[发明专利]一种含有聚偏氟乙烯树脂的自保护药芯焊丝

说明书

(一)技术领域：

本发明涉及一种自保护药芯焊丝，特别是一种含有聚偏氟乙烯树脂的自保护药芯焊丝。

(二)背景技术：

自保护药芯焊丝由于电弧直接暴露在空气中进行焊接，会使空气中的氧和氮侵入焊接区，在焊接冶金过程中引起气孔敏感性高和熔敷金属韧性不足等不良反应。为获得良好的焊接工艺及力学性能，通常在药芯中加入一定量的脱氧剂和脱氮剂(如铝、镁、锰、钛等)，它们可以与氧和氮形成稳定的氧化物和氮化物，可是这些物质加入量过少起不到应有的作用，加入量过多就会导致焊缝的柱状结晶变粗，先共析铁素体增加，针状铁素体减少，同时生成大量可对金属基体产生割裂作用的氮化铝(AlN)等非金属夹杂物，使冲击韧性大幅度下降；另一种方法是增加造气剂(如多种氟化物、碳酸盐、镁等)的比重，降低焊接区域氧气和氮气的分压，这样做氟化物含量往往偏高，由于其比重较小，会造成焊丝轧制困难和性能不均匀，同时增加了焊接烟尘中的有害物质，对焊工健康不利。因此，开发一种新型自保护药芯焊丝是非常有必要的，市场前景将十分厂阔。

(三)发明内容：

本发明的目的在于提供一种含有聚偏氟乙烯树脂的自保护药芯焊丝，它可以在减少焊接烟尘及其毒性的前提下，提高低合金钢用自保护药芯焊丝的工艺性能和力学性能。

本发明的技术方案：一种含有聚偏氟乙烯树脂的自保护药芯焊丝，它包括采用国产的SPCC普通低碳钢带作外皮，其特征在于它的药芯是由氟盐、碳酸盐、氧化物、锰(Mn)、硅(Si)、铝(Al)，镁(Mg)、镍(Ni)和铁粉共同组成；其甲药芯成分按重量百分比为：氟盐：20～45％，碳酸盐：4～13％，氧化物：4～15％，Mn：1～5％，Si：1～3％，Al：3～8％，Mg：3～7％，Ni：0～5％，其余为铁粉。

上述所说的一种含有聚偏氟乙烯树脂的自保护药芯焊丝的组成成分中，所说的氟盐的成分按重量百分比为：聚偏氟乙烯树脂：3～7％，氟化钙(CaF₂)：65～85％，氟硅酸钠(Na₂SiF₆)：3～6％。

上述所说的氟盐中还可以加入氟化锂(LiF)：3～6％，氟化钠(NaF)：3～6％，氟化钡(BaF₂)：5～8％，氟锆酸钾(K₂ZrF₆)：3～6％中的一种或两种以上组合。

上述所说的一种含有聚偏氟乙烯树脂的自保护药芯焊丝的组成成分中，所说的碳酸盐是碳酸锂和大理石或菱苦土中的一种或两种组合。

上述所说的一种含有聚偏氟乙烯树脂的自保护药芯焊丝的组成成分中，所说的氧化物是铁砂和镁砂或金红石中的一种或两种组合。

上述所说的一种含有聚偏氟乙烯树脂的自保护药芯焊丝的组成成分中，所说的锰(Mn)是电解金属锰或含锰85～92％的低碳锰铁。

上述所说的一种含有聚偏氟乙烯树脂的自保护药芯焊丝的组成成分中，所说的硅(Si)是含硅45％的45#硅铁、含硅65％的65#硅铁和含硅75％的75#硅铁中的一种。

上述所说的一种含有聚偏氟乙烯树脂的自保护药芯焊丝的组成成分中，所说的铝(Al)是铝粉或含铝45～55％的铝镁合金。

上述所说的一种含有聚偏氟乙烯树脂的自保护药芯焊丝的组成成分中，所说的镁(Mg)是镁粉或含镁45～55％的铝镁合金。

上述所说的一种含有聚偏氟乙烯树脂的自保护药芯焊丝的填充率为15～25％，可制成直径φ2.0mm的药芯焊丝。

焊接工艺参数为：焊接电压19V；送丝速度85英寸/min；干伸长度30～35mm；试板材质16Mn。

熔敷金属力学性能为：抗拉强度σ_b：510～600MPa，屈服强度σ_s≥420MPa，伸长率δ≥22％，V型缺口冲击功A_kv(-30℃)≥27J。

选用聚偏氟乙烯树脂的目的：一方面是降低氟盐的整体添加比例，减少焊接烟尘中有害物质的含量，因为聚偏氟乙烯树脂的熔点只有164～182℃，这样组合的氟盐更容易气化，从而有效防止氮气孔，同时也更有利于降低渣的熔点和改善润湿性，使其保护效果和焊缝成型更好；另一方面，由于这种氟盐的渣气联合保护效果好，就可以减少Al的添加量，从而使熔敷金属冲击韧性高而稳定。