[发明专利]一种金属芯型药芯焊丝

说明书

技术领域

本发明属于气体保护焊的金属焊接材料领域，本焊丝适合于焊接桥梁，船舶，压力容器和工程机械等钢结构。

背景技术

目前，市场上大量生产和使用的药芯焊丝，按药芯组成分类，大体可分为：TiO₂型药芯焊丝，CaO-TiO₂型药芯焊丝和金属粉型药芯焊丝。金属粉型药芯焊丝，与其它药芯焊丝相比，①具有熔敷效率高，可以明显提高生产效率；②渣量少的，可以不用清渣连续进行多层施焊。因此，深受用户欢迎。

但，以往金属芯型药芯焊丝也存在明显的不足之处，与TiO₂型药芯焊丝相比，具有①飞溅较大，②成型不够理想的缺点。其中，尤其是飞溅大的缺点，常常影响到焊丝的推广应用。

为了克服焊接飞溅大的缺点，人们进行了许多研究和改进。归纳过去减小飞溅的措施，如日本公开专利平3-275295和公开专利平4-274895等提出的那样，主要有：①限制焊丝的含C量，②控制填加稳弧剂的种类和含量，常用有K、Na等，③控制药芯分布的均匀性等。其中以第②项措施效果最为明显。在上述的专利中也以K、Na为主要稳弧剂，但它未给出K/Na的比值，同时降低飞溅并不理想。

发明目的

本发明的目的在于提供一种电弧稳定，飞溅少，工艺性能优良的金属芯型药芯焊丝。

发明内容

为了减少焊接飞溅，我们对常用的稳弧剂K、Na进行了全面实验，飞溅程度随K/Na变化的实验结果绘成图1所示的曲线。当K、Na在单独加入药芯焊丝时，可以起到稳定电弧，减少飞溅的作用，这已经为许多实验所证明。当它们同时加入时，如图1所示实验曲线，由于它们的交互作用，K/Na在某一比例：0.4-3.0，特别是0.8-2.0时，曲线出现最小值，飞溅减小到最小。基于此，提出了一种的金属芯型药芯焊丝。

基于上述，本发明焊丝包括金属外皮和药芯，其组成(重量％)为：金属外皮：70-90％，药芯：10-30％，其特征在于：所述药芯的具体化学成分(重量％)为：K：0.3-3，Na：0.2-2，其中K/Na：0.4-3.0，Si：2.5-8，Mn：5-15，Al+Mg+Ti：0.5-5，Fe：60-90，TiO₂：0.5-5，SiO₂+Al₂O₃+MnO：0.5-5。

上述药芯中最佳K/Na为：0.8-2.0。

现将本发明焊丝化学成分的设计依据叙述如下：

K、Na是主要稳弧剂，含量适当时可明显减少飞溅。当K、Na分别低于药芯重量的0.3％和0.2％时，减少飞溅的作用不明显。当K、Na分别高于药芯重量的3％和2％时，由于电弧过长，飞溅也会增加。

K/Na比例在一定范围时，由于它们的交互作用，如实验曲线图1所示，减少飞溅的作用最为明显，当K/Na为0.4-3.0，特别是0.8-2.0时，可以将飞溅减少到最小。K、Na的原料可用：K₂CO₃，K₂SiF₆，K₂Ti₄O₉ K₂SiO₃ NaF Na₂SiF₆Na₂AlF₆ Na₂CO₃ Na₂SiO₃等。

Si、Mn是主要脱氧剂，降低焊缝中的氧含量，改善焊缝的韧性。同时Mn也是主要合金元素，确保焊缝具有高的强度和韧性。当Si、Mn含量过高时，对焊缝的韧性不利。

Al、Mg、Ti属于强脱氧剂，对于降低焊缝的氧含量起重要作用。同时也有利于稳定电弧和减少飞溅。当它们含量过高时，会增加电弧的挺度，不利于减少飞溅，同时，由于在焊缝中残存含量过高，也不利于焊缝的韧性。

Fe粉是构成药芯的主要成分，可大幅度提高焊丝的熔敷效率。

TiO₂属于造渣剂，有利于焊缝的成型，有利于焊缝的韧性，同时也有利于稳弧和减少飞溅。

SiO₂、Al₂O₃、MnO属于造渣剂，用于调节熔渣的熔点和粘度，改善焊缝的成型。