用于不锈钢焊接的抗药皮发红和开裂的双焊芯涂药焊条制造技术

本发明专利技术属于焊接材料领域，具体是用于不锈钢焊接的抗药皮发红和开裂的双焊芯涂药焊条，焊芯由设有凸棱的实芯焊芯和设有凹槽的空芯焊芯通过凸棱与凹槽配合连接而成，两者间有0.8‑1.2mm的间隙，空芯焊芯外表面包覆药皮。空芯焊芯由碳钢制成，受热后体积膨胀小，产生的电阻热少，不会造成药皮发红和开裂现象。实芯焊芯由铬镍合金制成，受热后体积膨胀大，产生电阻热多，由于实芯焊芯与空芯焊芯之间间隙的存在，空芯焊芯外圆不会膨胀，实芯焊芯产生的热量会从间隙迅速散发，不会造成药皮发红和开裂现象。焊条熔化后在电弧吹力的作用下，镍、铬等元素与熔池其它部分可以混合均匀，形成的焊缝化学成分符合不锈钢熔敷金属的要求。

Double core coated electrode with reddening and cracking resistant coating for stainless steel welding

【技术实现步骤摘要】
用于不锈钢焊接的抗药皮发红和开裂的双焊芯涂药焊条
本专利技术属于焊接材料
，具体是用于不锈钢焊接的抗药皮发红和开裂的双焊芯涂药焊条。
技术介绍
不锈钢材料焊接时一般采用传统的不锈钢焊条，这种焊条的焊芯采用不锈钢丝作为焊芯，外面涂敷药皮，普遍存在工艺性差的缺点，主要是焊条焊到后半段时药皮易发红开裂，发红会使药皮中的造气剂提前分解，并使熔池失去保护气氛，增加焊接接头产生气孔的倾向；同时，通过药皮过渡的有益元素也会提前烧损，对焊缝金属性能产生不利影响，更严重时会引起药皮开裂或脱落而不得不终止焊接，造成了焊条的巨大浪费；另外，熔化速度增快，焊接工艺变差，飞溅增大，导致焊缝成形恶化、脱渣困难。总之，药皮发红或开裂则直接影响电弧的稳定性、焊缝的成形性、熔池的冶金性、脱渣的难易度。不锈钢焊条药皮发红和开裂的原因是由于不锈钢焊芯的电阻率比碳钢焊芯大6倍以上，而导热性又仅为碳钢的1/3，且线膨胀系数大，在焊接过程中，在高电阻热和低导热性双重因素作用下，焊芯温度急剧升高，致使焊条药皮受热过高而发红，不锈钢焊芯的线膨胀系数大，焊接时产生大量的电阻热而膨胀，当焊芯的膨胀变形量超过药皮的变形能力时，药皮就会开裂，从而使焊条的焊接工艺性能严重恶化，剩余焊条基本不能使用，造成资源浪费。目前改变不锈钢焊条药皮发红和开裂的措施主要有三种：1）利用碳钢焊芯和含铬镍的药皮来达到抗发红开裂且焊缝耐蚀性符合要求；2）改变药皮组分及含量；3）在不锈钢焊芯周围涂覆一层低电阻率的金属薄膜。这三种方法各有优缺点，但均没有考虑到焊接时如何减小不锈钢焊芯膨胀的主要问题，所以取得的抗发红和抗开裂效果均不显著。申请号201410527597.5的中国专利（申请日2014年10月9日）公开了一种用于大电流焊接的碳钢芯不锈钢焊条，采用的技术方案是改用碳钢作为焊芯，而在药皮成分中加入大量的铬颗粒和镍颗粒，这样在焊接时碳钢制备的焊芯发热少，体积膨胀小，可使药皮既能抗发红抗开裂，而铬和镍又能熔入熔池形成类似不锈钢的成分，可以有效提高熔敷金属的耐蚀性。