药芯焊丝、其生产方法及用图
【专利摘要】本发明公开了一种药芯焊丝，所述药芯焊丝包括外壳，所述外壳设有管腔，所述管腔容纳有药芯，其特征在于：所述制造外壳的不锈钢为奥氏体不锈钢。本发明提供一种与炼镁还原罐材质相近的CO2气体保护药芯焊丝，所述焊丝具有较高的焊接效率，良好的操作性，而且电弧挺度好，飞溅小，可全位置焊接。
【专利说明】
药芯焊丝、其生产方法及用途
技术领域
[0001] 本发明涉及一种药芯焊丝，尤其涉及一种用于焊接不锈钢的药芯焊丝，特别是一 种用于炼镁还原罐的药芯焊丝，其生产方法及其用途。
【背景技术】
[0002] 在工业制造领域，焊接是连接钢铁材料部件的一种基本手段。和手工电焊条以及 实心焊丝相比，药芯焊丝具有工艺性能好和高效节能等优点。药芯焊丝广泛地用于焊接由 各种钢材料制成的部件。药芯焊丝的焊接特性取决于外壳与药芯的成分。
[0003] 但是，不同的钢材料有不同的材料特性，适用于焊接一种钢材料的药芯焊丝不一 定适用于焊接另一种钢材料。而且，相对于焊条和实心焊丝，药芯焊丝制造工艺相对复杂。 特别是，药芯焊丝药芯中各种成分的粉剂混合必须均匀，粉剂的致密度高；否则，将会影响 药芯焊丝的质量。所以，相对于焊条和实心焊丝，药芯焊丝制造对制造设备要求高，制造成 本也相对高。
[0004] 硅热法炼镁工艺所采用的还原罐材质通常为不同的Cr、Ni含量及其他元素组成 的奥氏体合金钢。其中一种典型的炼镁还原罐所使用的材料，其成分的大致含量如下表所 不。
[0006] 炼镁还原罐的一种焊接方法是采用A402或A407焊条焊接，或者采用与罐体材质 相近的M407焊条进行焊接。A402和A407焊条由于化学成分与罐体材质不匹配，罐体焊接 后往往容易出现焊缝热裂纹，使罐体失效。M407虽与罐体材质相近，但焊条焊接效率低，耐 热性较差，浪费较大。
【发明内容】
[0007] 本发明的第一个目的是提供一种焊接效率高的药芯焊丝。
[0008] -种药芯焊丝，所述药芯焊丝包括外壳，所述外壳设有管腔，所述管腔容纳有药 芯，其特征在于：所述制造外壳的不锈钢为奥氏体不锈钢。
[0009] 优选地是，所述药芯按照重量百分比含有：含有Si02的粉体2 % -10% ;钛酸钾 2% -8 % ;含有Ti02的粉体20% -35% ;锰粉5 % -15% ;镍粉0-4% ;铝镁合金0-4% ;氟化 物 0-4% ;金属铬 35%-50% ;氮化铬 0.5-4% ;Al2030-4% ;Zr020-4% ;Bi2030-2%。
[0010] 优选地是，所述含有SiOj^粉体中Si02重量含量为90%以上。
[0011] 优选地是，所述含有Si02的粉体为石英粉或SiO 2粉体。
[0012] 优选地是，所述含有1102的粉体中Ti02重量含量为90%以上。
[0013] 优选地是，所述含有Ti02的粉体为金红石粉或Ti02粉。
[0014] 优选地是，所述药芯重量为药芯焊丝重量的20%~35%。
[0015] 优选地是，所述的奥氏体不锈钢为304或304L不锈钢。
[0016] 优选地是，所述的氟化物选自LiF，MgF2, CaF2, Na3AlF6, K3A1F6, NaF中的一种或者 多种。
[0017] 优选地是：所述药芯焊丝用于焊接不锈钢工件，所述不锈钢工件为奥氏体不锈钢 制成。
[0018] 优选地是：所述药芯焊丝用于焊接炼镁还原罐。
