[发明专利]一种高速平角焊药芯焊丝及其制备与应用

说明书

技术领域

本发明涉及金属焊接用焊接材料，具体指一种CO₂气体保护用高速平角焊药芯焊丝及其制备和应用。 

背景技术

药芯焊丝是一种高效焊接材料，具有焊接效率高，缩短焊接周期、焊接工艺性能好、焊缝成型美观、成分易于调整、焊接变形小等诸多优点，因此在船舶、桥梁等钢结构焊接中得到广泛应用。采用普通的E501-1药芯焊丝进行高速平角焊来焊接富锌底漆钢板拼装的T 形接头，焊缝表面常常出现各种焊接缺陷，如压痕、气孔等。为了防止这些焊接缺陷的产生，通常需要除去钢板表面的底漆涂层，或者减小焊接速度。然而这些方法将降低生产效率，增加焊接成本。 

发明内容

本发明要解决的技术问题是解决焊接带富锌底漆T形接头角焊缝时抗气孔能力差的问题。本发明提供一种气体保护焊高速平角焊药芯焊丝，它具有抗气孔性优异、扩散氢达到低氢水平，熔敷效率高，电弧稳定性好，飞溅少，适用于屈服强度级别为390MPa钢板的平角焊。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种气体保护用高速平角焊药芯焊丝，包括碳钢外皮及填充在碳钢外皮内的药粉，所述药粉含有以下成分及其占所述药芯焊丝总重量的百分比为： 

TiO₂2.5~4.0%；ZrO₂0.1~0.6%；Al₂O₃ 0.05~0.25%；SiO₂ 0.20~0.7%；MgO0~0.3%；Si 0.3~0.6%；Mn1.5~2.5%；NaF0.08~0.4%；Mg、Al混合物0.3~0.5%；Fe余量。

进一步的，所述药芯中Al₂O₃与MgO之和与TiO₂的质量质量比（Al₂O₃+ MgO）/ TiO₂为0.05~0.20。 

进一步的，所述低碳钢外皮中的成分占低碳钢的重量百分比为：Mn 0.15~0.4%，Si≤0.025%, C≤0.035%，S≤0.017，P≤0.014%，N≤0.006%。 

进一步的，所述述药芯焊丝的熔敷金属中C元素质量分数为0.04~0.07%。 

进一步的，所述药芯焊丝的熔敷金属中扩散氢含量低于5ml/100g（采用水银置换法）。 

进一步的，所述药芯焊丝的横截面直径为1.2mm~1.4mm。 

本发明提供制备上述的药芯焊丝的方法，步骤如下：使用钢带法生产所述药芯焊丝，O型对接或O型搭接，在低碳钢钢带制成的外皮内填充所述药芯的成分，经过成型减径后得到所述药芯焊丝。 

本发明提供上述药芯焊丝在焊接中的应用，其特征在于，用于焊接富锌底漆钢板拼装的T 形接头平角焊缝。 

进一步的，所述钢板的屈服强度级别为390MPa。 

进一步的，上述药芯焊丝在焊接时采用CO₂气体保护。 

进一步的，上述药芯焊丝焊接时的条件为：单丝焊时，采用电流280~320 A，电压30~36 V，焊接速度焊接速度50~70cm/min，带富锌底漆钢板上气孔小于2个/2m；双丝焊时，前行焊丝采用260~300A，电压28~32V；后行焊丝采用280~320A，电压30~36V；焊接速度均为100~120cm/min，带富锌底漆钢板上气孔小于1个/2m。 

本发明设计思路如下： 

采用TiO₂ -ZrO₂-SiO₂渣系，ZrO₂对改善熔渣覆盖十分有利。控制造渣剂含量，并通过调整各组分的含量，使药芯焊丝在造渣剂含量低的条件下具有良好的工艺性能。在药芯中加入大量铁粉，提高其熔敷效率；并采用Mn–Mg–Al–Si联合脱氧的方式，尽量减少焊缝中的氧含量，0℃冲击韧性>100J。

TiO₂ 、ZrO₂、Al₂O₃ 、SiO₂、MgO 、NaF 为药芯粉料中矿物成分： 

TiO₂ ：调节熔渣熔点和粘度，改善电弧稳定性和焊缝成型，加入量少于2.5%时熔渣不能完全覆盖，焊缝成形差，飞溅多；当加入量超过3.5%时，会使焊缝成形变差，脱渣不好，还易产生气孔。因此，加入量控制为2.5~3.5%。