一种适合中厚板不开坡口高速焊接的金属粉药芯焊丝制造技术

本发明专利技术提供了一种适合中厚板不开坡口高速焊接的金属粉药芯焊丝，包括钢皮和包裹在钢皮内的药芯，所述药芯各成分及其在药芯中所占的质量百分比含量为：硅锰合金5～8％，锰氧化物2～4％，硅铁3～5％，铝粉1～2％，石墨1～2％，余量为铁粉。该发明专利技术通过对药芯配方设计，使得焊丝焊接接缝具有良好的熔深，适合中厚板不开坡口高速焊接，焊接速度可达450～600mm/min，有效提高焊接工作效率；而且本发明专利技术的金属粉药芯焊丝具有优良的焊接工艺性能，熔敷金属和焊接接头综合性能：屈服强度≥390MPa，抗拉强度≥490MPa，伸长率≥22％；‑30℃条件下Akv≥47J。

【技术实现步骤摘要】
一种适合中厚板不开坡口高速焊接的金属粉药芯焊丝
本专利技术属于焊接材料
，具体涉及一种适合中厚板不开坡口高速焊接的金属粉药芯焊丝。
技术介绍
金属粉药芯焊丝有药芯焊丝飞溅小、熔化快的特点，也有实心焊丝熔敷效率高，可大电流焊接的特点。金属粉药芯焊丝由药粉和钢皮组成，钢皮在外药粉在内，药粉主要由多种合金粉等组合合成，这些合金粉是决定该药芯焊丝的力学性能的主要影响因素，也是其焊丝生产制造的核心工艺技术。在中厚板的对接焊接中，为了保证焊透，通常采用开坡口多层多道焊接工艺，然而开坡口需要耗费较多的成本和时间，并且加大了焊接工作量。中国专利CN107081537A公开了一种工程机械高速焊用金属粉芯药芯焊丝及其焊接方法，焊接速度仅仅360～420mm/min，没有涉及不开坡口焊接工艺，并且该金属粉药芯焊丝限定用于工程机械超高强度钢(抗拉强度为670～770MPa)领域。中国专利CN102489902A公开了一种具有高冲击韧性钢焊接用金属粉型药芯焊丝，该焊丝针对Q460q、Q500q类钢提出，没有涉及不开坡口焊接工艺及焊接速度。中国专利CN103071941A公开了一种高韧性、抗氢致、硫化物应力腐蚀裂纹的金属粉型药芯焊丝及制法，通过严格选择原材料控制S、P，以达到获得一种高韧性抗氢致及硫化物应力腐蚀裂纹的金属粉型药芯焊丝，所使用焊接电流电压偏小，没有涉及不开坡口焊接工艺及焊接速度。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有中厚板的对接焊接中采用开坡口多层多道焊接工艺，耗费较多的成本和时间，且加大了焊接工作量的问题。为此，本专利技术提供了一种适合中厚板不开坡口高速焊接的金属粉药芯焊丝，包括钢皮和包裹在钢皮内的药芯，所述药芯各成分及其在药芯中所占的质量百分比含量为：硅锰合金5～8％，锰氧化物2～4％，硅铁3～5％，铝粉1～2％，石墨1～2％，余量为铁粉。进一步的，所述药芯填充率为20～25％。进一步的，所述硅锰合金中各化学成分质量百分比含量如下：Si≥22％，Mn≥63％，其余为铁及不可避免的杂质。进一步的，所述锰氧化物为一氧化锰、二氧化锰、三氧化二锰、四氧化三锰中的一种或几种混合物。进一步的，所述硅铁中Si质量百分比含量为40～55％，其余为铁及不可避免的杂质。作为实施方式之一，所述药芯各成分及其在药芯中所占的质量百分比含量为：硅锰合金5％，锰氧化物4％，硅铁5％，铝粉2％，石墨1％，余量为铁粉。作为实施方式之一，所述药芯各成分及其在药芯中所占的质量百分比含量为：硅锰合金6％，锰氧化物3％，硅铁4％，铝粉1.5％，石墨1％，余量为铁粉。作为实施方式之一，所述药芯各成分及其在药芯中所占的质量百分比含量为：硅锰合金8％，锰氧化物3％，硅铁3％，铝粉1％，石墨2％，余量为铁粉。作为实施方式之一，所述药芯各成分及其在药芯中所占的质量百分比含量为：硅锰合金8％，锰氧化物2％，硅铁5％，铝粉2％，石墨2％，余量为铁粉。本专利技术适合中厚板不开坡口高速焊接的金属粉药芯焊丝的配方设计原理如下：本专利技术采取中厚板不开坡口焊接工艺，则要求焊接时每道焊缝具有良好的熔深，确保母材熔透，并且焊接熔池具有良好的流动性，以确保各种夹杂物充分浮出，以保证焊缝质量。本专利技术在药芯中添加大量的锰氧化物、强脱氧剂铝粉及石墨，大量锰氧化物还可适度增加焊接熔池氧含量，增强熔池流动性，有利于高速焊接，而且焊接时锰氧化物中锰被还原，产生大量的热可以提高熔池温度增加焊缝熔深，并促进焊丝熔化，此外，还原生成的锰进入焊缝，可提高焊缝锰含量，改善焊缝低温冲击韧性；石墨氧化生成CO2对熔池有冲刷作用，有利于氧化产物三氧化二铝从焊接熔池浮出，降低对焊缝性能的影响，也可增加焊缝熔深。与现有技术相比，本专利技术的有益效果：本专利技术提供的这种适合中厚板不开坡口高速焊接的金属粉药芯焊丝通过对药芯配方设计，使得焊丝焊接接缝具有良好的熔深，适合中厚板不开坡口高速焊接，焊接速度可达450～600mm/min，有效提高焊接工作效率；另外，本专利技术的金属粉药芯焊丝具有优良的焊接工艺性能，熔敷金属和焊接接头综合性能：屈服强度≥390MPa，抗拉强度≥490MPa，伸长率≥22％；-30℃条件下Akv≥47J。具体实施方式下面对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例适合中厚板不开坡口高速焊接的金属粉药芯焊丝采用常规药芯焊丝制造工艺制得，钢带外皮采用普通SPCC钢带，药芯的配方如表1所示。表1：金属粉药芯焊丝配方(质量百分比％)实施例硅锰合金锰氧化物硅铁铝粉石墨铁粉填充率％--5-82-43-51-21-2余量20-25154521832526341.5184.52438331283224825228120采用上述对应实施例金属粉药芯焊丝配合富氩气体(80％Ar+20％CO2)保护进行焊接，对应实施例金属粉药芯焊丝的熔敷金属力学性能如表2所示，对应实施例金属粉药芯焊丝的平位置焊接中厚板焊接参数及探伤结果如表3所示。表2：熔敷金属力学性能表3：金属粉药芯焊丝平位置焊接中厚板焊接参数及探伤结果注：I型坡口即表示不用开坡口。由表2和表3可知，本专利技术制得的金属粉药芯焊丝熔敷金属力学性能：屈服强度≥390MPa，抗拉强度≥490MPa，伸长率≥22％，-30℃条件下Akv≥47J；该金属粉药芯焊丝可适合中厚板不开坡口高速焊接，焊接速度可达450～600mm/min，且焊缝探伤结果良好。以上例举仅仅是对本专利技术的举例说明，并不构成对本专利技术的保护范围的限制，凡是与本专利技术相同或相似的设计均属于本专利技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适合中厚板不开坡口高速焊接的金属粉药芯焊丝，包括钢皮和包裹在钢皮内的药芯，其特征在于，所述药芯各成分及其在药芯中所占的质量百分比含量为：硅锰合金5～8％，锰氧化物2～4％，硅铁3～5％，铝粉1～2％，石墨1～2％，余量为铁粉。/n

