CN112605555A - 一种自保护药芯焊丝及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种自保护药芯焊丝，其特征在于，所述药芯焊丝由低碳冷轧钢带外皮和焊丝药芯组成，所述焊丝药芯中，按重量百分比计算，包括如下组分：BaF2：25‑40％；CaF2：4‑7％；LiF：1‑3％；SrF：1‑3％；CaCO3：7‑10％；Li2CO3：2‑5％；石墨：1.5‑2.5％；铝粉：16‑22％；铝镁合金：18‑24％；金属锰：1.5‑3.5％；其它铁合金：5‑10％；Fe：余量。本发明还公开了其制备方法。本发明的自保护药芯焊丝，可同一参数进行全位置焊接，且焊缝的成分和接头性能符合相应标准要求。

Description

一种自保护药芯焊丝及其制备方法
技术领域
本发明属于焊接领域，具体涉及一种自保护药芯焊丝及其制备方法。
背景技术
在工业生产和日常生活中，生产制造许多轻型钢结构和小规格的构件，或者这类结构受损需要修补或改造，往往都需要灵活可靠的焊接技术来完成。例如不承受大载荷的建筑、钢构大棚、户外广告牌、农机器具、支架、栅栏等等。这些结构强度等级一般不会太高，多是轻型的H型、C型、Z型的型钢，或者是带底漆或镀锌的薄板及管材等构成的结构。因此，这些结构焊接位置复杂多变，焊接量相对较小，且多在户外施工作业，不适合用热输入量大、设备成本高、操作条件严苛的焊接方法进行焊接。
由于这类结构的特点和施工的条件，多采用小规格自保护药芯焊丝进行焊接，因其具有设备较为轻巧，便于携带和登高作业，且无需携带气瓶；自保护药芯焊丝具有较好的抗锈和防风能力，且小规格焊丝可以做到0.8mm，适合轻薄结构的焊接。
自保护药芯焊丝在这类轻型结构的应用上，结合了药芯焊丝和电焊条的有点，其适应性好、工艺性好、操作简便，但也存在相应的缺点，自保护药芯焊丝一般飞溅较大，且容易保护不足而出现气孔。在实际应用中往往会出现一定比例的气孔率或对飞溅进行打磨，或者在较为重要的结构和焊接外观要求严格的情况下选用其它焊接方式。
发明内容
针对现有轻型结构自保护药芯焊丝上所存在的问题，本发明的目的之一在于提供一种性能优异的，使用灵活方便的自保护药芯焊丝。
本发明的目的之二在于提供所述自保护药芯焊丝的制备方法。
为了达到上述目的，本发明采用如下的技术方案：
一种自保护药芯焊丝，所述药芯焊丝由低碳冷轧钢带外皮和焊丝药芯组成，所述焊丝药芯中，按重量百分比计算，包括如下组分：
BaF2：25-40％；
CaF2：4-7％；
LiF：1-3％；
SrF：1-3％；
CaCO3：7-10％；
Li2CO3：2-5％；
石墨：1.5-2.5％；
铝粉：16-22％；
铝镁合金：18-24％；
金属锰：1.5-3.5％；
其它铁合金：5-10％；
Fe：余量。
在本发明的一个优选实施例中，所述CaF2以萤石的方式加入，CaCO3以大理石的方式加入，但不仅限于以此种方式加入。
一种自保护药芯焊丝的制备方法，包括如下步骤：
将各组分按照设定的重量比例进行配置后进行混合烘干后得填充药粉；
将所述填充药粉填充入钢带轧制成型的U型槽中，随后将所述U型槽压制成O型槽，之后经轧制和模具减径得所述药芯焊丝成品。
在本发明的一个优选实施例中，所述药芯焊丝成品的填充率为7-17％，焊丝直径为0.8-1.6mm。
在本发明的一个优选实施例中，所述填充药粉综合粉粒度分布需要达到如下标准：
药粉在40目下的通过率100％；
80-160目之间药粉的比例为60-70％；
280目药粉通过率不大于25％。
本发明的有益效果在于：
本发明的自保护药芯焊丝，可同一参数进行全位置焊接，且焊缝的成分和接头性能符合相应标准要求。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。
本发明从造气剂、造渣剂和原材料等方面进行设计和调整，稳定焊接电弧，细化过渡颗粒，匹配熔池液体和液态熔渣的黏度和膨胀系数。
最终使得本焊丝焊接时电弧稳定，飞溅细小，渣覆盖均匀，脱渣容易，可同参数焊接不同位置而需要调节，另外可对12mm以下的50公斤级结构进行焊接。
本发明提供的自保护药芯焊丝，能够对轻型钢结构、薄板、底漆板、镀锌板等进行焊接，该药芯焊丝由低碳钢带外皮和填充要发呢组成，其中药芯各组分及所占比例是：
BaF2：25-40％；
CaF2：4-7％；
LiF：1-3％；
SrF：1-3％；
CaCO3：7-10％；
Li2CO3：2-5％；
石墨：1.5-2.5％；
铝粉：16-22％；
铝镁合金：18-24％；
金属锰：1.5-3.5％；
其它铁合金：5-10％；
Fe：余量。
其中CaF2以萤石的方式加入，CaCO3以大理石的方式加入，也可以是其他加入形式。
本发明中氟化物是重要组成部分，主要是起造气和造渣双重作用，氟化物在电弧区气化，隔离空气的有害作用；同时具有很强的脱氢作用，降低氢气孔的产生机率。
大理石和Li2CO3能够在弧柱区分解生产CO2气体，同时增加熔池的氧含量，降低焊缝中溶解氮的含量，降低气孔敏感性同时提高焊缝力学性能，但加入过多也会恶化电弧，产生飞溅。组分中铝粉和铝镁合金的加入可以强烈的脱氧作用，帮助形成电弧氛围，隔绝空气保护熔池，但过多加入会使铝元素过渡到焊缝中，极大的增加焊缝的脆性。
锰硅等元素主要有两方面的作用，一是合金化保证焊缝的力学性能，二是对熔池中液态金属进行脱氧。
通过上述组分的联合作用，起到造气、造渣、过渡合金等作用，焊丝工艺性能良好和质量可靠，适合轻型结构的焊剂。
针对上的自保护药芯焊丝，通过如下步骤完成制备：
首先，将上述自保护药芯焊丝中药粉的组分材料，按照上述配比配置后混合均匀后制成填充药粉，其中填充药粉需要满足如下条件：
药粉在40目下的通过率100％；
80-160目之间药粉的比例为60-70％；
280目药粉通过率不大于25％。
将填充药粉控制在上述粒度分布范围，第一可以保证填充药粉具有适当的流动性，生产加粉能具有更好的均匀性；第二可以保证填充药粉具有适当的松装密度(较其它类型偏小)，生产时钢带能够填充足够的量，无需前期造粒简化制造过程；第三可以优化电弧稳定性，提高焊接工艺性能。
接着，在成形机组上将低碳冷轧碳钢钢带轧制成U形槽；
再者，经加粉机组将制备的填充药粉按7～17％的填充率填充入钢带的U形槽中，之后并轧制成“O”型；
根据前文所述，药粉的松装密度和流动性适中可以在较大范围内控制填充率，从而能够用同一配方生产不同规格的药芯焊丝，而不需要根据规格不同调整配方，这也是填充药粉设计的优异之处。
最后，经过轧制、模具拉拔减径至焊丝直径为0.8-1.6mm的成品焊丝。据此制成的自保护药芯焊丝在焊接时，无需气体保护。
0.8-1.6mm焊丝直径可以根据使用需求，制成0.8/0.9/1.0/1.2/1.6mm多种规格焊丝，可以更加灵活的应用于不同厚度的母材，既可以作为薄板的连接而不会烧穿，也可以对12mm厚度的板进行焊缝填充，填充效率高。
上述自保护药芯焊丝焊缝金属强度为50公斤级，对于单道或多道焊接，以至于点焊等，气孔敏感性低，焊接工艺良好。
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明方案。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外任何与所记载内容相似或均等的方法及材料皆可应用于本发明中。
具体实施方案如表1，力学性能如表2和表3所示：
表1为实施例1和实施例2的具体组分的添加量：
Figure BDA0002817188550000051
表2为实施例1和实施例2当中熔敷金属成分的添加量：
Figure BDA0002817188550000052
表3为实施例1和实施例2的焊缝金属力学性能：
性能 屈服强度(MPa) 抗拉强度(MPa) 延伸率％
标准 ≥390 490-670 20
熔敷金属/实施例1 468 580 24
熔敷金属/实施例2 450 560 25
*备注：其中实施例1填充率为8.5％，焊丝直径0.8mm；实施例2填充率为15％，直径1.6mm。
本发明焊丝测试符合GB/T 10045-2018 T49ZT11-1NA；AWS A5.36:2016 E71T11-AZ-CS3标准要求。
由上述实施例可知，基于本方案形成的自保护药芯焊丝，焊缝金属符合国家标准要求，满足50公斤级碳钢对焊材的需求。
具有较好的防风、抗锈和耐底漆的能力，可用于镀锌板的焊接，适用于户外作业和轻型结构的焊接。上述焊丝焊接工艺良好，电弧稳定，可进行全位置焊接，尤其立向下焊接。
焊丝抗气孔性强，风速不超过8m/s时进行焊接，可同参数下进行全位置焊接，可对12mm以下的50公斤级结构进行自保护焊接。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (5)

