CN111702370B - 一种锌粉漆及镀锌薄板用自保护焊丝 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种锌粉漆及镀锌薄板用自保护焊丝,所述锌粉漆及镀锌薄板用自保护焊丝的全焊丝成分及含量如下:金属Al:2‑7%,氟化物:1.5‑6%,金属Mg:0.5‑2%,金属Mn:0.5‑2%,金属Si:0.1‑1%,C:0.1‑1%,余量:Fe;所述氟化物包含CaF2、BaF2、LiF;三者比例为CaF2/BaF2+LiF∶4‑6。本发明自保护焊丝适用于板厚4.8mm以下的锌粉漆及镀锌板对接焊道的单道焊接,其焊道韧性良好,几乎无气孔缺陷。
Description
技术领域
本发明属于焊接材料领域,具体涉及一种锌粉漆及镀锌薄板用自保护焊丝。
背景技术
锌粉漆及镀锌薄板焊接的应用上,焊接时板材容易被贯穿,焊道常会有严重气孔及焊道容易断裂的问题。锌粉漆及镀锌薄板焊接由于镀层的分解,焊道很容易产生气孔,尤其是在自保护焊接时,因为不使用保护气体遮护来隔离空气中的N2、O2等,所以更容易在焊道中产生严重的虫孔、气孔等缺陷。
发明内容
为解决以上技术问题,本发明提供了一种锌粉漆及镀锌薄板用自保护焊丝,焊道韧性良好,几乎无气孔之缺陷,且不必外接保护气体,方便焊接使用。本发明适用于板厚4.8mm以下的锌粉漆及镀锌板对接焊道之单道焊接,符合AWS A5.20E71T-14规范要求。
为实现上述目的,本发明的技术方案是,一种锌粉漆及镀锌薄板用自保护焊丝,全焊丝成分及含量如下:金属Al:2-7%,复合氟化物:1.5-6%,金属Mg:0.5-2%,金属Mn:0.5-2%,金属Si:0.1-1%,C:0.1-1%,余量:Fe;其中,所述复合氟化物包含CaF2、BaF2、LiF;三者比例为CaF2/BaF2+LiF:4-6。
优选的,所述锌粉漆及镀锌薄板用自保护焊丝的成分及含量如下:金属Al:3.5-5.5%,氟化物:3.4-6.0%,金属Mg:1.2-1.8%,金属Mn:1.1-1.8%,金属Si:0.25-0.55%,C:0.32-0.45%,余量:Fe;其中,氟化物中的CaF2/BaF2+LiF:4.0-5.2。
优选的,所述锌粉漆及镀锌薄板用自保护焊丝的成分及含量如下:金属Al:5.5%,氟化物:3.6%,金属Mg:1.8%,金属Mn:1.2%,金属Si:0.45%,C:0.45%,余量:Fe;其中,氟化物中的CaF2/BaF2+LiF为5.2。
优选的,所述氟化物选自CaF2、MgF2、BaF2、LiF及冰晶石。
优选的,所述锌粉漆及镀锌薄板用自保护焊丝适用于板厚4.8mm以下锌粉漆及镀锌板对接焊道的单道焊接。
适当的金属Al量,可使焊道作业良好,焊道韧性佳,几乎没有气孔缺陷。Al量低于2%时,焊接时电弧不稳定,飞溅大且多,焊道容易产生气孔。焊接接合不良而致使焊道断裂。Al高于7%时,电弧力太强造成熔池搅动而使飞溅喷出,还可能将薄板焊穿。另外由于残留于焊道中的Al含量太高。使得焊道凝固过程晶粒粗大而变脆。Al的添加可使用Al金属,Al-Fe,Al-Mg金属等。
适当的氟化物可调整合适的熔池的凝固速度,且也可辅助产生保护气氛而避免产生焊道的气孔缺陷。氟化物低于1.5%,熔池熔点高,凝固速度太快,N2和O2等来不及溢出,气孔缺陷量增多且保护气氛也可能不足而造成气孔缺陷。复合氟化物高于6%时,焊接时F的负离子多,造成电弧不稳定,致使焊接作业性不良,且因熔池的熔点太低而凝固太慢,因而焊穿板材。
