[发明专利]一种堆焊用内含钢丝的药芯钢带及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种焊接材料，尤其涉及一种堆焊用内含钢丝的药芯钢带及其制备方法。

背景技术

机械零件大多数是用金属材料制造的，由于零件之间或零件与物料之间的相对运动，会发生磨损。随着现代工业的发展，机械零件经常处于异常复杂和苛刻的条件下工作，大量的机械装备往往因磨损而报废，这就要求在承受较大载荷等工作条件下的机械装备表面具有良好的耐磨性能。

采用堆焊、热喷涂、气相沉积、电镀等技术在金属表面制备出耐磨合金层是目前制造或修复耐磨部件的常用方法。堆焊因工艺简单、设备投资少、操作灵活、适应面广而被广泛应用。手工电弧堆焊、氧乙炔焰堆焊、埋弧自动堆焊、气体保护堆焊、等离子堆焊、电渣堆焊等是常用的工艺方法。焊条、焊剂、药芯焊丝、实芯焊丝、合金粉块、带极等是常用的堆焊材料。焊条和焊剂具有使用灵活、制造方便等优点，因此关于焊条、焊剂的专利也比较多，如中国专利CN86106019B“耐热耐磨堆焊焊条”，CN1116574A“一种高铬铸铁堆焊材料及工艺”，CN1003430B“高硬度耐磨损不预热堆焊焊条”等堆焊焊条；以及CN1238154C“一种连铸辊堆焊用烧结焊剂及其生产方法”等焊剂。但焊条、焊剂的合金元素过渡系数低、堆焊金属的成分不够稳定和均匀，且堆焊层合金的数量受到工艺方法的限制，只适于低、中合金的堆焊金属。堆焊用药芯焊丝如CN1415453A“一种堆焊用包芯焊丝”，CN1775454A“高抗裂耐磨高铬铸铁型堆焊药芯焊丝”等，药芯焊丝的缺点是制造工艺复杂、价格较贵；中国专利CN85102440B“耐磨堆焊合金粉块”提出了将合金粉末制备成合金块用于堆焊，提高了合金元素的过渡系数。上述所有堆焊材料均以金属粉末作为原材料，而合金粉末的制造工艺复杂，使得成本大幅度增加。另外还有合金焊丝堆焊，利用合金焊丝过渡合金元素虽然合金元素的利用率较高、成分也比较均匀，但合金焊丝难以制造。

带极堆焊具有焊接质量高、焊缝表面平整、外观质量好、高效、低成本等优点，带极堆焊时，对于宽度较大的带极需要在焊接装置上安装磁控装置，以使带极的电弧燃烧端面能够平行推进，保持电弧稳定。如中国专利CN1125700C“一种焊修铁路机车、车辆心盘的方法”公开了使用带极堆焊材料用埋弧焊接工艺堆焊铁路机车、车辆心盘的技术，该专利只涉及堆焊方法，没有涉及作为电极的带极材料的成分和制备方法。压力容器杂志2006年第5期发表的论文“90mm宽带极不锈钢双层电渣堆焊工艺试验研究”使用的带极为90mm宽、0.5mm厚的不锈钢钢带。江苏冶金杂志2002年第4期发表的论文“连铸机辊应用带极堆焊工艺实践”使用的带极为Cr13NiMo，厚度为0.5mm，宽度为30mm和50mm等等。目前带极堆焊所用的带极均由带钢制成，由于合金元素含量较多的带钢硬度较高，制造比较困难，甚至根本无法制造，使得耐磨堆焊用带极的品种较少，极大地限制了带极堆焊的应用领域，特别是在耐磨堆焊方面的应用。

随着机械零部件使用工况的日益苛刻，如磨损、腐蚀、高温等，对低成本、使用方便、生产效率高、性能优异的堆焊材料的需求也更加迫切。

发明内容

针对现有堆焊材料，特别是堆焊用耐磨带极存在的制造困难、品种少、应用范围受限、宽带极需要磁控装置焊接等问题，本发明提出了一种新型的堆焊用内含钢丝的药芯钢带及其制备方法。

本发明的技术构思是：选择粉末状的金属、合金、矿石和化工产品，按设计比例混合均匀后，得到药粉；选用市售低碳钢钢带，利用炼钢用包芯线的专业生产设备和现有技术，沿钢带长度方向(纵向)将其轧制成横截面为U形，向上述U形糟中加入上述药粉，填充率为20％～60％(填充率为药粉质量与药粉和钢带质量之和的比值)，并沿钢带的纵向在U形槽的几何中心处放置一钢丝，然后将U形槽合口，形成如图1所示的咬口连接，或者图2的搭接连接，药粉和钢丝被包裹于由钢带形成的管内，获得包有药粉和钢丝的钢管，将上述咬口或者搭接连接部位置于正上方或正下方，或以垂直线计左右偏60°以内，然后采用常规的冷轧设备和模具垂直向下分道次轧制，逐渐将所述钢管压扁并校直，获得纵向横截面为长扁形或类长方形、厚度为2mm～5mm、宽度为8mm～65mm的内含钢丝的药芯钢带，见图3、图4、图5、图6。