1.一种自保护药芯焊丝，其特征在于，所述药芯焊丝由低碳冷轧钢带外皮和焊丝药芯组成，所述焊丝药芯中，按重量百分比计算，包括如下组分：
BaF2：25-40％；
CaF2：4-7％；
LiF：1-3％；
SrF：1-3％；
CaCO3：7-10％；
Li2CO3：2-5％；
石墨：1.5-2.5％；
铝粉：16-22％；
铝镁合金：18-24％；
金属锰：1.5-3.5％；
其它铁合金：5-10％；
Fe：余量。
2.如权利要求1所述的一种自保护药芯焊丝，其特征在于，所述CaF2以萤石的方式加入，CaCO3以大理石的方式加入，但不仅限于以此种方式加入。
3.如权利要求1或2所述的一种自保护药芯焊丝的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
将各组分按照设定的重量比例进行配置后进行混合烘干后得填充药粉；
将所述填充药粉填充入钢带轧制成型的U型槽中，随后将所述U型槽压制成O型槽，之后经轧制和模具减径得所述药芯焊丝成品。
4.如权利要求3所述的一种自保护药芯焊丝的制备方法，其特征在于，所述药芯焊丝成品的填充率为7-17％，焊丝直径为0.8-1.6mm。
5.如权利要求3所述的一种自保护药芯焊丝的制备方法，其特征在于，所述填充药粉综合粉粒度分布需要达到如下标准：
药粉在40目下的通过率100％；
80-160目之间药粉的比例为60-70％；
280目药粉通过率不大于25％。
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