[发明专利]一种不锈钢薄板激光焊焊缝填充材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于焊接技术领域，具体涉及一种不锈钢薄板激光焊焊缝填充材料及其制备方法。

背景技术

不锈钢薄板（如厚度为0.8-2.0mm的SUS304、SUS316等不锈钢薄板）以其良好的耐热性、耐腐蚀性和成型性而被广泛应用于制作食品、化工、原子能等行业的设备和机件，以及家电、汽车、医疗器具、建材和船舶部件等。目前在制造业中常采用激光焊焊接不锈钢薄板。激光焊焊接具有焊接质量好、效率高、成本低等优点。焊接过程中，在不锈钢薄板焊接区放入焊条或焊丝等焊接材料，焊条、焊丝在激光热源的作用下与不锈钢薄板母材共同熔化形成熔敷金属，并产生复杂的物理化学反应，凝固形成焊缝。焊接区性能与不锈钢薄板制品的外观品质、耐热性能、耐应力腐蚀性能及机械性能密切相关，因而特别重要。在激光焊接不锈钢薄板过程中，激光高温使得金属气化，在焊缝处产生明显的凹坑，如图1所示，焊缝表面也出现波纹和氧化现象，如图2所示。凹坑和波纹等缺陷不仅影响制品的外观，而且造成焊接区应力集中，使用寿命下降。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足，提供一种粒度适中、使用方便并能有效改善不锈钢制品外观和焊接区性能的不锈钢薄板激光焊焊缝填充材料及其制备方法。

解决本发明技术问题所采用的技术方案是该不锈钢薄板激光焊焊缝填充材料由粉体材料与粘结剂混合后再经造粒、过筛、烧焙所得，所述粉体材料包括下列配比的组分：

以上配比为重量百分比。

本发明粉体材料中的合金粉，如微碳铬铁、镍粉，在激光的作用下熔化成为填充金属，补充焊缝的凹坑。矿物粉如金红石、萤石形成熔渣，一方面降低液态金属的表面张力，改善焊缝金属成形，避免出现波纹，另一方面在焊缝金属表面形成渣壳，防止焊缝金属氧化。

优选的是，所述微碳铬铁含Cr≥62%，金红石含TiO₂≥98%，电熔镁砂含MgO≥97%，萤石含CaF₂≥98%，硅微粉含SiO₂≥99.8%，以上比例均为重量百分比，所述稀土硅铁符合GB/T4137-2004标准，所述粉体材料的粒度为60-80目（180-250μm）。

优选的是，所述粘结剂为体积比为1：3的钾水玻璃与钠水玻璃的混合液，混合液的波美度为37-38。

优选的是，所述不锈钢薄板激光焊焊缝填充材料粒径为20-30目（550-830μm）。

本发明还提供了上述不锈钢薄板激光焊焊缝填充材料的制备方法，其包括以下步骤：

（1）混合：将上述所述的粉体材料搅拌均匀，并加入粘结剂搅拌均匀，粘结剂加入量以易于成型为准，得到混合底料；

（2）造粒：将步骤（1）所得混合底料置于造粒机中造粒，得到颗粒状坯料；

（3）过筛：将步骤（2）所得颗粒状坯料先后用20目和40目的过筛网过筛，筛选出颗粒大小介于20目和40目的填充坯料；

（4）烧焙：将步骤（3）所得填充坯料置于电炉中，以不超过100℃/小时的加热速率加热，当炉温达到320℃时，保温5-6小时，然后冷却至室温取出，得到不锈钢薄板激光焊焊缝填充材料。

本发明所述不锈钢薄板激光焊焊缝填充材料的使用方法是采用激光焊接工艺时将不锈钢薄板激光焊焊缝填充材料铺放在不锈钢薄板焊接区，铺放厚度为1-2mm。在激光的作用下，本发明不锈钢薄板激光焊焊缝填充材料与被焊接不锈钢共同熔化，形成焊缝。

本发明的有益效果是：采用简单易重复的方法在较低温度下烘焙制备出不锈钢薄板激光焊焊缝填充材料，并且制备的焊缝填充材料能填平焊缝，从而有效改善不锈钢制品的外观。

附图说明

图1为现有技术中不锈钢薄板采用激光焊焊接时焊缝内产生的凹坑放大示意图；

图2为现有技术中不锈钢薄板采用激光焊焊接时焊缝表面产生的焊缝波纹与氧化层放大示意图；

图3为采用本发明一个具体实施例中所制备的不锈钢薄板激光焊焊缝填充材料填充焊缝后表面示意图。

图中：1－激光焊；2－不锈钢薄板激光焊焊缝填充材料；3－不锈钢薄板。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

如图1和2所示，现有技术中，当不锈钢薄板采用激光焊焊接时，在焊接区常会造成凹坑，焊缝表面也好出现波纹和氧化层。