全位置高韧性自保护药芯焊丝

摘要

本发明涉及一种用于全位置高韧性焊接用自保护药芯焊丝，药芯成分的重量百分比为：Mn：2－7％，Ni：3－6％，Al：1－10％，Mg：1－20％，碳酸盐：1－10％，氟化物：10－60％，TiO2：0.5－8％，SiO2：0.5－6％，其余为铁粉；药芯占焊丝总重量的比例为16－30％。本发明的自保护药芯焊丝具有优异的焊缝金属的韧性和塑性，飞溅小，全位置焊接性能好，明显的改善了脱渣性能和焊缝成型性。

说明书

技术领域

本发明属于焊接材料技术领域，涉及一种药芯焊丝。

背景技术

自保护药芯焊丝具有许多气体保护焊丝所不具备的优点，其具有操作简便，综合成本低，抗风能力强，焊接工艺性能好，焊接接头质量好等优点，因此得到了广泛应用。通常的配方中加入大量的强脱氧，脱碳剂，以及一些保护电弧不受空气侵入的氟化物，因此造成全位置焊接效果差，飞溅大，脱渣困难，而大量残留的Al元素会使焊缝金属的韧性和塑性显著降低。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的上述不足，提供一种能够改善自保护药芯焊丝焊缝金属的韧性和塑性，降低飞溅，适应于全位置焊接，以及改善脱渣性能和焊缝成型的自保护药芯焊丝。

本发明解决方案为：

一种用于全位置高韧性焊接用自保护药芯焊丝，其特征在于，药芯成分的重量百分比为：Mn：2-7％，Ni：3-6％，Al：1-10％，Mg：1-20％，碳酸盐：1-10％，氟化物：10-60％，TiO₂：0.5-8％，SiO₂：0.5-6％，其余为铁粉；药芯占焊丝总重量的比例为16-30％。

作为优选实施方式，本发明的自保护药芯焊丝，药芯中的氟化物有BaF₂，LiF，CaF₂，它们之间的重量配比为5∶1∶2。

本发明的自保护药芯焊丝具有优异的焊缝金属的韧性和塑性，飞溅小，全位置焊接性能好，明显的改善了脱渣性能和焊缝成型性，可用于同级别强度的薄板，中厚板的全位置焊接，广泛应用于建筑，石油管道，输气管道等材料的焊接。

具体实施方式

下面首先介绍本发明药芯焊丝的各组元成分设计思路：

氟化物由BaF₂，LiF，CaF₂等氟化物组成，BaF₂对稳定电弧和提高熔渣的凝固点比其他氟化物更有效，CaF₂的量太多则增加飞溅，不利于全位置的焊接，量太少则焊缝成型粗糙，LiF能有效防止空气侵入，是理想的保护剂，为了得到理想的焊接工艺性能，调整好三者之间的比例，通过反复试验，发明人认为BaF₂∶LiF∶CaF₂之间的比例在5∶1∶2效果明显。可以获得理想的立焊和仰焊效果，有效的减少飞溅。

碳酸盐包括大理石，白云石，菱苦土等物质，碳酸盐在电弧热的作用下分解成CO₂和CaO，CO₂气体能有效的保护外部气体的侵入，CaO则能增加碱度，如果碳酸盐含量过多则飞溅增加，且渣的流动性变差，操作难度大，不利于全位置的焊接。

石英砂中主要含量是SiO₂，适量填加SiO₂可以起到细化熔滴的作用，可以减少飞溅，太多则在焊缝边缘出现气孔。

适量TiO₂填加能改善电弧性能，使电弧稳定，太多则引起脱渣困难。

Al和Mg可选用Al粉，Mg粉，AlMg合金等，加入适量Al，Mg可以与氧反应，可以有效防止气孔的产生，同时起到改善电弧的作用。加入Al的过多会使焊缝中残余的Al含量增多，降低焊缝的韧性。太少则不能有效防止气孔的产生。

Mn和Ni作为合金元素填加，适量的填加Mn和Ni元素能显著的提高焊缝金属的韧性，提高低温冲击性能。过多和过少都会使韧性降低。

按上述比例配制药粉，用铁粉进行平衡，采用不同的填充系数和不同厚度的钢带制成规格不同的药芯焊丝产品，主要规格为Φ1.6mm，Φ2.0mm，Φ2.4mm的药芯焊丝产品。

推荐焊接参数：

焊接电流：180-260A

焊接电压：22-28V

干伸长度：20-35mm

焊丝直径：Φ2.0mm

母材级别：适用于50公斤级高强钢焊接

焊丝熔敷金属力学性能：

屈服强度≥420MPa

抗拉强度≥550MPa

延伸率≥27％

A_kv(-30℃)≥80J

本发明采用H08A的钢带做为外皮材料，其化学成分C：0.04-0.08％，Mn：0.30％，S≤0.02％，P≤0.02％，药粉的填充系数在16-30％之间，所制作的药芯焊丝规格为Φ2.0mm。其中的药粉成分重量百分比如下：

实施例一：

BaF₂：15％

LiF：3％

CaF₂：6％

Al：6％

Mg：18％

SiO₂：5.5％

CaCO₃：8％

TiO₂：6％

Mn：6％

Ni：4.5％

Fe：22％

该焊丝焊接时全位置焊接性能好，电弧燃烧稳定，飞溅小，为细颗粒飞溅，焊缝成型平滑光亮，无气孔现象，脱渣容易，延伸率：30％，A_kv(-30℃)：140J。

实施例二：

BaF₂：10％

LiF：2％

CaF₂：4％

Al：3％

Mg：16％

SiO₂：5％

CaCO₃：7％

TiO₂：8％

Mn：4％

Ni：5.5％

Fe：35.5％

该焊丝焊接时全位置焊接性能好，电弧燃烧稳定，飞溅小，为细颗粒飞溅，焊缝成型平滑光亮，无气孔现象，脱渣容易，延伸率：29％，A_kv(-30℃)：115J。

实施例三：

BaF₂：16％

LiF：3％

CaF₂：6％

Al：5.5％

Mg：12％

SiO₂：4％

CaCO₃：4.5％

TiO₂：6％

Mn：3.8％

Ni：6％

Fe：33.2％

该焊丝焊接时全位置焊接性能好，电弧燃烧稳定，飞溅小，为细颗粒飞溅，焊缝成型平滑光亮，无气孔现象，脱渣容易，延伸率：28％，A_kv(-30℃)：90J。

实施例四：

BaF₂：20％

LiF：4％

CaF₂：8％

Al：7.5％

Mg：16％

SiO₂：3.5％

CaCO₃：9.5％

TiO₂：4％

Mn：6.5％

Ni：3.5％

Fe：17.5％

该焊丝焊接时全位置焊接性能好，电弧燃烧稳定，飞溅小，为细颗粒飞溅，焊缝成型平滑光亮，无气孔现象，脱渣容易，延伸率：29％，A_kv(-30℃)：103J。