CN112975196B - 一种高效焊接热锻压模具堆焊过渡层用药芯焊丝 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种高效焊接热锻压模具堆焊过渡层用药芯焊丝，包括外皮和药芯，外皮使用冷轧低碳钢钢带，药芯包括氟化物﹑碳酸盐、氧化物、金属及合金粉；其中，所述金属及合金粉包括碳化铬、锰铁、硅铁、钼铁、钒铁、铬粉、镍粉、钨粉和铁粉。本发明所述的药芯焊丝主要适用于5CrNiMo、5CrMnMo热锻压模具过渡层的修复焊接，堆焊层高温硬度稳定，抗裂性优异，堆焊五层硬度为HRC42～48，提高模具的使用周期，提高锻件生产数量，降低锻件的生产成本。
Description
技术领域
本发明涉及焊接材料，尤其是涉及一种高效焊接热锻压模具堆焊过渡层用药芯焊丝。
背景技术
热锻压成型工艺是一种生产效率高、工件质量好、节约原材的先进加工方法。在机械、机车、汽车、拖拉机、航空、轻工、石化、动力各工业部门中得到广泛应用，工业生产中对热锻压模具的需求量很大。由于热锻压模具的工作条件恶劣，服役寿命短，经常出现开裂、磨损、压塌、冷热疲劳等早期失效的情况。因此,对热锻压模具进行堆焊修复，延长其使用寿命,具有重大的经济意义。
常规气保护药芯焊丝直径一般为1.2mm～1.6mm，无法满足大型热模具焊接效率的要求；常规大直径焊丝(2.4mm以上)，需采用埋弧焊焊接工艺，埋弧焊焊接工艺无法满足复杂型腔结构的焊接要求。因此，为了大型热锻压模具堆焊焊接修复要求，需要开发一种既能满足大型模具焊接效率的要求，又能满足大型模具复杂形状的焊接要求的焊丝。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种洛氏硬度HRC42～48、直径2.4mm的富氩气保护的高效焊接热锻压模具堆焊过渡层用药芯焊丝，既能满足大型模具焊接效率的要求，又能满足大型模具复杂形状的焊接要求，同时通过合理渣系和合金系组合，使堆焊层金属达到需要的硬度，并且修复热锻压模具在使用中具有优异的抗裂性能。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种高效焊接热锻压模具堆焊过渡层用药芯焊丝，包括外皮和药芯，外皮使用冷轧低碳钢钢带，药芯包括氟化物﹑碳酸盐、氧化物、金属及合金粉；其中，所述金属及合金粉包括碳化铬、锰铁、硅铁、钼铁、钒铁、铬粉、镍粉、钨粉和铁粉；所述药芯所含各组分的重量百分比为氟化物5％-10％﹑碳酸盐1％-5％、氧化物1％-5％、碳化铬5％-10％、锰铁5％-10％、硅铁1％-5％、钼铁3％-8％、钒铁1％-5％、镍粉3％-8％、铬粉1％-5％、钨粉5％-10％和余量铁粉。
进一步，所述钢带宽度/厚度为40～55。
进一步，所述药芯占焊丝的重量百分比为25％～35％。
进一步，所述氟化物包括氟化钠、氟铝酸钠和氟化稀土，其中，氟化钠和氟铝酸钠的重量份数之和与氟化稀土的重量份数的比值为5～8:1。
进一步，所述碳酸盐包括碳酸钙、碳酸镁和碳酸钡；其中，碳酸钙的重量份数与碳酸镁和碳酸钡的重量份数之和的比值为1～2:1。
进一步，所述氧化物包括二氧化钛、二氧化硅和氧化钾；其中，二氧化钛和二氧化硅的重量份数之和与氧化钾的重量份数的比值为3～6:1。
进一步，所述的高效焊接热锻压模具堆焊过渡层用药芯焊丝，堆焊金属合金含量比例要求，Cr：Ni＝1.5～2.0：1。
进一步，所述焊丝直径为2.4mm。
进一步，该焊丝焊接时采用80％Ar和20％CO2的富氩气体作为保护气进行焊接。
本发明还提供了一种如上述任一项所述的高效焊接热锻压模具堆焊过渡层用药芯焊丝在热锻压模具的修复再制造中的应用。
所述富氩气保护堆焊药芯焊丝主要适用于5CrNiMo、5CrMnMo热锻压模具过渡层的修复焊接，堆焊层高温硬度稳定，抗裂性优异。
焊丝熔敷金属成分检测，其重量百分比为碳0.20％、锰1.60％、硅0.50％、铬3.0％、钼1.0％、镍1.5％、钨1.5％、钒0.5％、余量为铁。堆焊五层硬度HRC为42～48。
相对于现有技术，本发明所述的高效焊接热锻压模具堆焊过渡层用药芯焊丝具有以下优势：
(1)本发明开发出了2.4mm高效焊接气保护药芯焊丝，并根据热锻模具不同位置焊接要求，开发出高温硬度稳定，抗裂性优异堆焊修复药芯焊丝。
(2)本发明所述的高效焊接热锻压模具堆焊过渡层用药芯焊丝是新型药芯焊丝碱性渣系类型，以氟化物-碳酸盐-氧化物为主的碱性渣系。其中氟化物的比例组合为，氟化钠+氟铝酸钠：氟化稀土＝5～8:1的比例组合，使大规范高效焊接时，焊接工艺性能更加优异，减少了焊接飞溅，提高熔敷效率。
