一种免焊前烘干易焊接的铁基焊芯涂药焊条制造技术

本发明专利技术属于焊接材料技术领域，具体是一种免焊前烘干易焊接的铁基焊芯涂药焊条。包括铁基焊芯、药皮和聚苯胺防护膜，药皮包覆在铁基焊芯的焊接段周围，聚苯胺防护膜包覆在铁基焊芯裸露处和药皮的外表面。聚苯胺防护膜成分按质量百分比计包括：用偶联剂处理过的纳米铜线6%‑10%，用偶联剂处理过的碳纤维12.5%‑15.5%，用偶联剂处理过的导电聚苯胺20%‑36%，镧和/或铈0.8%‑1.5%，固化剂8%‑10%，余量为环氧树脂。本发明专利技术的涂药焊条焊前不必烘干，焊接时引弧容易，焊接过程中电弧稳定，得到的焊缝力学性能高，本发明专利技术是涂药焊条方面的创新。

A kind of iron-based cored electrode without drying before welding

【技术实现步骤摘要】
一种免焊前烘干易焊接的铁基焊芯涂药焊条
本专利技术属于焊接材料
，具体是一种免焊前烘干易焊接的铁基焊芯涂药焊条。
技术介绍
涂药焊条由金属焊芯及药皮两部分构成，是在金属焊芯外将药皮均匀、向心的压涂在金属焊芯上。金属焊芯通常是一根具有一定长度及直径的金属丝，焊接时金属丝要传导焊接电流，在工件与焊条端头之间产生电弧，把电能转换成热能，另外其本身也会熔化作为填充金属与液体母材金属熔合形成焊缝，目前工业生产中用量最大是铁基焊芯涂药焊条，即组成焊芯的金属丝主元素是铁元素。在目前使用铁基焊芯涂药焊条进行焊接的过程中，存在如下问题：1）焊接前要对焊条进行烘干。由于存放和使用条件限制，焊条不可避免的会与空气接触一段时间后而吸潮，引起药皮含水量的增加。焊条药皮受潮之后，表面容易产生“白花”，或者使焊条药皮粘连、粉化脱落，严重影响焊条的使用性能。焊条吸潮将导致水分增大，焊接时在焊缝中形成气孔，还会造成焊缝熔敷金属成分中氢元素含量增大，影响焊接接头的力学性能。所以在焊接前必须将焊条进行烘干，随烘随用，烘干温度一般为400℃左右，保温时间一般1.5h左右，焊条从烘箱取出来后还必须放在保温筒内防止再吸潮，这给操作人员使用造成很大不便。在野外施工场合，焊条吸潮更加严重。另外部分焊条吸潮能力非常强，烘干后往往在短时间内很快重新吸收水分，施焊后影响焊接接头的质量。焊条烘干需要添置烘干设备，在使用时需将焊条放入保温筒内继续保温，而且不同类型的焊条要分别烘干，使用繁杂，消耗较多的电能，不符合节能降耗的国家政策。2）引弧困难。焊接过程中使焊条引燃电弧的过程叫引弧，常用的引弧方法有划擦法和直击法，无论采用何种引弧方法，都需要在短时间内顺利引弧才能避免对工件表面不需焊接的部位造成损伤。但由于焊条制造好后的储存、运输等过程中不可避免地接触大气、水蒸汽等介质，焊条引弧端的铁基焊芯端面裸露，这样易造成铁基焊芯端面的氧化，与工件接触引弧时，会因氧化层的存在造成焊条与工件之间形成回路困难，不易引弧。3）焊接过程中电弧稳定性差。同样的原因也会对焊条夹持端裸露的铁基焊芯造成氧化，使焊钳与所夹持的铁基焊芯之间接触不良，导电性忽好忽差，在焊接的过程中电弧不稳定。另外，焊条药皮要有一定的厚度（如果厚度太小则会影响稳弧、造气、造渣的效果），但药皮中所含的物质有相当一部分为无机非金属材料（如大理石、萤石、钛白粉等），导电性差，焊接过程中会影响电弧的稳定性。