CN112719686A - 用于焊接修复圆锯片裂纹的扁平形电焊条 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于焊接修复圆锯片裂纹的扁平形电焊条，由焊芯和包覆在焊芯表面的药皮组成，焊芯的截面为扁平形，焊芯材质为H08Mn2MoA，药皮由大理石36～40％、萤石19～23％、钛白粉1～3％、钛铁6～9％、低碳锰铁1‑2％、硅铁3～5％、金属锰3～5％、金属铬3～5％、云母1～2％、钼铁2～4％、钒铁2～5％、镍粉2～4％和稀土金属2～4％按重量百分比配制而成。本发明提供的扁平形电焊条，具有高强度、高韧性和优异的抗裂性能，同时还能满足焊缝金属与锯片基材色泽相近，并适宜窄间隙坡口的焊接。

Description

用于焊接修复圆锯片裂纹的扁平形电焊条

技术领域

本发明涉及焊接技术领域，特别是一种用于焊接修复圆锯片裂纹的扁平形电焊条。

背景技术

目前，圆锯片已广泛应用于钢材、铝材、石材和木材等切割加工。通常，圆锯片厚度在2.0mm～17mm之间，直径在Φ300mm～Φ5200mm之间；圆锯片采用工具钢或弹簧钢制成。圆锯片的结构特征是直径大而厚度薄，圆锯片的材料特征是高的强度、刚度和硬度，碳含量和合金含量高，易淬硬，焊接性差。

如图1所示，由于圆锯片的结构和材料特征的因素，在热处理和校平整形制造过程中，很容易在圆锯片某些部位产生贯透性裂纹，而且裂纹开裂位置的不确定性和裂纹长短及形状不规则的现实情况，则导致圆锯片报废，如果能用焊接的方法来修复圆锯片裂纹，可有效地减少废品率，具有较高的实用价值和经济效益。

采用焊接技术能够修复圆形圆锯片裂纹，但须满足如下技术要求：

(1)焊接强度不能低于圆锯片基体材质的强度。

(2)保证焊接不能开裂和产生任何影响质量的缺陷。

(3)修复后的焊缝金属要与圆锯片基体的色泽相近。

根据圆锯片裂纹开裂位置的不确定性和裂纹长短及形状不规则的特殊性，电焊条手弧焊具有操作灵活方便和焊接成本低的绝对优势，比自动焊更符合圆锯片裂纹的焊接修复。

根据如上所述的焊接修复技术要求，所选电焊条首先应满足焊缝金属要与锯片基体的色泽相近的要求，第二应达到焊接强度比锯片材质强度要高的指标，第三应具有抗裂性好的性能，对此通过资料查询和市场信息收集发现，目前能达到强度高、韧性好、抗裂性好的焊条品种并不多，代表性的如J807RH、J857RH、J107Cr焊条和专利CN1241711C的高锰钢焊接焊条，这些焊条都属于超低氢高韧性的低合金结构钢电焊条，具有很高的强度和韧性，但由于焊条中加入的有色合金元素较多，使得焊缝金属与锯片基体的色泽仍有较大反差，不符合锯片裂纹修复的技术要求，专利CN101362258中介绍的一种新型电焊条，适用于大直径锯片拼装焊接的专用焊条，该焊条在力学性能和色泽方面符合锯片焊接的技术指标，但用在锯片裂纹的焊接修复过程中，经常产生焊接开裂，经分析认为，所述的专利CN101362258的焊条是在自由开放性的条件下进行的焊接，见图2所示；而圆锯片裂纹修复的焊缝是在封闭拘束条件下进行焊接的，见图3所示。众所周知，在焊接冷却过程中，焊缝收缩产生一定的拉应力F，对于直缝开放性焊接，被拼焊的两块锯片母材可以被收缩应力自由拉动，从而焊接接头的应力能得到释放，所以焊接不易开裂；对于圆锯片裂纹的焊接，焊缝处于在锯片母材封闭拘束状态下焊接，在焊接过程中产生的应力无处释放且都积聚在焊接接头中，所以焊接容易开裂，目前，还没有一种能用于工具钢和弹簧钢材质的圆锯片裂纹焊接修复的电焊条产品。

根据冷裂纹产生的三大要素：扩散氢、淬硬组织和拘束应力，结合如上分析结果认为，解决圆锯片焊接裂纹产生的关键在于减少焊缝的淬硬组织和减小拘束应力，窄间隙焊接能有效的减小焊缝，从而减少焊接热输入量，能显著的减少焊缝的淬硬组织和减小拘束应力，是降低裂纹敏感性行之有效的途径，专利CN201510487598.6介绍了一种具有窄间隙焊接功能的扁平形电焊条，该焊条符合圆锯片裂纹窄间隙焊接修复的条件，但其力学性能和色泽方面不符合如上所述圆锯片裂纹焊接修复技术要求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种用于焊接修复圆锯片裂纹的扁平形电焊条，该扁平形电焊条强度高、韧性高、抗裂性能好，同时还能满足焊缝金属与锯片基材色泽相近，并适宜窄间隙坡口焊接。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是：

