[发明专利]一种具有抗裂纹、抗气孔性能的焊丝药芯材料和焊丝及其制备方法

说明书

本发明公开了一种具有抗裂纹、抗气孔性能的焊丝药芯材料，包括以下原料及重量份数：金红石30‑40份、还原钛8‑12份、萤石4‑8份、钾长石3‑5份、氟化钾1‑2份、稀土硅铁3‑6份、铝镁合金3‑5份、低碳锰铁3‑5份、金属镍1‑3份、钛铁2‑3份、氧化铈3‑6份、钛酸铋2‑4份。本发明的药芯材料及焊丝适用于陶瓷衬垫焊接中，具有良好的抗裂纹、抗气孔性能，可以使熔敷金属组织得到具有优良抗裂、抗气孔性能的细晶粒针状铁素体组织。同时，净化焊缝晶粒组织使之达到抗氧化性好、熔敷金属杂质易析出从而使熔敷金属获得良好抗裂、抗气孔能力。解决了一般焊接材料无法解决的熔敷金属裂纹敏感、易出现气孔的难题。

技术领域

本发明涉及焊材技术领域，具体涉及一种具有抗裂纹、抗气孔性能的焊丝药芯材料和焊丝及其制备方法。

背景技术

随着中国造船事业的迅猛发展，超大型船舶的建造不仅给拓展国际市场带来了巨大的机遇与挑战，而且对造船材料带来了挑战。为此，大型船舶船体普遍采用高强韧和大厚度钢板。为了提高焊接质量和焊接效率，普遍采用陶瓷衬垫焊接方式。陶瓷衬垫焊接具有优异特性，使用后焊缝坚固，力学性能稳定。船体结构制造过程中，重要受力节点常有许多条焊缝要求熔透探伤。传统的焊接工艺是碳弧气刨反面清根工艺，近些年来，船体结构开始使用焊接陶瓷衬垫免清根工艺，这是一种在焊缝坡口反面敷设焊接陶瓷衬垫后在正面进行施焊，反面焊缝强制成型，使焊缝饱满、焊道整齐的焊接方法。船体结构在焊接时使用陶瓷衬垫免清根工艺的优势：

1、外观质量。传统反面气刨清根的焊接工艺决定了焊缝双面均为手工焊接，所以焊缝外观质量的优劣取决于操作人员技能水平的高低。而陶瓷衬垫免清根工艺，因为陶瓷衬垫本身协助焊接工件形成熔池，并强制熔融金属根据陶瓷衬垫形状形成焊缝，与陶瓷衬垫接触的反面焊缝外观平顺美观、无缺陷、焊缝尺寸及焊缝余高尺寸稳定。

2、环境。传统的碳弧气刨反面清根工艺，因为需要使用碳弧气刨对焊缝反面实施清根操作，会产生大量烟尘污染环境，作业过程中还会产生极大的噪声和弧光，附带造成噪声污染和光污染。而陶瓷衬垫免清根工艺，省掉了碳弧气刨清根工序，上述烟尘、弧光和噪声污染问题得到了解决，能使钢结构加工车间内操作微环境得到极大改善。

以上两点就是陶瓷衬垫清根工艺在钢结构焊接中的主要优势。陶瓷衬垫在一定程度上改善了焊接的外观，使其更加平顺美观。同时也保护了环境，减少了粉尘和噪声的污染。这两大方面的改善有效提高了焊接的工艺性。

但是，由于制作陶瓷衬垫采用的原材料质量参差不齐，无法严格控制其中的杂质含量特别是S、P含量，以及有效成分含量也不能得到保证，所以在使用陶瓷衬垫焊接过程中，由于杂质的存在、有效成分不稳定等因素，焊缝极易出现裂纹和气孔影响了焊接质量。鉴于以上原因，该专利研制一种新的药芯材料组份，满足陶瓷衬垫焊接、具有良好抗裂纹、抗气孔性能的药芯焊丝。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种具有抗裂纹、抗气孔性能的焊丝药芯材料和焊丝及其制备方法，满足现阶段陶瓷衬垫焊接中对焊丝的要求。

为了实现上述目的或者其他目的，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种具有抗裂纹、抗气孔性能的焊丝药芯材料，包括以下原料及重量份数：金红石30-40份、还原钛8-12份、萤石4-8份、钾长石3-5份、氟化钾1-2份、稀土硅铁3-6份、铝镁合金3-5份、低碳锰铁3-5份、金属镍1-3份、钛铁2-3份、氧化铈3-6份、钛酸铋2-4份。

进一步地，稀土硅铁中RE含量为28％-29％，Si含量为42.5％-43.5％。

进一步地，钛铁中金属含量为：Ti含量为37％-42％、Al含量≤8％、Si含量≤4.5％、C含量≤0.15％。

进一步地，铝镁合金中Al含量为(50±3)％、Mg含量≥47％，且Al和Mg总含量≥97.5％。