[发明专利]一种不锈钢焊接用药芯焊条

说明书

本发明属于焊接材料领域，具体是一种不锈钢焊接用药芯焊条，包括由内及外的药芯焊芯、纳米石墨烯涂层和药皮，本发明中药芯焊芯近似缆式结构，由镍带先依次弯曲成三个两两外切的等直径的e形圆，再绕成一个与三个e形圆相内切的圆环后闭合形成，药芯填充在闭合圆环内部空隙处，药芯中采用改性的钛酸钾作为稳弧剂。本发明焊接时焊芯中心导电性强，电弧稳定，药芯焊芯产生的电阻热小，焊芯的导热性能高，焊芯的体积膨胀小，药皮的抗发红开裂性能好。本发明焊条的使用长度为药皮长度的88％以上，提高了焊条的利用率，熔敷金属化学成分均匀，综合力学性能好，是不锈钢焊接用药芯焊条方面的创新。

技术领域

本发明属于焊接材料技术领域，具体是一种不锈钢焊接用药芯焊条。

背景技术

目前，使用不锈钢焊条过程中普遍存在工艺性差的缺点，其关键问题是焊条焊接到后半段时药皮易发红开裂，发红会使药皮中的造气剂提前分解，使熔池失去保护气氛，从而易产生气孔；同时，通过药皮过渡的有益元素也会提前烧损，对焊缝金属性能产生不利影响，更严重时会引起药皮开裂或脱落而不得不终止焊接，造成了焊条的巨大浪费；另外，熔化速度增快，焊接工艺变差，飞溅增大，导致焊缝成形恶化、脱渣困难。总之，药皮发红意味着药皮组成中的造气剂会过早分解，并过早发生一系列冶金化学反应，这将使熔池的保护及冶金过程受到严重影响，而药皮的开裂则直接影响电弧的均匀性，药皮脱落就完全失去了其冶金作用。

不锈钢焊条药皮发红和开裂的原因是由于不锈钢焊芯的电阻率比碳钢焊芯大几倍，而导热性又仅为碳钢的几分之一，且热膨胀系数大，在焊接过程中，强烈的电阻热致使施焊时焊条端部熔化，在高电阻热和低热导性双重因素作用下，焊芯温度急剧升高，致使焊条药皮受热过高而发红，不锈钢焊芯的电阻率和热膨胀系数大，焊接时产生大量的电阻热而体积膨胀较大，当焊芯的直径方向的膨胀变形量超过药皮的变形能力时，药皮就会开裂，从而使焊条的焊接工艺性能严重恶化，剩余焊条基本不能使用，造成资源浪费。

目前科技人员采用的改进技术方案主要有：①改变药皮配方，增大塑性及透气性，这种方法作用有限，取得的效果不显著；②改用碳钢制作焊芯，在药皮配方中加入大量镍和铬，这种方法会造成熔敷金属化学成分不均匀且易存在夹渣等缺陷；③采用药芯焊丝作为焊芯，常规药芯焊丝会造成中心导电性差、稳弧剂易吸潮，焊接电弧不稳定，且熔敷金属化学成分不均匀；④在不锈钢焊芯表面涂覆低电阻率的金属材料，一般为银或铜，但其效果不显著。以上4种方法均不能从根本上提高不锈钢焊条的抗红热开裂性能。

申请号201410527597.5的中国专利(申请日2014年10月9日)公开了一种用于大电流焊接的碳钢芯不锈钢焊条，采用的技术方案是改用碳钢制作芯，而在药皮成分中加入大量的铬颗粒和镍颗粒，这样在焊接时碳钢制备的焊芯发热少，体积膨胀小，可使药皮既能抗发红抗开裂，而铬和镍又能熔入熔池形成类似不锈钢的成分，可以有效提高熔敷金属的耐蚀性。这种技术方案存在的缺点是：①大量铬颗粒和镍颗粒存在于药皮中，而电弧是移动的，为了不出现熔穿缺陷，电弧的移动速度要适中，不能太慢，这样会造成铬颗粒和镍颗粒无法全部熔化进入焊缝，而是一部分熔化进入熔池，一部分以颗粒的形式存在于焊接熔渣中，而熔于熔池和存留于熔渣的颗粒比例又无法预测和控制，所以其设计及制造极其困难，另一方面由于熔池温度降低较快，溶于熔池的颗粒一部分来不及熔化，而是以固态颗粒的形式存在于熔敷金属中，造成焊缝力学性能下降，无法达到需求的效果；②药皮中需加入大量的合金元素铬和镍，必然会导致焊条药皮的增厚，带来一系列的问题：如药皮附着力降低、焊条药皮熔化不充分等；③焊接时，焊芯先熔化，药皮稍后熔化，药皮中的铬镍等元素进入熔池后容易分布不均匀，造成焊接接头力学性能下降。