一种增大熔深的药芯焊丝及其制备方法与应用
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种焊接材料，尤其涉及一种增大熔深的药芯焊丝及其制备方法与应用。
【背景技术】
[0002]随着工业技术的迅猛发展，焊接结构向大型化、高参数化、高强韧性方向发展。高强韧性的中厚板在焊接结构上的应用越来越多，目前埋弧焊、富氩气体保护焊是中厚板焊接的主要工艺。中厚板的焊接需要开坡口，多层多道焊接，焊接生产工序复杂，焊接生产效率低。公布号为CN103831541A发明专利“高强钢对接接头激光-MIG电弧复合焊接方法”采用激光-MIG电弧复合热源提高熔深，该方法设备复杂，投资大，灵活性差，应用受到限制。将特定成分的活性剂用有机溶液调成糊状，涂覆在洁净的焊接工件表面，待有机溶液挥发后焊接，可提高熔深。涉及活性剂的专利如公布号为CN103962752A的发明专利“一种用于耐候钢MAG焊接的活性剂及使用方法”、公布号为CN103962750A的发明专利“一种用于不锈钢MAG焊接的活性剂及使用方法”、公布号为CN102626839A的发明专利“一种用于钛合金钨极氩弧焊的活性剂”等。活性剂目前主要用于不锈钢、钛及钛合金等材料，活性剂的使用增加了焊接生产工序，存在着使用不方便的缺点，且用量也不容易精确控制，使得焊接质量的稳定性稍差。适用于碳钢的活性剂还鲜有报道。
[0003]富氩气体保护焊接常用的焊接材料为药芯焊丝和实芯焊丝。药芯焊丝具有电弧稳定、飞溅小、化学成分调整容易等优点，但其存在制造工艺复杂、成本高，送丝性能不如实芯焊丝等缺点。实芯焊丝的送丝性能好，但其成分调整困难，焊接飞溅大、电弧稳定性差，熔深较浅，特别是MIG焊的熔深更浅，为了焊透，往往需要开大坡口，这就使得填充金属量增加，焊接生产率降低。
[0004]随着大型焊接结构应用的逐渐增多，以及结构运行工况的日益苛刻(如低温、大载荷、高温等)，中厚板的应用逐渐增多，焊接工作量大幅度增加，用户对低成本、送丝性能优异、熔深大、质量稳定的高效化焊接材料，特别是适于自动焊的药芯焊丝需求也更加迫切。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是针对现有药芯焊丝富氩气体保护焊熔深浅，需要开坡口，多层多道焊，焊接生产率低等弊端，提供一种增大熔深的药芯焊丝及其制备方法与应用。
[0006]为了解决以上技术问题，本发明的技术方案为:
[0007]高锰酸钾作为熔深活性剂在制备药芯焊丝中的应用。
[0008]—种药芯焊丝的药粉，其包含熔深活性剂，所述熔深活性剂为高锰酸钾，熔深活性剂占药粉总质量的0.5-1.5%。
[0009]优选的，所述药粉中的粒度分布为74-297 μ m。
[0010]优选的，所述药粉的化学成分按质量百分比计包含有以下组分:C含量不大于0.12%, Si含量不大于0.6%，Μη含量不大于1.5%，0.35?0.6% Mo，S含量不超过
0.035%, P含量不超过0.035%，0?2.0% K2C03粉末，0.5?1.5%高锰酸钾粉末，余量为Fe和不可避免的对药芯焊丝性能没有影响的杂质。
[0011]进一步优选的，C的含量为0.06%?0.1%, Μη的含量为1.0%?1.5%，Si的含量为 0.45%?0.6%o
[0012]上述药粉粉末材料中，碳酸钾的成分以重量比计K2C03含量不小于95%;高锰酸钾以重量比计ΚΜη04含量不小于99.3%。
[0013]上述药粉在制备药芯焊丝中的应用。
[0014]一种增大熔深的药芯焊丝，包括上述药粉和用于包裹药粉的管壁。
[0015]优选的，所述药芯焊丝的直径为1.2-1.6mm。
[0016]优选的，所述焊丝的截面形状为圆环形。
