[发明专利]一种药芯焊丝及其制备和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种药芯焊丝及其制备和应用。

背景技术

药芯焊丝是上世纪50年度发展起来的高效焊接材料，它不仅继承了焊条成份可调的优点，又克服了焊条不能连续、自动焊接的缺点，其熔敷效率高达焊条的4倍，还具有焊缝成型美观、焊接变形小等优点。

随着科技的进步，以及新工艺、新材料、新技术的推广应用，药芯焊丝这一新型高效焊接材料以其高效、焊接质量优良等特点被人们所接收并不断扩大应用范围，特别是在钢结构、造船等行业中广泛应用。高强钢具有减轻重量、降低板厚、节省费用等优点在钢结构、造船中越来越被广泛应用。在一些发达国家高强度钢都有与其配套的药芯焊丝，而目前我国高强度钢所用焊接材料大部分还是手工焊和气体保护焊实芯焊丝，而高强度钢的配套药芯焊丝尚属空白。因此，研制、开发与高强度钢配套的新型药芯焊丝是为满足钢结构、造船业建造优质、高效、低成本的需要，对于我国钢结构、船舶建造水平的提升、缩短建造周期、提高经济效益都具有十分重要的意义。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种药芯焊丝，其由外皮和填充在上述外皮内的药芯构成，上述外皮为低碳钢，上述药芯质量为上述药芯焊丝质量的14~22%，上述药芯含有的成分及其占上述药芯焊丝总质量的百分比如下：

TiO₂ 1.6~5.0%, SiO₂ 0.4~1%, Mn 1.0~3.0%，Si 0.2~0.4%；MgO 0.20~0.50%；A1₂O₃ 0.10~0.20%，CaCO₃ 0.10~0.20%，CaF₂ 0.21~0.41%，Cr 0.6~1.4%，Mo 0.8~2.0%，Ni 3~6%，V 0.05~0.10%，Re 0.01~0.02%，Mg 0.15~0.35%，Al 0.15~0.35%，Fe余量。

优选地，上述药芯还含有ZrO₂,占上述药芯焊丝总质量的百分比为0.1~0.5%。

优选地，上述焊丝中F元素的含量占上述药芯焊丝质量的0.1~0.2%。

优选地，上述药芯焊丝的熔敷金属中C元素与V元素的质量比为0.7~1.2:1。

作为优选配比，上述药芯的成分及其占上述药芯焊丝总质量的百分比如下：TiO₂ 3.2%, SiO₂ 0.5%, ZrO₂ 0.1%, MgO 0.41%, A1₂O₃  0.16%, Mn 3.0%, Si 0.25%, CaCO₃ 0.15%, CaF₂ 0.41%, Cr 1.4%, Mo 1.30%, Ni 3.0%, V 0.07%, Fe 1.94%, Mg 0.21%，Al 0.2 %，Re 0.016%。

上述药芯焊丝的横截面直径为1.2mm~1.6mm。

本发明提供制备上述的药芯焊丝的方法，步骤如下：使用钢带法生产上述药芯焊丝，O型对接，在低碳钢钢带制成的外皮内填充上述药芯的成分，经过成型减径后得到上述药芯焊丝。

本发明还提供上述的药芯焊丝在焊接中的应用：上述药芯焊丝用于焊接屈服强度大于等于590MPa级的钢板。

优选地，上述药芯焊丝在焊接时采用体积百分比含量Ar 80%和CO₂ 20%的混合气体保护。

进一步优选地，上述药芯焊丝焊接时的条件为：采用电流220~240 A，电压28~30 V，线能量为13~15 KJ/cm，层间温度为130~150℃。

本发明的有益效果是：

1、本发明提供的药芯焊丝具有高强度、高韧性、良好的抗裂性能和可全位置焊接，可用于焊接屈服强度为590MPa的钢板，是一种超低氢药芯焊丝。

2. 确定CaCO₃和CaF₂的加入量，在提高熔渣碱度的同时不影响焊丝的操作工艺性能。研究了加入Si、Mn、Ni、C、V对提高低温冲击韧性的作用，本发明所述药芯焊丝-50℃低温冲击韧性大于27J，在保证焊缝高强度的同时具有良好的低温冲击韧性和全位置焊接性能。

3.Al、Mg等强脱氧元素的加入，有利于焊缝气体的排出和焊缝成形，有利于提高焊缝金属的低温冲击韧性。

4.控制药芯中TiO₂、SiO₂、ZrO₂加入量，确保焊丝低温冲击韧性和全位置焊接性能。