[发明专利]一种适合陶瓷衬垫打底焊接的富氩气保护药芯焊丝及应用

说明书

本发明提供了一种适合陶瓷衬垫打底焊接的富氩气保护药芯焊丝及应用，该药芯焊丝包括钢带以及填充于钢带内的药芯，所述药芯包括按质量百分比计的如下组分：锆英砂15～30％，金红石30～40％，石英5～15％，硅锰合金20～25％，氟化物1～3％，铝粉1～3％，镁砂10～14％，余量为铁粉。该发明采用高熔点的镁砂和锆英砂可消耗大量的电弧热量，从而大幅降低熔深，减少陶瓷衬垫的熔化，同时该药芯焊丝以富氩气体保护，在陶瓷衬垫打底焊接时，焊缝中心不会出现裂纹，减少了返工维修工作，提高了焊接工作效率，且其熔敷金属和焊接接头综合性能：屈服强度≥400MPa，抗拉强度≥490MPa，伸长率≥22％，‑40℃条件下Akv≥47J。

技术领域

本发明属于焊接材料技术领域，具体涉及一种适合陶瓷衬垫打底焊接的富氩气保护药芯焊丝及应用。

背景技术

药芯焊丝在国民经济建设中应用越来越广泛，富氩气保护药芯焊丝在焊接中具有飞溅小、烟尘低的特点，越来越受焊工喜欢。为了减少背面碳弧气刨清根并提高焊接效率，通常采用背面贴陶瓷衬垫打底单面焊一次成型工艺，但现有药芯焊丝采用该工艺焊接时焊缝中心常常出现纵向裂纹，使用富氩保护气药芯焊丝焊接时，焊接熔深大，更易熔化陶瓷衬垫，引起焊缝熔池出现大量铝硅酸盐等杂质，熔池凝固将产生严重偏析而导致焊缝更易出现纵向裂纹。

发明内容

本发明的目的是克服现有药芯焊丝采用陶瓷衬垫打底焊接时焊缝中心常常出现纵向裂纹的问题。

为此，本发明提供了一种适合陶瓷衬垫打底焊接的富氩气保护药芯焊丝，包括钢带以及填充于钢带内的药芯，所述药芯包括按质量百分比计的如下组分：锆英砂15～30％，金红石30～40％，石英5～15％，硅锰合金20～25％，氟化物1～3％，铝粉1～3％，镁砂10～14％，余量为铁粉。

进一步的，所述药芯的填充率为12～16％。

进一步的，所述锆英砂包括按质量百分比计的如下化学成分：二氧化锆大于65％，二氧化硅大于33％，余量为氧化铁或氧化亚铁。当二氧化锆含量低于65％，二氧化硅低于33％时，药芯焊丝焊缝表面易出现黄色残渣，并且焊渣脱离变差。

进一步的，所述金红石包括按质量百分比计的如下化学成分：二氧化钛大于85％，氧化铁或氧化亚铁小于0.5％，余量为二氧化硅。二氧化钛小于85％，将导致熔渣中TiO₂含量不足且二氧化硅含量超出涉及要求，导致全位置焊接工艺恶化，且增大焊缝酸性夹杂物数量，降低焊缝低温冲击韧性。

进一步的，所述硅锰合金包括按质量百分比计的如下化学成分：Si≥22％，Mn≥63％，余量为铁或不可避免的杂质。当Mn低于63％，导致焊缝Mn含量不足，冲击韧性变差；Si低于22％将导致脱氧不足，焊缝冲击韧性下降。

进一步的，所述氟化物为氟化钠、氟化锂、氟硅酸钾、氟硅酸钠的一种或几种混合物。

进一步的，所述钢带采用SPCC钢带。

另外，本发明还提供了上述适合陶瓷衬垫打底焊接的富氩气保护药芯焊丝的应用，采用Ar80％+CO₂20％的富氩气体作保护气进行焊接。

本发明的设计原理如下：

锆英砂主要提供ZrO₂，提高药芯焊丝熔渣熔点，改善熔渣脱离性能；

金红石主要提供TiO₂，改善药芯焊丝全位置焊接工艺性能，同时可以稳定焊接电弧；

石英主要作为SiO2来源，调节熔渣，作为造渣剂；

硅锰合金主要提供Mn、Si成分来源，并参与脱氧；

氟化物主要提供氟元素，考虑到氟有恶化电弧的作用，因而采用含锂钾钠等元素的氟化物或其混合物；