[发明专利]一种高强结构钢板焊接用药芯焊丝

说明书

技术领域

本发明属于结构钢的焊接技术领域，特别是提供了一种高强结构钢板焊接用药芯焊丝，适用于抗拉强度700-900Mpa钢板焊接用。

背景技术

目前国内工程机械用钢的强度级别不断提高，Q690-Q800等高强度级别的钢板的应用范围逐步扩大，但与高强钢板相配套的焊接材料的市场供应较少，且市场上供应的配套的焊接材料存在焊接接头力学性能较差，主要表现在焊缝金属的延伸率低，低温冲击韧性低，为解决以上难题，研究开发了一种具有优良力学性能的药芯焊丝品种。

药芯焊丝选用的渣系有三种：酸性渣系、碱性渣系和金属渣系。本发明为提高高强度钢板焊接用药芯焊丝的力学性能，选用碱性渣系的药芯焊丝，焊缝金属中选用多元微合金，本发明提供的焊丝适用于焊接Q690-Q800强度级别的钢板。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高强结构钢板焊接用药芯焊丝，解决了现有技术所无法解决的焊缝金属力学性能不足问题。

本发明的药芯焊丝为碱性渣系，焊缝金属纯净度高，采用多元合金，焊缝金属金相组织为针状铁素体，焊缝金属具有优良的力学性能。

本发明解决其技术问题的基本思路是配方中填加足量的净化焊缝的造渣剂如萤石、氟化钠、钠冰晶石、钾冰晶石等，填加适量的稳弧剂如钛酸钾、长石等，填加适量的造渣剂如金红石、锆英砂等，以改善熔渣的脱渣性能，填加适量的钼铁粉、镍粉、铬铁粉、锰铁粉和稀土硅，以获得适量配比的合金成分，得到焊缝的强度和韧性的最佳匹配。采用0.9mm×14mm的SPCC钢带，制造药芯焊丝，药粉的填充率控制在15-17％，制造Φ1.6mm或Φ1.2mm焊丝，原料配方配比为：萤石30％-50％，氟化钠、钠冰晶石、钾冰晶石中的一种或多种2％-5％，钛酸钾1％-3％；钾长石2％-6％，金红石、锆英砂中的一种或两种2％-6％，含铬的合金粉如微碳铬铁粉、金属铬粉等折合成Cr3％-6％，含锰的合金粉如低碳锰铁粉、金属锰粉等折合成Mn9％-14％，含钼的合金粉如钼铁粉、金属钼粉等折合成Mo3％-6％，硼铁或B₂O₃折合成B0.04％-0.1％，稀土硅2％-5％；钛铁2％-6％，镍粉14％-18％，余量为铁粉；均为重量百分比。

以上配比中各组分的作用：萤石在焊丝中为主要造渣剂，对焊缝金属具有净化作用，萤石的合适范围为30％-50％，低于30％，则其净化作用差，焊缝金属达不到高纯度要求，相反，萤石含量高于50％，则电弧稳定性变坏，焊接熔渣过稀，焊接工艺性能差。氟化钠、钠冰晶石、钾冰晶石在焊丝配方中起改善焊接熔渣性能的作用，这些物质同时还有稳定焊接电弧的作用，其合适范围为2％-5％。钛酸钾也具有稳定焊接电弧的作用，其合适范围为1％-3％。钾长石具有改善焊接熔渣性能、改善脱渣性能、提高电弧稳定性能等作用，其合适范围为2％-6％。金红石、锆英砂在焊丝配方中主要改善焊接熔渣的脱渣性能作用，其合适范围为2％-6％。含锰合金粉、稀土硅、钛铁粉在焊丝中起到脱氧和合金化的作用。含铬的合金粉、含钼合金粉、镍粉等在焊丝配方起合金化的作用，焊缝金属得到的合金系为Ni-Mn-Mo-Cr-Si-Ti-B-Re，采用以上多元微合金系，合理控制合金元素含量，焊缝金属具有超高的强度和极佳的低温冲击韧性。

本发明的优点在于，本发明的药芯焊丝为碱性渣系，焊缝金属纯净度高，采用多元合金，焊缝金属金相组织为针状铁素体，焊缝金属具有优良的力学性能，适用于焊接Q690-Q800强度级别的钢板。

具体实施方式

实施例1：萤石32％；氟化钠2％；钾冰晶石1％；钛酸钾2％；钾长石3％；金红石3％；微碳铬铁粉6％；低碳锰铁粉14％；钼铁粉6％；硼铁0.1％；稀土硅3％；钛铁6％；镍粉14％；铁粉8％。将以上原料按配方比例混合均匀、烘干后，再按一定的填充率加入到SPCC钢带的∪型槽中，再经轧制、闭合、拉拔生产出Φ1.6mm药芯焊丝，采用以下焊接工艺焊接熔敷金属试板：焊接电流320A，焊接电压28V，焊接气体100％CO₂，伸出长度18mm，焊接速度6mm/s，预热温度150℃，层间温度150±10℃。熔敷金属力学性能试验结果如下：σs840Mpa；σb910Mpa；δ17％；Ψ56％；-20℃Akv105J。

实施例2：萤石36％；氟化钠1％；钾冰晶石2％；钛酸钾2％；钾长石2％；锆英砂3％；微碳铬铁粉4％；低碳锰铁粉14％；钼铁粉4％；硼铁0.1％；稀土硅3％；钛铁6％；镍粉10％；铁粉13％。将以上原料按配方比例混合均匀、烘干后，再按一定的填充率加入到SPCC钢带的∪型槽中，再经轧制、闭合、拉拔生产出Φ1.6mm药芯焊丝，采用以下焊接工艺焊接熔敷金属试板：焊接电流330A，焊接电压29V，焊接气体100％CO₂，伸出长度18mm，焊接速度6mm/s，预热温度150℃，层间温度150±10℃。熔敷金属力学性能试验结果如下：σs720Mpa；σb830Mpa；δ19％；Ψ63％；-20℃Akv135J。