专利名称：一种用于多丝、高速埋弧自动焊的高韧性烧结焊剂的制作方法
技术领域：
本发明属于低碳微合金钢材料的焊接技术，主要涉及一种用于多丝、高速埋弧自动焊的烧结焊剂。
背景技术：
焊接技术是现代工业生产中不可缺少的一种加工技术，随着科技和经济的发展，焊接技术日趋向自动化、高速化方向发展。埋弧自动焊因自动化程度高、焊接速度快，焊缝性能稳定等特点，在机械、管道、船舶、锅炉、压力容器、桥梁结构等大型焊接结构生产中得到广泛应用。随着产品结构的大型化，焊接钢板壁厚也越来越大，传统的单丝焊接已不能满足生产需要。为提高生产效率，高热输入量的多丝、高速埋弧自动焊技术逐渐发展起来，并得到越来越广泛的应用。目前发达国家已应用四丝埋弧焊，并致力于五丝埋弧焊的应用研究。而国内则刚刚开始应用四丝埋弧焊，还没有这种焊接方法相适应的焊接材料。
从焊接角度考虑，决定焊缝外观、组织和性能的关键是焊接材料的性能，对埋弧焊来说，除焊丝外，焊缝性能主要取决于焊剂。而我国焊剂的研究和生产长期以来主要沿用前苏联的模式，多以熔炼焊剂为主，对烧结焊剂的研究开发较落后。目前国内大量使用的烧结焊剂中，特别是对于低温韧性要求较高的焊接结构，主要采用高碱度的氟碱型SJ101，该焊剂在焊速低于1.3m/min、焊接线能量较小的情况下焊接性能较好。但在焊速高于1.5m/min、线能量较大时，焊缝容易出现问题，主要表现在焊缝成形不均匀，焊后组织成分不够稳定，易出现微裂纹和夹杂等焊接缺陷。其主要原因是焊剂本身的物理特性，如熔点、粘度、表面张力等，不能满足高热输入量的要求。另外采用多丝焊，前丝与后丝间的距离增大，焊接参数相差加大，焊缝化学成分变化也相应产生变化。因此调整焊剂本身的物理特性，同时降低焊剂的活性，使焊剂能保证在不同的焊接参数条件下，焊缝的化学成分的稳定性是多丝、高速埋弧焊焊剂的设计制造关键。而目前国内的烧结焊剂体系还不能满足这种多丝、高速埋弧焊的要求。
发明内容
这种用于多丝、高速埋弧自动焊的烧结焊剂的成分(重量百分比)为MgO 12～22％，CaF212～18％，Al2O318～28％，CaSiO310～20％，MnO28～14％，ZrSiO44～12％，SiO25～10％，CaCO31～7％，K2O+Na2O 2～5％，稀土硅铁1～6％。
焊剂的制造工艺为将原材料按规定的配比和要求的粒度过筛后进行配料，充分混合后加入水玻璃进行湿拌，然后用造粒机进行造粒，使焊剂粒度控制在10～40目之间，之后在200～300℃进行低温烘干，再于700～900℃进行高温烧结，最后经分选装入具有防潮性能的包装袋中供焊接生产使用。
本发明的有益效果是该焊剂在多丝高速焊接条件下焊接时电弧稳定，脱渣容易，焊缝成形美观，过渡平滑，无咬边等缺陷，焊接速度可达1.5～2.0m/min以上。
上述成分设计的是通过大量的理论分析，采用优化设计，根据大量的试验数据合理调整渣系中MgO、Al2O3、SiO2、CaF2、MnO2、ZrSiO4、CaSiO3、CaCO3配比来调整焊剂的物理特性，如熔点、粘度和流动性等，并降低焊剂的碱度和活性，减少焊接参数对焊缝化学成分的影响，保证能够满足多丝、高速和大线能量输入条件下的特殊焊剂要求。同时，加入适量的稀土硅铁，一方面，使稀土在焊接过程中适当的过渡到焊缝中，减少和改善焊缝中夹杂物数量和形态，从而达到细化焊缝组织提高焊缝冲击韧性的目的；另一方面，适量硅铁可对焊缝进行脱氧，降低焊缝中的氧含量，保证焊缝具有良好的性能。
具体实施例方式
实施例试验材料焊剂采用自制的多丝、高速埋弧焊剂，其化学成分(重量百分比)MgO 14％，CaF213％，ZrSiO46％，Al2O321％，CaSiO318％，SiO26％，CaCO33％，MnO 12％，Na2O+K2O 4％，稀土硅铁3％。
焊丝采用H08C焊丝，其化学成分见表1；试板X70钢板，厚度24mm，其化学成分见表2。
表1 H08C焊丝的化学成分
表2 X70钢板的化学成分(wt％)
焊接工艺采用双面四丝焊接，焊接工艺为第一面前丝I＝950～1000A，V＝34～36；第二丝I＝830～870A，V＝34～36；三丝I＝670～720A，V＝34～36V；四丝I＝470～530A，V＝36～38V；焊速V＝1.6～1.7m/min第二面前丝I＝1000～1100A，V＝35～37V；第二丝I＝850～950A，V＝36～38；三丝I＝750～850A，V＝34～36V；四丝I＝550～650A，V＝36～38V；焊速V＝1.7～1.9m/min检验结果低温冲击性能结果见表3。冲击断口剪切面积(SA％)大于80％。焊缝区具有良好的组织状态及高的韧性低温韧性。
表3低温冲击(-20℃)试验结果
本发明可与多种焊丝匹配，焊缝具有良好的成分均匀性和低温韧性，可应用于管道、船舶、锅炉、压力容器、桥梁结构等低碳微合金高强钢的多丝高速埋弧自动焊接或多道焊接。
权利要求
1.一种用于多丝、高速埋弧自动焊的高韧性烧结焊剂，其特征是焊剂的成分(重量百分比)为MgO 12～22％，CaF212～18％，Al2O318～28％，CaSiO310～20％，MnO28～14％，ZrSiO44～12％，SiO25～10％，CaCO31～7％，K2O+Na2O 2～5％，稀土硅铁1～6％。
2.一种制造权利要求1所述的埋弧自动焊的烧结焊剂的工艺，其特征在于a.将原材料按规定的配比和要求的粒度过筛后进行配料，充分混合后加入水玻璃进行湿拌，然后用造粒机进行造粒，焊剂粒度控制在10～40目之间；b.之后在200～300℃进行低温烘干，再于700～900℃进行高温烧结；c.最后经分选装入具有防潮性能的包装袋中供焊接生产使用。
全文摘要
本发明公开一种用于多丝、高速埋弧自动焊的烧结焊剂，该焊剂的成分(重量百分比)为MgO 12～22％，CaF
文档编号B23K35/362GK1699009SQ20051007050
公开日2005年11月23日 申请日期2005年4月29日 优先权日2004年12月29日
发明者廖波, 任德亮, 肖福仁, 王旭, 许昌玲 申请人:燕山大学