[0017]优选的，所述管壁为SPCC或H08A低碳钢材质。
[0018]上述药芯焊丝的制备方法，包括如下步骤:
[0019]1)将设定壁厚和设定宽度的钢带进行乳制，使其横截面的形状为U形；
[0020]2)向乳制的钢带的U形槽中加入所述药粉；
[0021 ] 3)将U形槽合口，使药粉包裹在U形槽中，通过拉拔减径，制得药芯焊丝。
[0022]优选的，步骤1)中，所述钢带的壁厚为0.4-1.0mm，宽度为12-16mm ;或所述钢带为SPCC钢带。
[0023]优选的，步骤2)中，U形槽中药粉的填充率为10% -15%。填充率为药粉质量与药粉、钢带质量之和的比值。
[0024]优选的，步骤3)中，拉拔减径后的直径为1.2-1.6mm。
[0025]上述药芯焊丝在富氩气体保护焊中的应用，富氩气体中Ar为80% _95%，余量为氧气或二氧化碳气体。
[0026]上述药芯焊丝中合金元素的作用如下:
[0027]C含量小于0.06%时，熔敷金属中铁素体比例较高，强度偏低，不利于针状铁素体的形成，而超过0.12%会使熔敷金属强度过高，珠光体比例增大，也不利于铁素体的大量形成。主要来源于铁合金粉。
[0028]Si熔敷金属中含Si量控制在0.6%以下，超过0.6%焊缝增Si严重，对焊缝的韧性、塑性不利，因此应控制焊丝中的Si量，Si主要来源于硅铁粉。
[0029]Μη是焊缝强化的有效元素，当焊缝中Μη含量低于1.0%时，焊缝强度偏低，需要添加其他合金元素强化；当焊缝中Μη含量高于1.5%时，焊缝金属的低温韧性明显下降。Μη在焊接过程中可以脱氧、脱硫、降低热裂纹倾向。来源于锰粉或锰铁粉。
[0030]Mo是固溶强化的元素，加入Mo是为了确保焊缝金属的强度，Mo应适量加入，过量加入会使脆性转变温度提高，导致焊缝金属的韧性降低。来源于钼粉或者钼铁粉。
[0031]S、P元素对焊缝金属低温韧性有危害作用，易使焊缝产生裂纹，应尽量降低，要求药芯焊丝中S、P含量分别不超过0.035%。
[0032]稳弧剂:主要起稳定电弧的作用，来源于K2C03粉末。
[0033]熔深活性剂:加入高锰酸钾，增加电弧和液态金属的氧化性，使熔池表面形成氧化物，通过影响熔池液态金属的表面张力，改变其流向，将电弧热传递到熔池底部增加熔深。熔池表面的氧化物亦使导电面积减小，电弧收缩，增大熔深。加入量低于0.5 %时，氧化性较弱，增加熔深的效果不明显；加入量超过1.5%时，氧化性过大，焊缝增氧，夹杂物增多，降低焊缝金属的韧塑性。
[0034]本发明的有益技术效果为:
[0035](1)本发明的药芯焊丝的熔深比较深，所以母材可以不用开坡口，或者只需要开小坡口、留大钝边，使得填充金属量减少，焊接生产率得到极大提高。同时也不易产生未熔合焊接缺陷，提高了焊接结构的安全性。
[0036](2)熔敷金属的成分可以通过改变药芯焊丝药粉的成分进行相应调整，所以可以通过调整药芯焊丝的药粉组分，焊接不同强度级别的钢材，使药芯焊丝的应用范围扩大。
[0037](3)本发明的富氩气体保护增大熔深药芯焊丝可以缠绕成盘，也可以装桶，适于连续自动焊，特别是机器人焊接。
[0038](4)本发明的药芯焊丝焊接时，采用富氩气体保护，焊接电弧稳定，飞溅小，焊接质量高，同时，富氩气体保护还适于高强度结构件的焊接。
【具体实施方式】
[0039]下面结合【具体实施方式】对本发明的技术方案作进一步说明。
[0040]实施例1
[0041](1)选用壁厚为0.9mm，宽度为16mm的市售SPCC钢带，用超声波清洗设备清洗后利用现有的药芯焊丝生产线，沿钢带长度方向(纵向)将其乳制成横截面为U形。
[0042]SPCC 钢带的化学成分(质量％ )为，0.06% C、0.02% S1、0.43% Μη、0.012% S、
0.023% Po