专利名称：：高强度高韧性二氧化碳气体保护碱性药芯焊丝的制作方法
技术领域：
：本发明属于一种高强度高韧性二氧化碳气体保护碱性药芯焊丝。由于高强度低合金钢不仅有很高的强度，而且有良好的低温冲击韧性，所以广泛用于机械工程结构的生产。目前与高强度低合金钢相配套的焊接材料主要为焊条、埋弧自动焊丝和二氧化碳气体保护焊实芯焊丝。用焊条进行焊接生产时，焊条焊前要烘干，且不能实现自动化焊接生产，因而生产效率低，生产成本高。尽管埋弧自动焊丝、二氧化碳气体保护实芯焊丝可能实现自动化焊接生产，但埋弧自动焊只适宜焊接坡度不大于30°的长焊缝焊接，二氧化碳气体保护实芯焊丝焊接飞溅较大，焊缝金属成型较差，同时实芯焊丝化学成分调配困难。此外，高强度低合金钢对焊缝金属的低温冲击韧性有很高的要求，特别是抗拉强度不低于650MPa的高强度低合金钢，一般要求-20℃的V型缺口冲击值不低于47焦耳。普通的焊条、埋弧自动焊丝和二氧化碳气体保护实芯焊丝等焊接材料的焊缝金属较难达到上述基本要求。药芯焊丝聚焊条、二氧化碳气体保护实芯焊丝的优点于一身，其生产效率高、焊接工艺性能好、焊缝金属低温冲击韧性高，是高强度低合金钢的最佳配套焊接材料。尽管目前国内外有些焊接材料生产厂家进行药芯焊丝生产，但其主要生产焊缝金属抗拉强度不高于500MPa的酸性药芯焊丝，虽然酸性药芯焊丝焊接工艺性能好，但其焊缝金属含有较多非金属夹杂物，造成焊缝金属低温冲击韧性较低。本发明的目的是针对现有技术中的不足，发明一种能克服焊条、埋弧自动焊焊丝和二氧化碳气体保护焊实芯焊丝的缺点，其满足抗拉强度不低于650MPa的高强度高韧性二氧化碳气体保护碱性药芯焊丝。本发明所说的高强度高韧性二氧化碳气体保护碱性药芯焊丝的药芯粉由合金粉与矿物粉混合而成，各矿物粉、合金粉的配方比例如下表表1高强度高韧性二氧化碳气体保护碱性药芯焊丝药芯粉成份配方</tables>为了保证本发明所说的高强度高韧性二氧化碳气体保护碱性药芯焊丝有良好的焊接工艺性能，焊缝金属有低的扩散氢含量、良好的抗冷裂性能和高的低温冲击韧性值，选用由萤石(CaF2)、镁砂(MgO)和金红石(TiO2)组成的碱性渣系，即CaF2-MgO-TiO2渣系。本发明所说的高强度高韧性二氧化碳气体保护碱性药芯焊丝为一种高科技新型焊接材料，具有生产效率高、综合成本低、焊接工艺性能优良、适宜于自动化焊接生产的特点。可用作为船舶、海洋钻井台、桥梁、高层建筑、高压蒸汽管道等高强度低合金钢焊接材料。本发明所说的高强度高韧性二氧化碳气体保护碱性药芯焊丝具有以下特点1.焊接厚度低于40mm的高强度低合金钢板，不需要焊前预热和焊后热处理。2.焊缝金属扩散氢含量用甘油法测量不高于3.0ml/100g，抗冷裂纹性能良好。3.焊丝的焊接工艺性能良好，焊接飞溅小，焊缝金属脱渣性和焊缝金属成型良好，焊接电弧稳定。4.焊缝金属的低温冲击韧性值高，-20℃时的却贝冲击值不低于85焦耳。5.焊缝金属的抗拉强度不低于650MPa、延伸率δ5不低于18％、断面收缩率ψ不低于50％。以下进一步说明本发明所说的高强度高韧性二氧化碳气体保护碱性药芯焊丝所具有的焊接工艺性能和焊缝金属的力学性能。焊接工艺性能萤石(CaF2)是影响高强度高韧性二氧化碳气体保护碱性药芯焊丝焊接工艺性能的重要矿物粉，调整药芯焊丝药芯粉中氟化物的比例，能显著提高焊接电弧的稳定性，减少焊接飞溅。