一種鈦型氣保護藥芯焊絲的制作方法
【專利摘要】一種鈦型氣保護藥芯焊絲，包括焊絲藥芯，焊絲藥芯占焊絲總質(zhì)量的10%～20%，所述焊絲藥芯中含有組成成分的重量百分比為：TiO2：35%～50%、SiO2：3%～10%、0＜Al2O3＜1%、0＜ZrO2≤1%，余量為合金粉。合金粉包括如下占焊絲藥芯重量百分比的成分，金屬錳：10%～20%、硅鐵合金：1%～5%、鈦鐵合金：0.5%～2.5%、鎂粉：4%～7%，余量為鐵粉。本發(fā)明盡量減少比TiO2熔點高的氧化物Al2O3、ZrO2的含量，以減少熔敷金屬中非金屬氧化物雜質(zhì)含量，從而達到提高抗裂性與力學(xué)性能的作用。本發(fā)明所涉及的鈦型氣保護藥芯焊絲主要適用于對抗裂有較高要求的低碳鋼的焊接。
【專利說明】 一種鈦型氣保護藥芯焊絲
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于焊接材料制備【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是涉及一種鈦型氣保護藥芯焊絲。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，國內(nèi)大型船廠和鋼結(jié)構(gòu)廠使用鈦型藥芯焊絲在低溫條件下(10°C以下)配合陶瓷襯墊焊接或應(yīng)力較大的大型結(jié)構(gòu)件的焊接時，容易產(chǎn)生裂紋。因此，亟需開發(fā)一種具有較高抗裂性能的鈦型藥芯焊絲。
[0003]目前較為常用的藥芯焊絲E501T-1 (E71T-1)均屬鈦型藥芯焊絲，鈦型藥芯焊絲具有工藝性能優(yōu)異的特點，但是抗裂性能比堿性藥芯焊絲差。堿性藥芯焊絲工藝性能差，無法滿足焊接使用要求，目前極少使用。
[0004]鈦型藥芯焊絲的藥粉是以酸性氧化物為主，在熔池反應(yīng)中，與藥粉中的脫氧劑，達到氧化還原的平衡。陶瓷襯墊主要是由二氧化硅和三氧化二鋁組成。陶瓷襯墊在與藥芯焊絲配合使用，第一道打底焊時，電弧會直接作用到陶瓷襯墊上，陶瓷襯墊中的二氧化硅和三氧化二鋁會進入到熔池反應(yīng)中，使熔池反應(yīng)中的氧化物增多，打破了氧化還原反應(yīng)的平衡，增加了熔敷金屬中的夾雜物，使焊縫塑性、韌性下降，增大了裂紋傾向。
[0005]另外，一般的鈦型藥芯焊絲為了能更好的適應(yīng)陶瓷襯墊焊接而增加了焊絲中的硅、錳含量，但這樣一來也會增加焊絲的抗拉強度，從而也增加了大應(yīng)力條件下的裂紋傾向，在焊接環(huán)境溫度較低的情況下，此問題尤為突出。
[0006]所以，發(fā)明一種具有較高抗裂性的鈦型氣保護藥芯焊絲來很好的兼顧解決這幾種情況下的抗裂問題，就很有必要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種能夠保證焊縫具有優(yōu)異的力學(xué)性能，塑性、韌性指標得到明顯提高的，具有較高抗裂性的鈦型氣保護藥芯焊絲。
[0008]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是:
[0009]一種鈦型氣保護藥芯焊絲，包括焊絲藥芯，焊絲藥芯占鈦型氣保護藥芯焊絲總質(zhì)量的10%?20%，所述焊絲藥芯中含有組成成分的重量百分比為:Ti02: 35%?50%、SiO2:3% ?10%、0 < Al2O3 < 1%、0 < ZrO2 ( 1%,余量為合金粉。
[0010]所述合金粉包括如下占焊絲藥芯重量百分比的成分，金屬錳:10%?20%、硅鐵合金:1%?5%、鈦鐵合金:0.5%?2.5%、鎂粉:4%?7%，余量為鐵粉。
[0011]采用所述鈦型氣保護藥芯焊絲進行焊接，焊接結(jié)束后，焊渣中熔渣氧化物范圍為=TiO2:54% ?64%、MnO: 10% ?15%、MgO: 7% ?12%、SiO2:6% ?12%、0 < Al2O3 ( 2.8%、0< ZrO2 ( 2%，余量為 Fe2O3, Na2O, K2O 及雜質(zhì)。
[0012]優(yōu)選的，所述硅鐵合金的含硅量為40%?80%。
[0013]優(yōu)選的，所述硅鐵合金的型號為選自FeSi45與FeSi75中的一種。
