专利名称：一种高韧性极低氢的碱性co的制作方法
技术领域：
本发明属于焊接材料技术领域，主要提出一种高韧性极低氢的CO2碱性药芯焊丝。
背景技术：
我国造船业已大量使用药芯焊丝，所焊接对象主要是抗拉强度490MPa以下的普通船体钢，所使用焊丝几乎全部是钛型渣系的酸性药芯焊丝，对于590MPa以上级别的高强度船体钢来说，现要求焊材具有高强度、高韧性，又要求焊芯有较低的扩散氢含量，故一般来说，高强钢焊接主要采用碱性渣系的低氢型的药芯焊丝，但这种焊丝在以CO2作保护气体时操作工艺性能极差，难以完成立焊、横焊位置的焊接。本项研究发明了一种具有高韧性极低氢的590MPa级碱性CO2气保护药芯焊丝，该焊丝具有优良的焊接工艺性能，可进行平、立、横各位置的焊接。
发明内容
本发明的目的即是提出一种高韧性极低氢的CO2气保护药芯焊丝。该焊丝具有碱性渣系，可以进行平、立、横各位置的焊接，适用于抗拉强度590MPa级船用高强钢的焊接，也可用于工程机械等重要结构的焊接。
本发明完成其发明任务采用的技术方案是采用普通08A1钢带作为外皮，经轧制拉拔成Φ1.2～Φ1.6mm的细直径药芯焊丝，药芯采用碱性渣系，并加入大量的脱氧剂、合金剂，药芯的填充率为11～18％，其药芯的主要组分和重量百分比为BaCO34～10，MgO 15～25，CaF26～12，Na2SiF66～15，SiO24～10，TiO28～17，ReF 0.3～3，Al-Mg 3～5。为了满足药芯焊丝熔敷金属强度、低温韧性的要求，还加入铁合金10～15％、纯金属粉末12～20％，其中，铁合金可为钛铁、硅铁、钼铁，纯金属粉末可为金属锰粉、金属镍粉、金属铁粉。
本发明中，BaCO3是药芯的一种主要成分，有着独特作用，除增大电弧吹力，调节熔渣物化特性外，主要是可帮助药芯焊丝在低电压下短弧焊接，有利于方向焊接。本发明中，BaCO3的加入量4～10％，BaCO3少于4％时，电弧吹力偏小，同时对立焊操作改进作用不大，加入量超过10％时，电弧吹力太大，焊接飞溅急剧增加，焊缝成型变差。
MgO以镁砂的形式加入，是本发明药芯焊丝的主要造渣剂之一。具有一定的稳弧作用，并可调节熔渣的性能，使电弧有一定的粘度，合适的熔点和表面张力。在本发明中，MgO加入量少于15％时，熔滴过渡偏大，飞溅较大，电弧稳定性较差，MgO加入量超过25％时，焊接熔渣覆盖不好，熔渣在焊缝上呈团状分布(表面张力太大)。
CaF2是药芯焊丝成分中脱氢物质之一。除了脱氢作用以外，还可调节焊接熔渣的粘度，并帮助提高熔渣的覆盖能力。当CaF2加入量少于6％时，焊丝的脱氢作用不大，加入量超过12％之后，焊接烟尘明显增大，电弧稳定性变差。在本发明中，CaF2的加入量为6～12％，CaF2以萤石形式加入。
Na2SiF6在本发明药芯焊丝中加入量为6～15％，其主要作用是脱氢、调节熔渣覆盖性和稳定电弧。加入量超过15％后，焊接飞溅加大，加入量少于6％时，脱氢作用不明显且熔渣难以覆盖完全。
SiO2具有细化熔滴、降低飞溅、改善工艺性能的作用。在本发明中，SiO2的加入量在4～10％，少于4％时，对工艺性能的改善作用不明显，加入量超过10％时，脱渣性变差，同时降低焊缝的韧性。在本发明中，SiO2以石英或硅泥的形式加入。