这种技术方案存在的缺点是：1）大量铬颗粒和镍颗粒存在于药皮中，而电弧是移动的，为了不出现熔穿缺陷，电弧的移动速度要适中，不能太慢，这样会造成铬颗粒和镍颗粒无法全部熔化进入焊缝，而是一部分熔化进入熔池，一部分以颗粒的形式存在于焊接熔渣中，而熔于熔池和存留于熔渣的颗粒比例又无法预测和控制，所以其设计及制造极其困难，另一方面由于熔池温度逐渐降低，溶于熔池的颗粒不会熔化，而是以固态颗粒的形式存在于熔敷金属中，造成焊缝力学性能下降，无法达到需求的效果；2）药皮中需加入大量的合金元素铬和镍，药皮中大量的合金元素的加入必然会导致焊条药皮的增厚，焊条药皮的增厚会带来一系列的问题：①药皮附着力降低，容易脱落；②焊条药皮熔化不充分，因为药皮中所含的物质为无机非金属材料与金属材料的混合物，其导电性差，厚度大的药皮导电性更差，严重影响了焊接时电弧燃烧的稳定性，同时减弱了造气造渣的效果，也容易出现熔池中冶金反应不充分、药皮成块落入熔池形成夹渣等缺陷，焊缝质量下降；③厚药皮会造成焊条直径增大，导致立焊和仰焊操作困难，无法窄间隙焊接，焊接时需要开较大的坡口，造成焊条用量的增加以及施工量的加大；3）焊接时，焊芯先熔化，药皮稍后熔化，药皮中的铬镍等元素进入熔池后容易分布不均匀，造成焊接接头力学性能下降。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用于不锈钢焊接的抗药皮发红和开裂的双焊芯涂药焊条，解决如下技术问题：1）与药皮接触的焊芯受热后体积膨胀很小且发热少，不会造成药皮发红和开裂现象；2）焊接时焊芯产生的热量能够及时散发，不会造成药皮发红和开裂现象；3）熔敷金属成分达到不锈钢焊条熔敷金属化学成分要求，具有很好的耐蚀性能。本专利技术采用如下技术方案：用于不锈钢焊接的抗药皮发红和开裂的双焊芯涂药焊条，包括实芯焊芯、空芯焊芯和药皮，所述实芯焊芯包括圆棒和凸棱，所述空芯焊芯包括圆管和凹槽，所述凹槽开设在圆管的内壁上，所述实芯焊芯与空芯焊芯通过凸棱与凹槽配合连接，所述空芯焊芯外表面包覆药皮。所述实芯焊芯的直径比空芯焊芯的内圆直径小0.8mm-1.2mm。所述凸棱与凹槽的个数均为3-8个，同一根焊条的凸棱与凹槽的个数相同。所述实芯焊芯的化学成分按质量百分比计为：铬18.5%-19.5%，镍55%-59%，锰1.9%-2.5%，铝1%-1.8%，磷0-0.01%，硫0-0.01%，铈0.5%-1.2%，余量为铁；作为实芯焊芯的合金由于铬镍含量大，受热后体积膨胀大，产生电阻热多，由于实芯焊芯与空芯焊芯之间存在间隙，实芯焊芯膨胀的体积不会影响到空芯焊芯，而实芯焊芯产生的热量也会从两者间空隙中的焊条夹持端（另一端为电弧燃烧端）迅速散发出来，不会造成药皮发红和开裂现象。所述空芯焊芯的化学成分按质量百分比计为：碳0.04%-0.1%，锰2.5%-2.9%，钼0.8%-1.2%，磷0-0.01%，硫0-0.01%，镧0.5%-1.0%，余量为铁；空芯焊芯是采用碳钢制备的，受热后体积膨胀很小，发热少，不会造成其外周包覆的药皮发红和开裂。所述实芯焊芯与空芯焊芯通过凸棱与凹槽的配合为过盈配合，两者不会发生脱离现象；所述凸棱的顶端与凹槽的底部预留约0.1mm-0.2mm的间隙，预留有凸棱受热时膨胀的空间。