一种低成本高硬度自保护堆焊药芯焊丝的利记博彩app
【专利摘要】本发明提供一种低成本高硬度自保护堆焊药芯焊丝，包括低碳钢带和药芯，药芯填充于钢带中，药芯成分按质量百分数为：85～92％的高碳铬铁、2～5％的锰粉、1～2％的铝镁合金、0.5～1.5％的硅铁、1～3％的石墨、0.5～2％的硼铁、0.5～1.5％的氟硅酸钠。药芯在空心焊丝内的填充率为58～65％。本发明提供的焊丝，成本低廉，硬度高，耐磨性好，且多层焊无需清渣，气孔敏感性极小。
【专利说明】一种低成本高硬度自保护堆焊药芯焊丝
【技术领域】
[0001]本发明属于材料加工工程中的焊接领域，具体地涉及一种低成本高硬度自保护堆焊药芯焊丝。
【背景技术】
[0002]高铬铸铁组织内部存在高硬度的碳化物，提供了优良的耐磨性，加之成本低廉，因此在矿山、机械。水泥和冶金等领域获得广泛应用。具体说来，高铬铸铁结构分为亚共晶、共晶和过共晶三种。其中过共晶组织中含有大量孤立高硬度的初生碳化物，耐低应力磨损能力更加突出。传统的高铬铸铁一股采用铸造方法制造，但是使用该法只能获得含碳、铬量相对较低的亚共晶或共晶组织。如果继续增加碳、铬含量，试图形成过共晶组织时，铸件中会不可避免产生疏松、缩孔、热裂纹等缺陷。
[0003]采用先进堆焊技术，可以弥补铸造方法无法获得过共晶的缺憾，获得无缺陷的过共晶闻络铸铁堆焊合金，其药芯中添加闻碳络铁，以保证焊后组织中含有更闻的碳、络含量，从而使得高铬铸铁堆焊合金具有更佳的耐磨性能。如北京工业大学发明了《高抗裂耐磨高铬铸铁型堆焊药芯焊丝》(200510127968.1)，其高碳铬铁添加量40?60%，其硬度范围HRC56?60 ;天津大桥发明了《一种高铬铸铁明弧堆焊药芯焊丝及其制备》(专利号201110446957.5)，其高碳铬铁添加量40?60%，其硬度范围HRC60?61。可见，添加高比例的高碳铬铁组分，是获得高碳高铬化学成分，进而形成含有更多初生碳化物的组织，从而具备更高耐磨性的关键。通过分析国内外已有的相关专利发现，目前尚无关于药芯中高碳铬铁添加量超过80%的堆焊药芯焊丝的报道。其原因是自保护药芯焊丝的研制难度较大，往往需要有较多的造渣造气剂实现自保护效果，使得药芯空间受限。
【发明内容】
[0004]发明目的:为解决现有技术中存在的技术问题，本发明提供一种低成本高硬度自保护堆焊药芯焊丝。
[0005]技术内容:为实现上述技术目的，本发明提出一种低成本高硬度自保护堆焊药芯焊丝，包括低碳钢带和药芯，药芯填充于钢带中，所述的药芯包含如下质量百分数的组分:85?92%的高碳铬铁；2?5%的锰粉；1?2%的铝镁合金；0.5?1.5%的硅铁；1?3%的石墨；0.5?2%的硼铁；0.5?1.5%的氟硅酸钠，药芯占焊丝总重量的比例为58?65%。
[0006]优选地，所述的高铬铸铁含碳量为9?IOwt %，含铬量为60?70wt%，其余为铁；所述的铝镁合金含铝量为47?53wt%，其余为镁；所述的硅铁含硅量为72?80wt%，其余为铁；所述的硼铁含硼量为19?25wt%,其余为铁。
[0007]所述药芯的所有组分的粒径大于或等于80目。
[0008]优选地，所述低碳钢带为H08A碳钢钢带。
[0009]所述低碳钢带的厚度X宽度为:0.3 X 16mm或0.4X 18mm或0.5 X 21mm。[0010]所述焊丝的直径为2.40mm、2.60mm、2.85mm、3.15mm、3.45mm、3.80mm 和 4.10mm 中
的任意一种。
[0011]上述低成本高硬度自保护堆焊药芯焊丝的制备方法，包括如下步骤:
[0012](I)利用成型轧辊将低碳钢钢带轧成U形，然后通过送粉装置将本发明的药芯材料按本发明焊丝总重的58?65%加入到U形槽中；