【技术特征摘要】
1.一种适合中厚板不开坡口高速焊接的金属粉药芯焊丝，包括钢皮和包裹在钢皮内的药芯，其特征在于，所述药芯各成分及其在药芯中所占的质量百分比含量为：硅锰合金5～8％，锰氧化物2～4％，硅铁3～5％，铝粉1～2％，石墨1～2％，余量为铁粉。


2.如权利要求1所述的一种适合中厚板不开坡口高速焊接的金属粉药芯焊丝，其特征在于，所述药芯填充率为20～25％。


3.如权利要求1所述的一种适合中厚板不开坡口高速焊接的金属粉药芯焊丝，其特征在于，所述硅锰合金中各化学成分质量百分比含量如下：Si≥22％，Mn≥63％，其余为铁及不可避免的杂质。


4.如权利要求1所述的一种适合中厚板不开坡口高速焊接的金属粉药芯焊丝，其特征在于，所述锰氧化物为一氧化锰、二氧化锰、三氧化二锰、四氧化三锰中的一种或几种混合物。


5.如权利要求1所述的一种适合中厚板不开坡口高速焊接的金属粉药芯焊丝，其特征在于，所述硅铁中Si质量百分比含量为40～55％，其余为铁及不...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴光辉，刘飞，周海龙，汪涛，
申请(专利权)人：武汉铁锚焊接材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42