专利名称：一种用于二氧化碳气体保护焊的活性涂层焊丝及其制备方法
技术领域：
本发明属于材料加工工程中的焊接领域，更加具体地说，涉及一种用于二氧化碳气体保护焊的活性涂层焊丝及其制备方法。
背景技术：
随着自动焊接系统的引入，用于二氧化碳保护焊的焊丝已得到广泛应用。但二氧化碳气体保护焊也存在着明显的不足，主要表现在焊接过程中飞溅较大、电弧稳定性较差和气孔夹杂较多等。这主要是因为在二氧化碳气体保护焊的熔池中，氧能有限溶解在铁中，还能与铁反应生成氧化物，氧化物会与钢材中的碳元素反应生成一氧化碳，在焊缝中产生气孔，进而影响焊缝韧性及强度。焊接过程中，为防止氧的有害作用，通过在实心焊丝中添 加微量元素，提高焊缝的焊接质量和力学性能，是国内外焊接工作者研究的热点。Er50-6 (H08Mn2Si)是一种常用的二氧化碳气体保护焊丝，现在在各个方面得到广泛的应用，但是由于Er50-6焊丝面需要镀铜来保证其抗氧化性、送丝稳定性及表面质量，然而镀铜工艺中产生的废液是有很大污染性的，所以我们发明了无镀铜的活性涂层焊丝来替代普通的镀铜焊丝，进而减少在镀铜过程中产生的环境污染。无镀铜的活性涂层焊丝区别于常规药芯焊丝的地方在于活性涂层焊丝所加入的活性成分位于焊丝表面，这样更加有利于活性涂层成分在焊接过程中的释放，进而更好起到活性成分的作用。然而在所加入的一些金属以及非金属成分中大多不具有粘性或者粘性很小，不利于在光滑的焊丝表面进行涂覆。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，在保证导电率的前提下，提供一种能够减小飞溅，提高焊接稳定性和焊接质量，同时避免大量污染的二氧化碳气体保护焊的涂层焊丝及其制备方法。本发明的技术目的通过下述技术方案予以实现一种用于二氧化碳气体保护焊的活性涂层焊丝及其制备方法，包括焊丝和活性剂涂敷层，先将剥壳去锈后的焊丝原料盘条进行刻痕，所述刻痕在盘条圆周表面沿长度方向为连续，从盘条横截面来看，刻痕分别位于盘条水平方向直径和垂直方向直径的两端，然后在拉拔过程中，盘条经过装有活性剂和拉丝润滑剂的模盒，其中所述活性剂先被涂在盘条的表面，再被拉丝模涂压在盘条表面，形成连续的活化剂涂层。所述活性剂涂敷层的厚度为0. 0001-0. 1mm。所述焊丝原料盘条为直径为0 5. 5mm的H08A盘条，经过刻痕和拉拔之后，最终使盘条直径缩小至Ol. 2-1. 6mm，且刻痕和盘条表面均涂有活性剂涂敷层。如附图2焊丝结构示意图，其中⑴为焊丝刻痕后的横截面示意图，a为V型刻痕的开口角度45-60°，H为V型刻痕的深度0. 8-1. 2mm。
所述活性剂由LiOH粉末、铝粉、Se粉和Y2O3粉末组成；所述拉丝润滑剂的添加不仅可以保证拉拔过程的稳定性，减少断丝率，同时提高焊丝的防锈性能，可以选用焊丝拉拔工艺中常用的拉丝粉(如钙基拉丝粉、钠基拉丝粉、钡基拉丝粉)或者拉丝油(如矿物油基拉丝油、植物油基拉丝油)，其中所述粉末的粒度小于等于300目，优选100-300目。所述活性剂含量与拉丝润滑剂的混合比例如下，以两者之和为100质量份计，LiOH粉末为I. 0 I. 5质量份、Al粉为3. 5 5. 5质量份、Se粉为I. 0 2. 5质量份、Y2O3粉末为0. 5 I. 5质量份、其余为拉丝润滑剂，充分混合均匀后装入拉丝模中。上述活性剂含量与拉丝润滑剂的混合比例优选如下，以两者之和为100质量份计，LiOH粉末为I. 2 I. 5质量份、Al粉为4. 0 5. 5质量份、Se粉为I. 5 2. 0质量份、Y2O3粉末为0. 5 I. 0质量份、其余为拉丝润滑剂，充分混合均匀后装入拉丝模中。在拉拔得到相应直径￠1. 2mm之后，使用无水乙醇将附着在拉制焊丝表面的拉丝润滑剂及活性剂洗净，用烘干设备烘干，最后整理成盘。
