專利名稱：一種具有高沖擊韌性鋼焊接用金屬粉型藥芯焊絲的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于金屬材料焊接生產(chǎn)用焊絲，特別是一種具有高沖擊韌性鋼焊接用金屬粉型藥芯焊絲；該藥芯焊絲尤其適合用于在低溫工作條件下具有高沖擊韌性的海洋工程和大型結構鋼件的焊接。
背景技術：
國內外鋼材的冶煉水平正在不斷提高；諸多行業(yè)對鋼材的沖擊韌性提出了更高的要求，隨著海洋工程和大型焊接結構應用的增加，Q460q(成分為C < 0. 18%, Mn 1. 0-1. 80 %、Si 彡 0. 55 %、S 彡 0. 01 %、P 彡 0. 025 %、Ni 彡 0. 70 %、余量為鐵)、 Q500q(C 彡 0. 18%,Mn 1. 0-1. 70%,Si 彡 0. 55%,S ^ 0. 01%,P ^ 0. 025%,Ni ^ 1. 0%, 余量為鐵)類在低溫條件下具有高沖擊韌性的鋼材被大量使用，因而開發(fā)用于低溫性能良好鋼材的焊接材料已迫在眉睫。在此類鋼材的焊接中，通常用的焊接材料有焊條、實芯焊絲，普通藥芯焊絲(酸性、堿性)。采用焊條焊接時，每根焊條都要丟掉20 30mm的焊條頭， 既會造成材料的浪費、其焊接的連續(xù)性亦差。普通藥芯焊絲與實心焊絲相比，在同樣的焊接規(guī)范下，藥芯焊絲的熔敷速度比實芯焊絲高20-30%。在專利號為201010156680. 8、發(fā)明名稱為《低溫高韌性全位置焊接用氣保護藥芯焊絲》的專利文獻中、公開了一種以TW2為主的高韌性藥芯焊絲，該焊絲具有低溫韌性較好的特點，但在焊接過程中會產(chǎn)生大量的熔渣，既影響了焊接效率、又增強了焊工勞動強度。為了降低藥芯焊絲焊接過程中熔渣量，到目前為止，提出過很多方案，如專利號為200810010814. 8、發(fā)明名稱為《一種高韌性金屬芯氣體保護焊絲及其制造方法》的專利文獻中、公開的一種高韌性金屬芯氣體保護焊絲及制造方法， 該焊絲雖然在一定程度上降低了藥芯焊絲焊接過程中熔渣量，但仍存在無法實現(xiàn)不清渣連續(xù)多層焊接、操作工人的勞動強度高，且焊縫低溫韌性差(_20°C kv僅100J)，無法滿足海洋工程等項目對低溫韌性的需求，焊接效率低等缺陷。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是針對背景技術存在的缺陷，研制一種具有高沖擊韌性鋼焊接用金屬粉型藥芯焊絲，以提高對Q460q、Q500q類在低溫工作條件下具有高沖擊韌性鋼材焊接的工藝性能和理化性能，達到焊接工藝性能良好，電弧穩(wěn)定、飛濺小、焊縫成型美觀，大幅度降低焊接后的熔渣量至可進行不清渣連續(xù)多層焊接，以及有效提高焊縫的綜合性能、特別是低溫韌性及焊接效率，且通過短路過渡還可實現(xiàn)立向下焊接，降低操作工人的勞動強度等目的。本發(fā)明藥芯焊絲的解決方案是焊絲的金屬外皮采用含C 0.01-0. Iwt Mn 0. 1-0. 4wt Si 0. 01-0. 03wt S 0. 005-0. 015wt P 0. 005-0. 015wt %、余量為鐵的低碳鋼薄鋼帶作為焊絲的金屬外皮；其藥芯中各成分以全部焊絲的重量百分比計、分別為中碳錳鐵1.2-4. Owt %、硅鐵粉0. 20-2. Owt %、鎂(Mg)粉0. 05-0. 5wt%、鉬鐵粉 0. 1-2. Owt %, Il (Ni)粉 l-2wt%,電熔鎂砂 0. 05-0. 2wt%、氟化物 0. 01-0. 3wt%、鐵粉7-14wt% ；將藥芯中各成分混合均勻后、置于作為焊絲外皮的低碳鋼薄鋼帶上，卷制(包裹)成條、并拉至成所需直徑的絲。