为了解决上述技术问题，本领域技术人员进行了大量的科学研究工作。申请号201780045171.8的中国专利（申请日2017年7月5日）公开了一种涂药焊条，焊条夹持部的铁基焊芯被含有Ca化合物的被膜层被覆，能够防止焊条芯所包含的Fe的氧化，焊条夹持部的铁基焊芯难以形成氧化膜，电弧的稳定性提高，但该技术主案存在如下问题：①焊前必须烘干：焊条的药皮仍会在制造后至使用前吸收水分，焊接前必须进行烘干处理；②引弧困难：焊条的引弧端的铁基焊芯是露出药皮且未被覆，这样会造成铁基焊芯端面的氧化，使其与工件接触引弧时会因氧化层的存在造成焊条与工件不易形成回路，引弧困难；③制备困难：该技术方案中对被膜层厚度、表面粗糙度、面积率都有严格的要求且极其苛刻，制备过程难度大，生产成本高；④使用不方便：在专利说明书的第0016段记述“本专利技术的涂药焊条尽管其直到焊接使用前含有Ca化合物的被膜层都难以剥离，但焊接时，只通过用焊钳把持而施加压力，便能够容易地剥离该被膜层，使稳定的电弧发生”，清楚地说明是通过用焊钳把持从施加压力而将被膜层从铁基焊芯上剥离，但在实际应用中，这种技术效果很难达到，因为利用焊钳把持进而施加压力很难将被膜层从铁基焊芯上剥离，即使部分剥离，剥离的被膜层也不会脱落，被膜层仍留在焊钳与铁基焊芯之间，只能是利用焊钳把持而施加压力，在保持焊钳不动的情况下旋转焊条，利用焊钳夹持部位的的牙丝将被膜层从铁基焊芯上剥离，然后松开焊钳，让被膜层落下，再次夹紧焊钳对已脱膜的铁基焊芯施加压力，达到焊钳与无被膜层的铁基焊芯之间紧密接触以实施焊接，这样才能达到保持焊接电弧稳定的目的，这种方法操作复杂，工作效率低。申请号201110005031.2的中国专利（申请日2011年1月12日）公开了一种月桂酸制备焊条抗吸潮保护膜的方法，将焊条浸入含有Fe3O4粉末和月桂酸的石油醚溶液中，然后取出烘干使月桂酸在焊条表面形成抗吸潮保护膜，该专利的主要专利技术人还发表了《月桂酸微波反应制备焊条抗吸潮膜研究》（电焊机，2011年10月，第41卷第10期）等相关论文对其进行了更深入的阐述，但该技术方案存在如下问题：①引弧困难：说明书第0004段中记述“焊工在使用时无须使用烘箱再烘烤就可以直接进行使用”，Fe3O4粉末和月桂酸在焊条表面形成抗吸潮保护膜，Fe3O4及月桂酸的导电性差，造成抗吸潮保护膜的导电性极差，如果不进行烘干则该抗吸潮保护膜一直存在，铁基焊芯引弧端端面因为存在抗吸潮保护膜造成导电性差，进而出现引弧困难现象；②焊接过程中的电弧稳定性差：同样的原因会造成焊条夹持端导电性差，焊接过程中电弧不稳定；③安全性差：说明书的第0008段记述“石油醚的挥发性很强”，石油醚蒸汽与空气可形成爆炸性混合物，遇明火或高热能时极易引起燃烧爆炸，遇静电火花放电也会引起燃烧爆炸，在制备过程尤其是工业化生产过程中，会产生大量的石油醚蒸汽，属于高危作业，安全性差；④对人体健康有害：月桂酸对眼睛、皮肤、黏膜和上呼吸道有刺激作用，不利于焊条制备人员和焊接操作人员的健康。