[0019] 本发明的第二个目的是提供一种焊接效率高的药芯焊丝。
[0020] 一种药芯焊丝，所述药芯焊丝包括外壳，所述外壳设有管腔，所述管腔容纳有 药芯，其特征在于：所述药芯按照重量百分比含有：含有Si0 2的粉体2% -10% ;钛酸钾 2% -8 % ;含有Ti02的粉体20% -35% ;锰粉5 % -15% ;镍粉0-4% ;铝镁合金0-4% ;氟化 物 0-4% ;金属铬 35%-50% ;氮化铬 0.5-4% ;Al2030-4% ;Zr020-4% ;Bi2030-2%。
[0021] 优选地是，所述含有Si〇j^粉体中Si02重量含量为90%以上。
[0022] 优选地是，所述含有Si02的粉体为石英粉或SiO 2粉体。
[0023] 优选地是，所述含有1102的粉体中TiO 2重量含量为90%以上。
[0024] 优选地是，所述含有Ti02的粉体为金红石粉或TiO 2粉。
[0025] 优选地是，所述药芯重量为药芯焊丝重量的20 %~35%。
[0026] 优选地是，所述的奥氏体不锈钢为304或304L不锈钢。
[0027] 优选地是，所述的氟化物选自LiF，MgF2, CaF2, Na3AlF6, K3A1F6, NaF中的一种或者 多种。
[0028] 优选地是，所述制造外壳的不锈钢为奥氏体不锈钢。
[0029] 优选地是，所述药芯焊丝用于焊接不锈钢工件，所述不锈钢工件为奥氏体不锈钢 制成。
[0030] 优选地是，所述药芯焊丝用于焊接炼镁还原罐。
[0031] 本发明的第三个目的是提供一种药芯焊丝的生产方法，其特征在于：前述配比选 择材料，采用拉伸成型的方法拉制药芯焊丝。
[0032] 上述的镍粉、铝镁合金、氟化物、氮化铬、氧化铝及氧化锆，可以选择其中一种或几 种按照上述各自的百分含量加入药芯中。
[0033] 优选地是，采用电弧焊焊接不锈钢。
[0034] 本发明提供一种与炼镁还原罐材质相近的C02气体保护药芯焊丝，所述焊丝具有 较高的焊接效率，良好的操作性，而且电弧挺度好，飞溅小，可全位置焊接。
【附图说明】
[0035] 图1为一种药芯焊丝的结构示意图。
[0036] 图2为本发明中的药芯焊丝使用的不锈钢的钢带示意图。
[0037] 图3为被加工成U型的不锈钢钢带示意图。
[0038] 图4为U形的不锈钢钢带槽口被合上后的结构示意图。
[0039] 图5为拉拔成形后的药芯焊丝结构示意图。
[0040] 图6为本发明中的药芯焊丝横截面图。
【具体实施方式】
[0041] 由于具有良好的耐腐蚀性能，不锈钢材料具有广泛的应用。能源、石油、化工、机 械、建筑装修、食品机械、医疗器械等领域均大量使用不锈钢材料。根据成分的不同，不锈 钢分为奥氏体不锈钢、铁素体不锈钢、奥氏体-铁素体不锈钢、及马氏体不锈钢。奥氏体不 锈钢含铬大于18%，另外还含有8%以上的镍及少量钼、钛、氮等元素。铁素体不锈钢含铬 12%~30%，不含有或仅含有微量的镍。马氏体不锈钢中也不含有或仅含有微量的镍。奥 氏体-铁素体不锈钢是由奥氏体和铁素体组成的不锈钢。不锈钢的另一种分类方法是按照 数字命名，如200系列、300系列、400系列。每一系列均包括多种细分不锈钢。300系列主 要是奥氏体不锈钢。400系列主要包括铁素体不锈钢和马氏体不锈钢。