TiO2有助于改善焊丝的电弧稳定性，可以减少焊接飞溅，美化焊缝，有利于脱渣性。在本发明中，TiO2以金红石形式加入，其加入量为8～17％，当加入量超过17％时，焊缝含氧量提高，降低了低温韧性，加入量低于8％时，焊接工艺性较差，特别是立向下焊时，焊缝成型不佳。
Al-Mg合金是一种活泼金属，可以作为脱氧剂使用，也具有降低焊接飞溅的作用。但是加入量太多时，会产生较大量烟尘并破坏熔渣的覆盖性，在本发明中，Al-Mg合金的加入量在3～5％范围内。
稀土氟化物(ReF)具有降氢和改善韧性作用，在本发明中其加入量0.5～3％。
为了保证焊丝熔敷金属的力学性能，特别是强度和低温韧性，本发明还在药芯焊丝中加入各种铁合金，如钛铁、硅铁和钼铁，主要用作焊缝的脱氧剂和合金剂，其加入量在10～15％。同时在本发明的药芯焊丝中还加入了纯金属粉末12～20％，它们主要是金属铁粉、金属镍和金属锰，主要作为合金剂。
本发明的碱性药芯焊丝，采用纯CO2作为保护气体，具有优良的焊接工艺性能，可进行平焊，立向上焊、立向下焊、横焊等各个位置的焊接。焊缝熔渣覆盖性好，脱渣容易，焊缝成型美观。熔敷金属具有高韧性、极低氢的特点，在-40℃下低温冲击功可保证在130J以上，用气相色谱法测定的扩散氢含量低于3ml/100g，适合于抗拉强度590MPa级船体钢的焊接，也可以用于工程机械等重要结构的焊接。
具体实施例方式
结合实施例对本发明作进一步的说明实施例1本发明药芯的组分和重量百分比为BaCO38、MgO 17、CaF210、SiO27、Na2SiF66、Al-Mg 4、TiO212、ReF 3、钛铁8、硅铁5、镍粉8、锰粉4、铁粉8；填充率为11％。
实施例2本发明药芯的组分和重量百分比为BaCO310、MgO 25、CaF26、SiO24、Na2SiF615、Al-Mg 3、TiO28、ReF 1.5、钛铁8、硅铁7、镍粉8、锰粉4；填充率为18％。
实施例3本发明药芯的组分和重量百分比为BaCO34、MgO 15、CaF212、SiO210、Na2SiF610.5、Al-Mg 5、TiO217、ReF 0.5、钛铁5、硅铁3、钼铁2、镍粉8、锰粉4、铁粉4；填充率为14％。
实施例之力学性能
权利要求
1.一种高韧性极低氢的碱性CO2药芯焊丝，采用普通08A1钢带作为外皮，经轧制拉拔成Φ1.2～Φ1.6mm的细直径药芯焊丝，其特征是药芯采用碱性渣系，并加入大量的脱氧剂、合金剂，药芯的填充率为11～18％，该药芯的主要组分和重量百分比为BaCO34～10，MgO 15～25，CaF26～12，Na2SiF66～15，SiO24～10，TiO28～17，ReF 0.3～3，Al-Mg 3～5，还加入铁合金10～15、纯金属粉末12～20。
2.根据权利要求1所述的高韧性极低氢的碱性CO2药芯焊丝，其特征是所述的铁合金为钛铁、硅铁、钼铁。
3.根据权利要求1所述的高韧性极低氢的碱性CO2药芯焊丝，其特征是所述的纯金属粉末为金属锰粉、金属镍粉、金属铁粉。
全文摘要
本发明属于焊接材料技术领域。提出的一种高韧性极低氢的碱性CO
文档编号B23K9/16GK1814396SQ20051001737
公开日2006年8月9日 申请日期2005年2月6日 优先权日2005年2月6日
发明者吴伦发, 张成杰, 王明林, 王君民 申请人:中国船舶重工集团公司第七二五研究所