金红石(TiO2)与镁砂(MgO)、萤石(CaF2)适宜配比，使熔渣的沾度、碱度达到最佳状态，保证碱性药芯焊丝的熔渣有良好的流动性、覆盖性和脱渣性，从而使药芯焊丝有良好的焊接工艺性能。焊缝金属的力学性能为了保证焊缝金属的力学性能，采用锰(Mn)、钼(Mo)的固溶强化，在药芯焊丝药芯粉中加入适量的镍(Ni)，形成Mn-Mo-Ni合金化焊缝金属，使得焊缝金属中含有大量的针状铁素体，少量的贝氏体、马氏体和残余奥氏体，保证焊缝金属抗拉强度不低于650MPa，-20℃的低温冲击韧性不低于85焦耳。发明的高强度高韧性二氧化碳气体保护碱性药芯焊丝焊缝金属的化学成分和力学性能如下表2熔敷金属的化学成分W，％<>表3熔敷金属的力学性能<以下给出高强度高韧性二氧化碳气体保护碱性药芯焊丝的实施方式1).药芯粉由合金粉与矿物粉混合而成，将合金粉与矿物粉进行反复搅拌、均匀化，进行药芯焊丝生产，各合金粉与矿物粉的配方比例为金红石10～40％；钾长石1～7％；钛酸钾0～8％；镁砂3～26％；氟硅酸钠3～28％；萤石2～30％；氟化物稀土1～9％；大理石0～8％；冰晶石0～11％；硼铁0～6％；硅钙合金1～10％；铝镁合金0～16％；金属锰1～26％；金属镍2～20％；钼铁0～12％；290铁粉0～25％。2).采用萤石(CaF2)、镁砂(MgO)和金红石(TiO2)组成碱性渣系，即CaF2-MgO-TiO2渣系。3).性药芯焊丝的钢带为碳钢H80A。4).碱性药芯焊丝的药芯率为13～17％。5).碱性药芯焊丝的合金粉、矿物粉的粒度为65～300目，药芯粉中的矿物粉经300～600℃烘干保温1～2小时，铁合金经50～100℃烘干保温1～2小时。权利要求1.一种高强度高韧性二氧化碳气体保护碱性药芯焊丝，其特征在于，药芯粉由合金粉与矿物粉混合而成，各合金粉与矿物粉的配方比例为金红石10～40％钾长石1～7％；钛酸钾0～8％；镁砂3～26％；氟硅酸钠3～28％；萤石2～30％；氟化物稀土1～9％；大理石0～8％；冰晶石0～11％；硼铁0～6％；硅钙合金1～10％；铝镁合金0～16％；金属锰1～26％；金属镍2～20％；钼铁0～12％；290铁粉0～25％。2.按照权利要求1所说的碱性药芯焊丝，其特征在于，在所说的药芯焊丝是由萤石(CaF2)、镁砂(MgO)和金红石(TiO2)组成的碱性渣系，即CaF2-MgO-TiO2渣系。3.按照权利要求1所说的碱性药芯焊丝，其特征在于，所说的碱性药芯焊丝的钢带为碳钢。4.按照权利要求1所说的碱性药芯焊丝，其特征在于，所说的碱性药芯焊丝的药芯率为13～17％。5.按照权利要求1所说的碱性药芯焊丝，其特征在于，所说的碱性药芯焊丝的合金粉、矿物粉的粒度为65～300目，药芯粉中的矿物粉经300～600℃烘干保温1～2小时，铁合金经50～100℃烘干保温1～2小时。全文摘要一种高强度高韧性二氧化碳气体保护碱性药芯焊丝,药芯焊丝的药芯粉由金红石、钾长石、钛酸钾、镁砂、氟硅酸钠、萤石、氟化物稀土、大理石、冰晶石、硼铁、硅钙合金、铝镁合金、金属锰、金属镍、钼铁、铁粉等混合而成。本发明所说的碱性药芯焊丝,具有生产效率高、综合成本低、焊接工艺性能优良、适宜于自动化焊接生产的特点。可用作为船舶、海洋钻井台、桥梁、高层建筑、高压蒸汽管道等高强度低合金钢焊接材料。文档编号B23K35/38GK1260261SQ0011437公开日2000年7月19日申请日期2000年2月15日优先权日2000年2月15日发明者余圣甫,李志远申请人:华中理工大学