[发明专利]低氢高韧性酸性药芯焊丝

说明书

技术领域

本发明属于焊接材料技术领域，具体涉及一种低氢高韧性酸性药芯焊丝。

背景技术

药芯焊丝一般分为酸性、碱性、金属粉型和自保护型四种基本类型。其中酸性药芯焊丝主要是用金红石、硅铝酸盐进行造渣，属于TiO₂-SiO₂渣系。其焊接工艺性能优异，溶渣的流动性好，凝固温度范围很小，“具有短渣”的特性，适用于全位置焊接。由于酸性药芯焊丝的药粉中含有大量的金红石，硅铝酸盐或其它的酸性氧化物，会使电弧稳定性提高，使电弧柔软，同时，也会使液态金属与溶渣的界面张力降低，促使熔滴颗粒变小，易形成喷射过渡。但其存在的一个很大的问题就是焊缝金属的低温冲击韧性较差，因而限制了它在重要结构焊接方面的应用。为此，人们又研制出钛钙型药芯焊丝，即在药粉中加入多量的碱性氧化物，提高溶渣的碱度，这样使焊缝金属的低温冲击韧性得到了一定改善；但随之产生的问题是由于溶渣流动性过大，熔滴过渡形式由细颗粒过渡变为粗颗粒过渡，使焊接工艺性能恶化。因而钛钙型药芯焊丝的应用范围也受到一定限制。

目前，现有酸性药芯焊丝的特点是焊接工艺性能良好，但低温冲击韧性较差，其冲击功标准值Akv≥27J(-20℃)，扩散氢含量一般为2～14ml/100g。

随着工业装备向高强度、高韧性和超低氢发展，迫切需要一种焊接工艺优良、高韧性、含氢量低的酸性药芯焊丝，但目前尚未见到有此类产品技术。

发明内容

本发明提出一种低氢高韧性酸性药芯焊丝，该药芯焊丝电弧稳定性好、飞溅少、烟尘小、脱渣容易，具有高韧性、低含氢量特点。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种低氢高韧性酸性药芯焊丝，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3～7％、二氧化钛5～10％、石墨3～6％、钼铁粉1～3％、硅锰合金15～30％、二氧化硅10～15％、镍6～10％、氧化铝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4％、二氧化钛7％、石墨5％、钼铁粉2％、硅锰合金22％、二氧化硅12％、镍8％、氧化铝4％、氧化锰5％，余量为铁粉；所述药芯的填充率为32～38％。

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7％、二氧化钛5％、石墨6％、钼铁粉1％、硅锰合金16％、二氧化硅10％、镍10％、氧化铝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％、二氧化钛10％、石墨5％、钼铁粉3％、硅锰合金28％、二氧化硅15％、镍6％、氧化铝2％、氧化锰2％，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。

二氧化钛：主要作用是稳弧、造渣，调整熔渣物理性能，改善焊缝成型和减少飞溅。若含量过低，则不易形成短渣，对立、横位置焊不利；若含量太高，则明显影响综合力学性能。

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。

氧化铝是高熔点物质，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。

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：