[发明专利]一种多成分药芯焊丝及其制备方法

说明书

本发明提供一种多成分药芯焊丝及其制备方法，能够保证焊缝性能的连续变化，避免因更换焊丝造成的结构不连续问题，节省工作时间。本发明以所要焊接的零件为基础，选择最优的焊接路径，根据焊缝不同位置对各项性能的不同需求，通过数值仿真模拟，结合所需性能，以现有的焊接技术与药芯焊丝特性作为参考，计算模拟获得不同焊缝需求的药芯焊丝的成分及比例，同时确定药芯焊丝的长度和对应的焊接工艺参数；得到最优的焊缝位置相应的药芯焊丝成分及长度，对药芯粉进行铺装、旋转和拉拔后，得到各段药芯成分对应焊缝路径且中间不存在成分过渡的药芯焊丝。

技术领域

本发明涉及焊接材料技术领域，具体为一种多成分药芯焊丝及其制备方法。

背景技术

药芯焊丝又称粉芯焊丝或管状焊丝，通过调整药粉的合金成分和比例，可以很方便的设计出不同用途(高强度、耐高温、耐摩擦、耐腐蚀以及耐低温等)的焊丝，因为它的合金成分可灵活方便的调整，所以药芯焊丝的许多品种是实心焊丝无法冶炼和轧制的，同时药芯焊丝由于产品结构的特点，焊接工艺性能及焊接效率相比实芯焊丝，手工焊条更有优势。

目前现有技术中的药芯焊丝均为应用于某一特定用途(高强度、耐高温、耐摩擦、耐腐蚀以及耐低温等)的单一性能焊丝，因此其药芯也为单一均匀的成分。但是对于服役环境复杂的零件，对焊缝的要求往往是多重、连续的，比如对于船体外壳，海平面以下的焊缝往往需要高强度及耐低温性能，而海平面以上的焊缝更需要耐腐蚀性能。但是在焊接时由于现有药芯焊丝性能单一，无法满足一条焊缝不同位置性能变化的需求，而更换焊丝很可能造成结构不连续，焊接效率低，危害力学性能，为了保证力学性能的要求，现有技术中采用性能最为接近不同位置要求的药芯焊丝进行连续焊接，从而无法满足多要求的焊缝要求，尤其是对于结构连接要求变化复杂的整体焊接，导致焊缝成为其结构的薄弱环节。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种多成分药芯焊丝及其制备方法，能够保证焊缝性能的连续变化，避免因更换焊丝造成的结构不连续问题，节省工作时间。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种多成分药芯焊丝的制备方法，以所要焊接的零件为基础，选择最优的焊接路径，根据焊缝不同位置对各项性能的不同需求，通过数值仿真模拟，结合所需性能，以现有的焊接技术与药芯焊丝特性作为参考，计算模拟获得不同焊缝需求的药芯焊丝的成分及比例，同时确定药芯焊丝的长度和对应的焊接工艺参数；得到最优的焊缝位置相应的药芯焊丝成分及长度，对药芯粉进行铺装、旋转和拉拔后，得到各段药芯成分对应焊缝路径且中间不存在成分过渡的药芯焊丝。

优选的，具体包括如下步骤，

S1，以所要焊接的零件及加工工艺要求为基础，对焊缝进行建模，得到焊缝力学性能T要求和对应位置x之间的关系Ω；

S2，以成分变化次数最少或者以成分随长度变化的一阶微分最小为标准，选择初始焊接路径；沿选择的初始焊接路径，根据焊缝不同位置对焊缝各种性能的不同需求，对焊缝进行分区，分为q₁q₂q₃……q_n，n取大于1的整数；

S3，根据每个分区焊缝的性能目标，将现有技术中不同性能要求对应不同成分的药芯焊丝关系，对应匹配到每个分区的焊缝位置，根据不同焊缝的不同性能要求选择相对应的药芯焊丝中药芯的成分及比例；

S4，根据不同分区焊缝性能的最低要求，结合现有的药芯焊丝焊接技术，根据初始焊接路径中的拐角调整焊接路径的长度，根据焊缝的宽度调整药芯焊丝成分量及比例要素；

S5，根据步骤S2、S3和S4对焊接模型的优化，通过数值仿真模拟，得到满足不同焊缝需求的药芯焊丝中药芯的成分及比例，以及沿焊丝长度方向的分布、焊丝长度和焊接工艺参数，得到最优的焊缝位置相应的药芯焊丝成分C及长度d，记为f_n＝Q(C_n,d_n)；