一种窄间隙焊埋弧焊剂的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种窄间隙焊埋弧焊剂，由下述重量份数的原料组成：煅烧α型三氧化二铝10-30份、萤石20-45份、粗镁砂15-30份、细镁砂10-25份、铝矾土10-25份、硅灰石5-15份、金红石1-15份、金属锰1-10份、硅铁1-10份。本发明的积极效果：1.具有生产效率高，综合成本低，焊接质量好等特点；2.解决了埋弧焊接窄间隙的难题，具有优良的焊接工艺性能和力学性能，焊道成型美观，脱渣非常容易。
【专利说明】一种窄间隙焊埋弧焊剂
【技术领域】
[0001] 本发明属于焊接材料领域，特别是一种窄间隙焊埋弧焊剂。
【背景技术】
[0002] 随着现代工业的大型化和高参数化，厚板和超厚板焊接金属结构的应用越来越广 泛，对焊缝的性能要求也愈来愈高。窄间隙焊接技术在工业领域开始得到应用，传统的厚板 焊接方法不仅开坡口困难，焊接速度缓慢，而且焊后板材应力很大。埋弧焊接是应用最广泛 的自动焊接方法，具有焊接参数大，焊接效率高的优点，但对窄间隙进行焊接时，焊道容易 粘渣。与传统焊接技术相比，窄间隙焊具有节约母材、节约焊接材料、节约能源、焊后变形小 等特点。窄间隙焊接技术还可以提高生产效率，节约劳动成本，增加经济效益，窄间隙埋弧 焊一般可节约焊丝百分之五十左右，节约焊剂百分之六十左右。因此，具有非常好的发展前 景。但目前还没有一种好的窄间隙焊埋弧焊剂的配方，成本低且效果好。
【发明内容】
[0003] 为了解决现有的技术问题，本发明提供的技术方案是：：
[0004] 一种窄间隙焊埋弧焊剂，由下述重量份数的原料组成：煅烧α型三氧化二铝 10-30份、萤石20-45份、粗镁砂15-30份、细镁砂10-25份、铝矾土 10-25份、硅灰石5-15 份、金红石卜15份、金属猛1-10份、娃铁1-10份。
[0005] 进一步，由下述重量份数的原料组成：煅烧α型三氧化二铝13-18份、萤石18-35 份、粗镁砂20-25份、细镁砂15-20份、铝矾土 15-20份、硅灰石8-12份、金红石2-10份、金 属猛2-8份、娃铁2-9份。
[0006] 进一步，由下述重量份数的原料组成：煅烧α型三氧化二铝10份、萤石20份、粗 镁砂22份、细镁砂17份、铝矾土 18份、硅灰石10份、金红石3份、金属锰7份、硅铁6份。
[0007] 在本发明中，煅烧α型三氧化二铝是焊剂主要组成成分，其作用是造渣、稳弧。煅 烧α型三氧化二铝与普通三氧化二铝区别在于晶格结构不同，直接导致熔点、凝固点的不 同，本焊剂属于窄间隙焊焊剂，要保证焊道的成型需降低熔渣的熔点、凝固点。由于本发明 为窄间隙焊焊剂，熔渣和熔池凝固非常快，对焊接缺陷敏感性增强，焊道极易产生咬边、夹 渣等缺陷，而普通焊剂熔渣和熔池存在时间长，有足够的时间将焊接过程中产生的水蒸气、 C0、C02等有害气体排出。然而煅烧α型三氧化二铝含水量〈〇.〇5%，这样可以极大地减少 缺陷的产生。经过大量试验认证，煅烧α型三氧化二铝具有很低的熔点和凝固点，减缓焊 缝金属的冷却速度，保证熔渣具有合适的熔点和黏度。故煅烧α型三氧化二铝含量选择本 发明的含量。
[0008] 萤石也是本发明焊剂的主要组成成分，具有强烈的稀渣作用，含量低则稀渣能力 不足，含量高则电弧稳定性下降。因本发明为窄间隙焊焊剂，熔渣的稀释度将对成型造成很 大影响，太稀则成型不好，太黏则电弧不稳。故萤石含量选择本发明的含量。
[0009] 粗镁砂成分主要是MgO,是良好的造渣材料，能够增加熔渣的透气性、抗锈性能。 MgO属碱性氧化物，在电弧周围造成一种还原的气氛，防止空气中的水蒸气、二氧化碳、一氧 化碳等有害气体进入熔敷金属，生成的焊接熔渣均匀地覆盖在焊缝金属表面，减缓了焊缝 金属的冷却速度，并获得良好的焊缝成形，保证熔渣具有合适的熔点、黏度、密度，还可以除 去氧化物及硫、磷等有害杂质。故粗镁砂含量选择本发明的含量。