一种用于焊接修复圆锯片裂纹的扁平形电焊条，由焊芯和包覆在焊芯表面的药皮组成，焊芯的截面为扁平形，焊芯材质为H08Mn2MoA，药皮由大理石36～40％、萤石19～23％、钛白粉1～3％、钛铁6～9％、低碳锰铁1-2％、硅铁3～5％、金属锰3～5％、金属铬3～5％、云母1～2％、钼铁2～4％、钒铁2～5％、镍粉2～4％和稀土金属2～4％按重量百分比配制而成。

在上述焊条药皮组合物的组分范围内，通过调节药皮配方比例，能制造出焊缝金属与圆锯片基体的色泽相近、熔敷金属拉伸强度为850～900MPa、焊缝扩散氢含量均≤1.0mL/100g、在预热温度在100℃条件下焊接修复圆锯片不会产生裂纹的超低氢高韧性扁平形电焊条。

焊条药皮中组合物各组分的化学成分及在焊条中的作用见表I，各组分在药皮中可同时起几种作用，在设计药皮组合物、选择药皮的原材料时，需注意起主要作用，兼顾附带作用。

表I扁平形电焊条药皮中组合物各组分的化学成分及在焊条中的作用

采用上述技术方案的本发明电焊条，与现有技术相比，有益效果是：

(1)焊条结构为扁平形状，见图4和图5所示，适宜窄间隙坡口的焊接，如2mm×4mm规格的扁平形电焊条(截面积相当于Φ3.2mm规格的圆棒形焊条)，焊接坡口为5mm～6mm，而Φ3.2mm规格的圆棒形焊条，焊接坡口需要10mm，窄间隙坡口能明显地减少焊肉的填充量和焊接热输入量，从而能有效地减少淬硬组织和减小焊缝的收缩应力，其效果是显著地降低了焊接裂纹开裂的敏感性，有利于降低焊接预热温度，从而使焊接操作和普通施焊一样简便可行，而且坡口的变小，能节省焊接材料使用量和缩短焊接修复周期。

(2)选用H08Mn2MoA高强度焊芯，以及通过调节药皮配方组分比例，最终实现焊条熔敷金属拉伸强度为850～900MPa，能够满足多种材质强度级别锯片裂纹的焊接修复。

(3)焊条具有高的塑性和韧性及扩散氢含量很低的特点，有利于避免焊接裂纹的产生。

(4)通过调节药皮中合金元素金属锰、金属铬、钼铁、钒铁、镍粉这些的配比，使焊缝金属的颜色与圆锯片基材保持了相近的色泽。

(5)本发明的扁平形电焊条，填补了工具钢和弹簧钢材质的圆锯片裂纹焊接修复所用电焊条的空白，该焊条不仅可以用于锯片裂纹的焊接，同样可用于同等材料构件的焊接，因此具有很高的实用价值，同时也具有一定经济效益和社会意义。

附图说明

图1为圆锯片及裂纹走向示意图；

图2为自由开放性条件下焊接示意图；

图3为封闭拘束性条件下焊接示意图；

图4为扁平形电焊条结构示意图；

图5为扁平形电焊条在窄间隙坡口焊接示意图；

图6为圆锯片裂纹焊接修复俯视示意图；

图7为圆锯片裂纹焊接修复主视示意图；

图8为双U型焊接坡口施焊修复示意图。

图中：圆锯片1，裂纹2，止裂孔3，焊接坡口4，扁平形电焊条5，焊芯51，药皮52，电加热胎具6，保温被7，保温罩8，焊缝10，打底焊缝11，填充焊缝12，盖面焊缝13

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明，下面将结合附图及具体实施例对本发明技术方案进行清楚、完整的描述。

请参阅图4至图8，扁平形电焊条5，由焊芯51和包覆在焊芯51表面的药皮52组成，在本发明焊条药皮组合物的组分范围内，通过调配药皮组合物组分的比例制备了二个实施例焊条，药皮组合物组分配比如下表II，经测试，实施例1至实施例2的焊缝扩散氢含量均≤1.0mL/100g，为超低氢电焊条，电焊条的力学性能如下表III。

表II扁平形电焊条药皮组合物的组分配比(wt％)

表III扁平形电焊条熔敷金属的力学性能

扁平形电焊条5的制备方法，按如下步骤进行：

(1)将药皮各组分按配比进行配料，配好的料倒入搅拌机内先进行干料混合搅拌。

(2)配料混合搅拌均匀后，加入18-25％重量百分比的水玻璃，然后进行湿搅拌。

水玻璃粘结剂由硅酸钾和硅酸钠按质量比4∶1混合而成。

(3)将搅拌均匀的药皮混合料经压团后装入压涂装置的料缸内，调好送丝速度和压涂模的偏心度开始压涂，焊条的磨头、磨尾、印字及烘干在压涂过程中会自动完成。

如图4所示，焊芯51的截面为扁平形，材质为H08Mn2MoA，焊条的规格设定为焊芯截面的厚度×宽度，扁平形电焊条的规格根据焊接工艺要求可自行确定大小，根据锯片裂纹焊接修复的窄小坡口特征，本发明实施例焊条规格设计为2mm×4mm(截面积相当于Φ3.2mm的圆棒形焊条)，这种规格的扁平形焊条在5mm～6mm宽的焊接坡口内能良好地进行焊接，而同样规格的Φ3.2mm的圆棒形焊条需要焊接坡口宽度至少在10mm以上，坡口的减小有效地减少淬硬组织和减小焊缝的收缩应力，其效果是显著地降低了焊接裂纹开裂的敏感性。