申请号200420054823.4的中国专利（申请日2004年12月30日）公开了一种免烘干焊条，是在焊条药皮表面涂覆一层石蜡，焊条不需要再次烘干就可以直接焊接，但该技术方案存在如下问题：①引弧困难：焊条引弧端呈尖状且被石蜡包裹，石蜡的主要组分是直链烷烃，导电性差，焊条引弧端被这种材料包裹会造成引弧困难，引弧端呈尖状则在引弧过程中易损伤工件非焊接表面；②焊接电弧不稳定：焊条夹持端的铁基焊芯未采取任何防护措施，铁基焊芯的氧化会造成焊钳与所夹持的铁基焊芯之间接触不良，焊接时电弧不稳定；③对焊缝力学性能影响大：石蜡的脆性较大，很难做成薄膜，所以包裹在药皮外部会有较大的厚度，因为它的主要成分是碳元素，这样在焊接时碳元素一部分生成二氧化碳，另外一大部分未充分燃烧的碳元素会溶入熔敷金属中，造成熔敷金属的碳含量过量增大，对焊缝裂纹敏感性、焊缝抗冲击性有较大的影响。如何解决上述问题，是本领域科技人员工作的当务之急。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种免焊前烘干易焊接的铁基焊芯涂药焊条，解决如下技术问题：①如何使焊条在焊接前不必烘干，即焊条在制造好后至使用前的过程防护良好，没有与外界环境接触，使用前仍保持刚制造好时的状态；②如何使焊接时容易引弧，易于焊接操作；③如何增强焊接过程中的电弧稳定性，焊接质量稳定，有效提高焊缝的力学性能。本专利技术采用如下技术方案：包括铁基焊芯、药皮和聚苯胺防护膜，所述铁基焊芯包括焊接段、焊钳夹持段和引弧端，所述药皮包覆在铁基焊芯的焊接段周围，所述聚苯胺防护膜连续的包覆在铁基本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种免焊前烘干易焊接的铁基焊芯涂药焊条，其特征在于：包括铁基焊芯（1）、药皮（2）和聚苯胺防护膜（3），所述铁基焊芯（1）包括焊接段（1-1）、焊钳夹持段（1-2）和引弧端（1-3），所述药皮（2）包覆在铁基焊芯（1）的焊接段（1-1）周围，所述聚苯胺防护膜（3）连续的包覆在铁基焊芯（1）的焊钳夹持段（1-2）、焊接段（1-1）的药皮（2）的外表面及引弧端（1-3）外部；/n所述聚苯胺防护膜（3）的成分按质量百分比计包括：用偶联剂处理过的纳米铜线6%-10%，用偶联剂处理过的碳纤维12.5%-15.5%，用偶联剂处理过的导电聚苯胺20%-36%，镧和/或铈0.8%-1.5%，固化剂8%-10%，余量为环氧树脂。/n

【技术特征摘要】
1.一种免焊前烘干易焊接的铁基焊芯涂药焊条，其特征在于：包括铁基焊芯（1）、药皮（2）和聚苯胺防护膜（3），所述铁基焊芯（1）包括焊接段（1-1）、焊钳夹持段（1-2）和引弧端（1-3），所述药皮（2）包覆在铁基焊芯（1）的焊接段（1-1）周围，所述聚苯胺防护膜（3）连续的包覆在铁基焊芯（1）的焊钳夹持段（1-2）、焊接段（1-1）的药皮（2）的外表面及引弧端（1-3）外部；
所述聚苯胺防护膜（3）的成分按质量百分比计包括：用偶联剂处理过的纳米铜线6%-10%，用偶联剂处理过的碳纤维12.5%-15.5%，用偶联剂处理过的导电聚苯胺20%-36%，镧和/或铈0.8%-1.5%，固化剂8%-10%，余量为环氧树脂。<...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘胜新，陈永，袁红高，纠永涛，潘继民，付雅迪，王靖博，连明洋，
申请(专利权)人：郑州大学，
类型：发明
国别省市：河南;41