mm。两侧分别开不对称的V形坡口,其中TA1侧坡口角度为100°,Q345侧坡口角度为70°。先用ERCuSi-Al焊丝焊接中间层Cu和Q345侧过渡层,接着用ER50-6焊丝在Q345侧坡口焊接Q345层,再用本发明的药芯焊丝在TA1侧坡口处焊接过渡层,最后用ERTi-1焊丝焊接TA1层。Cu中间层(ERCuSi-Al焊丝)焊接电流为50-100A,Q345侧过渡层(ERCuSi-Al焊丝)焊接电流为130-180A,Q345层(ER50-6)焊接电流为180-230A,TA1侧过渡层焊接电流为80-100A,TA1层(ERTi-1)焊接电流为:100-120A。
经测试,焊接接头力学性能为:抗拉强度515MPa,断后延伸率7%。
实施例4
步骤1:按质量百分比分别称取Ag粉30%,Ni粉40%,Si粉10%,B粉20%,以上组分质量百分比之和为100%;
步骤2:将步骤1称取的Ag粉、Ni粉、Si粉和B粉,将其置于真空加热炉内加热,加热温度为150℃,保温时间为1h,去除药粉中的结晶水;烘干后的药粉放置于混粉机中进行充分的混合,混合时间为30min;
步骤3:采用酒精去除紫铜带表面的油脂,通过药芯焊丝拉丝设备把步骤2制备得到的药粉包裹在紫铜带内,第一道拉拔磨具孔径为2.6mm;
步骤4:第一道工序拉拔完毕后,将磨具孔径依次换至2.3mm,2.1mm,1.9mm,1.8mm,1.7mm,1.6mm,1.5mm进行拉拔;
步骤5:对步骤4制备的药芯焊丝,在真空热处理炉中进行热处理,加热温度为450℃,保温时间为2h;
步骤6:对步骤5中热处理的药芯焊丝依次经过1.3mm、1.2mm孔径的磨具拉拔,最终获得的药芯焊丝直径为1.2mm;
步骤7:药芯焊丝拉拔完毕后,经绕丝机缠绕在焊丝盘上,最终密封在药芯焊丝真空包装袋内待用;其中,药芯焊丝中药芯粉末的填充量控制为27wt%。
用实施例4制备的TA1-Cu-Q345三层金属复合板TA1侧过渡层焊接用药芯焊丝,配合ERTi-1焊丝(TA1层),及ERCuSi-Al焊丝(Cu层、Q345侧过渡层)和ER50-6焊丝(Q345层)焊接TA1-Cu-Q345三层复合板。焊接工艺为:TA1-Cu-Q345三层金属复合板,首先剥离出部分Cu层,TA1侧单边Cu层伸出长度为3mm,Q345侧单边Cu层伸出长度为1.5mm。两侧分别开不对称的V形坡口,其中TA1侧坡口角度为100°,Q345侧坡口角度为70°。先用ERCuSi-Al焊丝焊接中间层Cu和Q345侧过渡层,接着用ER50-6焊丝在Q345侧坡口焊接Q345层,再用本发明的药芯焊丝在TA1侧坡口处焊接过渡层,最后用ERTi-1焊丝焊接TA1层。Cu中间层(ERCuSi-Al焊丝)焊接电流为50-100A,Q345侧过渡层(ERCuSi-Al焊丝)焊接电流为130-180A,Q345层(ER50-6)焊接电流为180-230A,TA1侧过渡层焊接电流为80-100A,TA1层(ERTi-1)焊接电流为:100-120A。
经测试,焊接接头力学性能为:抗拉强度523MPa,断后延伸率10%。
实施例5
步骤1:按质量百分比分别称取Ag粉35%,Ni粉40%,Si粉15%,B粉10%,以上组分质量百分比之和为100%;
步骤2:将步骤1称取的Ag粉、Ni粉、Si粉和B粉,将其置于真空加热炉内加热,加热温度为150℃,保温时间为1h,去除药粉中的结晶水;烘干后的药粉放置于混粉机中进行充分的混合,混合时间为30min;
步骤3:采用酒精去除紫铜带表面的油脂,通过药芯焊丝拉丝设备把步骤2制备得到的药粉包裹在紫铜带内,第一道拉拔磨具孔径为2.6mm;
步骤4:第一道工序拉拔完毕后,将磨具孔径依次换至2.3mm,2.1mm,1.9mm,1.8mm,1.7mm,1.6mm,1.5mm进行拉拔;
步骤5:对步骤4制备的药芯焊丝,在真空热处理炉中进行热处理,加热温度为450℃,保温时间为2h;
步骤6:对步骤5中热处理的药芯焊丝依次经过1.3mm、1.2mm孔径的磨具拉拔,最终获得的药芯焊丝直径为1.2mm;
步骤7:药芯焊丝拉拔完毕后,经绕丝机缠绕在焊丝盘上,最终密封在药芯焊丝真空包装袋内待用;其中,药芯焊丝中药芯粉末的填充量控制为25wt%。
