一种电弧熔覆用耐候钢药芯焊丝制造技术

本发明专利技术公开了一种电弧熔覆用耐候钢药芯焊丝，包括钢带焊丝外皮和药芯，其中：钢带焊丝外皮的成分按质量百分比为：C：0.01～0.02%，Mn：0.25～0.35%，Si：0.05～0.10%，Ti：0.05～0.10%，P≤0.02%，S≤0.02%，其余为Fe；所述药芯的成分按质量百分比为：TiO2：25.0～35.0%，氟化稀土：0.4～0.8%，SiO2：1.0～3.0%，硅铝酸盐：4.0～8.0%，氟化纳：1.0～2.0%，电解锰：3.0～5.0%，钼粉：1.5～3.0%，铜粉：1.5～3.0%，镍粉：4.0～6.0%，铬粉：1.0～2.0%，余量为铁粉。本发明专利技术焊丝具有超低的碳含量，通过钢带焊丝外皮和药芯的合金元素成分设计，在进行电弧熔覆成形后，熔覆金属的抗拉强度可达620MPa以上，延伸率保持在20%以上，同时具有低的焊接飞溅率，耐大气腐蚀指数为6.0以上。大气腐蚀指数为6.0以上。

【技术实现步骤摘要】
一种电弧熔覆用耐候钢药芯焊丝


[0001]本专利技术涉及一种电弧熔覆用耐候钢药芯焊丝。

技术介绍

[0002]耐候钢，即耐大气腐蚀钢，是由碳钢添加少量磷、铜、铬、镍等元素，使钢材表面形成致密和附着性很强的保护膜，阻碍大气中的氧和水向基体扩散，减缓其腐蚀速度。具有强韧、易加工、耐锈等特性。
[0003]焊丝是填充金属的焊接材料，除此以外，还可用于电弧熔丝增材制造和构件修复，在工程应用中，配套的焊丝必不可少。对于高强度耐候钢，其裂纹敏感性高，熔覆层在满足力学性能的同时，还需满足耐大气腐蚀的效果，因此对焊丝和电弧熔覆工艺要求高。目前，由于焊丝性能的不足，耐候钢的焊接存在焊缝与母材腐蚀性能失配、焊缝力学性能偏低等问题，用于电弧熔覆增材制造或修复则表现为熔覆层性能不足。此外，耐候钢焊接和电弧熔覆多采用MAG焊，实心焊丝在使用过程中易产生焊接飞溅，降低了工作效率。药芯焊丝具有生产率高、焊接飞溅少、焊缝成形好、可通过改变药芯成分灵活调控焊丝性能等优点。因此，研发具有优良力学性能、耐蚀性能和使用性能的电弧熔覆用耐候钢焊丝具有重要意义。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供一种电弧熔覆用耐候钢药芯焊丝，用其进行电弧熔覆增材制造或构件修复，熔覆层具有高的强度、塑性及耐候性，同时显著降低焊接飞溅。满足金属3D打印技术和重大设备现场修复的需要。
[0005]本专利技术所采用的技术方案有：
[0006]一种电弧熔覆用耐候钢药芯焊丝，包括钢带焊丝外皮和药芯，其中：
[0007]所述钢带焊丝外皮的成分按质量百分比为：C：0.01～0.02％，Mn：0.25～0.35％，Si：0.05～0.10％，Ti：0.05～0.10％，P≤0.02％，S≤0.02％，其余为Fe。
[0008]本专利技术中将外皮钢带的C含量降低至0.02％以下的超低碳水平，降低焊接熔池中产生的飞溅。另外，在外皮中添加适量Ti元素，降低O对焊接电弧的不利影响从而减少焊接飞溅，同时提高焊缝强韧性。
[0009]所述药芯的成分按质量百分比为：TiO2：25.0～35.0％，氟化稀土：0.4～0.8％，SiO2：1.0～3.0％，硅铝酸盐：4.0～8.0％，氟化纳：1.0～2.0％，电解锰：3.0～5.0％，钼粉：1.5～3.0％，铜粉：1.5～3.0％，镍粉：4.0～6.0％，铬粉：1.0～2.0％，余量为铁粉。
[0010]药芯成分的作用是脱氧、造渣、稳弧以及保证性能，药芯中添加TiO2具有良好的造渣剂作用，改善药芯焊丝的脱渣性。添加氟化稀土提高脱氢效果，细化晶粒从而提高强度和塑性。
[0011]钢带焊丝外皮在降低C(即C含量降低至0.02％以下的超低碳水平)含量的同时，在药芯中添加Ni、Cr元素，提高淬硬性以保证熔覆层的强度和韧性。
[0012]通过提高Ni、Cu、Mo元素的含量(即镍粉：4.0～6.0％，铜粉：1.5～3.0％，钼粉：1.5
～3.0％)，以保证耐蚀性；
[0013]控制Mn在0.25～0.35％，Si在0.05～0.10％，Mn和Si含量在较低水平，在减少焊接飞溅的同时维持较高的力学性能；
[0014]另外控制Cr含量，保证熔敷金属低温冲击韧性。
