灰铸铁焊接用焊丝及其制备方法与流程

本发明涉及铸铁焊接技术领域，更具体地说，涉及一种带有孕育剂的灰铸铁焊接技术及其相应的焊丝装备方法。

背景技术

灰铸铁是应用最为广泛的一种铸铁，约占铸件总含量的一半以上。但是，灰铸铁的特点是碳、硫与磷含量高、组织不均匀、塑性低，属于焊接性不良材料。灰铸铁焊接容易出现的问题：焊材与母材之间存在较大色差和硬度差。这主要有以下3个原因：

1)由于焊补处的化学成份与母材不完全一致；

2)焊补处缺少孕育过程；

3)焊补处铁液的冷却速率与铸件母材不一致。

技术实现要素：

有鉴于以上灰铸铁焊接色差大、本体与焊接处硬度差大的问题，提出了一种灰铸铁焊接用焊丝及其制备方法，通过调节所用焊丝的化学成分、并在焊丝中心加设孕育剂的方法，使得焊接处的材质与本体材质基本保持一致，从而实现了小色差或者无色差的焊接和硬度差在允许范围内的焊接。

灰铸铁焊接用焊丝，所述焊丝设置为中空结构，所述中空结构中填置有孕育剂，也即所述焊丝包括外部焊材与内部孕育剂两部分。

所述外部焊材的化学成分按重量比(单位：wt.％)包括3.50-3.70份的碳c、2.15-2.35份的硅si、0.55-0.90份的锰mn、0.06-0.10份的硫s、≤0.05份的磷p，余量为铁fe。前述重量比份配置的外部焊材在焊接烧结后能够保证与灰铸铁件本体母材的化学成分基本相同，从而实现焊接处于母材具有相似的机械性能，从而获得整体性能良好的灰铸铁件。

所述内部孕育剂为工业硅铁或者钡硅铁或者锶硅铁或者锆硅铁等工业用硅铁类材质。

具体地，所述硅铁的化学成分按重量比(单位：wt.％)包括74.0-80.0份的硅si、≤1.0份的钙ca、1.2-2.0份的铝al，余量为铁fe。

具体地，所述钡硅铁的化学成分按重量比(单位：wt.％)包括60.0-65.0份的硅si、0.8-2.5份的钙ca、1.0-2.0份的铝al、4.0-6.0份的钡ba、8.0-10.0份的锰mn，余量为铁fe。

具体地，所述锶硅铁的化学成分按重量比(单位：wt.％)包括70.0-80.0份的硅si、≤1.0份的钙ca、≤0.5份的铝al、0.6-1.0份的锶sr，余量为铁fe。

具体地，所述锆硅铁的化学成分按重量比(单位：wt.％)包括60.0-65.0份的硅si、0.5-1.0份的钙ca、0.8-1.2份的铝al、5.0-7.0份的锆zr、5.0-7.0份的锰mn，余量为铁fe。

作为本发明的进一步限定，所述灰铸铁焊接用焊丝呈三层结构状，上层结构与下层结构为设有平面结合面，且所述平面结合面可以相互配合，中间结构用于将上层结构和下层结构结合为一个整体，从而形成功能完整的灰铸铁焊接用焊丝。

更具体地说，所述上层结构和所述下层结构由所述外部焊材制成；所述中间结构包括所述内部孕育剂和粘结剂。

所述灰铸铁焊接用焊丝的制备方法是：

1)采用所述外部焊材加工成形所述下层结构和所述上层结构；

2)将颗粒状的所述内部孕育剂研磨成粉末，所述粉末的粒度可以为50um-100um；

3)清洗所述内部孕育剂粉末，以去除所述内部孕育剂粉末表面的油污杂志等，所述清洗剂可以为酒精，也即采用酒精洗涤所述内部孕育剂粉末；

4)烘干经过清洗后的内部孕育剂粉末，所述烘干的温度为180℃-200℃，烘干时间为2h；

5)将烘干后的内部孕育剂粉末与粘结剂混合，并搅拌均匀，所述粘结剂可以为胶水；

6)将混有粘结剂的所述内部孕育剂粉末涂抹在所述上层结构和所述下层结构的所述平面结合面上，并将所述上层结构和所述下层结构通过所述平面结合面结合或者拼接为一个整体的焊丝。