[0042] 不锈钢产品中，焊接是常用的不同零部件之间的连接方式。在上述各种应用中，奥 氏体体不锈钢工件的焊接是不可避免的，特别是汽车领域，压力容器，热交换器等等。焊接 是连接金属最经济且效率最高的方法，比如炼镁还原罐用到的耐热铸钢工件，大量使用焊 接工艺。
[0043] 炼镁还原罐的焊接通常都采用A402或A407焊条焊接，也有采用与罐体材质相近 的M407焊条进行焊接。A402和A407焊条由于化学成分与罐体材质不匹配，罐体焊接后往 往容易出现焊缝热裂纹，使罐体失效。M407虽与罐体材质相近，但焊条焊接效率低，耐热性 较差，浪费较大。
[0044] 图1为一种药芯焊丝的结构示意图。如图1所示，药芯焊丝60包括外壳33。外壳 33为管状并设有管腔（图中未示出）。管腔内容纳有药芯31。药芯31沿外壳33的轴向充 满管腔。其生产方法为，将图2所示的钢带13卷成如图3所示的U型，形成U型槽14。将 药芯放置于U型槽14内，使U型槽14的开口闭合，如图4所示。然后再采用拉制机器拉伸 U型钢带13。拉伸次数一般为两次。经过拉伸后，制成图5所示的药芯焊丝。图6是拉拔 后的焊丝1的横截面示意图，药芯12被钢带11制成的外壳包裹在中部。其横截面为搭接， 具有接缝15。
[0045] 焊接不同材料制成的工件时，外壳及药芯的成分均需满足一定的要求。如外壳材 料需要满足拉伸性能要求，以达到制造容易的目的。对熔敷金属的成分及性能要求，需要外 壳、药芯或药芯与外壳共同配合实现。如要求熔敷金属达到防腐蚀的性能，则熔敷金属中必 须含有13%以上的铬才能满足最基本的防腐蚀要求。
[0046] 焊剂中各成分的作用如下所述：
[0047] 含有Si02的粉体，是很好的造渣剂，能够稳定电弧，提高液态金属的润湿性，使焊 道成形美观。适量的Si0 2或石英粉可获得良好脱渣性能。Si02或石英粉太少，其优点不能 发挥；含量太高，则熔渣呈玻璃状，脱渣性能恶化。使用石英粉，原料来源广泛，获取方便。
[0048] 钛酸钾，是良好的造渣剂和稳弧剂。钛酸钾含量太少，稳弧效果不明显；含量过多， 则对焊缝金属的塑性和韧性不利。
[0049] 含有Ti02的粉体，是本发明中焊剂的主要造渣剂和稳弧剂，可以提高熔渣的流动 性和脱渣性。Ti0 2或金红石含量太少，则电弧稳定性和脱渣性不好；TiO 2或金红石含量过 多，则焊缝金属塑性变差。使用金红石，原料来源广泛，获取方便。
[0050] 锰粉，尤其是电解锰粉是合金剂和奥氏体形成元素，锰还可以在焊接冶金过程中 脱硫而防止焊接热裂纹的产生。
[0051] 镍粉，是奥氏体形成元素，可以提高耐热钢的高温强度和抗蠕变性能。
[0052] 铝镁合金，焊剂中加入铝镁合金主要起脱氧剂和稳定电弧的作用。铝镁合金含量 太少，脱氧不足；含量太多，电弧稳定性恶化。
[0053] 氟化物，氟化物可以LiF，MgF2, CaF2, Na3AlF6, K3A1F6, NaF等一种或者多种氟化物。 氟化物的加入可以降低熔渣的熔点和粘度，提高液态金属的润湿性，同时还可以防止气孔 和凹坑等焊接缺陷。氟化物含量太少，则其有益作用不明显；含量太多，则熔滴增大，电弧稳 定性变差，飞溅增多。
[0054] 金属铬，铬可以提高焊缝金属的高温强度，耐腐蚀性能和抗高温氧化性。为了保证 炼镁还原罐在1200°C以下的抗高温氧化性，焊缝金属中的铬含量应控制在25%以上，则焊 剂中金属铬的含量应控制在35-50 %，优选40 % -50 %。