[0014]優(yōu)選的，所述鈦鐵合金中含鈦量為25%?45%。[0015]優(yōu)選的，所述鈦鐵合金的型號為選自FeTi30與FeTi40中的一種。
[0016]優(yōu)選的，所述鎂粉的純度為≥99%。
[0017]優(yōu)選的，所述金屬錳的純度為≥99.7%。
[0018]下面對焊絲藥芯中的組分進行分析:
[0019]TiO2:造渣劑，同時具有很好的穩(wěn)弧作用。本發(fā)明中使用TiO2含量≥90%的金紅石作為TiO2的來源，金紅石型二氧化鈦的熔點為1850°C。本發(fā)明適度提高了 TiO2的含量，以增加焊渣的粘稠度，從而使該焊絲能進行全位置焊接，并且焊接工藝優(yōu)良。
[0020]SiO2:造渣劑，可使焊渣分布更均勻，改善焊肉成型。SiO2的來源為石英砂，石英砂中SiO2純度為98%以上。
[0021]Al2O3和ZrO2 =Al2O3的熔點為2050°C，ZrO2的熔點為2680°C，二者的熔點高于TiO2,為高熔點氧化物。本發(fā)明中不刻意添加此兩種組分，其為金紅石本身含有的成份，屬于不可避免的雜質(zhì)。選擇原料過程中，挑選ZrO2和Al2O3含量低的金紅石使用，盡量減少ZrO2和Al2O3的含量，以減少熔敷金屬中非金屬氧化物雜質(zhì)含量，從而達到提高焊絲抗裂性與力學(xué)性能的作用。
[0022]金屬錳:脫氧、向焊縫過渡金屬元素。
[0023]硅鐵合金:脫氧、向焊縫過渡金屬元素。
[0024]鈦鐵合金:脫氧、脫氮。
[0025]鎂粉:脫氧、脫硫，其氧化物進入熔渣，可提高熔渣堿度，從另一方面起到提高焊絲抗裂性與力學(xué)性能的作用。
[0026]鐵粉:向焊縫過渡金屬元素，穩(wěn)定電弧。
[0027]本發(fā)明的優(yōu)點及效果:
[0028]1、本發(fā)明在保持鈦型藥芯焊絲優(yōu)異工藝性能的基礎(chǔ)上，大幅度提高了其抗裂性能，主要適用于對抗裂有較高要求的低碳鋼的焊接，包括陶瓷襯墊焊接、大應(yīng)力焊接以及環(huán)境溫度較低條件下的焊接。
[0029]2、本發(fā)明通過對焊絲中Mn、S1、Mg、Ti含量的合理化，在提高焊絲脫氧、脫氮能力的同時使焊絲的抗拉強度保持在500~550N/mm2范圍內(nèi)。
[0030]3、將本發(fā)明的鈦型氣保護藥芯焊絲應(yīng)用到實際焊接中，當(dāng)環(huán)境溫度>0°C時，焊接厚度≤30mm的低碳鋼鋼板，不用做加熱預(yù)處理，也不會產(chǎn)生裂紋。并且使用本發(fā)明的鈦型氣保護藥芯焊絲焊接，電流可比常規(guī)鈦型藥芯焊絲提高10~20A，從而提高工作效率、降低制造成本。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0031 ] 圖1是參照《斜Y型坡口焊接裂紋試驗方法》的試驗方法示意圖。
[0032]圖2是參照《剛性固定、陶瓷襯墊裂紋試驗方法》的試驗方法示意圖。
[0033]圖3是試驗案例2中1#焊絲抗裂情況。
[0034]圖4是試驗案例2中2#焊絲抗裂情況。
【具體實施方式】
[0035]本發(fā)明所述的鈦型氣保護藥芯焊絲的制備方法為:先將普通市售的SPCC-SD冷軋低碳鋼鋼帶加工成“U”型槽；將焊絲藥芯各組分稱重后進行混合，將混合好的焊絲藥芯按照占鈦型氣保護藥芯焊絲總重量10%?20%的量加入“U”型槽，并經(jīng)過軋機軋制成“O”型，然后經(jīng)過拉絲機拉拔成藥芯焊絲成品。
[0036]以下實施例涉及的鈦型氣保護藥芯焊絲均為通過該制備方法制備而成。
[0037]實施例1
[0038]一種鈦型氣保護藥芯焊絲，包括SPCC-SD冷軋低碳鋼鋼帶以及焊絲藥芯，焊絲藥芯占焊絲的質(zhì)量百分比為18.1%，焊絲藥芯中含有組成成分的重量百分比為=TiO2:36%,SiO2:9%、Al2O3:0.4%、ZrO2:0.3%、金屬錳:11.5%、硅鐵合金:1%、鈦鐵合金:1.5%、鎂粉:
4.2%，余量為鐵粉。硅鐵合金的型號為FeSi75，含硅量為75% ;鈦鐵合金的型號為FeTi30，含鈦量為29% ;鎂粉的純度為99.5%，金屬錳的純度為99.8%。
