一种用于水泥辊堆焊自保护药芯焊丝的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于焊材的技术领域，涉及一种自保护药芯焊丝，具体涉及一种用于水泥 辊堆焊自保护药芯焊丝。
【背景技术】
[0002] 水泥辊堆焊自保护药芯焊丝具有许多气体保护焊丝所不具备的优点，其具有操作 简便，综合成本低，焊接效率高；抗风能力强，熔深浅合金稀释率低等优点。同时添加适量的 铬、镍、锰、硅、铌等合金元素，提高了熔敷金属的硬度，达到耐磨粒磨损的效果。但由于水泥 辊堆焊自保护药芯焊丝的研制难度大，是焊接领域的高新技术，目前国际上只有少数国家 能掌握全套的技术。
[0003] 现有技术中的配方中，通常加入大量Al、Mg等强脱氧、脱氮剂，例如申请号为 201110435344. 8的发明专利"一种磨煤辊用耐磨堆焊药芯焊丝"中，就加入了铝镁合金这些 强脱剂，加入这些强脱剂，造成焊接工艺性能差、飞溅大、脱宅困难，而残留的Al元素会使 焊缝金属的韧性和塑性显著降低，而且这种焊丝应用到水泥堆焊中，无法改善水泥辊的使 用寿命。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是提高水泥辊使用寿命，降低水泥生产企业的成本，并提供一种能 够改善自保护药芯焊丝焊接工艺性能，主要目的是降低焊接时的飞溅，改善焊缝成型的用 于水泥辊堆焊自保护药芯焊丝。
[0005] 本发明为实现其目的采用的技术方案是：
[0006] -种用于水泥辊堆焊自保护药芯焊丝，药芯成分的重量百分比为：碳化铬： 20-40%，Ni :0· 5-1%，氟化物：0· 2-1%，Si02:0. 1-1%，C :1-3%，Mn:l-5%，Si:l-3%， 硼铁：3-8%，金属铬：30-50%，铌铁：10-20%，其余为铁粉；药芯占焊丝总重量的比例为 47-51 % 〇
[0007] 药芯成分的重量百分比为：碳化铬：25-35%，Ni :0. 6-0. 9%，氟化物：0. 4-0. 7%， Si02:0. 4-0. 7 %，C : 1. 5-2. 5 %，Mn: 2-4 %，Si : 1. 5-2. 5 %，硼铁：4-6 %，金属铬：35-45 %， 铌铁：13-17 %，其余为铁粉；药芯占焊丝总重量的比例为50%。
[0008] 所述碳化铬中碳的含量彡10%。
[0009] 所述硼铁中硼元素的含量为23-30%。
[0010] 药芯各成分选用粉状或颗粒状，颗粒度的要求为60目筛通过率100%，且小于180 目的微粉不超过8%。
[0011] 本发明的有益效果是：本发明制造的水泥辊堆焊自保护药芯焊丝具有优异的焊接 工艺性能，通过药芯各成分的配合与配比，实现了飞溅小，明显的改善了焊缝成型的效果， 主要用于磨损严重的工况条件下的工件，如水泥辊的堆焊修复，也可用于复合板以及磨煤 辊等材料或工件的堆焊。可显著提高水泥辊的使用寿命，经试验，比普通焊丝堆焊的水泥辊 寿命提高I. 5倍以上。水泥磨辊辊套堆焊后，经试验使用寿命达到20000小时以上。该焊 丝也可用于复合板以及磨煤辊等材料或工件的堆焊。
[0012] 本发明各成分的具体作用如下：
[0013] 碳化铬中主要含有碳和铬两种元素，碳元素主要有两方面作用，一是向焊缝金属 里渗碳，与铬元素形成不同的碳化铬；二是起到与空气中的氧反应，可生成CO2，起到保护电 弧的作用，因此无需外加造气剂就能避免产生焊接气孔。铬主要作用是渗合金，与碳结合生 成不同的碳化铬，增加焊缝金属的硬度和耐磨性。
[0014] Ni元素作为合金元素添加到配方中，主要作用是增加焊缝金属的塑形，使焊缝金 属即使出现龟裂也不会产生脱落、掉块等现象。
[0015] 氟化物一般用氟化钠或冰晶石，添加氟化物主要目的可以降低焊缝金属中的氢含 量，防止焊缝金属出现气孔或者气体压痕等缺陷。
[0016] 石英砂中的主要成分是SiO2，添加适量的SiO2可以细化熔滴，减小飞溅颗粒尺寸， 降低飞溅率。较少量的石英砂就能减少焊接飞溅，比二氧化钛效果明显。传统的该类型焊丝 需要添加较多的稳弧剂二氧化钛，加入过多的二氧化钛会在焊道上产生较多的熔渣，从而 容易引起焊道与焊道之间的夹杂而降低耐磨性，此外还在焊道上引起圆形"压痕"，影响焊 道的美观，不添加二氧化钛会产生大颗粒飞溅，用石英砂代替二氧化钛可以解决上述缺点。