[0055] 氮化铬，通过氮化铬的形式向焊缝中过渡氮。氮是奥氏体形成元素，在奥氏体耐热 钢中，氮化物在晶界析出可以提高钢的高温强度和抗蠕变性能。但是焊缝金属中的氮含量 不宜超过0. 25%，否则会出现气孔且降低韧性。
[0056] A1203，可以调节熔渣的熔点而不会改变熔渣的粘度，有利于焊丝的全位置焊接。 A1203的含量太少，则其作用不明显；含量太高，则会恶化脱渣性能。
[0057] Zr02，可以改变熔渣的线膨胀系数，提高熔渣的粘度。适量的Zr02可以提高脱渣 性，但是过量的Zr(Vl#使熔渣的粘度过高而恶化脱渣性。
[0058] 下面结合实施例对本发明进行详细的描述：
[0059] 实施例
[0060] 本发明中的药芯焊丝各实施例使用的外壳的成分及其性能如表1所示。
[0061] 表1:(重量百分含量）
[0063] 本发明的各实施例中的药芯焊丝的药芯配方如表2所示，实施例1-15外壳采用 304L不锈钢；实施例16-21外壳采用304不锈钢。实施例1-14含有Si0 2的粉体为石英粉， 3102重量含量90%以上；实施例15-21含有5102的粉体为510 2粉。实施例1-16含有1102 的粉体为金红石粉，1102重量含量90%以上；实施例17-21含有1102的粉体为110 2粉。实 施例1-10中的氟化物为氟化钠；实施例11-14中的氟化物为氟化钙；实施例16-18中的氟 化物为MgF 2。实施例19-21中的氟化物为K3A1F6。
[0064] 表2:(重量百分含量）
[0067] 表3采用上述方法制造的药芯焊丝的焊接炼镁还原罐，其熔敷金属成分如下表所 示：（wt % )
[0069] 表4采用上述方法制造的药芯焊丝焊接炼镁还原罐，其熔覆金属机械性能如下表 所示：
[0070]
[0071]
[0072] 从表3和表4中的数据可以看出，使用本发明中的药芯焊丝焊接炼镁还原罐，其熔 敷金属成分和机械性能与炼镁还原罐的成分及机械性能相近，适于焊接炼镁还原罐。
[0073] 表5焊接参数
[0074]
[0075] 采用表5的焊接参数进行平焊和立焊，以测试焊丝的工艺性能。对于电弧能够连 续燃烧，不出现断弧，电弧不出现飘逸和闪动，则评价为良好，反之则评价为差。对于飞溅的 评价，在焊接过程中以不出现大颗粒金属爆出，且飞溅颗粒直径小于2_，则评价为小，否则 评价为大。对于脱渣性的评价，以能自动脱除或者以lkg的铁锤从角焊缝试板背部敲击能 够全部脱除为良好，否则为差。对于熔渣覆盖性的评价，以熔渣能够完整且均匀的覆盖于焊 道表面为良好，反之为差。对于焊缝成形的评价，以焊缝与工件过渡圆滑，焊缝成形平整，立 焊焊道没有下坠为良好，反之为差。
[0076] 表6平焊工艺性
[0080]
[0081] 本发明中的实施例仅用于对本发明进行说明，并不构成对权利要求范围的限制， 本领域内技术人员可以想到的其他实质上等同的替代，均在本发明保护范围内。
【主权项】
1. 一种药芯焊丝，所述药芯焊丝包括外壳，所述外壳设有管腔，所述管腔容纳有药芯， 其特征在于： 所述制造外壳的不锈钢为奥氏体不锈钢。2. 根据权利要求1所述的药芯焊丝，其特征在于：所述药芯按照重量百分比含有：含有 SiO2的粉体2 % -10% ;钛酸钾2 % -8 % ;含有TiO2的粉体20% -35% ;锰粉5 % -15% ;镍 粉0-4% ;铝镁合金0-4% ;氟化物0-4% ;金属铬35% -50% ;氮化铬0. 5-4% ;Al2030-4% ; Zr020-4% ;Bi2030-2%。