[发明专利]高韧性气电立焊用药芯焊丝

说明书

技术领域

本发明属于焊接材料技术领域，具体涉及一种高韧性气电立焊用药芯焊丝。

背景技术

气电立焊是一种高效的焊接方法，气电立焊是由普通熔化极气体保护焊和电渣焊发展而形成的一种熔化极气体保护电弧焊方法。其焊接效率及焊接质量均较高，主要应用于船舶的外壳板的中厚板焊接，也可应用于相应尺寸的桥梁箱式梁腹板及大型储罐侧板的中厚板的焊接。

随着社会经济快速增长，船舶运输行业兴盛，高韧性高强度的焊接成为发展重点，气电立焊作为一种高效的焊接方法具有很大的发展空间。但目前中国境内研究生产的焊丝常常出现焊接力学性能不稳定的情况,工艺性能不能满足气电立焊的高需求。

当前所有气电立焊药芯焊丝的使用基本全都依赖进口，市场被发达国家大公司垄断，使得气电立焊成本高昂，不利于普及。但随着中国造船工业和石油储备行业的发展，迫切需要一种成本低、焊接力学效果好的气电立焊用焊丝。

发明内容

本发明提出一种高韧性气电立焊用药芯焊丝，该药芯焊丝具有电弧稳定性好、飞溅少、烟尘小、脱渣容易、焊缝正反面成型好，再引弧性能良好，完全满足气电立焊的高需求标准。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种高韧性气电立焊用药芯焊丝，包括低碳钢外皮和药芯，按照重量百分数计算，以药芯总重量为基准，所述药芯的组分为：

萤石3.5～6.5％、钛酸钾4～8％、铝粉5～10％、石墨3～6％、钼铁粉1～3％、硅锰合金15～30％、二氧化硅10～15％、钛铁6～10％、氧化镁2～6％、氧化锰2～6％，余量为铁粉；所述药芯的填充率为30～40％。

进一步，所述锰硅合金中锰的含量为65～75％。

进一步，按照重量百分数计算，以药芯总重量为基准，所述药芯的组分为：

萤石5％、钛酸钾5％、铝粉8％、石墨5％、钼铁粉2％、硅锰合金26％、二氧化硅10％、钛铁8％、氧化镁4％、氧化锰4％，余量为铁粉；所述药芯的填充率为31.5～39％。

进一步，按照重量百分数计算，以药芯总重量为基准，所述药芯的组分为：

萤石6.5％、钛酸钾4％、铝粉10％、石墨6％、钼铁粉1％、硅锰合金30％、二氧化硅10％、钛铁6％、氧化镁6％、氧化锰6％，余量为铁粉。

进一步，按照重量百分数计算，以药芯总重量为基准，所述药芯的组分为：

萤石3.5％、钛酸钾8％、铝粉5％、石墨4％、钼铁粉1％、硅锰合金21％、二氧化硅12％、钛铁8％、氧化镁3％、氧化锰3％，余量为铁粉。

进一步，药芯焊丝的直径为1.6mm。

进一步地，所述低碳钢外皮包括以下组分，以全部焊丝的重量百分比计，分别为：

C：0.01-0.10％；Mn：0.1-0.4％；Si：0.01-0.03％；S：0.005-0.015％；P：0.005-0.015％；余量为铁。

制备上面所述的高韧性气电立焊用药芯焊丝的方法，采用以下步骤：将药芯中各成分按比例混合均匀后，将药芯置于低碳钢外皮上，经过包裹或卷制成丝，然后细拉至相应规格即得所述高韧性气电立焊用药芯焊丝。

优选地，所述高韧性气电立焊用药芯焊丝在垂直气电立焊中的焊接参数为：电压范围为32～41V之间，电流范围为340～410A。

优选地，所述高韧性气电立焊用药芯焊丝在垂直气电立焊中焊接要求的坡口角度为22.5℃，背面坡口间隙为5±1mm，正面间隙17±1mm。

铝粉：铝是强脱氧剂，对控制焊缝金属的含氧量具有重要作用，同时还能起到稳弧的作用；但含量过高时会增加焊接烟尘，于焊工的健康不利。

钼铁：钼细化焊缝金属晶粒尺寸，能显著提高焊缝金属强度，但过高会影响焊缝金属韧性。为了控制过渡到焊缝金属的钼含量，主要来源于钼铁。Mo能显著提高焊缝金属强度，主要来源于钼铁。钼铁占焊丝总重量的0.1～0.3％。但大于0.3％会影响焊缝金属韧性，小于0.1％时对其强度影响不大。

铁粉：药芯中加入铁粉可提高焊接效率和提供少量的氧用于稳弧，为了保证高的熔敷效率、主要来源于还原铁粉或雾化铁粉。

SiO₂是一种酸性物质，降低了碱度，能影响抗气孔能力，SiO₂参与造渣，调整渣的凝固点、表面张力及熔渣高温粘度，对焊缝成形的控制非常重要。

氧化镁与氧化锰，在配方中使用，提高熔渣表面张力的提高熔渣温度，起到改善焊缝成型起着稳弧、造渣的作用。

本发明的有益效果：