[发明专利]一种易制备且可精确控制焊缝金属合金化的焊条

说明书

本发明属于焊接材料领域，具体是一种易制备且可精确控制焊缝金属合金化的焊条，包括金属焊芯、涂层和药皮，涂层均匀涂附在金属焊芯外部，药皮均匀包裹在涂层外部，涂层中含有可以进行合金化的混合粉。合金化混合粉可以随着焊芯在电弧的燃烧下完全熔化，对焊缝金属进行合金化，不会出现部分颗粒未熔化而与熔渣结合在一起造成浪费的现象，提高了合金元素的使用率；在设计涂层中合金化混合粉的成分及含量时，可以根据实际需求精确控制，避免了采用药皮中加入合金化粉末进行合金化时随着焊接参数的变化而出现的合金化程度波动较大的现象；这种合金化方式可以采用易于制备的非合金钢焊芯，减小了制备难度，生产效率高。

技术领域

本发明属于焊接材料技术领域，具体是一种易制备且可精确控制焊缝金属合金化的焊条。

背景技术

随着现代工业技术的发展，新材料不断研制出来，众所周知，所有材料只有形成结构件才能具备使用价值，焊接是形成结构件最直接最便捷的方式，而焊接材料又是焊接技术中的重要组成部分，研制高性能焊接材料已成为材料成形领域的重要任务。

焊接时焊接区内各种物质之间在高温下相互作用的化学冶金过程，是焊接条件下的再熔炼过程。利用焊接材料的熔化进行焊缝金属的合金化过程，就是把所需要的合金元素通过焊接材料过渡到焊缝金属中。合金化的目的，主要是为了改善焊缝金属的组织和性能，另外也可补偿焊接过程中由于蒸发、氧化等原因造成的合金元素的损失。常用的合金化方式有四种：

(1)应用合金焊丝或焊芯由合金钢制备的涂药焊条，缺点是在焊丝或焊芯中加入合金化元素后，不宜于轧制、拔丝等加工，制备困难。

(2)应用药芯焊丝或药芯焊条，缺点是药芯粉位于中心，导电性差，电弧燃烧不稳定，焊接工艺性不好。

(3)应用合金粉末预置于焊接区，缺点是焊缝成形不好且化学成分不均匀。

(4)应用含合金混合粉的药皮，即将所需要的合金元素以颗粒的形式加入到焊条的药皮中，缺点是：①焊接电弧是一个移动的电源，焊接区熔化及凝固过程时间短暂，合金元素颗粒无法完全熔化，部分未熔化的合金颗粒直接形成熔渣，合金粉末利用率低；②由于不同工况下焊接参数(包括焊接电流、焊接电压、焊接速度等)的变化，合金粉末的熔化不能精确控制，即焊缝金属的合金化程度不能精确控制，无法完全实现预期的目的。

焊条在机械制造、化工设备、海洋工程、压力容器、建筑结构、车辆船舶等领域得到了广泛的应用，是工业上应用最多的焊接材料。

在使用焊条焊接时，如何对焊缝金属进行合金化并可精确控制合金化程度，且所使用的焊芯易于制备，是本领域科技人员工作的当务之急。

发明内容

本发明的目的是提供一种易制备且可精确控制焊缝金属合金化的焊条，解决如下技术问题：在使用焊芯容易制备的焊条焊接时，如何对焊缝金属进行合金化精确控制且合金元素的利用率高。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种易制备且可精确控制焊缝金属合金化的焊条，包括金属焊芯、涂层和药皮，所述金属焊芯垂直长度方向的截面为圆形，所述涂层均匀涂附在金属焊芯外部，所述药皮均匀包裹在涂层外部；

所述金属焊芯采用焊接用非合金钢盘条制备；

所述涂层的化学成分及质量百分比为：用偶联剂处理过的合金化混合粉48％-55％，固化剂5.5％-6.5％，余量为环氧树脂。

所述合金化混合粉的化学成分及质量百分比为：钨粉15％-18％，钼粉16％-19％，铬粉14％-18％，锰粉14％-18％，硅粉10％-15％，余量为还原铁粉；所述钨粉的粒径为200目-400目，所述钼粉的粒径为200目-400目，所述铬粉的粒径为200目-400目，所述锰粉的粒径为200目-400目，所述硅粉的粒径为200目-400目，所述还原铁粉的粒径为200目-400目。这种组分可使焊缝合金化后具有较高的硬度，耐磨性好。