[发明专利]一种高硬度二氧化碳气体保护堆焊药芯焊丝

说明书

 

技术领域

     本发明涉及一种焊接领域技术，特别是一种高硬度二氧化碳气体保护堆焊药芯焊丝。

背景技术

堆焊技术是使零部件表面获得具有耐磨、耐蚀、耐热等特殊性能的熔敷金属而进行的焊接过程。在冶金机械、矿山机械、农业机械、建筑机械、石油化工设备、交通运输、核电设备、航天工业等部门的零部件的制造和修复中获得了广泛的应用。随着国家工业化的不断发展，对新型硬质合金材料和与之对应的堆焊材料开发提出迫切要求。药芯焊丝相对于其它焊接材料，具有合金成分调配灵活方便，焊接工艺性优秀，焊接效率高等优点，成为新一代自动化焊接材料中的佼佼者，在堆焊领域有逐步取代焊条与实芯焊丝的趋势。

从目前国内外高硬度堆焊药芯焊丝的研究状况来看，焊缝金属合金系统多为高铬铸铁型合金系统，如专利号CN200510127968.1、CN200510031856.6、CN200710175676.4等公开的技术均属这种类型的技术。虽然该合金系统具有很高的硬度，例如HRC>60，但其堆敷金属由于含碳量较高，组织形态呈奥氏体基体加大量析出碳化物，造成堆焊层脆性很大极易开裂。在堆敷金属承受交变冲击载荷的情况下不适用。例如高速钢零部件，热剪刃和冷轧辊的堆焊修复，要求堆焊熔敷层具有较高的强韧性匹配。此外，我国堆焊药芯焊丝品种主要以粗直径焊丝为主，药芯的填充率在35~50%之间，如专利号CN96102347.3、CN200710191741.2、CN00103065.5等公开的技术均属这种类型的技术。填充率较高使得无法拉拔成细直径焊丝，只能用于平焊或角焊位置，操作灵活性较差。而细直径的CO₂气体保护药芯焊丝堆焊适应性强，易于实现各种零件尺寸及各种位置的堆焊。其次，细直径的CO₂气体保护堆焊药芯焊丝具有焊接电流密度大、熔敷系数高，电弧热量集中、堆焊变形小的特点，保证了自动化焊接的高效率。且CO₂气体氧化作用强，抗油、抗锈能力强，堆敷金属的扩散氢含量较低，获得高硬度的同时有较高的韧性匹配。目前国内CO₂气体保护堆焊药芯焊丝产品较少，品种不全，且硬度和耐磨性偏低，抗裂性较差，在各行业中应用较少。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种硬度二氧化碳气体保护堆焊药芯焊丝，从而克服目前高硬度堆焊药芯焊丝韧性较差以及细直径CO₂气体保护堆焊药芯焊丝种类较少的问题；

本发明所要进一步解决的技术问题是提供的硬度二氧化碳气体保护堆焊药芯焊丝在焊接过程中电弧稳定，飞溅率低，熔渣覆盖良好，焊缝成型美观，表面无气孔和压坑；多层堆焊后表面无裂纹，抗裂性能优良，堆焊层硬度高达55~61HRC，能够适用于高应力磨料磨损及应力交变载荷工况条件。

为了实现解决上述技术问题的目的，本发明采用了如下技术方案：

本发明的一种硬度二氧化碳气体保护堆焊药芯焊丝，包括焊丝和药芯组成，焊丝形状为中空的圆形细丝，焊丝原料采用普通低碳钢冷轧钢带，填充药芯粉末重量占焊丝总重量的17~22%；药芯的组分及重量百分比为：金红石：13~30％、氟化物：5~26％，镁砂：3~14％，石英：0~10％，钾长石：2~8％，铝镁合金：2~5%，金属铬：14~33％，片状石墨：5~15％，45#硅铁：2~5％，金属锰：7~11％，钼铁：5~12％，钒铁：0~6%，硼铁：0~5%，金属钨6~12%，稀土：2~8%，余量为还原铁粉；所述的氟化物为萤石、氟硅酸钠、氟铝酸钠、钾冰晶石中的一种或几种任意比例的的混合物。

本发明的一种硬度二氧化碳气体保护堆焊药芯焊丝，更具体的技术方案可以是：所述的铝镁合金中铝的质量含量为47~53％，镁的质量含量≥47％；钼铁中钼的质量含量为≥55％；钒铁中钒的质量含量为38~45％；硼铁中硼的质量含量为19~25％；硅铁中硅的质量含量为43~47％。

本发明的一种硬度二氧化碳气体保护堆焊药芯焊丝，更具体的技术方案还可以是：所述的稀土中的质量要求是：其中主要化学成分REO≥83%，CeO₂/REO≥45，F≥26。更进一步具体的选择是：稀土牌号REF₃-1。

本发明的一种硬度二氧化碳气体保护堆焊药芯焊丝，更具体的技术方案还可以是：所述焊丝的直径为ф1.2~ф1.6mm。