[0013](2)将U形槽合口，使药芯包裹其中，通过拉丝模，逐道拉拔、减径，最后使其直径达到2.40?4.10mm，得到最终产品。
[0014]在上述药芯中各组分主要作用如下:
[0015]高碳铬铁:其成分为:向堆焊金属中过渡合金元素Cr，并提供C元素，以在焊接过程中形成碳化物耐磨硬质相。
[0016]锰粉:在焊接过程中脱氧脱硫，部分锰受热形成锰蒸汽降低周围氮分压和氧分压；向焊缝金属中过渡合金元素，提高堆焊金属的强度和硬度。
[0017]铝镁合金:脱氧、固氮。
[0018]硅铁:脱氧，降低熔滴表面张力，并改善熔池流动性。
[0019]石墨:脱氧，向熔池中提供C元素。
[0020]硼铁:降低熔滴表面张力，改善熔池流动性和焊缝成形。并且有利于形成硼碳硬质相，进一步提高硬质相的体积分数和堆焊金属的硬度。
[0021]氟硅酸钠:稳定电弧，改善熔池流动性。
[0022]有益效果:与现有技术相比，本发明具有如下技术效果:
[0023]1、实现了高碳铬铁添加量超过80wt%，其范围为85?90wt%。通过锰粉、铝镁合金、硅铁、石墨、硼铁、氟硅酸钠的合理调配，成功解决了焊丝的自保护问题，避免了气孔等缺陷的发生。
[0024]2、由于高碳铬铁添加量的进一步提高，堆焊组织中生成更多的初生碳化物，从而进一步提高堆焊合金的硬度(63?67HRC)。
[0025]3、由于闻碳络铁的添加量的提闻，使得药芯焊丝填充率随之有所提闻(58?65% )，提高了材料的利用率。
[0026]4、由于高碳铬铁价格便宜，且药芯中未加任何贵重元素，自保护堆焊药芯焊丝的制造成本大大降低。
【具体实施方式】
[0027]根据下述实施例，可以更好地理解本发明。然而，实施例所描述的具体的药芯组分配比、工艺条件及其结果仅用于说明本发明，而不应当也不会限制权利要求书中所详细描述的本发明。
[0028]实施例1
[0029]药芯成分按以下质量进行配制:85g的高碳铬铁、5g的锰粉、2g的铝镁合金、1.5g硅铁、3g的石墨、2g的硼铁、1.5g的氟硅酸钠。共IOOg粉末。所取的粉末均通过80目的筛子。将所取各种粉末置入混粉机内，混合40分钟，然后把混合粉末加入U形的16X0.3_的H08A碳钢钢带槽中，填充率为58%。再将U形槽合口，使药粉包裹其中。接着使其分别通过直径为 4.10mm、3.80mm、3.45mm、3.15mm、2.85mm、2.60mm、2.40mm 的拉丝模中的一种或多种，逐道拉拔、减径，最后获得直径为2.40~4.1Omm的焊丝产品。焊接电流为280~400A，焊接电压为28~36V，焊接速度为2.4m/min。堆焊金属硬度及耐磨性见表1。
[0030]实施例2
[0031]药芯成分按以下质量进行配制:91g的高碳铬铁、2g的锰粉、1.5g的铝镁合金、
0.5g硅铁、2.5g的石墨、1.5g的硼铁、Ig的氟硅酸钠。共100g粉末。所取的粉末均通过80目的筛子。将所取各种粉末置入混粉机内，混合40分钟，然后把混合粉末加入U形的16X0.3mm的H08A碳钢钢带槽中，填充率为62 %。再将U形槽合口，使药粉包裹其中。接着使其分别通过直径为 4.10mm、3.80mm、3.45mm、3.15mm、2.85mm、2.60mm、2.40mm 的拉丝模中的一种或多种，逐道拉拔、减径，最后获得直径为2.40~4.1Omm的焊丝产品。焊接电流为280~400A，焊接电压为28~36V，焊接速度为2.4m/min。堆焊金属硬度及耐磨性见表
[0032]实施例3