[0010] 细镁砂与粗镁砂成分相同，区别在于颗粒度不同，主要作用是与粗镁砂配合，保证 焊剂合适的松装比，松装比的大小可影响焊道的成型，还可以增强熔渣的透气性，减小气孔 产生倾向。故细镁砂含量选择本发明的含量。
[0011] 铝矾土主要作为造渣剂，具有耐焊接高温、热稳定性好、导热率低、热容小等优点， 同时可以增加焊剂熔渣的导电性，适当添加可以提高熔渣的高温粘度，调节湿润角，保证在 高速焊接条件下，细化焊缝波纹，焊缝的表面成形，但添加过多易导致产生气孔。故铝矾土 含量选择本发明的含量。
[0012] 硅灰石主要作为造渣剂，属于稳定的氧化物，与镁砂等结合成共熔体，形成焊接熔 渣，与焊剂中的硫磷具有较强的结合能力，可以排除焊剂中的硫磷，增强焊缝力学性能。故 娃灰石含量选择本发明的含量。
[0013] 金红石具有耐高温、耐低温、耐腐蚀、高强度、小比重等特点，主要成分由二氧化钛 组成，钛元素可以通过焊剂熔渣进入焊缝金属中，可以起到细化晶粒、提高低温冲击韧性的 作用，同时还可以稀释熔渣，改善熔池流动性，其稀渣能力强于萤石，少量添加可以增强电 弧稳定性，保证焊道在高速条件下的成型，还可以降低焊缝中的扩散氢，增强脱渣能力，但 必须进行预先处理脱结晶水，防止结晶水进入熔池，出现气孔粘渣。故金红石含量选择本发 明的含量。
[0014] 金属锰是良好的脱氧剂和脱硫剂，可以显著提高焊缝的强度，改善焊缝的韧性，但 含量不宜过高，否则容易产生焊缝中心裂纹。故金属锰含量选择本发明的含量。
[0015] 硅铁在本发明中与金属锰进行联合脱氧，同时可向焊缝中添加硅元素，硅元素能 够保证焊缝的强度，但含量不能过高，过高则易导致焊缝强度过高，冲击韧性下降。故硅铁 含量选择本发明的含量。
[0016] 本发明焊剂通过调整配方，找到合适的渣系，通过添加适量的金红石，提高了窄间 隙焊时的热脱渣能力，同时使焊道成型美观，实现了对窄间隙的埋弧焊接。本发明使用的预 先处理金红石为技术创新点之一，在普通烧结焊剂生产中，金红石作为原材料直接添加，经 水玻璃粘结后进行850°C高温烘烤，但在本发明焊剂中效果不佳，尤其表现在关键的脱渣性 上，经过分析发现，金红石中含有结晶水容易导致粘渣，而烘烤焊剂时850°C高温，并不能消 除结晶水。为解决此问题，对金红石在投料前进行了 950°C-小时预先脱结晶水处理，较没 有预先处理时，减少了结晶水进入熔池，出现粘渣的可能性，使焊缝表面成型质量良好，焊 接工艺性能优良。
[0017] 本发明的积极效果：
[0018] 1.具有生广效率1?，综合成本低，焊接质量好等特点；
[0019] 2.解决了埋弧焊接窄间隙的难题，具有优良的焊接工艺性能和力学性能，焊道成 型美观，脱渣非常容易。
【具体实施方式】
[0020] 实施例1每份按照IOkg计
[0021] 实施例1 :
[0022] -种窄间隙焊埋弧焊剂，其烧结焊剂组分由煅烧α型三氧化二铝、萤石、粗镁砂、 细镁砂、硅泥、硅灰石、氟化钡、金属锰和硅铁组成，其配方组成成份的重量份数为：煅烧α 型三氧化二铝10份、萤石20份、粗镁砂15份、细镁砂15份、铝矾土 15份、硅灰石15份、金 红石1份、金属猛8份、娃铁1份。
[0023] 实施例2 :
[0024] -种窄间隙焊埋弧焊剂，其烧结焊剂组分由煅烧α型三氧化二铝、萤石、粗镁砂、 细镁砂、硅泥、硅灰石、氟化钡、金属锰和硅铁组成，其配方组成成份的重量份数为：煅烧α 型三氧化二铝13份、萤石24份、粗镁砂17份、细镁砂12份、铝矾土 10份、硅灰石15份、金 红石2份、金属猛6份、娃铁1份。
