一种适用于薄板焊接的金属粉芯型药芯焊丝的制作方法

本发明涉及焊接技术领域，特别是涉及一种金属粉芯形药芯焊丝。

背景技术：

目前，气体保护焊接过程中，焊丝端通常连接电源正极，焊接工件连接负极，为直流反接(常表示为DCRP)，采用直流反接电源焊接过程中，焊丝和焊接工件之间产生的电子流流向焊丝，而产生的正离子则流向工件，冲击工件表面并将能量传递到工件表面，在工件上形成较深的焊缝。而直流正接(常表示为DCSP)过程刚好与之相反，能量大的正离子冲击为负极的焊接材料上，因此焊丝的熔化速率更快，而工件上产生的热量较少。但是采用DCSP电源连接时，阴极斑点沿焊丝表面(负极)上下跳动，导致电弧十分不稳定和熔滴过渡缺乏规律性。

通常选用DCRP主要是因为该焊接过程电弧稳定，飞溅较低，而DCSP过程电弧不稳，且产生较多飞溅。但是采用DCRP方式在焊接薄板过程中，容易发生电弧穿透焊接工件即烧穿现象，同时薄板焊接对热输入比较敏感，较大的热输入容易导致焊接工件变形。因此在薄板焊接过程中，采用DCSP方式则使得容易控制熔深，不烧穿，减少了工件的热输入和变现。同时使得焊接材料熔化更快，提高焊接速度，进而提高生产效率。

本发明通过在焊丝药芯中添加稳弧物质，使得金属粉芯型药芯焊丝采用DCSP焊接过程中，电弧稳定，解决焊接过程中飞溅过多的现象，使得采用DCSP的方式在薄板焊接过程中顺利使用，大大提高焊接效率。

技术实现要素：

本发明的目的是解决现有焊接技术中存在的部分问题，提供一种适用于薄板焊接的金属粉芯型药芯焊丝。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种适用于薄板焊接的金属粉芯型药芯焊丝，包含成分及质量份数如下：金属硅：3～4份；金属锰：3～6份；稀土硅铁：0.5～1份；氟化物：0.5～0.8份；铝镁合金：2～5份；石墨：1～1.5份；钾钠化合物：0.5～1份；钛铁：2～5份；氧化铯：0.02～0.04份；铁粉：10～20份。

优选地，适用于薄板焊接的金属粉芯型药芯焊丝，包含成分及质量份数如下：金属硅：3～4份；金属锰：3～6份；稀土硅铁：0.5～1份；氟化物：0.5～0.8份；铝镁合金：2～5份；石墨：1～1.2份；钾钠化合物：0.8～1份；钛铁：2～5份；氧化铯：0.03～0.04份；铁粉：15～20份。

优选地，所述氟化物为氟铝酸钾。

优选地，所述钾钠化合物为钛酸钾钠。

优选地，所述药粉的填充系数为10％～20％。

优选地，所述药粉的填充系数为15％。

优选地，所述焊丝的合缝方式为叠口形式或无缝形式。

优选地，所述无缝形式是通过焊合方式形成的。

本发明的有益效果：本发明所采用的技术方案，主要是在金属粉芯焊丝的药芯中添加钛酸钾钠、石墨、氧化铯三种物质，并优化这三种物质在焊丝的比例，来改善焊接过程的电弧特性，使得电弧稳定，减少飞溅。

石墨对于提高电弧短路过渡稳定性具有重要作用，能够提高小电流焊接时的电弧稳定性。但是过多的石墨会导致大颗粒飞溅，影响焊接接头质量。

钛酸钾钠能够提高电弧的导电能力，增加电弧稳定性，但是超过一定量的钛酸钾钠会影响药粉整体流动性，不利于生产。

氧化铯能够提高电弧稳定性，降低焊接电弧阴极斑点压力，但是超过一定量的氧化铯会导致电弧不稳，增加飞溅。

本发明同时优化配方中各种金属粉配比的最佳组合，既保证焊缝的力学性能，强度、塑性、韧性等满足要求，同时焊接过程基本无渣，无飞溅，避免焊后的清理，大大提高焊接效率。焊接效率相对于采用的DCRP接法提高30-40％。

