[发明专利]一种专用于热作模具修复堆焊的细径药芯焊丝

说明书

技术领域

本发明属于焊接材料领域，尤其涉及一种专用于热作模具修复堆焊的细径药芯焊丝。

背景技术

近年来，随着我国冶金工业及制造业的迅猛发展，模具特别是热作模具，如热轧工作辊、热锻模、热挤压模、热冲裁模等的用量越来越大，现已成为工业生产中大量应用的消耗件之一。模具在使用过程中由于磨损及热疲劳等原因会产生剥落、擦伤、磨损等而失效。如何提高它的使用寿命一直是国内外关注的研究热点。模具的寿命主要取决于模具材料、结构设计、热处理工艺、加工等几个方面。我国模具使用寿命只有国外的1/2-1/3，存在精度低、加工周期长的问题。鉴于模具的失效大都由表面开始，从节省能源和资源、充分发挥材料性能潜力并获得特殊性能和最大技术经济效益出发，提高和改进模具工作面材料的性能是延长模具使用寿命的关键。生产中常采用堆焊的方法在模具坯料上制备合金层，获得双金属模具，既降低了成本，又提高了模具的性能；堆焊也是修复模具延长其寿命的重要技术手段。堆焊需要与各种模具用钢配套的焊接材料。

堆焊常用的焊接材料有焊条和焊丝。焊条采用气渣联合保护，冶金质量较好，可以通过药皮和焊芯过渡合金元素，焊缝杂质含量少、洁净度较高，焊缝具有较高的抗疲劳性能。同时焊条使用灵活，也比较适合模具修复的短焊缝和不规则焊缝工况。因此，焊条常用于小型模具的堆焊修复，人们为此研发了多种热作模具堆焊焊条，如公布号为CN102240872A的专利“热锻模具堆焊修复及再制造用特种焊条”其药皮化学成分的重量百分比(wt％)为钛白粉1-3，大理石25-40，萤石10-15，石英3-5，白土子2-4，高碳铬铁8-12，高碳锰铁2-4，硅铁2-4，钛铁6-9，钼铁9-11，铈氧化物4-8，金属镍5-8，石墨1-2；焊芯为H08A。该焊条采用Cr-Ni-Mo合金系，焊条药皮中高碳铬铁的最大含量为12％，熔敷金属的Cr含量远低于11％，难以保证堆焊金属在800℃及800℃以下具有足够的抗氧化能力，用于热作模具堆焊时高温抗氧化能力较差；该专利焊条加入的碳化物形成元素主要是Cr，Cr的碳化物是间隙化合物，间隙化合物的熔点和硬度不如间隙相的高，加热时也比较容易分解，氮化物和某些碳化物(如Ti、V、Nb的碳化物)形成间隙相，间隙相具有高硬度、高熔点、尺寸细小等优点，但该焊条没有采用氮化物强化；另外，该焊条起细化晶粒作用的合金元素只有Mo。授权公告号CN2507605Y“模具堆焊焊条”实用新型专利提出了一种管状焊条用于模具堆焊，该焊条以优质无缝钢管作导电载体，管外涂有药皮，管内填充粒状合金药芯，末端焊接设有夹持端。该专利没有涉及药芯和药皮的具体配方。焊条虽具有上述优点，但焊条不适于自动焊，堆焊效率较低，在大型热作模具的堆焊中使用极少。焊丝可用于自动焊，焊接效率高、焊接质量稳定，因此，焊丝是大型模具堆焊常用的焊接材料。焊丝分为实心焊丝和药芯焊丝，模具堆焊金属合金元素含量较高，合金元素含量高的实心焊丝制造困难，所以模具堆焊主要用药芯焊丝，尤以金属和铁合金粉末为药粉主要组成的金属粉芯焊丝应用最广，金属粉芯焊丝合金成分调整容易、制造简便，焊缝基本无熔渣、多层堆焊无需清渣，焊接生产效率高，也不会产生夹渣缺陷。近年来，人们对研发模具堆焊用金属粉芯焊丝比较重视，如授权公告号CN1093450C的发明专利“时效马氏体钢钨极氩弧焊金属粉芯焊丝及其制造方法”公开了一种用于模具堆焊的钨极氩弧焊用金属粉芯焊丝，金属粉芯中各粉料的重量配比为：39-78％Ni，0-26％Co，0-18％Mo，0.2-6％Ti，0.7-1.68％Al，0.2-1.455％Nb，0-0.72％Re，0-0.15％Te，0-0.25％Se，0.02-0.04％B，0.01-0.02％Zr，0.01-0.1％Ca，药芯占焊丝的重量百分比为30-52％。授权公告号为CN103008924B发明专利“一种用于锻造模具堆焊的药芯焊丝及应用”公开了一种用于锻造模具的堆焊药芯焊丝，焊丝采用碳钢钢带包裹药芯粉末，药芯焊丝填充率为30％～37％，药芯粉末包括以下质量百分含量的物质：氟化钙4％～7％，纯碱0.5％～3％，石英0.5％～4％，金红石2％～6％，高碳铬铁13.6％～27.2％，纯铬粉13.9％～19.2％，镍粉2.2％～5.7％，电解锰1.8％～4.3％，钼铁粉6.3％～13.2％，硅铁粉2.1％～5.0％，钒铁粉0.6％～1.9％；余量为还原铁粉。申请号为201410748560.5发明专利“一种热锻模具用气体保护堆焊药芯焊丝”公开的堆焊药芯焊丝采用Cr-Ni-Mo-W-V-Co合金系，采用CO₂气体保护焊，加入Co提高了耐氧化性、红硬性、耐磨性能，但成本显著提高。