一种H型钢双丝埋弧深熔焊用焊剂及其制法、焊接方法技术

本发明专利技术公开了一种H型钢双丝埋弧深熔焊用焊剂及其制法、焊接方法，所述焊剂原料包括菱苦土、硅灰石、白刚玉、氧化锰粉、云母、陶土、二硼化钛粉、锆英石、氧化钪粉；所述焊剂成分按质量百分比计包括：MgO：10％～25％；Al2O3：25％～40％；SiO2：15％～30％；P：≤0.02％；S：≤0.02％；K2O：≤3％；CaO：3％～10％；TiB2：1％～5％；MnO：6％～10％；Fe2O3：1％～6％；ZrO2：3％～8％；Sc2O3：1％～3％。本发明专利技术的焊剂保护焊缝金属在液态时不受周围大气中有害气体的影响，无气孔、夹渣、咬边、裂纹等焊接缺欠，保证腹板全熔透，翼板熔合情况和焊缝成型良好，过渡合金元素提高焊缝强韧性。金元素提高焊缝强韧性。

【技术实现步骤摘要】
一种H型钢双丝埋弧深熔焊用焊剂及其制法、焊接方法


[0001]本专利技术涉及一种焊接技术，尤其涉及一种H型钢双丝埋弧深熔焊用焊剂及其制法、焊接方法。

技术介绍

[0002]H型钢的特点在于它的翼缘内外侧平行，翼缘端部成直角型，因而被称为平行翼缘工字钢；H型钢的腹板厚度比普通工字钢的腹板厚度小，翼缘宽度比同样规格的工字钢大，在不同要求的金属结构中，H型钢的压力负载能力、承受弯曲能力、抗压强度性能都十分优越；在相同的承载能力下，可节约金属达到10％～40％。由于H型钢的翼缘宽、腹板薄、规格多、使用灵活，普遍用于各种桁架结构中。焊接H型钢的传统方式是将一对翼缘板与腹板组对连接，但这种H型钢的焊接工作量大，焊缝熔深不足，严重影响钢件的接头强度和冲击韧性；且外界环境或杂质不稳定性因素也会影响焊缝熔透的过程。所以在生产H型钢的过程中需要有严格的焊接工艺参数把控。现有H型钢的焊接方法主要是多层多道焊，这种焊接方法工序复杂，焊接效率低。双丝埋弧焊虽然可以实现H型钢的一次成形，但又存在角焊缝的强韧性匹配不良的问题。例如，传统的高效埋弧焊烧结焊剂原材料包含如下组分：普通的高效埋弧焊烧结焊剂原材料，它包含如下组分：铝矾土(Al2O3)、镁砂(MgO)、硅灰石(Al2O3、SiO2)、萤石(CaF2)、耐火粘土(Al2O3、SiO2)、陶土(Al2O3、K2O、CaO、TiO2、Fe2O3)、硅铁(SiFe)，具体成分包括SiO2：15％～25％；CaF2：15％～25％；Al2O3：15％～25％；Fe2O3：0％～1％；(MgO、CaO)：25％～40％；TiO2：3％～6％；K2O：1％～3％；SiFe：1％～2％。但是在H型钢焊接时，随着焊接热输入增加，该烧结焊剂容易出现焊渣粘渣，电弧稳定性差，导致咬边、飞溅、焊缝成型不美观的现象，焊缝容易得到粗大的先共析铁素体组织，导致焊缝的力学性能下降。

