[发明专利]一种抗磨料磨损的堆焊药芯焊丝

说明书

技术领域

本发明涉及一种焊接材料，尤其涉及一种抗磨料磨损的堆焊用药芯焊丝及其制备方法。

背景技术

目前，提高部件耐磨性、延长使用寿命的最佳解决方案是在便宜且韧塑性好的芯部零件表面制备上耐磨层。堆焊、热喷涂、气相沉积、电镀等技术是制备耐磨层的常用方法。堆焊因工艺简单、设备投资少、操作灵活、适应面广而被广泛应用。由于药芯焊丝成分调整相当方便，从而使采用药芯焊丝堆焊成为最通用的工艺。

药芯焊丝由薄壁钢管和其内部填充的混合粉末构成。药芯焊丝的制造工艺涉及各种粉末的混合，以及随后将混合粉末填加到具有一定形状的金属外皮中，随后拉拔到最终尺寸及卷绕。

药芯中合金或金属粉末的组成、配比、均匀性以及填充率对药芯焊丝的工艺性能、使用性能等有重要影响。药芯焊丝，特别是金属粉芯焊丝所用药粉均采用混合均匀的合金或金属粉末作为药粉。如公开号CN1775454A的专利“高抗裂耐磨高铬铸铁型堆焊药芯焊丝”，其药粉为碳化铬、钒铁、硅铁、金属锰、硼铁、钛铁、铌铁、钼铁、铝镁合金等粉末混合制成。公开号CN1562552A“一种氮合金化的硬面合金药芯焊丝材料”，其药芯粉由合金粉与矿物粉混合而成，合金粉包括高碳铬铁、低碳铬铁、稀土硅、铝镁合金、金属锰、钼铁、钒铁、钛铁、金属镍、氮化铬等，需要反复搅拌以保证混合好的药粉均匀。由于药粉所采用的粉末比重不同，混合时比重大的容易沉积到下面，从而影响到药粉的均匀性，最终将影响药芯焊丝的质量和稳定性。

钢铁企业在生产板材过程中，由于定尺的需要大约产生钢产量5％左右的板头和板边，钢材用户也会产生一定量的边角料。这些板头、板边目前多作为废钢处理了，有的回炉、有的用于小部件制造，回炉造成合金元素的大量烧损，没有充分发挥其成分、性能稳定，杂质含量少的优越性。

随着钢铁冶金企业装备水平和冶炼技术的提高，高品质板材的产量日益增加，这类板材生产过程中产生的板头、板边杂质(S、P、N、0等)含量较低，有益的合金元素含量较多且稳定，符合焊接材料用钢的要求。如DB590钢的化学成分(质量百分比)为：C 0.067％、Si 0.305％、Mn 1.439％、P 0.019％、S 0.008％、Nb 0.041％、Cu 0.108％、Ti0.021％、B 0.0010％；X70钢的化学成分(质量百分比)为：C 0.06％、Si 0.25％、Mn 1.46％、P 0.012％、S 0.003％、Mo 0.22％、Ni 0.20％、Cu 0.22％(DB590钢和X70钢内容详见专利CN1152767C)。

发明专利CN1947924A“一种利用钢板边角料生产焊接材料的方法”，公开了利用钢板边角料生产实芯焊丝的技术。发明专利CN101015887A“堆焊用填充金属颗粒及其制备方法”，公开了利用板头、板边、边角料生产堆焊用合金颗粒的技术。发明专利CN101011783A“焊接用填充金属颗粒及其制备方法”，公开了利用板头、板边、边角料生产焊接用填充金属颗粒的技术。上述专利为本申请者提出的利用钢铁企业的板头、板边等自产废钢生产焊接材料的相关技术，但所述焊接材料没有涉及药芯焊丝，以上专利制备的合金颗粒的粒径为0.1～5.0mm，无法用于生产直径3.2mm以下的药芯焊丝。随着机械零部件使用工况的日益苛刻，磨料磨损的工况更加复杂，如常温、高温、腐蚀环境等，对低成本、使用方便、生产效率高、性能优异、质量稳定可靠的抗磨料磨损堆焊用药芯焊丝的需求也日益增加。

发明内容

针对现有堆焊药芯焊丝所用药粉采用机械混合工艺，容易造成成分不均匀，难以保证药芯焊丝质量的缺点和不足，以及钢铁企业优质自产废钢(杂质含量少、含有有益合金元素)的开发利用问题，本发明提出了一种抗磨料磨损堆焊药芯焊丝及其生产方法。

本发明的技术构思是：选择杂质(S、P、O等)含量较低的废钢，依据所选废钢的化学成分并根据欲制合金粉的化学成分指标，确定添加合金剂的种类及数量，然后采用中频感应熔炼炉将其熔化成钢水，并将上述钢水制成能满足堆焊金属成分要求的合金粉。用现有的药芯焊丝生产设备，将钢带轧制成U形，再向U形糟中加入合金粉，将U形槽合口，使合金粉包裹其中，得到药芯焊丝坯料，通过拉丝摸，将坯料逐道拉拔、减径，最后使其直径达到2.4mm～3.2mm，得到最终产品。

制粉的熔化过程使其成分能够完全均匀化，并且已熔炼成合金的粉末，其熔点比粉料的机械混合物低，熔化由上述合金粉制成的药芯焊丝所需的热量降低，从而提高了药芯焊丝的熔敷速度，减小了母材的稀释率。