(3)本发明开发出新型合金体系，以铬-镍-钼-钨为主的合金体系，其中Cr：Ni＝1.5～2.0：1，堆焊修复过渡层高温硬度稳定，抗裂性优异，堆焊层硬度HRC为42～48，提高模具的使用周期，提高锻件生产数量，降低锻件的生产成本。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面将结合实施例来详细说明本发明。
实施例1
一种高效焊接热锻压模具堆焊过渡层用药芯焊丝，包括外皮和药芯，外皮使用冷轧低碳钢钢带，钢带宽度为16mm、厚度为0.3mm；药芯包括氟化物﹑碳酸盐、氧化物、金属及合金粉。采用2.4mm大直径富氩气(80％Ar+20％CO2)保护药芯焊丝的生产工艺制造，焊接效率高。
具体的，焊丝药芯的配方包括氟化钠60份﹑氟铝酸钠20份、氟化稀土10份、碳酸钙10份、碳酸镁5份、碳酸钡5份、二氧化钛20份、二氧化硅10份、氧化钾10份、碳化铬60份、锰铁60份、硅铁30份、钼铁40份、钒铁30份、铬粉40份、镍粉50份、钨粉70份、铁粉500份。
所述药芯占焊丝总重量的比例为34％。
表1实施例1焊丝堆焊金属成分、硬度
实施例2
一种高效焊接热锻压模具堆焊过渡层用药芯焊丝，包括外皮和药芯，外皮使用冷轧低碳钢钢带，钢带宽度为16.5mm、厚度为0.35mm。药芯包括氟化物﹑碳酸盐、氧化物、金属及合金粉。采用2.4mm大直径富氩气(80％Ar+20％CO2)保护药芯焊丝的生产工艺制造，焊接效率高。
具体的，焊丝药芯的配方包括氟化钠50份﹑氟铝酸钠30份、氟化稀土12份、碳酸钙20份、碳酸镁5份、碳酸钡10份、二氧化钛15份、二氧化硅12份、氧化钾8份、碳化铬80份、锰铁70份、硅铁20份、钼铁60份、钒铁50份、铬粉30份、镍粉60份、钨粉80份、铁粉400份。
所述药芯占焊丝总重量的比例为30％。
表2实施例2焊丝堆焊金属成分、硬度
实施例3
一种高效焊接热锻压模具堆焊过渡层用药芯焊丝，包括外皮和药芯，外皮使用冷轧低碳钢钢带，钢带宽度为16.5mm、厚度为0.40mm。药芯包括氟化物﹑碳酸盐、氧化物、金属及合金粉。采用2.4mm大直径富氩气(80％Ar+20％CO2)保护药芯焊丝的生产工艺制造，焊接效率高。
具体的，焊丝药芯的配方由氟化钠40份﹑氟铝酸钠40份、氟化稀土15份、碳酸钙20份、碳酸镁10份、碳酸钡5份、二氧化钛10份、二氧化硅15份、氧化钾5份、碳化铬90份、锰铁90份、硅铁40份、钼铁70份、钒铁40份、铬粉20份、镍粉70份、钨粉90份、铁粉350份。
所述药芯占焊丝总重量的比例为26％。
表3实施例3焊丝堆焊金属成分、硬度
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种高效焊接热锻压模具堆焊过渡层用药芯焊丝，其特征在于：包括外皮和药芯，外皮使用冷轧低碳钢钢带，药芯包括氟化物﹑碳酸盐、氧化物、金属及合金粉；其中，所述金属及合金粉包括碳化铬、锰铁、硅铁、钼铁、钒铁、铬粉、镍粉、钨粉和铁粉；所述药芯所含各组分的重量百分比为氟化物5％-10％﹑碳酸盐1％-5％、氧化物1％-5％、碳化铬5％-10％、锰铁5％-10％、硅铁1％-5％、钼铁3％-8％、钒铁1％-5％、镍粉3％-8％、铬粉1％-5％、钨粉5％-10％和余量铁粉；
所述氟化物包括氟化钠、氟铝酸钠和氟化稀土，其中，氟化钠和氟铝酸钠的重量份数之和与氟化稀土的重量份数的比值为5～8:1；
所述碳酸盐包括碳酸钙、碳酸镁和碳酸钡；其中，碳酸钙的重量份数与碳酸镁和碳酸钡的重量份数之和的比值为1～2:1；
所述氧化物包括二氧化钛、二氧化硅和氧化钾；其中，二氧化钛和二氧化硅的重量份数之和与氧化钾的重量份数的比值为3～6:1；
堆焊金属合金含量比例要求，Cr：Ni＝1.5～2.0：1。
2.根据权利要求1所述的高效焊接热锻压模具堆焊过渡层用药芯焊丝，其特征在于：所述钢带宽度/厚度为40～55。
3.根据权利要求1所述的高效焊接热锻压模具堆焊过渡层用药芯焊丝，其特征在于：所述药芯占焊丝的重量百分比为25％～35％。
4.根据权利要求1所述的高效焊接热锻压模具堆焊过渡层用药芯焊丝，其特征在于：所述焊丝直径为2.4mm。
5.根据权利要求1所述的高效焊接热锻压模具堆焊过渡层用药芯焊丝，其特征在于：该焊丝焊接时采用80％Ar和20％CO2的富氩气体作为保护气进行焊接。
6.一种如权利要求1-5任一项所述的高效焊接热锻压模具堆焊过渡层用药芯焊丝在热锻压模具的修复再制造中的应用。
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