[发明专利]新渣系环保型低烟尘焊条

说明书

技术领域：

本发明涉及一种新渣系环保型低烟尘焊条。

背景技术：

由于焊接和焊条自身的特点，焊接过程中不可避免地要产生有害气体和烟尘，它直接影响环境的保护和焊工的身体健康。

我国在低烟尘焊条研究方面，与国外产品相比还有较大的差距。注重环保的今天，减少生产和应用中各种污染物对人体的危害显得格外重要。由于焊接和焊条自身的特点，焊接过程中不可避免地要产生有害气体和烟尘，它直接影响环境的保护和焊工的身体健康。

发明内容：

本发明是在分析国内外多种碱性焊条药皮渣系的基础上，提出新的碱性焊条渣系，并利用中国数学会均匀设计分会推荐的均匀设计方法和计算机软件安排试验，研制出的一种新渣系环保型低烟尘焊条。

上述的目的通过以下的技术方案实现：

新渣系环保型低烟尘焊条的组成包括：药皮、焊芯。所述药皮辅料的重量份数为：大理石17.44～42.9，氟化钡3.77～13.52，硅灰石3.61～21.56，钛白粉1.33～7.17，金红石0～11.05，铝镁粉0～6.15，萤石3.97～16.94，碳酸钡0～9.01，铁粉0～24.71，低硅～2.5，中锰～3.5，钛铁～9.5，纯碱～0.5。  

新渣系环保型低烟尘焊条的焊芯采用H08A。

这个技术方案有以下有益效果：

1.在选择金属碳酸盐时，本发明采用的是大理石与碳酸钡，而不选用菱苦土，其原因是菱苦土的发尘量较大。多种碳酸盐的加入能改善熔滴的过渡形态，提高焊条的熔化速度，调整熔滴的粘度使熔滴的表面张力减小，从而使飞溅减少，获得很好的工艺性能。

2.硅可以与碱金属和碱土金属形成玻璃状进入渣中。因此，在药皮中提高硅酸盐不但可以降低烟尘，同时还可以降低烟尘的毒性。根据这一论点，本发明在众多的药皮辅料中选择了硅灰石。该材料是一种天然偏硅酸钙矿物，其分子式为CaSiO₃，它具有直线膨胀系数小，结晶相变温度范围窄等物理特性。因此，该辅料的加入还可以改善焊缝的脱渣性能，并且有利于焊条的全位置焊接。

3.从降低发尘量的角度出发，药皮中的氟化物和碳酸盐含量越低越好，而TiO₂的含量高些为好。从改善电弧稳定性来看，也希望焊条药皮中氟化物的含量低些，TiO₂的含量高些，但TiO₂的含量不能太高，因为TiO₂含量过高会导致焊缝的低温冲击韧性下降。TiO₂的来源主要有金红石与钛白粉，它们都是很好的造渣剂，能使熔渣变成短渣。钛白粉还是极好的粘塑剂，有利于改善焊条的压涂性能。

4.金属镁的增加可以使氧量减少，提高焊接接头的韧性。药皮中加入镁粉，焊接冶金过程中生成的MgF₂可以与易挥发的可溶性NaF(有毒)形成难挥发部溶性化合物NaMgF₃。当NaF形成难挥发部溶性化合物时，它的蒸汽压降低，尘中可溶性氟绝对量也应跟随减少，使其得到降尘降毒的作用。

5.钛铁、硅铁、锰铁、铁粉等常用的铁合金在加入量不大时都有一定的降尘、降毒作用，且比一般矿物粉剂作用强的多。钛铁是药皮中常用的脱氧剂，它是一种活泼元素，对氧的亲和力大，脱氧效果好。所以本发明在焊条药皮中适当加入了多种金属粉。

6.本发明充分考虑选定辅料之后，采用均匀设计的思想方法，使用中国数学会均匀设计分会推荐的计算机软件，大量、系统地安排试验，并通过非线性地逐步回归分析研究而确定本发明的特定配比。本发明给出了焊条6个工艺性能指标(电弧稳定性、飞溅、焊渣覆盖、脱渣、成形、气孔和发尘量)与9种焊条药皮辅料的关系，也给出了4种烟尘有害物化学分析成分含量(氟、铁、钠+钾、钙+钡)与9种焊条药皮辅料的关系，并且分别建立了这10个指标与9种焊条药皮辅料之间的数学模型。经过方差分析，表明10个回归方程呈高度显著。此发明也给出了9种药皮辅料对稳弧性、脱渣性、发尘量等多个工艺性能指标的影响规律曲线，用以直观、粗略地观察焊条药皮辅料对不同焊接工艺性能的影响趋势。

下表是采用均匀设计方法给出的在高维空间里试验点(药皮配方)的分布。

表1 新渣系环保型低烟尘焊条试验配方数据(重量比例wt％)

下面分别是6个工艺性能指标对应于多种药皮辅料的数学模型、方差分析与含义解释。

(1)电弧稳定性

回归方程    Y1：WH