[0039]焊絲熔敷金屬成分檢測，其重量百分比為C:0.045%、Mn:1.28%、S1:0.35%、S:0.007%, P:0.011%、余量為 Fe?？估瓘姸?Rm):531N/mm2，延伸率(A%):29%，_20°C沖擊韌性(KV2):平均 135J。
[0040]實施例2
[0041]一種鈦型氣保護藥芯焊絲，包括SPCC-SD冷軋低碳鋼鋼帶以及焊絲藥芯，焊絲藥芯占焊絲的質(zhì)量百分比為14.2%，所述焊絲藥芯中含有組成成分的重量百分比為=TiO2:44%、SiO2:6%、Al2O3:0.6%、ZrO2:0.5%、金屬錳:16%、硅鐵合金:2%、鈦鐵合金:2%、鎂粉:6%，余量為鐵粉。硅鐵合金的型號為FeSi75，含硅量為75% ;鈦鐵合金的型號為FeTi30，含鈦量為29% ;鎂粉的純度為99.2%，金屬錳的純度為99.9%。
[0042]焊絲熔敷金屬成分檢測，其重量百分比為C:0.045%、Mn:1.31%、S1:0.35%、S:0.008%、P:0.010%、余量為 Fe?？估瓘姸?Rm):538N/mm2，延伸率(A%):28.5%, _20°C沖擊韌性(KV2):平均 138J。
[0043]實施例3
[0044]一種鈦型氣保護藥芯焊絲，包括SPCC-SD冷軋低碳鋼鋼帶以及焊絲藥芯，焊絲藥芯占焊絲的質(zhì)量百分比為12%，所述焊絲藥芯中含有組成成分的重量百分比為=TiO2:48%,SiO2:3.5%、Al2O3:0.8%、ZrO2:0.6%、金屬錳:18%、硅鐵合金:3%、鈦鐵合金:2.4%、鎂粉:
6.6%，余量為鐵粉。硅鐵合金的型號為FeSi75，含硅量為75% ;鈦鐵合金的型號為FeTi30，含鈦量為29% ;鎂粉的純度為99.5%，金屬錳的純度為99.9%。
[0045]焊絲熔敷金屬成分檢測，其重量百分比為C:0.043%、Mn:1.25%、S1:0.34%、S:0.007%、P:0.009%、余量為 Fe?？估瓘姸?Rm):528N/mm2，延伸率(A%):30%，_20°C沖擊韌性(KV2):平均 141J。
[0046]實施例4
[0047]一種具有較高抗裂性的鈦型氣保護藥芯焊絲，包括SPCC-SD冷軋低碳鋼鋼帶以及焊絲藥芯，焊絲藥芯占焊絲總質(zhì)量的16.1%，所述焊絲藥芯中含有組成成分的重量百分比為=TiO2:39%, SiO2:8%、Al2O3:0.5%、ZrO2:0.4%、金屬錳:14%、硅鐵合金:1.5%、鈦鐵合金:0.8%、鎂粉:4.8%，余量為鐵粉。硅鐵合金的型號為FeSi75，含硅量為75% ;鈦鐵合金的型號為FeTi40，含鈦量為39% ;鎂粉的純度為99.5%，金屬錳的純度為99.9%。
[0048]焊絲熔敷金屬成分檢測，其重量百分比為C:0.046%、Mn:1.29%、S1:0.34%、S:0.006%、P:0.010%、余量為 Fe?？估瓘姸?Rm):533N/mm2，延伸率(A%):29.5%, _20°C沖擊韌性(KV2):平均 145J。
[0049]實施例5
[0050]一種具有較高抗裂性的鈦型氣保護藥芯焊絲，包括SPCC-SD冷軋低碳鋼鋼帶以及焊絲藥芯，焊絲藥芯占焊絲總質(zhì)量的15%，所述焊絲藥芯中含有組成成分的重量百分比為:TiO2:41%, SiO2:7%、Al2O3:0.5%、ZrO2:0.4%、金屬錳:15%、硅鐵合金:4%、鈦鐵合金:2.2%、鎂粉:5.4%，余量為鐵粉。硅鐵合金的型號為FeSi45，含硅量為45% ;鈦鐵合金的型號為FeTi30，含鈦量為29% ;鎂粉的純度為99.5%，金屬錳的純度為99.9%。
[0051]焊絲熔敷金屬成分檢測，其重量百分比為C:0.044%、Mn:1.30%、S1:0.35%、S:
0.007%、P:0.010%、余量為 Fe。抗拉強度(Rm):536N/mm2，延伸率(A%):28.5%, _20°C沖擊韌性(KV2):平均 139J。
[0052]實施例6
[0053]一種具有較高抗裂性的鈦型氣保護藥芯焊絲，包括SPCC-SD冷軋低碳鋼鋼帶以及焊絲藥芯，焊絲藥芯占焊絲總質(zhì)量的13.2%，所述焊絲藥芯中含有組成成分的重量百分比為=TiO2:46%, SiO2:5%、Al2O3:0.7%、ZrO2:0.5%、金屬錳:17%、硅鐵合金:4.8%、鈦鐵合金:1%、鎂粉:6.2%，余量為鐵粉。硅鐵合金的型號為FeSi45，含硅量為45% ;鈦鐵合金的型號為FeTi40，含鈦量為40% ;鎂粉的純度為99.5%，金屬錳的純度為99.9%。