用实施例5制备的TA1-Cu-Q345三层金属复合板TA1侧过渡层焊接用药芯焊丝,配合ERTi-1焊丝(TA1层),及ERCuSi-Al焊丝(Cu层、Q345侧过渡层)和ER50-6焊丝(Q345层)焊接TA1-Cu-Q345三层复合板。焊接工艺为:TA1-Cu-Q345三层金属复合板,首先剥离出部分Cu层,TA1侧单边Cu层伸出长度为3.5mm,Q345侧单边Cu层伸出长度为2mm。两侧分别开不对称的V形坡口,其中TA1侧坡口角度为100°,Q345侧坡口角度为70°。先用ERCuSi-Al焊丝焊接中间层Cu和Q345侧过渡层,接着用ER50-6焊丝在Q345侧坡口焊接Q345层,再用本发明的药芯焊丝在TA1侧坡口处焊接过渡层,最后用ERTi-1焊丝焊接TA1层。Cu中间层(ERCuSi-Al焊丝)焊接电流为50-100A,Q345侧过渡层(ERCuSi-Al焊丝)焊接电流为130-180A,Q345层(ER50-6)焊接电流为180-230A,TA1侧过渡层焊接电流为80-100A,TA1层(ERTi-1)焊接电流为:100-120A。
经测试,焊接接头力学性能为:抗拉强度491MPa,断后延伸率12%。
经优化在药芯焊丝药粉填充率控制在25%~30%时,质量百分比为30%的Ag粉、40%的Ni粉,15%的Si粉和15%的B粉的情况下,焊接TA1-Cu-Q345三层金属复合板TA1侧过渡层可以得到成型效果最好、缺陷最少及力学性能较好的焊缝。TA1-Cu-Q345三层金属复合板,TA1侧单边Cu层伸出长度为4mm,Q345侧单边Cu层伸出长度为2mm。两侧分别开不对称的V形坡口,其中TA1侧坡口角度为100°,Q345侧坡口角度为70°,所得焊接接头具有优良的强韧性。
Claims (3)
1.一种TA1-Cu-Q345过渡层用焊丝,其特征在于,包括药芯和焊皮,其中药芯按质量百分比由以下组分组成:Ag粉30~40%,Ni粉30~40%,Si粉10~20%,B粉10~20%,以上组分质量百分比之和为100%;
Ag粉的纯度≥99.9%,Ni粉的纯度≥99.9%,Si粉的纯度≥99.9%,B粉的纯度≥99.9%,4种粉末的粒度均是200目;
焊皮为紫铜带,紫铜带厚度0.3mm,宽度7mm;
药芯焊丝中药芯粉末的填充量控制在25~30wt%。
2.采用如权利要求1所述的焊丝焊接TA1-Cu-Q345三层金属复合板的坡口形式,其特征在于,TA1侧单边Cu层伸出长度为3~4mm,Q345侧单边Cu层伸出长度为1~2mm,两侧分别开不对称的V形坡口,其中TA1侧坡口角度为100°,Q345侧坡口角度为70°。
3.TA1-Cu-Q345过渡层用焊丝的制备方法,其特征在于,具体步骤如下:
步骤1:按质量百分比分别称取Ag粉30~40%,Ni粉30~40%,Si粉10~20%,B粉10~20%,以上组分质量百分比之和为100%;
步骤2:将步骤1称取的Ag粉、Ni粉、Si粉和B粉,置于真空加热炉内加热、保温,去除药芯中的结晶水;烘干后的药芯放置于混粉机中进行充分的混合;
步骤3:采用酒精去除紫铜带表面的油脂,通过药芯焊丝拉丝设备把步骤2制备得到的药芯包裹在紫铜带内,第一道拉拔磨具孔径为2.6mm;
步骤4:第一道工序拉拔完毕后,将磨具孔径依次换至2.3mm,2.1mm,1.9mm,1.8mm,1.7mm,1.6mm,1.5mm进行拉拔;
步骤5:对步骤4制备的药芯焊丝,在真空热处理炉中进行热处理;
步骤6:对步骤5中热处理的药芯焊丝依次经过1.3mm、1.2mm孔径的磨具拉拔,最终获得的药芯焊丝直径为1.2mm;
步骤7:药芯焊丝拉拔完毕后,经绕丝机缠绕在焊丝盘上,最终密封在药芯焊丝真空包装袋内待用;
步骤1中,Ag粉的纯度≥99.9%,Ni粉的纯度≥99.9%,Si粉的纯度≥99.9%,B粉的纯度≥99.9%,4种粉末的粒度均是200目;
步骤2中,真空加热炉内加热温度为150℃,保温时间为1h;混粉机中混合时间为30min;步骤5中,热处理的加热温度为450℃,保温时间为2h;
药芯焊丝中药芯粉末的填充量控制在25~30wt%。
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