[0015]进一步地，所述药芯占焊丝总质量的百分比为18～22％。
[0016]进一步地，所述焊丝直径为1.2mm。
[0017]本专利技术具有如下有益效果：
[0018]1)本专利技术焊丝具有超低的碳含量，通过钢带焊丝外皮和药芯的合金元素成分设计，采用行业内常用的药芯焊丝制备工艺，即可制备出具有优异的综合性能和使用便利性的耐候钢焊丝。
[0019]2)在进行电弧熔覆成形后，熔覆金属的抗拉强度可达620MPa以上，延伸率保持在20％以上，同时具有低的焊接飞溅率，耐大气腐蚀指数为6.0以上。
[0020]3)本专利技术焊丝可用于焊接、电弧熔覆增材制造或构件修复，满足金属3D打印技术和重大设备现场修复的需要。
具体实施方式
[0021]下面结合附图对本专利技术作进一步的说明。
[0022]实施例1
[0023]一种电弧熔覆用耐候钢药芯焊丝，包括钢带焊丝外皮和药芯。
[0024]所述钢带焊丝外皮的组分如下：C：0.015％，Mn：0.30％，Si：0.10％，Ti：0.05％，P：0.01％，S：0.01％，其余为Fe。
[0025]所述焊丝药芯的组分如下：TiO2：33.3％，氟化稀土：0.45％，SiO2：1.5％，硅铝酸盐：5.2％，氟化纳：1.1％，电解锰：3.5％，钼粉：2.5％，铜粉：2.0％，镍粉：5.0％，铬粉：1.6％，余量为铁粉。
[0026]将制备的耐候钢药芯焊丝采用基于MAG焊的电弧熔覆增材制造设备进行熔覆实验，基板采用低碳钢，板厚20mm，保护气为80％ Ar+20％ CO2，焊接电流为200A。对增材制造后块材进行力学性能测试，实验结果如下表：
[0027]抗拉强度屈服强度延伸率焊接飞溅率624MPa555MPa21.8％1.23％
[0028]根据测得熔覆金属中部分元素含量(Cu:0.38，Ni:0.99，Cr:0.30，Si:0.15，P:0.01)，根据Legault
‑
Leckie预测公式计算出耐大气腐蚀指数为6.83，满足耐蚀性要求。
[0029]实施例2
[0030]一种电弧熔覆用耐候钢药芯焊丝，包括钢带焊丝外皮和药芯。
[0031]所述钢带焊丝外皮的组分如下：C：0.015％，Mn：0.35％，Si：0.05％，Ti：0.10％，P：0.01％，S：0.01％，其余为Fe。
[0032]所述焊丝药芯的组分如下：TiO2：26.7％、氟化稀土：0.75％、SiO2：2.8％、硅铝酸盐：7.7％、氟化纳：1.6％、电解锰：4.8％、钼粉：1.6％、铜粉：1.7％、镍粉：5.7％、铬粉：1.2％、余量为铁粉。
[0033]将制备的耐候钢药芯焊丝采用基于MAG焊的电弧熔覆增材制造设备进行熔覆实
验，基板采用低碳钢，板厚20mm，保护气为80％ Ar+20％ CO2，焊接电流为200A。
[0034]对增材制造后块材进行力学性能测试，实验结果如下表：
[0035]抗拉强度屈服强度延伸率焊接飞溅率640MPa574MPa20.7％1.12％
[0036]根据测得熔覆金属中部分元素含量(Cu:0.32，Ni:1.22，Cr:0.22，Si:0.25，P:0.01)，根据Legault
‑
Leckie预测公式计算出耐大气腐蚀指数为7.49，满足耐蚀性要求。
[0037]实施例3
[0038]一种电弧熔覆用耐候钢药芯焊丝，包括钢带焊丝外皮和药芯。
[0039]所述钢带焊丝外皮的组分如下：C：0.02％，Mn：0.25％，Si：0.05％，Ti：0.10％，P：0.01％，S：0.01％，其余为Fe。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电弧熔覆用耐候钢药芯焊丝，包括钢带焊丝外皮和药芯，其特征在于：所述钢带焊丝外皮的成分按质量百分比为：C：0.01～0.02%，Mn：0.25～0.35%，Si：0.05～0.10%，Ti：0.05～0.10%，P≤0.02%，S≤0.02%，其余为Fe；所述药芯的成分按质量百分比为：TiO2：25.0～35.0%，氟化稀土：0.4～0.8%，SiO2：1.0～3.0%，硅铝酸...

【专利技术属性】
技术研发人员：李若琳，张云龙，刘骁，张扬，李小平，
申请(专利权)人：江苏理工学院，
类型：发明
国别省市：