[发明专利]一种高硬度高抗裂性的气保护堆焊药芯焊丝及制备方法

说明书

技术领域

本发明属于焊接材料制备技术，尤其是涉及一种高硬度高抗裂性的气保护堆焊药芯焊丝及制备方法。

背景技术

目前，随着经济的快速发展，技术水平不断提高，工业正从劳动密集型逐渐向技术密集型转化，机械化和自动化水平不断提高，机械设备部件磨损消耗造成了巨大的经济损失。在各类磨损类型中，磨料磨损占据很大的比例，各类机械部件基本都存在磨料磨损，其中包括矿山机械、工程机械、冶金机械、铸造机械和锻造机械等。各类机械的磨损，降低了生产效率、减少了使用周期。

目前，常见堆焊焊接材料，要么硬度较低；要么硬度高了，抗裂性很差；要么母材与高硬度层之间需要过渡金属才能达到要求的硬度，堆焊材料消耗量大。

授权公告号为CN102029482B的发明专利公开了一种用于热锻压模具修复的气保护堆焊药芯焊丝，其配方由氟化物、碳酸钙、长石、镁砂和合金粉组成，所述合金粉包括铁粉、高碳铬铁、电解锰、硅铁、钼铁、钒铁、镍粉、钨粉和钴粉，此气保护堆焊药芯焊丝采用CO2或体积百分比为80％Ar和20％CO2的混合气作为保护气体，焊接工艺好、电弧稳定、飞溅小、易脱渣、具有较好的高温硬度和耐热疲劳性能。但目前还没有对高硬度高抗裂性的气保护堆焊药芯焊丝的配方及工艺的文献记载，能达到在硬度高的同时满足高抗裂性的效果。

发明内容

本发明要解决的问题是提供一种高硬度高抗裂性的气保护堆焊药芯焊丝及制备方法，采用该药芯焊丝主要用于易受磨损机械部件表面硬度的改善和实效部件的修复再利用。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种高硬度高抗裂性的气保护堆焊药芯焊丝，由如下重量份数的原料制备而成：氟化物6-9份﹑碳酸钙6-9份、长石2-3份、镁砂1-3份、金红石1-4份、高碳铬铁20-40份、钼铁5-10份、钛铁5-10份、硼铁1-5份、硅铁1-5份、电解锰5-10份、钨粉5-10份、余量为铁粉。

进一步，所述氟化物包括氟化钙、氟化钠和氟化钡一种或几种任意比例的组合，所述高碳铬铁的型号为FeCr67C9.5，钼铁的型号为FeMo60，钛铁的型号为FeTi30或FeTi40，硼铁的型号为FeB22或FeB23，硅铁的型号为FeSi75。

本发明还提供一种高硬度高抗裂性的气保护堆焊药芯焊丝的制备方法，包括如下的工艺步骤：

（1）烘烤：将氟化钙﹑氟化钠、氟化钡、碳酸钙、长石、镁砂、金红石在混合配粉前先在高温烘烤设备中进行烘烤，烘烤温度为390-420℃；

（2）配粉：将上述配制好的药芯粉末在混粉设备内混合，混合时间为1-2小时；

（3）裁带：选用SPCC-SD冷轧低碳钢钢带，裁取适合尺寸，经轧机成型辊轧制成“U”型；

（4）填充成型：通过送粉装置将药粉加入到U型槽中，药粉占焊丝的质量百分比为20-24%；

（5）拉拔、层绕、包装。

优选地，所述步骤（1）中，烘烤温度为400℃。

优选地，所述步骤（2）中，混合时间为1.5小时。

本发明的配方分析：

所述气保护堆焊药芯焊丝主要用于易受磨损机械部件表面硬度的改善和实效部件的修复再利用。该焊丝使用钢带为普通碳钢钢带SPCC-SD。加入各种药粉的作用如下：

高碳铬铁和钨粉可以增加钢的耐磨性和回火稳定性。通过调整高碳铬铁的加入量，将碳含量控制在0.5%-1.0%。高碳铬铁加入过少，碳含量低，不能形成足够的Cr₃C₂和WC，降低了熔敷金属的硬度，影响堆焊金属表面硬度；而高碳铬铁加入过量，熔敷金属碳含量过高，焊接过程中极易产生裂纹。

钼铁和电解锰主要向熔敷金属过渡合金元素，提高金属强度和硬度。

钛铁和硼铁主要起细化晶粒和提高金属抗裂性能的作用。

氟化物和碳酸钙为主要造渣成分，改善熔渣的物化性质，对熔敷金属起到保护作用，提高熔敷金属的抗裂性能。

长石、镁砂、金红石均为造渣剂，改善熔渣粘度，优化焊缝成形和焊接工艺性能。

本发明的积极效果：

1.配粉前的对造渣剂烘烤步骤，可以降低其水分，有效提高焊丝的抗裂性能；

2.采用本发明的配方与制备方法得到的气保护堆焊药芯焊丝，采用CO₂或体积百分比为80%Ar和20%CO₂的混合气作为保护气体，焊接工艺好、电弧稳定、飞溅小、易脱渣、赋予焊丝高抗裂性能，洛氏硬度HRC60以上，可以实现连续焊接，提高生产效率。

具体实施方式