[发明专利]一种高韧性埋弧焊用烧结焊剂及制备方法

说明书

技术领域

    本发明属于焊接材料技术领域，尤其涉及一种高韧性埋弧焊用烧结焊剂及制备方法。

背景技术

埋弧焊可采用熔炼焊剂和烧结焊剂配合相应焊丝进行结构焊接，其中熔炼焊剂由于耗能较大，金属烧损大等缺陷，使用范围不断缩小，而烧结焊剂由于具有耗能小，金属烧损小等特点，正不断扩大应用范围。同时，随着企业对生产效率及生产过程自动化，机械化需求的提高，埋弧焊成为低合金高强钢结构常用焊接方法之一，特别是在大厚板长焊缝的焊接过程中，埋弧焊的优势更加明显。因此对埋弧焊烧结焊剂的研究就显得十分迫切了，目前，大部分焊剂研究重点主要放在以下两个方面：一，对熔敷金属或焊缝金属的机械性能方面的提高方面，如(专利号：CN102363252A)一种低碱度高韧性的烧结焊剂；（专利号：CN101314200）高强度高韧性氟碱性烧结焊剂，该两种专利所涉及的焊剂综合性能良好，但在深坡口内第一层脱渣效果还稍显不足。二，对焊接效率方面的提高方面，如(专利号：CN1415454)一种用于多丝、高速埋弧自动焊的烧结焊剂，（专利号：CN1699009）一种用于多丝、高速埋弧自动焊的高韧性烧结焊剂，该两个专利所涉及的焊剂具有较高的焊接效率和综合机械性能，也同样存在着厚板坡口底层脱渣效果略显不足的特点，同时上述四个专利所提到的焊剂的熔敷金属的低温冲击韧性还有提高的空间，因此针对上述问题，本专利提出了一种具有优良坡口内脱渣性的高韧性埋弧焊烧结焊剂，该焊剂可以匹配大部分碳钢焊丝进行低合金钢结构的焊接，具有优良的机械性能，特别具有较高的坡口内第一层脱渣性优良和较高的熔敷金属低温冲击韧性特点，提高了焊缝的抗脆断能力，降低了操作人员的工作强度，极大程度提高了生产效率，因此，具有较好的市场前景。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有优良坡口内脱渣性的高韧性埋弧焊烧结焊剂，该焊剂可以匹配大部分碳钢焊丝进行低合金钢结构的焊接，，在获得符合AWS和GB/T相应标准性能要求的前提下，还具有优良的坡口底层焊缝脱渣性和较高的焊缝金属低温冲击韧性，降低操作人员的工作强度，提高工作效率和结构的安全性。

本发明的另外一个目的是提供上述高韧性埋弧焊烧结焊剂的制备方法。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种高韧性埋弧焊用烧结焊剂，包括干粉组成及粘结剂，干粉组成中各组分的重量百分比为：重烧镁砂：20～30％、刚玉：20～30％、萤石：10～20％、硅灰石：10～20％、氧化锂：1～3％、金红石：4～8％、硅铁：2～4％、钛铁：1～3％、金属锰：1～3％、三氧化二硼：1～5％、氟化稀土：1～3%；粘结剂采用M=2.6，20℃时40~43 Be的钾水玻璃。

一种高韧性埋弧焊用烧结焊剂的制备方法，先将重量百分比为重烧镁砂：20～30％、刚玉：20～30％、萤石：10～20％、硅灰石：10～20％、氧化锂：1～3％、金红石：4～8％、硅铁：2～4％、钛铁：1～3％、金属锰：1～3％、三氧化二硼：1～5％、氟化稀土：1～3%的干粉按比例混合均匀后，再加入M=2.6，20℃时40~43 Be的钾水玻璃作为粘结剂造粒，再经200℃低温烘干1h、780℃高温烧结40min，再经冷却、筛分、包装，焊剂制备完成。

本发明所述的高韧性埋弧焊用烧结焊剂的制备方法，所述筛分的焊剂颗粒为20～60目。 

由于采用了上述技术方案，本发明具有如下有益效果：本烧结焊剂中各成分的主要作用简述如下：

重烧镁砂：具有造渣，调节熔渣的碱度、粘度、流动性和改善焊缝成型的作用。当电熔镁砂含量超过30％时，熔渣的粘度降低，熔渣流动性变差，覆盖性降低，当重烧镁砂含量低于20％时，熔渣流动性过好，导致焊缝成形变差，同时导致熔渣碱度下降，焊接时降低坡口内第一层脱渣性和熔敷金属的低温冲击韧性。因而将焊剂中电熔镁砂含量控制在20～30％。

萤石：适量的萤石可以降低液态金属的表面张力，降低熔敷金属的氢含量，改善熔渣的物理性能，降低焊缝气孔敏感性。萤石含量低于10％时，使得熔渣流动性过好，焊缝成型不好，焊缝中氢含量较高，且易出现气孔。当萤石含量超过20％时，使电弧稳定性变差，焊缝成型变差，因此控制焊剂中萤石的含量为10～20％。

刚玉：主要作用是造渣，形成硅铝酸盐，调节熔渣的熔点，粘度。当刚玉含量低于20％时，熔渣的熔点及粘度较低，渣壳的脆性降低，覆盖性较差；当刚玉含量高于30％时，熔渣的碱度下降，熔渣的脱氧作用降低，影响了熔敷金属的低温冲击韧性。因而控制焊剂中刚玉含量为20～30％。