附图说明

图1是叠口形式的焊丝截面；

图2是无缝形式的焊丝截面。

具体实施方式

为了更好地说明本发明，下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

一种适用于薄板焊接的金属粉芯型药芯焊丝，包含成分及质量份数如下：金属硅：3～4份；金属锰：3～6份；稀土硅铁：0.5～1份；氟化物：0.5～0.8份；铝镁合金：2～5份；石墨：1～1.5份；钾钠化合物：0.5～1份；钛铁：2～5份；氧化铯：0.02～0.04份；铁粉：10～20份。

该焊丝工艺制造路线同传统方式一致：钢带放带--轧U形槽--加粉--合缝--减径--粗拉--精拉--收线。放线--校直--层绕--包装，获得可以使用金属粉芯型焊丝。

焊丝合缝方式可以采用叠口形式如图1所示，也可以通过焊合方式形成无缝形状如图2所示。

无缝形式焊丝的工艺制造路线：钢带放带--轧U形槽--加粉--合缝--焊合--减径--粗拉--退火--精拉--收线。放线--校直--层绕--包装，获得可以使用金属粉芯型焊丝。

本发明制造工艺与现有技术相同，制造实施时首先根据技术要求采购符合成分要求的各种金属粉、合金粉、稀土硅，然后将这些原料按配方比例混合均勻、烘干后，再按一定的填充率加入到连续运行的SPCC半软钢带的U型槽中，再经轧制、闭合、拉拔生产出符合规格要求的药芯焊丝产品，或者将闭合后的药芯焊丝通过焊接方式焊合闭合口，然后拉拔成符合要求的药芯焊丝产品，经检验、包装即可形成产品。

实施例1

一种适用于薄板焊接的金属粉芯型药芯焊丝，包含成分及质量份数如下：金属硅：3份，金属锰：5份，稀土硅铁：0.8份，氟化物(氟铝酸钾)：0.6份，铝镁合金：4份，石墨：1份，钾钠化合物(钛酸钾钠)：1份，钛铁：2.5份，氧化铯：0.03份，雾化铁粉：15份。该发明金属粉芯型药芯焊丝药粉填充系数为15％，即药粉占焊丝的质量比为15:100。

根据本发明所研制的焊丝焊接过程采用80％Ar+20％CO₂气体保护，焊接过程工艺稳定，无明显飞溅。表1对比了采用直流反接的焊丝和本发明采用直流正接的焊丝在焊接效率上的不同，在焊接同样的焊缝尺寸情况下，采用本发明的焊丝在焊接速度上相对通常采用直流反接的焊丝有明显提高。

表1直流反接焊丝和直流正接焊丝焊接速度对比

实施例2

一种适用于薄板焊接的金属粉芯型药芯焊丝，包含成分及质量份数如下：金属硅：3份，金属锰：5份，稀土硅铁：0.8份，氟化物(氟铝酸钾)：0.6份，铝镁合金：4份，石墨：1.2份，钾钠化合物(钛酸钾钠)：0.8份，钛铁：2.5份，氧化铯：0.04份，雾化铁粉：15份。该发明金属粉芯型药芯焊丝药粉填充系数为15％。

根据本发明所研制的焊丝焊接过程采用100％CO₂气体保护，焊接工艺稳定，无明显飞溅。表2对比了采用直流反接的焊丝和本发明采用直流正接的焊丝在焊接效率上的不同，在焊接同样的焊缝尺寸情况下，采用本发明的焊丝在焊接速度上相对通常采用直流反接的焊丝有明显提高。

表2直流反接焊丝和直流正接焊丝焊接速度对比

本发明通过金属粉芯型药芯焊丝配方中钛酸钾钠、石墨和氧化铯的组合，同时优化各种金属粉配比的最佳组合，这样可以获得采用DCSP电源焊接的金属粉芯型药芯焊丝，焊接过程电弧稳定，基本无飞溅，同时降低了工件的热输入，使得焊接变形大大降低，相对于传统的DCRP连接方式，焊接熔敷效率大大提高。焊缝表面的基本无渣，焊后无需清渣，从而提高了工作效率。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应该涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。