氟化物的来源可以是CaF2,MgF2,BaF2,LiF及冰晶石等。CaF2/BaF2+LiF的比例适当时,焊接保护良好,气孔缺陷极少,焊接作业性佳,焊道美观。CaF2/BaF2+LiF高于6时,电弧周围保护不足,焊道容易有气孔之缺陷,CaF2/BaF2+LiF低于4时,电弧不稳定,焊接作业性不佳。
适当的Mg含量,可使电弧稳定,飞溅少,焊接作业性良好,气孔缺陷少,焊道平整。Mg量低于O.5%时,保护气氛不足,容易造成气孔之缺陷,电弧不稳定。Mg高于2%时,由于Mg气化量太多,搅动保护气氛,致使空气中的N2和O2等进入熔池而造成气孔。Mg的添加可使用Mg金属,Mg-Fe,Al-Mg合金等。
适当的Mn量可调整焊道的强度,改善抗裂性及耐气孔性,Mn含量低于0.5%时强度不足且焊道会有偶发性气孔,Mn大于2%时,强度会太高,Mn更高时,有可能造成焊道变脆而造成焊道裂纹。Mn的添加可使用电解锰,Mn-Fe,Si-Mn-Fe合金等。
适当的Si量,焊道外观平整,抗裂性良好,Si含量低于0.1%时,由于熔池太稠不易铺开致使凝固后焊道窄而凸。Si高于1%时,因熔池太稀致使焊道太宽而薄,使得焊高不足而无法抵抗焊接产生的热应力及板材的拘束了,致使焊道产生纵向裂纹。Si的添加可使用Si金属、Si-Fe、Si-Mn-Fe合金等。
适当的C含量可使其焊道的金相具有韧性的组织且晶粒大小适当,C低于0.1%时,凝固过程晶粒粗大因而抗裂性不佳。C高于1%时会产生脆性的金相组织,抗裂性也不佳。C的添加可使用石墨、高C-Mn-Fe合金、SiC等。
锌粉漆及镀锌薄板焊接由于镀层的分解,焊道很容易产生气孔,尤其是在自保护焊接时,因为不使用保护气体遮护来隔离空气中的N2、O2等,所以更容易在焊道中产生严重的虫孔、气孔等缺陷。因此使用自保护焊丝焊接锌粉漆及镀锌板材时,焊丝本身就必须利用Al、Mg、Mn、C等的脱氧、脱氮能力来脱除融入熔池中的N2和O2,以避免焊道中产生气孔缺陷,本发明通过控制适当的Al金属及Mg金属量,使焊道无气孔缺陷;通过搭配适当的CaF2/BaF2+LiF,使焊接保护良好,气孔缺陷极少,焊接作业性佳,焊道美观。另外,本发明焊丝的组成成分设计也考虑了焊渣熔点,低熔点的焊渣使熔池凝固前融入熔池中N2、O2等有足够的时间溢出。
本发明焊丝由于用于薄板对接焊接,所以焊丝于焊接时电弧力必须适当,电弧力如果太弱,无法熔透板材。电弧力太强则会焊穿板材,所以对于此类焊材,如何有适当的电弧力也是重要的课题。
另外,本发明所焊接的焊道,也需是韧性良好的金相组织及适当的晶粒大小,且焊道的力学强度也必须适当,致使焊道良好的抗裂性。
本发明综合考虑电弧力、焊道韧性、抗裂性等使用要求,采用恰当的原料成分和合适的比例搭配,制备出的锌粉漆及镀锌板自保护焊丝,适用于板厚4.8mm以下锌粉漆及镀锌板对接焊道单道焊接,焊道韧性良好,几乎无气孔之缺陷,焊接作业性良好,电弧稳定,飞溅少,焊道外观佳,无裂纹,板材不贯穿,力学性能符合规范要求。且本发明自保护焊丝,完全不必外接保护气体,很方便焊接使用。本发明适用于板厚4.8mm以下的锌粉漆及镀锌板对接焊道之单道焊接,符合AWS A5.20 E71T-14规范要求。
具体实施方式
实施例1~5
一种锌粉漆及镀锌板用自保护焊丝,由碳钢外皮包覆药芯焊丝组成。全焊丝成分及含量如下:金属Al:2-7%,氟化物:1.5-6%,金属Mg:0.5-2%,金属Mn:0.5-2%,金属Si:0.1-1%,C:0.1-1%,余量:Fe;所述氟化物包含CaF2、BaF2、LiF;三者比例为CaF2/BaF2+LiF:4-6。
其中,本发明所使用的钢带成分及含量如表1(%):
