[发明专利]一种药芯焊丝

说明书

技术领域

本发明涉及堆焊修复、制作船舶的药芯焊丝，属于焊接材料领域。

背景技术

在船舶的建造中，焊接是其中的关键和支撑技术，焊接的总工时和成本各占船体建造的总工时和成本的很大比例；其中焊接材料是焊接过程的关键因素，也反映船体建造质量优劣的重要指标。

目前修复、制作船舶的工艺如下：(1)准备坡口：采用刨边机和碳弧气刨来制备坡口，用于碳弧气刨的压缩空气压力为0.6~0.8Mpa；(2)坡口处理：焊前认真检查坡口尺寸及装配质量是否符合有关要求；坡口内及坡口边缘两侧各50mm内的正反面与端面除去水渍、油污、铁锈、挂渣及碳刨残留的粘碳；(3)焊接：采用药芯焊丝进行焊接。

目前堆焊船舶工作层的焊丝一般为马氏体型合金焊丝，上述马氏体型堆焊金属，具有空淬特性，在高温堆焊下为马氏体组织，并有碳化物析出，堆焊后辊面硬度高。为满足修复工作硬度、金相组织稳定、消除焊接应力等要求，焊后需要热处理，具体地使碳化物在堆焊工作层金属的基体组织上弥散析出，而这样会形成二次硬化。同时由于这类合金成分的裂纹敏感性高，需要焊前预热，在焊接过程中保温和焊后缓冷措施；此外为了改善熔合区性能，需堆焊过渡层，之后再堆焊工作层。利用这种马氏体型合金焊丝堆焊后，船舶焊接处的表面硬度高于44HRC，且在使用过程中仍然存在焊接处出现裂纹使得其使用寿命短。同时，由于上述堆焊方法需要焊前预热和在堆焊过程中保温处理等，为满足堆焊过程的温度要求，一般采取其他加热方式，这使堆焊操作人员的工作环境极差，同时不利于堆焊修复、制作船舶的质量稳定。因此，开发一种新的焊接材料以满足堆焊后船舶表面光滑且船舶使用寿命长。

发明内容

本发明提供一种堆焊修复、制作船舶用的药芯焊丝，其是通过下述技术方案加以实现：

本发明堆焊修复、制作船舶药芯焊丝堆焊后熔敷化学成分重量比为Cr︰Al︰Ni =1~4︰2~5︰71~78。

其中，所述药芯焊丝的外皮为纯镍带，其中药芯由下述重量份比的组分组成：金属铝︰金属铬︰萤石︰金属镍粉=11~37︰12~38︰4~7︰41~58。

具体的，上述药芯焊丝中药芯由下述重量份比的组分组成：金属铝︰金属铬︰萤石︰金属镍粉=23~30︰15~30︰5︰44~52。

优选的，上述药芯焊丝中药芯由下述重量份比的组分组成：金属铝︰金属铬︰萤石︰金属镍粉=25︰19~24︰5︰50。

具体的，上述药芯焊丝的药芯中金属铝、金属铬、萤石和金属镍粉的粒径分别为：金属铝：100~200目、金属铬：100~150目、萤石：100~120目、金属镍粉：150~200目。

优选的，药芯中金属铝、金属铬、萤石和金属镍粉的粒径分别为：金属铝：150目、金属铬：120目、萤石：120目、金属镍粉：200目。

其中，药芯的重量占药芯焊丝总重量的比例为25~45%。

本发明还提供了上述药芯焊丝的制备方法：以纯镍带作为外皮原料，以金属铝、金属铬、萤石和金属镍粉为药芯组分，经过镍带裁剪、去油干燥、药芯配料干燥混匀，拉拔轧制成药芯焊丝。

具体的，上述堆焊工作，焊前将堆焊表面清洗干净，确保无油污、无水分及其它杂物，再采用上述焊材和方法进行堆焊。因为堆焊表面清洁，堆焊时焊丝中熔敷化学成分不会受到污染，保证焊接处的物理、化学性质稳定。如果焊接表面清理不干净，在堆焊工作层厚度范围内会出现白点、气孔等缺陷。

进一步地，采用上述镍铬铝型镍基合金药芯焊丝堆焊修复、制作船舶。本发明的药芯焊丝中金属铝、金属铬和金属镍以及外皮的纯镍带都为高温合金元素，其经堆焊后，堆焊金属的合金元素也主要是镍、铬、铝，所以焊接处的金属具有高温稳定性和高的硬度。

采用本发明的药芯焊丝进行焊接处理，堆焊后熔合区的韧性好，焊接处不易断裂、耐磨层不易剥落，堆焊工作层组织性能稳定、焊接应力小，不需要焊后热处理。   

采用以前堆焊方法，焊前预热是必要工序，预热的主要目的是降低堆焊过程中堆焊金属热影响区的冷却速度，降低淬硬倾向并减少焊接应力，防止母材和堆焊金属在堆焊过程中产生裂纹。同时在堆焊过程中需要保温处理，以避免堆焊金属发生马氏体相变及淬火效应，改善母材熔合区的韧性，防止辊面断裂或耐磨层剥落。同时必须有焊后热处理，以改善焊后组织、消除焊接应力效应等。   

本发明的有益效果是：

1、本发明的药芯焊丝成分简单，原料来源广泛、制备方法简易；同时制得的药芯焊丝应用于堆焊修复船舶，省去焊前预热、堆焊过渡层、层间保温、焊后热处理等步骤并节省能耗。