技术实现思路

[0003]专利技术目的：本专利技术旨在提供一种焊缝成型良好，无气孔、夹渣、咬边情况且焊接接头力学性能良好的H型钢双丝埋弧深熔焊用焊剂及其制法、焊接方法。
[0004]技术方案：本专利技术所述的一种H型钢双丝埋弧深熔焊用焊剂，所述焊剂原料包括菱苦土、硅灰石、白刚玉、氧化锰粉、云母、陶土、二硼化钛粉、锆英石、氧化钪粉。
[0005]优选地，所述焊剂成分按质量百分比计包括：MgO：10％～25％；Al2O3：25％～40％；SiO2：15％～30％；P：≤0.02％；S：≤0.02％；K2O：≤3％；CaO：3％～10％；TiB2：1％～5％；MnO：6％～10％；Fe2O3：1％～6％；ZrO2：3％～8％；Sc2O3：1％～3％。
[0006]优选地，所述焊剂成分按质量百分比计包括：MgO：17.02％；Al2O3：34.32％；SiO2：20.87％；P：0.017％；S：0.013％；K2O：0.26％；CaO：9.47％；TiB2：1.73％；MnO：8.15％；Fe2O3：2.74％；ZrO2：3.41％；Sc2O3：2％；L.O.I：
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0.33％。
[0007]本专利技术所述的一种H型钢双丝埋弧深熔焊用焊剂的制法，包括以下步骤：
[0008](1)将原料按质量百分比配好，利用V型混合搅拌机搅拌10～20分钟，使其搅拌均匀充分，所述混合搅拌器搅拌的转速为100r/min～150r/min；所述原料按质量百分比计包
括：MgO：10％～25％；Al2O3：25％～40％；SiO2：15％～30％；P：≤0.02％；S：≤0.02％；K2O：≤3％；CaO：3％～10％；TiB2：1％～5％；MnO：6％～10％；Fe2O3：1％～6％；ZrO2：3％～8％；Sc2O3：1％～3％；
[0009](2)将混合完毕的原料使用碱性粘结剂造粒，再放入烘干机中经300～350℃烘干；
[0010](3)将烘干后的焊剂放入倾斜式混合造粒机进行分散、细化处理，再筛选分拣出20～70目合格颗粒；
[0011](4)将烘干筛选出的焊剂放入高温烧结炉经800～900℃烧结1.5～2小时，待冷却即形成成品烧结焊剂。
[0012]优选地，所述原料按质量百分比计包括：MgO：17.02％；Al2O3：34.32％；SiO2：20.87％；P：0.017％；S：0.013％；K2O：0.26％；CaO：9.47％；TiB2：1.73％；MnO：8.15％；Fe2O3：2.74％；ZrO2：3.41％；Sc2O3：2％；L.O.I：
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0.33％。
[0013]优选地，所述碱性粘结剂包括硅酸钾和纯碱，以质量比计硅酸钾：纯碱为2：1。采用碱性粘结剂，能够与原料混合更均匀，且混好的原料流动性更好，加入纯碱可以提高原料的造粒率，使原料粒度小而均匀；可以提高原料的热稳定性，降低烧结温度，缩短烧结时间。
[0014]本专利技术所述的一种H型钢双丝埋弧深熔焊的焊接方法，能够使H型钢角焊缝成型良好，提高H型钢焊缝的力学性能，延长其使用寿命。具体包括：采用焊丝配合上述烧结焊剂，在H型钢翼缘板与腹板角焊缝船型位45
°
处进行双丝埋弧深熔焊，焊接接头形式为不开坡口H型钢全熔透；所述焊丝材质的成分质量百分比为：C：≤0.12％；Mn：1.50％～1.90％；Si：≤0.07％；Cr：≤0.20％；Ni：≤0.30％；Cu：≤0.20％；S：≤0.035％；P：≤0.035％。
[0015]优选地，所述前丝焊接电流为950～1100A，后丝焊接电流为700～850A；前丝焊接电压为31～32V，后丝焊接电压为37～38V；前后焊丝之间间距为15～20mm；焊接速度为420～430mm/min。
[0016]优选地，所述焊丝是型号为H10Mn2的实芯焊丝。
[0017]本专利技术的烧结焊剂其主要成分的作用分别为：MgO：具有提高熔渣粘度的作用，10％～25％的MgO可以提高其脱渣性，同时可以提高烧结焊剂的熔点；Al2O3：在烧结的过程中，Al2O3可以促进形成无限固溶体，导致发生晶格畸变，从而活化晶格，可显著促进烧结；SiO2：主要作用是造渣，与杂质元素和氧化膜发生反应，消除杂质元素和氧化膜对焊缝力学性能的影响；MnO、K2O：主要作用是稀释焊渣，增加焊剂的还原性，提高焊剂的碱度；CaO：少量的CaO可以有助于形成显微结构致密、晶粒均匀细小的结构，同时将P、S等有害元素过渡到焊接渣壳中，提高焊缝接头的冲击韧性；Fe2O3：主要的作用是造渣，提高烧结焊剂的脱渣性，增加焊缝的熔点，降低熔渣高温粘度，提高焊缝的力学性能；TiB2：作为一种新型功能性材料的六方晶系准金属化合物，可以有效地将合金元素过渡到焊缝中，提高焊缝的强度，使焊缝表面更加平滑有光泽；ZrO2：少量的ZrO2可过渡到焊缝中，细化焊缝组织，提高焊缝力学性能；Sc2O3：Sc2O3促进熔渣的球化过程，改善焊缝的脱渣性，少量过渡到焊缝中可以细化焊缝组织。不仅具有良好的化学和热稳定性，而且具有较强的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种H型钢双丝埋弧深熔焊用焊剂，其特征在于，所述焊剂原料包括菱苦土、硅灰石、白刚玉、氧化锰粉、云母、陶土、二硼化钛粉、锆英石、氧化钪粉。2.一种H型钢双丝埋弧深熔焊用焊剂，其特征在于，所述焊剂成分按质量百分比计包括：MgO：10％～25％；Al2O3：25％～40％；SiO2：15％～30％；P：≤0.02％；S：≤0.02％；K2O：≤3％；CaO：3％～10％；TiB2：1％～5％；MnO：6％～10％；Fe2O3：1％～6％；ZrO2：3％～8％；Sc2O3：1％～3％。3.根据权利要求2所述的H型钢双丝埋弧深熔焊用焊剂，其特征在于，所述焊剂成分按质量百分比计包括：MgO：17.02％；Al2O3：34.32％；SiO2：20.87％；P：0.017％；S：0.013％；K2O：0.26％；CaO：9.47％；TiB2：1.73％；MnO：8.15％；Fe2O3：2.74％；ZrO2：3.41％；Sc2O3：2％；L.O.I：
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0.33％。4.一种H型钢双丝埋弧深熔焊用焊剂的制法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将原料按质量百分比配好，利用V型混合搅拌机搅拌10～20分钟，使其搅拌均匀充分；所述原料按质量百分比计包括：MgO：10％～25％；Al2O3：25％～40％；SiO2：15％～30％；P：≤0.02％；S：≤0.02％；K2O：≤3％；CaO：3％～10％；TiB2：1％～5％；MnO：6％～10％；Fe2O3：1％～6％；ZrO2：3％～8％；Sc2O3：1％～3％；(2)将混合完毕的原料使用碱性粘结剂造粒，再放入烘干机中经300～350℃烘干；(3)将烘干后的焊剂放入倾斜式混合造粒机进行分散、细化处理，再筛选分拣出20～70目合格颗粒；(4)将烘干筛选出的焊剂放入高温烧结炉经800～9...

【专利技术属性】
技术研发人员：浦娟，景浩展，龙伟民，李瑞峰，丁天然，陈书锦，张超，
申请(专利权)人：中国机械总院集团宁波智能机床研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：