在使用的实施例中,钢带的厚度为0.8mm,宽度为19mm,焊接测试焊接板材为厚度4mm之镀锌板。
测试焊丝线径1.6mm,焊接电流140A,电压16V,焊接速度1.3m/min。
本发明的实施例1~5及比较例的成分及含量如表2。
表2 全焊丝的组成成分比例及氟化物比值
注:百分含量中余量为铁。
实施例及比较例测试结果见表3。
表3
案例编号1~5为本发明实施例,其结果是焊接作业性良好,电弧稳定,飞溅少,焊道外观佳,无裂纹,板材不贯穿,力学性能符合规范要求。案例编号6~19为比较例,比较例6:Al含量太低,电弧不稳,飞溅大,焊道有气孔。比较例7:Al含量太高,飞溅大,板材容易穿透。比较例8:氟化物太低,焊道有气孔。比较例9:氟化物太高,电弧不稳,板材易穿透。比较例10:CaF2/BaF2+LiF的比例太高,焊道有气孔。比较例11:CaF2/BaF2+LiF的比例太低,电弧不稳,焊接作业性不佳。比较例12:Mg含量太低,电弧不稳,焊道有气孔。比较例13:Mg含量太高,焊道有气孔。比较例14:Mn含量太低,强度不足,焊道偶有气孔。比较例15:Mn含量太高,焊道有微裂纹,纵向弯曲不合格。比较例16:Si含量太低,焊道太凸。比较例17:Si含量太高,焊道凹而宽,有纵向裂纹。比较例18:C含量太低,焊道有横向裂纹。比较例19:C含量太高,焊道有横向裂纹。
本发明的自保护焊丝适用于板厚4.8mm以下的锌粉漆及镀锌板对接焊道之单道焊接,其焊道韧性良好,几乎无气孔之缺陷,焊接作业性良好,电弧稳定,飞溅少,焊道外观佳,无裂纹,板材不贯穿,力学性能符合规范要求。
以上所述实施例仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明创造构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种锌粉漆及镀锌薄板用自保护焊丝,由碳钢外皮包覆药芯焊丝组成,其特征在于,所述锌粉漆及镀锌薄板用自保护焊丝的全焊丝成分及含量如下:金属Al:2-7%,氟化物:1.5-6%,金属Mg:0.5-2%,金属Mn:0.5-2%,金属Si:0.1-1%,C:0.1-1%,余量:Fe;
其中,所述氟化物包含CaF2、BaF2、LiF;三者比例为CaF2/BaF2+LiF:4-6。
2.根据权利要求1所述的锌粉漆及镀锌薄板用自保护焊丝,其特征在于,所述锌粉漆及镀锌薄板用自保护焊丝的成分及含量如下:金属Al:3.5-5.5%,氟化物:3.4-6.0%,金属Mg:1.2-1.8%,金属Mn:1.1-1.8%,金属Si:0.25-0.55%,C:0.32-0.45%,余量:Fe;
其中,氟化物中的CaF2/BaF2+LiF:4.0-5.2。
3.根据权利要求1所述的锌粉漆及镀锌薄板用自保护焊丝,其特征在于,所述锌粉漆及镀锌薄板用自保护焊丝的成分及含量如下:金属Al:5.5%,氟化物:3.6%,BaF2+LiF/CaF2:5.2,金属Mg:1.8%,金属Mn:1.2%,金属Si:0.45%,C:0.45%,余量:Fe;
其中,氟化物中的CaF2/BaF2+LiF为5.2。
4.根据权利要求1所述的锌粉漆及镀锌薄板用自保护焊丝,其特征在于,所述氟化物选自CaF2、MgF2、BaF2、LiF及冰晶石。
5.根据权利要求1~4任一所述的锌粉漆及镀锌薄板用自保护焊丝,其特征在于,所述锌粉漆及镀锌薄板用自保护焊丝适用于板厚4.8mm以下锌粉漆及镀锌板对接焊道的单道焊接。
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