[0025] 实施例3 :
[0026] -种窄间隙焊埋弧焊剂，其烧结焊剂组分由煅烧α型三氧化二铝、萤石、粗镁砂、 细镁砂、硅泥、硅灰石、氟化钡、金属锰和硅铁组成，其配方组成成份的重量份数为：煅烧α 型三氧化二铝15份、萤石28份、粗镁砂20份、细镁砂15份、铝矾土 10份、硅灰石5份、金 红石3份、金属锰1份、硅铁3份。
[0027] 实施例4 :
[0028] -种窄间隙焊埋弧焊剂，其烧结焊剂组分由煅烧α型三氧化二铝、萤石、粗镁砂、 细镁砂、硅泥、硅灰石、氟化钡、金属锰和硅铁组成，其配方组成成份的重量份数为：煅烧α 型三氧化二铝18份、萤石20份、粗镁砂23份、细镁砂18份、铝矾土 10份、硅灰石5份、金 红石4份、金属猛1份、娃铁1份。
[0029] 实施例5 :
[0030] 一种窄间隙焊埋弧焊剂，其烧结焊剂组分由煅烧α型三氧化二铝、萤石、粗镁砂、 细镁砂、硅泥、硅灰石、氟化钡、金属锰和硅铁组成，其配方组成成份的重量份数为：煅烧α 型三氧化二铝30份、萤石20份、粗镁砂15份、细镁砂10份、铝矾土 10份、硅灰石5份、金 红石8份、金属猛1份、娃铁1份。
[0031] 实施例6:
[0032] -种窄间隙焊埋弧焊剂，其烧结焊剂组分由煅烧α型三氧化二铝、萤石、粗镁砂、 细镁砂、硅泥、硅灰石、氟化钡、金属锰和硅铁组成，其配方组成成份的重量份数为：煅烧α 型三氧化二铝10份、萤石20份、粗镁砂30份、细镁砂10份、铝矾土 10份、硅灰石15份、金 红石1份、金属锰2份、硅铁2份。
[0033] 实施例7 :
[0034] 一种窄间隙焊埋弧焊剂，其烧结焊剂组分由煅烧α型三氧化二铝、萤石、粗镁砂、 细镁砂、硅泥、硅灰石、氟化钡、金属锰和硅铁组成，其配方组成成份的重量份数为：煅烧α 型三氧化二铝10份、萤石20份、粗镁砂22份、细镁砂17份、铝矾土 18份、硅灰石10份、金 红石3份、金属猛7份、娃铁6份。
[0035] 实施例8 :
[0036] -种窄间隙焊埋弧焊剂，其烧结焊剂组分由煅烧α型三氧化二铝、萤石、粗镁砂、 细镁砂、硅泥、硅灰石、氟化钡、金属锰和硅铁组成，其配方组成成份的重量份数为：煅烧α 型三氧化二铝10份、萤石20份、粗镁砂15份、细镁砂10份、铝矾土 25份、硅灰石5份、金 红石2份、金属猛7份、娃铁6份。
[0037] 上述实施例焊剂配合H10Mn2焊丝焊接，对应力学性能见下表：
[0038]
【权利要求】
1. 一种窄间隙焊埋弧焊剂，其特征在于，由下述重量份数的原料组成：煅烧a型三氧 化二铝10-30份、萤石20-45份、粗镁砂15-30份、细镁砂10-25份、铝矾土 10-25份、硅灰 石5-15份、金红石1-15份、金属猛1-10份、娃铁1-10份。
2. 根据权利要求1所述的一种窄间隙焊埋弧焊剂，其特征在于：由下述重量份数的原 料组成：煅烧a型三氧化二铝13-18份、萤石18-35份、粗镁砂20-25份、细镁砂15-20份、 铝矾土 15-20份、硅灰石8-12份、金红石2-10份、金属锰2-8份、硅铁2-9份。
3. 根据权利要求1所述的一种窄间隙焊埋弧焊剂，其特征在于：由下述重量份数的原 料组成：煅烧a型三氧化二铝10份、萤石20份、粗镁砂22份、细镁砂17份、铝矾土 18份、 娃灰石10份、金红石3份、金属猛7份、娃铁6份。
4. 根据权利要求1-3人以权利要求所述的一种窄间隙焊埋弧焊剂，其特征在于，所述 的金红石预先经过950°C高温，时间为lh的预先脱结晶水处理。
【文档编号】B23K9/02GK104384754SQ201410649436
【公开日】2015年3月4日 申请日期:2014年11月14日 优先权日:2014年11月14日
【发明者】陈洋, 田国锋 申请人:天津市永昌焊丝有限公司