[0033]药芯成分按以下质量进行配制:92g的高碳铬铁、4g的锰粉、Ig的铝镁合金、Ig硅铁、Ig的石墨、0.5g的硼铁、0.5g的氟硅酸钠。共100g粉末。所取的粉末均通过80目的筛子。将所取各种粉末置入混粉机内，混合40分钟，然后把混合粉末加入U形的16X0.3_的H08A碳钢钢带槽中，填充率为65%。再将U形槽合口，使药粉包裹其中。接着使其分别通过直径为 4.10mm、3.80mm、3.45mm、3.15mm、2.85mm、2.60mm、2.40mm 的拉丝模中的一种或多种，逐道拉拔、减径，最后获得直径为2.40~4.1Omm的焊丝产品。焊接电流为280~400A，焊接电压为28~36V，焊接速度为2.4m/min。堆焊金属硬度及耐磨性见表1。
[0034]表1所打硬度采用HR-150A洛氏硬度计，荷载150Kg，对每一个测试样取5点硬度，计算平均硬度值。
[0035]磨损实验采用MLS-225型湿式橡胶轮磨损试验机。
[0036]将每个实施例的堆焊层切五个尺寸为57X25X6mm磨损试样。磨损实验参数如下:橡胶轮直径:178mm，橡胶轮转速:240转/分，橡胶轮硬度:70 (邵尔硬度)，载荷:10Kg，橡胶轮转数:预磨1000转，正式试验转1000转，磨料:40~70目的石英砂。堆焊金属的耐磨性能以正式磨损的失重量来衡量。在每次实验前、后将试样置入盛有丙酮溶液的烧杯中，在超声波清洗仪中清洗3~5分钟，待干后称重记录。实验用Q235钢作为对比样，对比件失重量与测量件失重量之比作为堆焊样的相对耐磨性ε。
[0037]表1各实施例堆焊金属硬度及耐磨性
[0038]
【权利要求】
1.一种低成本高硬度自保护堆焊药芯焊丝，包括低碳钢带和药芯，药芯填充于钢带中，其特征在于，所述的药芯包含如下质量百分数的组分:85?92%的高碳铬铁；2?5%的锰粉；1?2%的铝镁合金；0.5?1.5%的硅铁；1?3%的石墨；0.5?2%的硼铁；0.5?.1.5%的氟硅酸钠，药芯占焊丝总重量的比例为58?65%。
2.根据权利要求1所述的低成本高硬度自保护堆焊药芯焊丝，其特征在于，所述的高铬铸铁含碳量为9?IOwt%，含铬量为60?70Wt%，其余为铁；所述的铝镁合金含铝量为.47?53wt%，其余为镁；所述的硅铁含硅量为72?80wt%，其余为铁；所述的硼铁含硼量为19?25wt%，其余为铁。
3.根据权利要求1所述的低成本高硬度自保护堆焊药芯焊丝，其特征在于，所述药芯的所有组分的粒径大于或等于80目。
4.根据权利要求1所述的低成本高硬度自保护堆焊药芯焊丝，其特征在于，所述低碳钢带为H08A碳钢钢带。
5.根据权利要求1或4所述的低成本高硬度自保护堆焊药芯焊丝，其特征在于，所述低碳钢带的厚度X宽度为0.3 X 16mm或0.4X 18mm或0.5X21mm。
6.根据权利要求1所述的低成本高硬度自保护堆焊药芯焊丝，其特征在于，所述焊丝的直径为 2.40mm、2.60mm、2.85mm、3.15mm、3.45mm、3.80mm 和 4.1Omm 中的任意一种。
7.权利要求1所述的低成本高硬度自保护堆焊药芯焊丝的制备方法，其特征在于，包括如下步骤: (1)利用成型轧辊将低碳钢钢带轧成U形，然后通过送粉装置将本发明的药芯材料按本发明焊丝总重的58?65%加入到U形槽中； (2)将U形槽合口，使药芯包裹其中，通过拉丝模，逐道拉拔、减径，最后使其直径达到.2.40?4.10mm，得到最终产品。
【文档编号】B23K35/368GK103753052SQ201410030784
【公开日】2014年4月30日 申请日期:2014年1月23日 优先权日:2014年1月23日
【发明者】刘大双, 吴铭方, 魏萍 申请人:江苏科技大学