[发明专利]用于碳钢和低合金钢的焊接材料及制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及焊接材料技术领域，尤其是涉及一种用于碳钢和低合金钢的焊接材料及制作方法。

背景技术

碳钢和低合金钢焊接均具有焊接效率高的特点，但是现有的焊接材料都是单根粗线焊丝，这种单根粗线焊丝需要较大的焊接参数才能实现焊接，而焊接参数大必定导致焊接热输入量大，从而焊接变形量就大。而且热输入量过大的另一个缺点就是热影响区宽度过大，热影响区宽度过大又会造成焊接接头在焊接应力和腐蚀介质的作用下发生应力腐蚀或者晶间腐蚀失效，从而降低设备的使用寿命。

另外，碳钢和低合金钢的物理特点都是导热系数低，热膨胀量大，而在焊接过程中是熔池中的金属首先发生热膨胀，在冷却过程中又开始收缩，而这样就会导致焊缝金属的母材侧产生很大的热影响和一定的收缩应力，而且板材越厚这种收缩应力越明显。一般应力腐蚀失效和晶间腐蚀失效大部分都是从母材热影响区开始起源的，进而呈枝状扩展。而热影响区之所以是碳钢和低合金钢腐蚀失效的重灾区，就是因为焊接热输入量过大所造成的。因为在焊接热循环过程中，任何金属的热影响区晶粒度都会不同程度的长大，而焊接热输入量越大，母材热影响区的宽度就会越大，对设备造成的危害也会随之增大。

而且对于单根粗线焊丝的焊接而言，焊接效率与焊丝直径是成正比的，焊接效率越高，焊丝直径越粗。但是焊丝直径变粗以后，焊接热输入量也就必须增加，否则根本熔化不了，随着焊接热输入量的增加，对母材热影响区的有害作用也会相应增加。因此按常规技术思维，要想得到很低的焊接热输入量，必须降低焊丝直径，而降低焊丝直径则又将导致焊接效率大大降低，从而无法解决其之间的矛盾特性。

因此，现有的碳钢和低合金钢焊接材料焊接时热输入量都较高，会导致焊缝金属韧性变差，焊接变形量大，应力腐蚀敏感等问题，急需改进。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于碳钢和低合金钢的焊接材料及制作方法，其中的用于碳钢和低合金钢的焊接材料通过自内而外依次设置的焊芯、第一钢丝组件和第二钢丝组件，并通过捻股成型，形成的焊接材料在焊接时热输入量低，焊接变形量小，送丝时稳定性好，焊接效率高，而且其结构简单，成本较低，便于大范围推广使用。

本发明提供的一种用于碳钢和低合金钢的焊接材料，包括：

焊芯，所述焊芯整体呈圆条状；

第一钢丝组件，所述第一钢丝组件绕所述焊芯轴线方向周向包裹在所述焊芯的外表面上，且所述第一钢丝组件包括至少一根钢丝；

第二钢丝组件，所述第二钢丝组件绕所述焊芯轴线方向周向包裹在所述第一钢丝组件的外表面上，且所述第二钢丝组件包括至少一根钢丝；

所述焊芯、所述第一钢丝组件中的每一根钢丝和所述第二钢丝组件中的每一根钢丝为经拉丝机拉拔形成的外径相同的细线丝，所述焊芯、所述第一钢丝组件和所述第二钢丝组件自内而外绕所述焊芯的周向捻股成型。

更进一步地，所述第一钢丝组件包括6根钢丝。

更进一步地，所述第二钢丝组件包括12根钢丝。

更进一步地，所述焊接材料的外径为0.2～5.0mm。

本发明还提供了一种如上所述的用于碳钢和低合金钢的焊接材料的制作方法，包括以下步骤：

制作细线丝：坯料选择碳钢或低合金钢盘圆线材，将碳钢或低合金钢盘圆线材通过拉丝机进行多次拉拔，拉拔完成后进行退火热处理，得到细线丝；

镀铜处理：对退火后的细线丝进行镀铜处理；

包裹第一钢丝组件：从镀铜处理后的细线丝中取一根细线丝作为焊芯，选用至少一根镀铜处理后的细线丝绕焊芯轴线方向周向包裹在焊芯的外表面上以形成第一钢丝组件；

包裹第二钢丝组件：选用至少一根镀铜处理后的细线丝绕焊芯轴线方向周向包裹在第一钢丝组件的外表面上以形成第二钢丝组件；

制作成用于碳钢和低合金钢的焊接材料：利用捻股机将得到的自内而外布置的焊芯、第一钢丝组件和第二钢丝组件绕焊芯的圆周方向进行捻股，捻股完成后进行去除油脂的高温热处理，得所述用于碳钢和低合金钢的焊接材料。

更进一步地，在镀铜处理过程中，镀铜开始前依次经过放线、碱洗、水洗、中和、酸洗、水洗和活化的处理。

更进一步地，在镀铜处理过程中，镀铜完成后依次经过水洗、中和、热水洗、烘干、抛光和收线的处理。

更进一步地，在制作细线丝时，细线丝进行退火热处理的温度采用600～1200℃，在热处理时，炉内填充保护气体，热处理的时间为2～8分钟。