采用上述二个实施例中扁平形焊条5进行圆锯片裂纹焊接修复，如图5至图8所示，以厚度均为10mm和直径Φ3600mm的二种材质圆锯片裂纹的焊接修复为例，其中圆锯片材质为弹簧钢使用实施例1中的电焊条，圆锯片材质为工具钢使用实施例2中的电焊条，选用直流焊机，反接极性手工电弧焊接，圆锯片裂纹焊接修复工艺如下：

(1)除锈去油：采用钢丝刷将圆锯片1裂纹2周边100mm范围内清刷干净，不得有油锈等影响焊接质量的脏物存在。

(2)钻止裂孔：采用Φ6mm钻头在裂纹2端头钻止裂孔3，止裂孔3可有效防止裂纹端头延长扩展。

(3)打磨坡口：采用角磨砂轮机沿着裂纹2走向打磨焊接坡口4，坡口4为双面对称U型，坡口开口宽度为6mm，钝边厚度1.5mm。

(4)圆锯片预热：将圆锯片放在电加热胎具6上，该电加热胎具6同时也是焊接胎具，用保温被7盖满在圆锯片1上面，随后盖上保温罩8开始预热，预热温度为100℃，保温2小时，保温被7在裂纹2部位留有开口，能揭开一条宽缝便于焊接施工。

(5)焊接工艺：

a.将保温罩8撤离移开，再将裂纹修复部位上面的保温被7揭开一条缝，其它部位继续盖满保温被7，电加热胎具6保持继续加热状态。

b.点固焊接：采用扁平形电焊条5对焊接坡口4根部间隙进行分段点焊牢固，点固焊缝长度10～15mm，焊缝两个端头点焊牢固。

c.打底焊接：采用扁平形电焊条5对焊接坡口进行打底焊接，打底焊缝11采用单面焊背面成形及断续焊接的方式焊接。

d.填充焊接：采用扁平形电焊条5对焊接坡口进行填充焊接，填充焊缝12采用断续焊接的方式一次焊满焊缝，首先焊满两个端头的焊缝，再焊中间部位，焊完后对填充焊缝进行锤击以消除焊接应力。

e.盖面焊接：采用扁平形电焊条5对焊缝坡口进行盖面焊接，盖面焊缝13采用连续焊接的方式焊接，盖面焊缝余高＜1.5mm，不允许有咬边、凹坑缺陷存在，焊完后对盖面焊缝进行锤击以消除焊接应力。

f.翻转圆锯片背面焊：焊接完一面后，通过吊装翻转圆锯片1焊接另一面，用砂轮清除背面打底焊缝的焊瘤、焊渣和未焊透缺陷，然后按照步骤d进行填充焊接，按照步骤e进行盖面焊接。

(6)圆锯片保温缓冷：焊接后的圆锯片1盖上保温罩8进行加热保温，温度加热到100℃后停止加热，再随炉冷却至室温。

(6)打磨焊缝：对正反面焊缝进行打磨修复平整。

(8)质量检查：用超声波对修复的焊缝进行探伤检查，若未发现任何缺陷，则判定为合格。

焊好的圆锯片经检验，焊缝表面光滑平整，焊缝性能指标符合圆锯片裂纹焊接修复的技术指标要求，焊缝金属的颜色与圆锯片金属的颜色接近，焊缝具有高的塑性和韧性，预热温度在100℃条件下，正常施焊不会产生裂纹，从而有效地解决了预热温度过高的难题，同时也使焊接操作和普通施焊一样简便可行。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (2)

1.一种用于焊接修复圆锯片裂纹的扁平形电焊条，由焊芯和包覆在焊芯表面的药皮组成，其特征在于：焊芯的截面为扁平形，焊芯材质为H08Mn2MoA，药皮由大理石36～40％、萤石19～23％、钛白粉1～3％、钛铁6～9％、低碳锰铁1-2％、硅铁3～5％、金属锰3～5％、金属铬3～5％、云母1～2％、钼铁2～4％、钒铁2～5％、镍粉2～4％和稀土金属2～4％按重量百分比配制而成。

2.根据权利要求1所述的用于焊接修复圆锯片裂纹的扁平形电焊条，其特征在于：在上述焊条药皮组合物的组分范围内，通过调节药皮配方比例，制造出焊缝金属与圆锯片基体的色泽相近、熔敷金属拉伸强度为850～900MPa、焊缝扩散氢含量均≤1.0mL/100g、在预热温度在100℃条件下焊接修复圆锯片不会产生裂纹的超低氢高韧性扁平形电焊条。

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