CN1338352A - 立向下进药芯焊丝 - Google Patents

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Abstract

本发明属于焊接材料领域,特别涉及气体保护焊型的立向下进焊丝。本发明焊丝的外皮采用低碳钢;药芯的化学成份(重量%)为:TiO220－40%,Al2O3 1.2－7.0%,ZrO2 3.0－8.5%,MgO 0.5－3.0%,NaF+K2SiF6 1.2－4.0%,脱氧剂Si、Mn、Ti、Al、Mg中的任一种或任两种以上之和为11－20%,合金剂Ni、Cr、Mo、Cu、V中任一种或任两种以上之和≤5.0%,余为Fe。本发明可采用多种方法制造。

Description

立向下进药芯焊丝
所属领域
本发明属于焊接材料领域，特别涉及气体保护焊型的立向下进药芯焊丝。
背景技术
在现有技术中，TiO2型气体保护药芯焊丝，已广泛应用，这类焊丝具有焊接工艺性优良，焊接效率高等优点，已广泛应用于碳钢、490Mpa级高强度钢的全位置焊接。全位置焊接一般包括水平位置、横焊、立向上进焊、仰焊，但不包括立向下进焊。在立向焊接中，立向上进焊接，一般采用小电流摆动法施焊，工艺上较容易实现，但焊接速度较慢；而立向下进焊接，可以采用较大电流直线施焊，焊接速度较快，但熔渣容易下流，覆盖金属熔池，造成电弧不稳定和容易夹渣等缺陷。因此，至今还不能用于生产。特别是在较薄钢板(如3-5mm)角接头立向下进焊接时，上述缺点表现得更为突出。为了提高薄板立向角接的焊接速度，市场需求一种适合于立向下进的药芯焊丝。
为了克服在立向下进焊接中，存在的上述问题，人们进行了许多研究和改进。如日本公开专利昭57-72795采用限制TiO2、SiO2、ZrO2、Al2O3和Al含量的方法，制成Ф1.4mm通用型药芯焊丝。但用药芯焊丝在薄板上施焊时，熔池下流严重，不能形成可接受的焊缝。公开专利昭61-132296采用限制TiO2在药芯中占的比例和造渣剂的总量，制成Ф1.2mm用于焊接厚板(以20mm为例)的药芯焊丝。由于后二者是用于厚板(以9、12、20mm为例)窄间隙对接头的立向下时焊接，不适合薄板角接头的立向下进焊接。公开平8-281477开发的Ф1.2mm药芯焊丝，提出也可用于立向下进焊接，但该焊丝主要目的是用于厚板的水平角焊。因此，在药芯中加入了氧化铁等不利于立向(上进、下进)的焊接成分。故也不适合薄板角接头的立向下进焊接。
发明内容
本发明的目的在于提供一种焊缝成型好，焊接速度快，且焊缝韧性高的立向下进药芯焊接。
基于上述目的，本发明在研究中发现，药芯中SiO2对于立向下进焊接的焊缝影响较大，在通常的含量，熔池容易产生下流现象，立向下进的焊缝不容易控制；当含量较高时，又使焊缝的韧性明显下降。因此，本发明立向下进药芯焊丝中药芯不含SiO2。
为此，本发明立向下进药芯焊丝中药芯的的化学成份(重量％)为：TiO2 20-40％，Al2O3 1.2-7.0％，ZrO2 3.0-8.5％，MgO 0.5-3.0％，NaF+K2SiF6 1.2-4.0％，脱氧剂Si、Mn、Ti、Al、Mg中任一种或任两种以上之和为11-20％，合金剂Ni、Cr、Mo、Cu、V中任一种或任两种以上之和≤5.0％，余为Fe。
该药芯的化学成份设计依据如下：
TiO2属于主要造渣剂，有利于焊缝的成型，有利于焊缝的韧性，同时也有利于稳弧和减少飞溅。
MgO属于造渣剂，用于改善熔渣的透气性和脱渣性。
NiF+K2SiF6属于造渣剂，有利于稳定电弧，有利于降低焊缝中的扩散氢。
Si、Mn是主要脱氧剂，降低焊缝中的氧含量，改善焊缝的韧性。同时Mn也是合金剂，确保焊缝具有高的强度和韧性。当Si、Mn含量过高时，对焊缝的韧性不利。
Al、Mg、Ti属于强脱氧剂，对于降低焊缝的氧含量起重要作用。同时也有利于稳定电弧和减少飞溅。当它们含量过高时，会增加电弧的挺度，不利于焊缝成型，同时，由于在焊缝中残存含量过高，会使焊缝强度过高，也不利于焊缝的韧性。
本发明药芯焊丝，制造方法不限，可以采用卷曲方法制造，也可以采用无缝管装药方法制造。焊丝的外皮采用低碳钢，成分原则上不限，但从便于拉拔制造考虑，以C含量少于0.05％为宜。
本发明适用于CO2保护下焊接碳钢和高强度钢薄板角接头的立向下进焊接。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
(1)在薄板角接头立向下进焊接时，熔池容易控制，成型美观。
(2)焊接过程稳定，生产效率高。
(3)焊缝致密，韧性高。
实施例
根据本发明药芯焊丝的药芯组成范围，制成三批药芯焊丝，其药芯成分如表1。采用钢带卷曲的方法制成有缝O型Ф1.2mm药芯焊丝。钢带的成分(重量％)：C 0.04％，Si 0.01％，Mn 0.30％，P 0.013％，S0.008。药粉填充率16％.
采用三批药芯焊丝进行焊接实验，采用Q235C钢板，加工成4×120×300mm试板，表面去除锈污。采用DC(-)极性，260A，28V，焊速600mm/min，CO2，201/min，杆伸长15mm，进行立向下进焊接，观察焊接过程。结果标明，焊缝成形好、脱渣优良，焊接过程稳定，飞溅少。用同样焊接规范用20mm试板堆焊熔敷金属，按照国家标准GB10045-88检测焊缝机械性能。结果列入表2。
表1实施例焊丝的药芯成分(重量％)
编号 TiO2 Al2O3 ZrO2 MgO NaF K2SiF6 Si Mn Al Mg Ti Ni Cr Fe
1 26.5 2.9 7.0 1.8 1.5 2.0 2.3 7.0 0.9 0.9 - 4.5 - 余
2 32.3 3.5 4.7 2.3 1.0 0.8 1.8 13.0 1.2 0.7 1.0 - 3.0 余
3 38.0 4.7 3.5 0.6 1.0 1.3 3.5 8.2 - 1.0 1.3 2.5 0.8 余
表2实施例焊缝的性能
编号 σbMPa σ0.2MPa δ5％  Akv   J
室温  -20℃
 1 566 548 24 140 126
 2 550 475 27 135 90
 3 590 536 26 176 115

Claims (1)

1、一种立向下进药芯焊丝，包含外皮和药芯，其特征在于药芯的化学成份(重量％)为：TiO2 20-40％，Al2O3 1.2-7.0％，ZrO23.0-8.5％，MgO 0.5-3.0％，NaF+K2SiF6 1.2-4.0％，脱氧剂Si、Mn、Ti、Al、Mg中任一种或任两种以上之和为11-20％，合金剂Ni、Cr、Mo、Cu、V中任一种或任两种以上之和≤5.0％，余为Fe。
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