本发明的有益效果：通过采用本发明所述的设有孕育剂的灰铸铁焊接用焊丝，改善了灰铸铁焊接的外观质量，降低了焊接处与母材之间的色差；改善了焊接处的力学性能，降低了焊接处与母材之间的硬度差。

附图说明

图1是灰铸铁焊接用焊丝剖面结构示意图；

图2是灰铸铁焊接用焊丝横截面示意图；

图3是焊接处与母材对比图表，第一行为焊接处微相照片，第二行为母材微相照片；

图中，1-上层结构；2-下层结构；3-中间结构。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明的技术方案，将按照附图实施例进行详细说明，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的典型实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

如图1、图2所示，所述灰铸铁焊接用焊丝其上层结构1和下层结构2为半圆形横截面结构，所述半圆形横截面的上层结构1和下层结构2通过平面结合面组合为一个横截面为圆形的焊丝，所述上层结构1和下层结构2之间设有中间结构3，所述中间结构3包括内部孕育剂，所述中间结构3将所述上层结构1和下层结构2组合为一个功能完整的焊丝。

为了使焊丝达到最优的使用效果，将所述焊丝制成为350mm～400mm长、上层结构1和下层结构2的半圆形横截面的直径为8mm-12mm，所述中间结构3的厚度为0.15mm-0.25mm，按重量比计的话，所述内部孕育剂与外部焊材的重量比为0.5％-1％，也即孕育剂的加入量为0.5％-1％。

所述灰铸铁焊接用焊丝的制备方法是：

1)采用所述外部焊材加工成形所述横截面为半圆形、直径为10mm的下层结构2和所述上层结构1，所述外部焊材的化学成分按重量比(单位：wt.％)为碳当量ce为4.40775、碳c为3.65、硅si为2.25、锰mn为0.21、硫s为0.023、磷p为0.031，余量为铁fe；

2)取上述1)中外部焊材重量的0.5％份的颗粒状硅铁内部孕育剂，并将颗粒状的所述硅铁内部孕育剂研磨成粉末，所述粉末的粒度可以为50um-100um；

3)清洗所述硅铁内部孕育剂粉末，以去除所述硅铁内部孕育剂粉末表面的油污杂志等，所述清洗剂可以为酒精，也即采用酒精洗涤所述硅铁内部孕育剂粉末；

4)烘干经过清洗后的硅铁内部孕育剂粉末，所述烘干的温度为180℃-200℃，烘干时间为2h；

5)将烘干后的硅铁内部孕育剂粉末与粘结剂混合，并搅拌均匀，所述粘结剂可以为胶水；

6)将混有粘结剂的所述硅铁内部孕育剂粉末涂抹在所述上层结构和所述下层结构的所述平面结合面上，并将所述上层结构和所述下层结构通过所述平面结合面结合或者拼接为一个整体的焊丝。

用制成的所述焊丝焊接下述化学成分的灰铸铁件，所述待焊接的灰铸铁的化学成分按重量比(单位：wt.％)为碳c为3.05-3.25、硅si为1.7-2.0、锰mn为0.55-0.9、硫s为0.09-0.1、磷p为≤0.03，余量为铁fe。采用此配置的焊丝对以上灰铸铁件进行焊接，在焊接后对焊接处或者焊缝与母材进行硬度测试和色差比对，从图3所示的试验对比可知焊接处与母材的色差较小，经过打磨后几乎同色；对母材和焊接处进行硬度测试，母材的硬度为189hb(质量要求的标准硬度值为170hb-190hb)，焊接处的硬度为219hb，焊接处的硬度可以满足铸件整体的需求。本发明所制备的焊丝很好的解决了灰铸铁接焊接的焊接处会有与母材色差大和硬度等机械性能偏差超标的问题。

以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。