3. 根据权利要求1所述的药芯焊丝，其特征在于：所述含有SiO 2的粉体中SiO 2重量含 量为90%以上。4. 根据权利要求3所述的药芯焊丝，其特征在于：所述含有SiO 2的粉体为石英粉或 Si(Mt体。5. 根据权利要求1所述的药芯焊丝，其特征在于：所述含有TiO 2的粉体中TiO 2重量含 量为90%以上。6. 根据权利要求5所述的药芯焊丝，其特征在于：所述含有TiO 2的粉体为金红石粉或 Ti O2 粉。7. 根据权利要求1所述的药芯焊丝，其特征在于：所述药芯重量为药芯焊丝重量的 20%~35%。8. 根据权利要求1所述的药芯焊丝，其特征在于：所述的奥氏体不锈钢为304或304L 不锈钢。9. 根据权利要求1所述的药芯焊丝，其特征在于：所述的氟化物选自LiF，MgF2, CaF2, Na3AlF6, K3AlF6, NaF中的一种或者多种。10. 权利要求1-9之一所述的药芯焊丝，其特征在于：所述药芯焊丝用于焊接不锈钢工 件，所述不锈钢工件为奥氏体不锈钢制成。11. 权利要求1-9之一所述的药芯焊丝，其特征在于：所述药芯焊丝用于焊接炼镁还原 罐。12. -种药芯焊丝，所述药芯焊丝包括外壳，所述外壳设有管腔，所述管腔容纳有药芯， 其特征在于：所述药芯按照重量百分比含有：含有SiO 2的粉体2% -10% ;钛酸钾2% -8% ; 含有TiO2的粉体20% -35% ;锰粉5 % -15% ;镍粉0-4% ;铝镁合金0-4% ;氟化物0-4% ; 金属铬35%-50%;氮化铬0.5-4%洫12030-4%;2抑 20-4%出"030-2%。13. 根据权利要求12所述的药芯焊丝，其特征在于：所述含有SiO 2的粉体中SiO 2重量 含量为90%以上。14. 根据权利要求13所述的药芯焊丝，其特征在于：所述含有SiO 2的粉体为石英粉或 Si(Mt体。15. 根据权利要求12所述的药芯焊丝，其特征在于：所述含有TiO 2的粉体中TiO 2重量 含量为90%以上。16. 根据权利要求15所述的药芯焊丝，其特征在于：所述含有TiO 2的粉体为金红石粉 或TiO2粉。17. 根据权利要求12所述的药芯焊丝，其特征在于：所述药芯重量为药芯焊丝重量的 20%~35%。18. 根据权利要求12所述的药芯焊丝，其特征在于：所述的奥氏体不锈钢为304或 304L不锈钢。19. 根据权利要求12所述的药芯焊丝，其特征在于：所述的氟化物选自LiF，MgF2, CaF2, Na3AlF6, K3AlF6, NaF中的一种或者多种。20. 根据权利要求12所述的药芯焊丝，其特征在于：所述制造外壳的不锈钢为奥氏体 不锈钢。21. 权利要求12-20之一所述的药芯焊丝，其特征在于：所述药芯焊丝用于焊接不锈钢 工件，所述不锈钢工件为奥氏体不锈钢制成。22. 权利要求12-20之一所述的药芯焊丝，其特征在于：所述药芯焊丝用于焊接炼镁还 原罐。23. 药芯焊丝的生产方法，其特征在于： 按照权利要求1至9或权利要求12至20之一所述选择材料，采用拉伸成型的方法拉 制药芯焊丝。
【文档编号】B23K35/30GK105880867SQ201410448397
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2014年8月29日
【发明人】王小刚
【申请人】伊利诺斯工具制品有限公司