本发明的焊丝利用拉丝模将活性剂混合粉末机械涂压在带有刻痕线的原料盘条表面，形成连续的活性剂涂层。本发明利用的拉丝模在焊丝拉拔工艺中常用，通常由金刚石、硬质合金或者聚晶材料制成，由入口锥、工作段、定径段和出口锥组成。如图I所示，在焊丝的制备过程中，拉丝模和活性剂同时设置在模盒(图I中未显示)之中，当进行拉拔时，带有刻痕的原料盘条表面首先粘有活性剂和拉丝润滑剂的混合粉末，然后从拉丝模的入口锥进入拉丝模，依次经过工作段和定径段，最后由出口锥拉出，此时活性剂粉末已经通过机械涂压在盘条表面上，形成连续的涂层；也可以将带有刻痕的原料盘条直接通过装有活性剂和拉丝润滑剂的拉丝模，以形成连续的涂层。本发明的活性剂成分采用粉末进行涂压，选用粒度小于300目的粉末较好。LiOH作用使焊道表面光滑成型美观；Al作用增大熔滴过渡频率，使熔滴由大颗粒过渡向细小颗粒过渡转变，进而减小焊接过程中的飞溅；Se作用具有强烈收缩焊道和增加熔深的作用，可以实现在较小的焊接参数下实现良好的焊接效果；Y203具有细化焊缝晶粒的作用，进而提高焊接接头的力学性能。本发明的制备方法中可以采用一次、二次或者更多次的刻痕和经过拉丝模的拉拔，以达到需要的焊丝直径和涂层厚度。本发明涉及的用于二氧化碳气体保护焊的活性涂层焊丝采用HO8A为焊丝主要原材料，制造成本低；生产工艺简单且在焊丝表面添加有活性齐U，在保证导电性、送丝稳定性的同时，改善焊缝成型，降低焊丝焊接过程中的飞溅，成型效果如附图4和5所示，活性焊丝所得的焊接接头熔深增加，熔宽减少，深宽比增大，余高略有减小，有利于焊接接头强度的增加；晶粒得到细化，有利于提高接头的强度和韧性，同时可以观察到接头成型美观。
图I焊丝表面机械涂压示意图，其中I为拉丝模具；2为未拉拔前带有刻痕的焊丝；3为活性剂和拉丝润滑剂的混合物；4为经过机械涂压后，带有活性剂涂层的焊丝。图2焊丝结构示意图，其中⑴为焊丝刻痕后的横截面示意图，a为V型刻痕的开口角度，H为V型刻痕的深度；(2)为焊丝刻痕后的圆周表面示意图。图3经表面机械涂压后的焊丝横截面示意图。图4利用焊丝进行焊接的效果照片(显微镜型号0LYMPUS GX51金相显微镜TKC921EC型体式显微镜)，其中(I)为使用普通焊丝，即普通ER50-6;(2)为使用本发明的活性剂涂敷焊丝。图5利用焊丝进行焊接的效果照片(显微镜型号0LYMPUS GX51金相显微镜TKC921EC型体式显微镜)，其中(I)为使用普通焊丝，即普通ER50-6;(2)为使用本发明的活性剂涂敷焊丝。
具体实施例方式下面结合具体实施例进一步说明本发明的技术方案。由于目前常用二氧化碳气体保护焊的焊丝规格一般为直径Ol. 2-1. 6mm，故本发明采用拉拔工艺将其拉至①I. 2-1. 6mm,但本发明不限于此。采用市售的①5. 5mm的H08碳素钢盘条。将0 5. 5mm的H08盘条剥壳去锈，在焊丝横截面的水平直径方向和垂直直径方向的两端，通过刻痕刀在焊丝圆周表面有沿长度方向加工出连续的V型凹槽，其中a为V型刻痕的开口角度60°，H为V型刻痕的深度0. 8mm。 在上述金属丝表面将上述金属丝表面均匀涂上一层含有活性剂和拉丝润滑剂的混合物，经过数道次拉拔，通过拉丝模具(装有活性剂和拉丝润滑剂的混合物)使金属丝直径缩小至①I. 2mm，所述粉末的粒度为200目。使用无水乙醇将附着在拉制焊丝表面的拉丝润滑剂及活性剂洗净用烘干设备烘干，最后整理成盘。
权利要求
1.一种用于二氧化碳气体保护焊的活性涂层焊丝，包括焊丝和活性剂涂敷层，其特征在于，先将剥壳去锈后的焊丝原料盘条进行刻痕，所述刻痕在盘条圆周表面沿长度方向为连续，从盘条横截面来看，刻痕分别位于盘条水平方向直径和垂直方向直径的两端，然后在拉拔过程中，盘条经过装有活性剂和拉丝润滑剂的模盒，其中所述活性剂先被涂在盘条的表面，再被拉丝模涂压在盘条表面，形成连续的活化剂涂层； 所述活性剂由LiOH粉末、铝粉、Se粉和Y2O3粉末组成；所述拉丝润滑剂为钙基拉丝粉、钠基拉丝粉、钡基拉丝粉、矿物油基拉丝油或者植物油基拉丝油； 所述活性剂含量与拉丝润滑剂的混合比例如下，以两者之和为100质量份计，LiOH粉末为I. (Tl. 5质量份、Al粉为3. 5^5. 5质量份、Se粉为I. (Γ2. 5质量份、Y2O3粉末为O. 5^1. 5质量份、其余为拉丝润滑剂。