焊接时，实芯焊芯和空芯焊芯作为焊芯在电弧的作用下会完全熔化，实芯焊芯中的铬镍合金与空芯焊芯的碳钢熔化后进入熔池，在电弧吹力及搅拌的作用及熔池的流动作用下，镍、铬元素与熔池其它成分可以混合均匀，形成的焊缝化学成分与不锈钢焊条焊接得到的焊缝成分相似，具有很好的耐蚀性能。本专利技术具有以下有益技术效果：1、与药皮接触的空芯焊芯是碳钢，受热后体积膨胀小，产生的电阻热少，不会造成药皮发红和开裂现象。2、作为实芯焊芯的铬镍合金受热后体积膨胀大，产生电阻热多，由于实芯焊芯与空芯焊芯之间存在间隙，实芯焊芯体积的膨胀不会造成空芯焊芯的体积膨胀，而实芯焊芯产生的热量也会从实芯焊芯与空芯焊芯之间间隙的焊条夹持端（另一端为电弧燃烧端）迅速散发出来，不会造成药皮发红和开裂现象。3、焊接时，实芯焊芯中的铬镍合金与空芯焊芯的碳钢熔化后进入熔池，在电弧吹力和搅拌的作用及熔池的流动作用下，镍、铬元素与熔池其它成分可以混合均匀，形成的焊缝化学成分与不锈钢焊条焊接得到的焊缝成分相似，具有很好的耐蚀性能。附图说明图1是用于不锈钢焊接的抗药皮发红和开裂的双焊芯涂药焊条的截面图；图2是图1中A处局部放大图；图3是用于不锈钢焊接的抗药皮发红和开裂的双焊芯涂药焊条中实芯焊芯的截面图；图4是用于不锈钢焊接的抗药皮发红和开裂的双焊芯涂药焊条中空芯焊芯的截面图。图中：1、实芯焊芯；1-1圆棒；1-2、凸棱；2、空芯焊芯；2-1、圆管；2-2、凹槽；3、药皮。具体实施方式下面，结合附图以及具体实施方式，对本专利技术做进一步描述，需要说明本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.用于不锈钢焊接的抗药皮发红和开裂的双焊芯涂药焊条，其特征在于：包括实芯焊芯（1）、空芯焊芯（2）和药皮（3），所述实芯焊芯（1）包括圆棒（1-1）和凸棱（1-2），所述空芯焊芯（2）包括圆管（2-1）和凹槽（2-2），所述凹槽（2-2）开设在圆管（2-1）的内壁上，所述实芯焊芯（1）与空芯焊芯（2）通过凸棱（1-2）与凹槽（2-2）配合连接，所述空芯焊芯（2）外表面包覆药皮（3）。/n

【技术特征摘要】
1.用于不锈钢焊接的抗药皮发红和开裂的双焊芯涂药焊条，其特征在于：包括实芯焊芯（1）、空芯焊芯（2）和药皮（3），所述实芯焊芯（1）包括圆棒（1-1）和凸棱（1-2），所述空芯焊芯（2）包括圆管（2-1）和凹槽（2-2），所述凹槽（2-2）开设在圆管（2-1）的内壁上，所述实芯焊芯（1）与空芯焊芯（2）通过凸棱（1-2）与凹槽（2-2）配合连接，所述空芯焊芯（2）外表面包覆药皮（3）。


2.根据权利要求1所述的用于不锈钢焊接的抗药皮发红和开裂的双焊芯涂药焊条，其特征在于：所述实芯焊芯（1）的化学成分按质量百分比计为：铬18.5%-19.5%，镍55%-59%，锰1.9%-2.5%，铝1%-1.8%，磷0-0.01%，硫0-0.01%，铈0.5%-1.2%，余量为铁。


3.根据权利要求1所述的用于不锈钢焊接的抗药皮发红和开裂的双焊芯涂药焊条，其特征在于：所述空芯焊芯（2）的化学...

【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