上述藥芯焊絲中藥芯的含量占全部焊絲重量的14-25wt%、藥芯的直徑為 Φ1. 0-3. 0mm。所述氟化物為氟化鈣、氟化鈉、氟鈦酸鉀及冰晶粉中的一種或幾種。而所述鐵粉為還原鐵粉或霧化鐵粉。本發(fā)明所述藥芯焊絲焊接后的熔敷金屬中擴散氫含量小于 4mL/100go
本發(fā)明藥芯中各成分的主要作用如下
中碳錳鐵錳是重要的脫氧劑，同時也是焊縫金屬重要的合金劑。對焊縫金屬的強度和韌性有重要影響。錳可以降低奧氏體向鐵素體轉變溫度，促進AF(針壯鐵素體)形成； 錳含量增加可以提高焊縫的低溫沖擊韌性，但太高時則相反，此外，錳還能與硫形成MnS、降低焊縫的雜質含量。
硅鐵硅是重要的脫氧劑同時也是焊縫金屬重要的合金劑，硅可以降低焊縫金屬的含氧量，提高焊縫金屬的沖擊韌性，但太高時則相反；采用硅錳聯(lián)合脫氧其效果較好。
鎂粉鎂是強脫氧劑，對控制焊縫金屬的含氧量具有重要作用，同時還能起到穩(wěn)弧的作用；但含量過高時會增加焊接煙塵、不利于焊工的健康。
鉬鐵鉬能顯著提高焊縫金屬強度，但過高會影響焊縫金屬韌性；為了控制過渡 (滲入)到焊縫金屬的鉬含量、本發(fā)明采用鉬鐵作為鉬的來源。
鎳鎳作為孕育劑，細化晶粒、減小偏析、促進針狀鐵素體的形成，從而提高鐵素體的韌性；鎳還可增強位錯能，增加裂紋擴展消耗功、提高低溫韌性。
電熔鎂砂用于改善焊縫成型，增加熔渣堿度和焊縫的低溫韌性，對熔渣的透氣性有一定幫助。
氟化物氟用以降低熔敷金屬中擴散氫的含量，但氟化物含量過高，焊接時電弧不穩(wěn)、飛濺變大、電弧聲音變差，本發(fā)明采用氟化鈣、氟化鈉、氟鈦酸鉀及冰晶粉中的一種或幾種。
鐵藥芯中加入鐵可提高焊接效率和提供少量的氧用于穩(wěn)弧，為了保證高的熔敷效率、本發(fā)明主要采用還原鐵粉或霧化鐵粉
本發(fā)明即通過上述藥芯成分的有機組配并與低碳鋼外皮配合從而實現(xiàn)其發(fā)明目的。
本發(fā)明采用金屬粉型藥芯焊絲對Q460q、Q500q類在低溫工作條件下具有高沖擊韌性鋼材進行焊接后，其熔敷金屬的抗拉強度> 550MPa、屈服強度> 470MPa、延伸率彡M%、-45°C沖擊達到80J，_50°C沖擊達到70J，熔敷金屬擴散氫含量小于4mL/100g。從而提高了對上述鋼材焊接的工藝性能和理化性能，有效地提高了焊縫的綜合性能，解決了焊縫金屬在低溫工作條件韌性不足的問題；并具有焊接工藝性能良好，電弧穩(wěn)定、飛濺小、 焊縫成型美觀，焊接后幾乎無渣、可有效進行不清渣連續(xù)多層焊接且速度快，焊縫的綜合性能、特別是低溫韌性高，焊接效率高，且通過短路過渡還可實現(xiàn)立向下焊接，焊工的勞動強度和焊接的成本低等特點。
具體實施方式