[0017] C元素主要有两方面作用，一是向焊缝金属里渗碳，与铬元素形成不同的碳化铬； 二是起到与空气中的氧反应，可生成CO2，起到保护电弧的作用，因此无需外加造气剂就能 避免产生焊接气孔。传统的焊丝一般加入Al、Mg等作为脱氧和脱氮剂，加入Al、Mg元素则 与空气中的氧生成氧化铝、氧化镁，这些氧化物的熔点比较高，因此在堆焊时容易产生氧化 物的夹杂；另外焊缝中残留的Al会导致耐磨性降低。碳与铬结合生成高硬度、高熔点的碳 化铬，增加焊缝金属的硬度和耐磨性。由于碳化铬中碳元素含量低，不能满足碳含量达到设 计要求，因此添加高纯度的石墨。
[0018] Mn作为合金元素填加，填加 1-5%的Mn元素能提高焊缝金属的塑性，提高抗裂纹 能力，抑制出现宽而深的裂纹，目的是为了得到表面有细小裂纹的焊缝，这种有细小裂纹的 焊缝可以释放焊接时产生的应力且不易脱落。
[0019] Cr元素作为合金元素填加，金属铬主要含有Cr元素，铬元素加入主要是为了在电 弧热的作用下和碳元素化合，形成高硬度的碳化铬，从而增加焊缝金属的耐磨度。
[0020] Si作为合金元素添加，与其它合金元素一起起到强化焊缝金属的作用，提高焊缝 硬度，此外还可以起到细化熔滴减少飞溅的作用。
[0021] 硼铁作为合金元素添加，B元素与碳在高温作用下可生成碳化硼，碳化硼硬度高， 可以弥散的分布在焊缝金属中，能显著提高焊缝金属硬度和耐磨性。同时添加 3-8%硼元素 还有改善焊缝成型的作用，添加适量的硼，可使焊缝表面变得光滑细腻，焊道平整，焊道两 边缘平齐。
[0022] 铌铁中Nb元素可与碳结合生成碳化铌，高硬度的碳化铌可弥散的分布在焊缝金 属中，保护基体不受磨损，碳化铌尺寸较小，因此分布更致密，耐磨损效果比高碳铬铁更佳。
【具体实施方式】
[0023] 本发明的目的是提高水泥辊使用寿命，降低水泥生产企业的成本，并提供一种能 够改善自保护药芯焊丝焊接工艺性能，主要目的是降低焊接时的飞溅，改善焊缝成型的用 于水泥辊堆焊自保护药芯焊丝，本发明的自保护药芯焊丝，在堆焊熔敷金属保持不变的前 提下，通过各原料成分的相互作用，能产生韧性好的交错形式的马氏体组织，且使孪晶组织 减少，在保证焊丝高硬度、耐磨性的基础上，还大幅度的提高了堆焊熔敷金属的韧性。
[0024] 下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明。
[0025] -种用于水泥辊堆焊自保护药芯焊丝，关键在于，药芯成分的重量百分比为：碳化 铬：20-40%，Ni :0· 5-1%，氟化物：0· 2-l%，Si02:0. 1-1%，C :l-3%，Mn:l-5%，Si:l-3%， 硼铁：3-8%，金属铬：30-50%，铌铁：10-20%，其余为铁粉；药芯占焊丝总重量的比例为 47-51 % 〇
[0026] 按上述比例配制药粉，用铁粉进行平衡，采用不同的填充系数和不同厚度的钢带 制成规格不同的药芯焊丝产品，主要规格为Φ 2. 8mm，Φ 3. 2mm的药芯焊丝产品。
[0027] 推荐焊接参数：
[0028] 焊接电流：32〇-45〇A
[0029] 焊接电压：30-40V
[0030] 干伸长度：25_35mm
[0031] 焊丝直径：Φ 2. 8_
[0032] 母材：碳钢钢板
[0033] 焊丝熔敷金属硬度要求（堆焊三层以上的硬度指标）：
[0034] HRC 彡 60
[0035] 干砂橡胶轮磨损试验（失重法）：< 0· 040g
[0036] 本发明采用H08A的钢带做为外皮材料，其化学成分C :0. 05-0. 08 %，Mn : 0. 20-0. 30%，S彡0. 02%，P彡0. 02%，药粉的填充系数在47-51%之间，所制作的药芯焊 丝规格为Φ2.8_。其中的药粉成分重量百分比如下：
[0037] 实施例1.
[0038] 一种用于水泥辊堆焊自保护药芯焊丝，药芯成分的重量百分比为：碳化铬：23%， Ni :0· 5 %，氟化钠：0· 3 %，Si02:0. 2 %，C:l. 2 %，Μη:1· 5 %，Si:l. 2 %，硼铁：3· 5 %， Cr:56. 6%，铌铁：12%，铁粉：余量。
[0039] 该焊丝焊接时电弧燃烧稳定，飞溅小，为细颗粒飞溅，焊缝成型平滑，无气孔现象。
[0040] 实施例2。
[0041] 一种用于水泥辊堆焊自保护药芯焊丝，药芯成分的重量百分比为：碳化铬：25%， Ni :0· 7 %，氟化钠：0· 5 %，Si02:0. 5 %，C:l. 6 %，Μη:2· 3 %，Si:l. 5 %，硼铁：3· 8 %， Cr:49. 1%，铌铁：15%，铁粉：余量。
[0042] 该焊丝焊接时电弧燃烧稳定，飞溅小，为细颗粒飞溅，焊缝成型平滑，无气孔现象， 脱渣容易。
[0043] 实施例3.
[0044] 一种用于水泥辊堆焊自保护药芯焊丝，药芯成分的重量百分比为：碳化铬：29%， 镍粉：〇· 7%，氟化钠：0· 6%，Si02: