【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于焊接修复，更具体地说，是涉及一种铜基药芯焊丝和中碳调质钢的焊接修复方法。
技术介绍
1、对不同成分的钢材质进行焊接修复时，焊丝的材质和焊接方法都会影响到最终的修复性能。中碳调质钢如40cr钢等，往往具有较强的淬透性及淬硬倾向，焊接修复时易在靠近焊缝的区域内产生大量马氏体组织，使得热影响区的冷裂倾向较大；同时，局部修复区域也难以采用焊后热处理方式改善热影响区的性能。
2、现有技术中，对中碳调质钢进行焊接修复时，一种是采用同材质的铁基焊丝并结合冷焊修复的方式，但是，采用传统的同材质焊丝并结合冷焊修复的方式难以从根本上改善中碳调质钢的热影响区的焊接质量，具体的，冷焊时单个焊接脉冲的热输入量很低，虽然能达到同质焊丝和母材熔化的温度，但是，熔合区和邻近热影响区必然完全奥氏体化，且热量随后迅速向周围母材的冷金属传导造成热量散失，由于其极高的冷却速度，必然在热影响区形成一层高硬度的马氏体区，使得修复区的冷裂倾向较大；另一种是采用现有技术中的铜基焊丝，一方面，现有的铜基焊丝的强度、硬度与调质态的中碳钢的母材相差太大，难以匹配；另一方面，cu基焊丝的焊接温度一般在900-1200℃范围内，远高于中碳钢材质的ac1线，焊接温度过高，对减小焊接变形和减少热影响区马氏体转变量都有不利的影响。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种铜基药芯焊丝和中碳调质钢的焊接修复方法，旨在解决现有技术中对中碳调质钢进行焊接修复时，存在的焊接变形大，热影响区马氏体较多导致冷裂倾向较大，焊接
2、为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：
3、提供一种铜基药芯焊丝，包括药芯和包裹在所述药芯外周的外皮，所述外皮为纯铜皮，所述药芯为混合金属粉，所述混合金属粉包括：cu：63％-76％，ti:13％-28％，sn：5％-10％，b：1％-3％；以上所有组分的质量百分比之和为100％；
4、其中，所述铜基药芯焊丝的熔点在780℃-820℃之间，所述铜基药芯焊丝熔化时发生ti-cu共晶反应，并形成ti-cu金属间化合物。
5、结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述药芯的填充率为24-37％；所述混合金属粉的粒度为100目-200目。
6、结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述铜基药芯焊丝的焊丝直径为1.0mm-3.0mm。
7、本申请实施例所示的方案，与现有技术相比，铜基药芯焊丝中的主要金属成分中的铜具有较好的塑形，能够有效缓解钢母材表面再次加热时所造成的冷裂倾向，控制焊接变形量；进一步的，通过该铜基药芯焊丝进行修复时，由于其熔点在780℃-820℃之间，因而可使得中碳调质钢表面修复时所需的焊接温度显著降低，即通过控制cu、ti元素成分的含量，可显著降低铜基药芯焊丝液化温度；ti-cu共晶反应产生的ti-cu金属间化合物，能够有效提升修复层的硬度，保证修复区域的使用性能，提高焊接修复效果。
8、第二方面，本申请提供一种中碳调质钢的焊接修复方法，包括以下步骤：
9、s1.焊丝准备阶段：制取如上所述的铜基药芯焊丝；
10、s2.工件备焊阶段：对待修复部位进行打磨处理，并去除油脂和粉尘，且吹干备焊；
11、s3.修复阶段：根据所述待修复部位的尺寸、形状和位置，确定断弧脉冲冷焊工艺的各项焊接参数，设定修复程序；开启脉冲冷焊枪并同步送丝，依据所述修复程序，采用所述断弧脉冲冷焊工艺对所述待修复部位进行增材修复。
12、结合第二方面，在一种可能的实现方式中，所述的确定断弧脉冲冷焊工艺的各项焊接参数包括：
13、s31.根据所述待修复部位的尺寸和形状，确定所述脉冲冷焊枪的能量参数；
14、s32.根据所述待修复部位的位置，确定所述脉冲冷焊枪和所述铜基药芯焊丝的相对位置，以及所述脉冲冷焊枪的速度参数。
15、一些实施例中，在所述步骤s31中，所述脉冲冷焊枪的能量参数及其对应的参数范围包括：脉冲电流30a-100a，脉冲间隔100ms-200ms，脉冲时间700ms-900ms；所述脉冲冷焊枪的能量参数还包括焊接层数和每层所述焊接层的焊道次数。
16、一些实施例中，在所述步骤s32中，所述铜基药芯焊丝的尖端距所述脉冲冷焊枪的钨极尖端0.5mm，所述铜基药芯焊丝的轴线与所述脉冲冷焊枪的轴线呈45°夹角，所述脉冲冷焊枪的焊接速度2m/min-5m/min。
17、示例性的，在所述修复阶段中，采用氩气作为保护气体，且所述氩气的流量参数范围在10l/min-15l/min。
18、结合第二方面，在一种可能的实现方式中，所述焊丝准备阶段包括以下步骤:
19、s11.确定所述纯铜皮的质量；按质量百分比称取所述混合金属粉中的各金属粉；
20、s12.烘干各个所述金属粉，并进行机械混合，以形成所述混合金属粉；
21、s13.对所述纯铜皮的表面进行打磨，去除氧化层及油脂；并将所述纯铜皮弯曲为u形，将所述混合金属粉填充进所述纯铜皮中，并将所述纯铜皮封闭，以形成初始焊条；
22、s14.采用多道拉拔工艺将封闭后的所述初始焊条拉拔呈直径为1.0mm-3.0mm的焊丝成品。
23、一些实施例中，通过多组拉拔模具对所述初始焊条进行拉拔，且多组拉拔模具的孔径逐级减小；其中，首道的拉拔模具孔径为3.0mm-3.5mm。
24、本申请中提供的中碳调质钢的焊接修复方法由于采用了上述铜基药芯焊丝进行修复，因而具有上述铜基药芯焊丝的所有有益效果，能够有效缓解钢母材表面再次加热时所造成的冷裂倾向，有效提升修复层的硬度，保证修复区域的使用性能，控制焊接变形量，提高焊接修复效果；并且该实施例中还采用了断弧脉冲冷焊工艺，其断续加热特性，使母材能够在断弧时间内散发热量，有效的降低焊接温度，保持基体处于低温状态，满足铜基药芯焊丝的低熔点温度需求，节省中间加热时间和工序，降低冷裂风险，提高修复效果。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.铜基药芯焊丝，其特征在于，包括药芯和包裹在所述药芯外周的外皮，所述外皮为纯铜皮，所述药芯为混合金属粉，所述混合金属粉包括：Cu：63％-76％，Ti:13％-28％，Sn：5％-10％，B：1％-3％；以上所有组分的质量百分比之和为100％；
2.如权利要求1所述的铜基药芯焊丝，其特征在于，所述药芯的填充率为24-37％；所述混合金属粉的粒度为100目-200目。
3.如权利要求1所述的铜基药芯焊丝，其特征在于，所述铜基药芯焊丝的焊丝直径为1.0mm-3.0mm。
4.中碳调质钢的焊接修复方法，其特征在于，包括以下步骤：
5.如权利要求4所述的中碳调质钢的焊接修复方法，其特征在于，所述的确定断弧脉冲冷焊工艺的各项焊接参数包括：
6.如权利要求5所述的中碳调质钢的焊接修复方法，其特征在于，在所述步骤S31中，所述脉冲冷焊枪的能量参数及其对应的参数范围包括：脉冲电流30A-100A，脉冲间隔100ms-200ms，脉冲时间700ms-900ms；所述脉冲冷焊枪的能量参数还包括焊接层数和每层所述焊接层的焊道次数。
<...【技术特征摘要】
1.铜基药芯焊丝，其特征在于，包括药芯和包裹在所述药芯外周的外皮，所述外皮为纯铜皮，所述药芯为混合金属粉，所述混合金属粉包括：cu：63％-76％，ti:13％-28％，sn：5％-10％，b：1％-3％；以上所有组分的质量百分比之和为100％；
2.如权利要求1所述的铜基药芯焊丝，其特征在于，所述药芯的填充率为24-37％；所述混合金属粉的粒度为100目-200目。
3.如权利要求1所述的铜基药芯焊丝，其特征在于，所述铜基药芯焊丝的焊丝直径为1.0mm-3.0mm。
4.中碳调质钢的焊接修复方法，其特征在于，包括以下步骤：
5.如权利要求4所述的中碳调质钢的焊接修复方法，其特征在于，所述的确定断弧脉冲冷焊工艺的各项焊接参数包括：
6.如权利要求5所述的中碳调质钢的焊接修复方法，其特征在于，在所述步骤s31中，所述脉冲冷焊枪的能量参数及其对应的参数范围包括：脉冲电流30a-100a，脉冲间...
【专利技术属性】
技术研发人员：安博，毕越宽，卢序鑫，刘宣佑，李余江，张乙宙，胡文浩，姜斌，
申请(专利权)人：中车唐山机车车辆有限公司，
类型：发明
国别省市：
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