2.根据权利要求I所述的一种用于二氧化碳气体保护焊的活性涂层焊丝，其特征在于，所述刻痕为V型刻痕，V型刻痕的开口角度45— 60°，V型刻痕的深度O. 8 — I. 2mm，所述活性剂涂敷层的厚度为O. 0001 - O. 1mm。
3.根据权利要求I所述的一种用于二氧化碳气体保护焊的活性涂层焊丝，其特征在于，所述粉末的粒度小于等于300目，优选100— 300目。
4.根据权利要求I所述的一种用于二氧化碳气体保护焊的活性涂层焊丝，其特征在于，所述活性剂含量与拉丝润滑剂的混合比例优选如下，以两者之和为100质量份计，LiOH粉末为I. 2^1. 5质量份、Al粉为4. (Γ5. 5质量份、Se粉为I. 5^2. O质量份、Y2O3粉末为0.5^1. O质量份、其余为拉丝润滑剂。
5.根据权利要求I所述的一种用于二氧化碳气体保护焊的活性涂层焊丝，其特征在于，所述焊丝原料盘条为直径为Φ5. 5mm的H08A盘条，经过刻痕和拉拔之后，最终使盘条直径缩小至Φ1. 2-1. 6mm，且刻痕和盘条表面均涂有活性剂涂敷层。
6.一种用于二氧化碳气体保护焊的活性涂层焊丝的制备方法，其特征在于，按照下述步骤进行先将剥壳去锈后的焊丝原料盘条进行刻痕，所述刻痕在盘条圆周表面沿长度方向为连续，从盘条横截面来看，刻痕分别位于盘条水平方向直径和垂直方向直径的两端，然后在拉拔过程中，盘条经过装有活性剂和拉丝润滑剂的模盒，其中所述活性剂先被涂在盘条的表面，再被拉丝模涂压在盘条表面，形成连续的活化剂涂层； 所述活性剂由LiOH粉末、铝粉、Se粉和Y2O3粉末组成；所述拉丝润滑剂为钙基拉丝粉、钠基拉丝粉、钡基拉丝粉、矿物油基拉丝油或者植物油基拉丝油； 所述活性剂含量与拉丝润滑剂的混合比例如下，以两者之和为100质量份计，LiOH粉末为I. (Tl. 5质量份、Al粉为3. 5^5. 5质量份、Se粉为I. (Γ2. 5质量份、Y2O3粉末为O. 5^1. 5质量份、其余为拉丝润滑剂。
7.根据权利要求6所述的一种用于二氧化碳气体保护焊的活性涂层焊丝的制备方法，其特征在于，所述刻痕为V型刻痕，V型刻痕的开口角度45— 60°，V型刻痕的深度O. 8—1.2mm，所述活性剂涂敷层的厚度为O. 0001 一 O. 1mm。
8.根据权利要求6所述的一种用于二氧化碳气体保护焊的活性涂层焊丝的制备方法，其特征在于，所述粉末的粒度小于等于300目，优选100— 300目。
9.根据权利要求6所述的一种用于二氧化碳气体保护焊的活性涂层焊丝的制备方法，其特征在于，所述活性剂含量与拉丝润滑剂的混合比例优选如下，以两者之和为100质量份计，LiOH粉末为I. 2 I. 5质量份、Al粉为4. 0 5. 5质量份、Se粉为I. 5 2. O质量份、Y2O3粉末为O. 5^1. O质量份、其余为拉丝润滑剂。
10.根据权利要求6所述的一种用于二氧化碳气体保护焊的活性涂层焊丝的制备方法，其特征在于，所述焊丝原料盘条为直径为Φ5. 5mm的H08A盘条，经过刻痕和拉拔之后，最终使盘条直径缩小至Φ1. 2-1. 6mm，且刻痕和盘条表面均涂有活性剂涂敷层。
全文摘要
本发明公开了一种用于二氧化碳气体保护焊的活性涂层焊丝及其制备方法，采用在盘条的水平和垂直方向上进行刻痕，然后进行装有活性剂的拉丝模，以使活性剂与盘条进行复合，经过拉拔以使盘条达到相应要求的大小。本发明采用H08A为焊丝主要原材料，制造成本低；生产工艺简单且在焊丝表面添加有活性剂，在保证导电性、送丝稳定性的同时，改善焊缝成型，降低焊丝焊接过程中的飞溅，成型效果。
文档编号B23K35/12GK102962598SQ201210429109
公开日2013年3月13日 申请日期2012年10月31日 优先权日2012年10月31日
发明者王惜宝, 王鑫 申请人:天津大学