[发明专利]一种利用双层气体进行保护的无渣药芯焊丝的制备方法

说明书

本发明公开了一种利用双层气体进行保护的无渣药芯焊丝的制备方法，属于材料加工工程焊接技术领域。由多元素钢带和药芯组成。多元素钢带主要由Fe、Cr和Ti元素构成，Cr含量为10‑20％，Ti含量为5‑10％。药芯成分按质量百分数为：高铬铸铁15‑30％、钒铁1‑5％、锰铁5‑10％、硅铁5‑10％、铝粉6‑10％，石墨1‑5％、CaF₂矿物粉末10‑25％，余量为Fe，药芯占焊丝总重量的40‑50％，其中锰铁质量百分比不低于硅铁质量百分比。本发明提供的药芯焊丝，在堆焊过程中弥散析出碳化物和氮化物，提高复合板的耐磨性和硬度，同时在熔池表面产生稀薄的氟气，氟气外层产生CO气体，内外两层气体共同保护熔池，熔覆层均匀无渣，多层堆焊无需清渣。

技术领域

本发明属于材料加工工程焊接技术领域，具体涉及一种利用双层气体进行保护的无渣药芯焊丝的制备方法。

背景技术

耐磨复合钢板在普通碳钢表面利用堆焊(熔焊)技术，复合一层高耐磨合金，是一种性能优良、性价比高的复合钢板，也称为耐磨复合板。由于耐磨复合板具有高耐磨性(其耐磨性高于低碳钢20倍、高锰钢10倍、工具钢10倍)、良好的耐冲击性和高的性价比，应用范围越来越广，使用量不断增加。耐磨复合板目前有四种制造方式：实芯焊丝堆焊、预制粉堆焊、自保护药芯焊带堆焊、自保护药芯焊丝堆焊。①实芯焊丝堆焊，该方法优点是熔敷效率较高,但缺点是应力释放缓慢，焊层易产生集中且较大的裂纹；②预制粉堆焊，该方法由于工序及相关设备复杂,加工效率难以提高；③自保护药芯焊带堆焊,目前巴顿电焊研究所采用此工艺制造大面积耐磨复合板。该方法优点是熔敷效率高,成分稳定能实现较好的耐磨性能，但在我国焊带制造成本较高，无法大规模应用；④自保护药芯焊丝堆焊，目前工业国家大都采用该方法进行堆焊，该方法效率高且不需外加气体保护，综合成本较低。

自保护药芯焊丝根据熔渣保护形式可以分为：有渣自保护药芯焊丝、微渣自保护药芯焊丝和无渣自保护药芯焊丝。无渣自保护药芯焊丝是最有发展潜力的焊接材料，无需保护气源和焊剂，并且焊后无渣，因此不需清渣就可以连续进行多层堆焊，非常适合大面积耐磨复合钢板的制造。但是无渣自保护耐磨药芯焊丝在国内出现时间较晚，国内市场也没有成熟稳定的产品。目前市面上成形好、飞溅小的无渣自保护耐磨药芯焊丝品种几乎被外商独资企业所占有。因此，根据目前国内外无渣自保护耐磨药芯焊丝的研究现状，发明了多元素钢带制备无渣自保护药芯焊丝的方法。

传统的无渣自保护药芯焊丝不添加任何矿物粉末,从而最大限度地增大了合金粉的装填量，主要是为了增加填充率，但是增加了其轧制、拉拔的难度，同时在拉拔过程中纯金属粉末的流动性大，容易造成焊丝中药粉分布不均匀，焊丝局部会出现药粉空缺，并且药粉的疏密度也不一致，在焊接过程中会出现断弧现象；另外纯金属粉末整体硬度较高，在外部较大的压力作用下容易划破外皮，导致焊丝拉断。

目前耐磨复合板的制造所采用的自保护药芯焊丝，一般都含有大量的C元素，在焊接过程中会与Cr、Fe元素形成粗大的碳化物，这些碳化物虽然硬度较高，但是抗裂性较差，焊接过程中或焊接结束后会出现贯穿裂纹。如专利200710175676.4《一种高碳高铬高妮铸铁自保护药芯焊丝》、201010197412.0《钒强化耐磨埋弧堆焊药芯焊丝》。

综上所述，本发明采用多元素钢带，添加少量石墨和氟化物，利用双气体和金属脱氧作用共同保护熔池，起到自保护作用。由于氟气密度为1.696g/L(标准状态下)，CO密度为1.25g/L(标准状态下)，药芯焊丝熔敷过程中会形成内氟外CO双气体层，与传统的单一CO气体保护方式完全不同。

发明内容

本发明的目的：为解决现有技术中存在的技术问题，本发明提供了一种利用双层气体进行保护的无渣药芯焊丝的制备方法。