[发明专利]一种钢轨焊补专用自保护药芯焊丝

说明书

(一)技术领域：

本发明属于焊接材料领域，特别涉及一种用于钢轨焊补的自保护药芯焊丝。

(二)背景技术：

随着我国铁路建设的快速发展，钢轨需求量也迅速增加，供需矛盾将日益突出。因此，合理使用旧轨，延长钢轨使用寿命，不仅具有重大技术经济价值，而且对提高线路品质，运行安全也具有积极影响。

自动焊补的研发，其目的就是在新形势下，利用当前科学技术的发展，以新的可编程控制和计算机技术，实现焊补过程的自动化，在达到排除操作中的人为因素影响下，实现由技术装备保证接头质量和工艺稳定性，并以此技术为制高点，可使大量旧轨得以修复使用。因此，与自动焊补技术配套的钢轨焊补用自保护药芯焊丝的研制将具有重大的社会与经济效益。目前此类焊接材料，成分复杂且价格昂贵。

(三)发明内容：

本发明的目的是针对上述存在问题，提供一种钢轨焊补专用自保护药芯焊丝，该药芯焊丝具有良好的力学性能和工艺性能且成本低廉。

本发明的技术方案：

一种钢轨焊补专用自保护药芯焊丝，以SPCC-SD冷轧低碳钢钢带为原材料，采用常规药芯过渡合金方式和通用的药粉规格及药芯焊丝生产工艺制造，焊丝药芯的配方由碳酸钙、氟化钙、氟化钡、三氧化二铝、质量百分比为1∶1的铝镁合金、铁粉、高碳锰铁、金属镍、金属铬和金属钼构成，其重量百分比为：氟化钙12-15％、氟化钡10-20％、三氧化二铝4-5％、质量百分比为1∶1的铝镁合金10-20％、铁粉3-5％、高碳锰铁5-6％、金属镍8-10％、金属铬3-5％、金属钼1-3％、余量为碳酸钙。

本发明的配方分析：

在本发明中，碳酸钙CaCO₃的主要作用是稳弧、造渣和造气，其含量影响到自保护药芯焊丝的工艺性，含量太低时，不易形成短渣，渣凝固太慢，不适合多道焊；含量太高时，则易产生焊接气孔，通常的含量选择30％～40％为宜。

CaF₂具有强烈稀渣作用，其含量如低于12％，则稀渣能力不足；如含量超过15％，自保护药芯焊丝电弧稳定性下降。BaF₂主要在焊接时可以支持很短的电弧，这有两个优点：一是在某一给定焊接电流下可降低电弧能量和焊丝燃烧速度，使操作者可以更好地控制熔池；二是电弧电压低、电弧短，这样就减少了自保护药芯焊丝焊接时熔滴吸收的氮，BaF₂含量过低或过高均会影响其工艺性能。

三氧化二铝的主要作用是调节熔渣熔点和凝固温度，其含量在4-5％。铝镁合金是自保护药芯焊丝中常用的一种物质，其中的铝、镁属于强脱氧剂和脱氮剂，如少于10％时，则易产生焊接气孔；如高于20％，则会使冲击韧性大幅度下降，其含量在10-20％。铁粉主要用于调节工艺性，保证电弧稳定性，并可提高焊接效率，在本发明中含量为3-5％。高碳锰铁作为脱氧剂和合金剂使用，在本发明中其含量为5-6％。

金属镍有利于提高焊缝的力学性能，特别是可以改善低温韧性，在本发明中，为保证焊接性能，其含量在8-10％，含量过高则增加制造成本。金属铬作为合金剂使用，在本发明中其含量为3-5％。金属钼作为合金剂使用，在本发明中其含量为1-3％

钢轨焊补专用自保护药芯焊丝的使用特点是在钢轨平位置上进行全自动连续焊接，要求焊丝电弧稳定，不淌熔渣、不流铁水、焊缝成形好、焊接飞溅小、抗气孔能力强，为此，熔滴要呈喷射状过渡，焊接药芯的熔化温度、熔渣的凝固温度、表面张力均应适当。同时，通过药芯中过渡合金元素，以保证焊缝的强度、韧性、塑性和硬度等。

本发明的优点是：1、钢轨焊补专用自保护药芯焊丝可用于半自动焊或全自动焊，具有连续送丝、不用气体保护、抗风能力强、生产效率高、综合成本低、焊接质量好、易于焊工操作等优点；2、具有优良的工艺操作性能和力学性能，电弧稳定、飞溅小、操作性好且成型美观。

(四)具体实施方式：

实施例1：