[0054]焊絲熔敷金屬成分檢測，其重量百分比為C:0.043%、Mn:1.30%、S1:0.33%、S:
0.009%、P:0.009%、余量為 Fe。抗拉強度(Rm):530N/mm2，延伸率(A%):29.5%, _20°C沖擊韌性(KV2):平均 137J。
[0055]為了進一步對本發(fā)明的效果進行說明，特用常規(guī)鈦型氣保護藥芯焊絲E501T-KE71T-1)與本發(fā)明實施例2的焊絲進行對比試驗，以驗證其抗裂性能。
[0056]試驗案例I
[0057]參照《斜Y型坡口焊接裂紋試驗方法》做對比抗裂實驗，試驗所用試板材質(zhì)均為EH36船板，試板厚度30_ ;焊接電流200?210A，電壓26?27V ;干伸長度20?25_ ；C02保護氣體流量20L/min。
[0058]此試驗共做6組，每組各做2個。序號為1-1、1-2、2-1、2-2、3-1、3_2的為常規(guī)鈦型氣保護藥芯焊絲E501T-1(E71T-1);序號為A_1、A-2、B-1、B-2、C-1、C_2的為本發(fā)明鈦型氣保護藥芯焊絲。
[0059]試驗結(jié)果如下表所示:
[0060]
【權(quán)利要求】
1.一種鈦型氣保護藥芯焊絲，其特征在于:包括焊絲藥芯，所述焊絲藥芯占鈦型氣保護藥芯焊絲總質(zhì)量的10%~20%，所述焊絲藥芯中含有組成成分的重量百分比為=TiO2:35% ~50%、SiO2:3% ~10%,O < Al2O3 < 1%、0 < ZrO2 ≤ 1%,余量為合金粉。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈦型氣保護藥芯焊絲，其特征在于:所述合金粉包括如下占焊絲藥芯重量百分比的成分，金屬錳:10%~20%、硅鐵合金:1%~5%、鈦鐵合金:0.5%~2.5%、鎂粉:4%~7%，余量為鐵粉。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈦型氣保護藥芯焊絲，其特征在于:采用所述鈦型氣保護藥芯焊絲進行焊接，焊接結(jié)束后，焊渣中熔渣氧化物范圍為=TiO2:54%~64%、Mn0:10%~15%、MgO: 7% ~12%, SiO2:6% ~12%、0 < Al2O3 ( 2.8%、0 < ZrO2 ≤2%，余量為 Fe2O3, Na2O, K2O 及雜質(zhì)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鈦型氣保護藥芯焊絲，其特征在于:所述硅鐵合金的含硅量為 40% ~80%ο
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的鈦型氣保護藥芯焊絲，其特征在于:所述硅鐵合金的型號為選自FeSi45與FeSi75中的一種。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鈦型氣保護藥芯焊絲，其特征在于:所述鈦鐵合金中含鈦量為 25% ~45%ο
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的鈦型氣保護藥芯焊絲，其特征在于:所述鈦鐵合金的型號為選自FeTi30與FeTi40中的一種。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鈦型氣保護藥芯焊絲，其特征在于:所述鎂粉的純度為≥ 99%ο
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鈦型氣保護藥芯焊絲，其特征在于:所述金屬錳的純度為≥ 99.7%。
【文檔編號】B23K35/362GK103521949SQ201310471136
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年10月8日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月8日
【發(fā)明者】李華軍 申請人:天津市永昌焊絲有限公司