實施例1 采用(寬X厚)14X0. 9mm的鋼帶作為焊絲的外皮，其化學成分為C0. 04wt%, Mn 0. 25wt%, Si 0. 015wt%, S 0. 01wt%, P 0. Olwt%、余量為鐵；以配制生產(chǎn) IOOKg焊絲為例，本實施例藥芯占整個焊絲重的15wt%，藥芯中各成分為中碳錳鐵3. 4Kg、 硅鐵粉1. OKgJI (Mg)粉0. 4Kg、鉬鐵粉0. 2Kg、鎳粉1. OKg,電熔鎂砂0. lKg、氟化鈣0. 2Kg、 加鐵粉8. 7 Kg至藥芯配料總重15Kg ；然后將藥芯中各成分混合均勻后待用；將鋼帶置于焊絲成型機內、陸續(xù)將待用的藥芯混合料注入橫向彎制成“U”型的鋼帶凹槽內，進而卷制成條、經(jīng)拉至Φ 1.2mm的絲即成。本實施例在焊接參數(shù)I=250-260A、U=28_30V、氣體流量20L/min、80% Ar+余量 CO2，對Q460q型號鋼進行焊接，其熔敷金屬化學成分 (％ )
權利要求
1.一種具有高沖擊韌性鋼焊接用金屬粉型藥芯焊絲，包括金屬外皮及其藥芯，其特征在于焊絲的金屬外皮采用含.C 0. 01-0. IwtMn 0. 1-0. 4wt%, Si 0. 01-0. 03wt%, SO. 005-0. 015wt%, P 0. 005-0. 015wt %、余量為鐵的低碳鋼薄鋼帶作為焊絲的金屬外皮；其藥芯中各成分以全部焊絲的重量百分比計、分別為中碳錳鐵1.2-4. 0wt%、硅鐵粉 0. 20-2. Owt %、鎂粉 0. 05-0. 5wt %、鉬鐵粉 0. 1-2. Owt %、鎳粉 l_2wt %、電熔鎂砂 0. 05-0. 2wt%、氟化物0. 01-0. 3wt%、鐵粉；將藥芯中各成分混合均勻后、置于作為焊絲外皮的低碳鋼薄鋼帶上，卷制成條、并拉至成所需直徑的絲。
2.按權利要求1所述具有高沖擊韌性鋼焊接用金屬粉型藥芯焊絲，其特征在于所述藥芯焊絲中藥芯的含量占全部焊絲重量的14-25wt%、藥芯的直徑為Φ1.0-3. 0mm。
3.按權利要求1所述具有高沖擊韌性鋼焊接用金屬粉型藥芯焊絲，其特征在于所述氟化物為氟化鈣、氟化鈉、氟鈦酸鉀及冰晶粉中的一種或幾種。
4.按權利要求1所述具有高沖擊韌性鋼焊接用金屬粉型藥芯焊絲，其特征在于所述鐵粉為還原鐵粉或霧化鐵粉。
5.按權利要求1所述具有高沖擊韌性鋼焊接用金屬粉型藥芯焊絲，其特征在于所述藥芯焊絲焊接后的熔敷金屬中擴散氫含量小于4mL/100g。
全文摘要
該發(fā)明屬于高沖擊韌性鋼焊接用金屬粉型氣體保護藥芯焊絲，包括含C 0.01-0.1wt％、Mn 0.1-0.4wt％、Si 0.01-0.03wt％、S 0.005-0.015wt％、P 0.005-0.015wt％、余量為鐵的低碳鋼外皮；占全部焊絲重14-25％的藥芯、藥芯各成分以焊絲總重百分比計分別為中碳錳鐵1.2-4.0％、硅鐵粉0.20-2.0％、鎂粉0.05-0.5％、鉬鐵粉0.1-2.0％、鎳粉1-2％、電熔鎂砂0.05-0.2％、氟化物0.01-0.3％、鐵粉7-14％；各成分混合均勻后、置于低碳鋼薄鋼帶上卷制成條、再拉至成絲。該發(fā)明具焊接后熔敷金屬上幾乎無熔渣，可進行不清渣連續(xù)多層焊接，焊接速度快、效率高，焊接工藝性能好，電弧穩(wěn)定、飛濺小、成型美觀，焊縫低溫韌性高，通過短路過渡可實現(xiàn)立向下焊接等特點。
文檔編號B23K35/368GK102489902SQ20111040779
公開日2012年6月13日 申請日期2011年12月9日 優(yōu)先權日2011年12月9日
發(fā)明者任軍, 王建剛, 蔣勇 申請人:四川大西洋焊接材料股份有限公司