一种增大熔深的活性绞线焊丝的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种焊接材料，尤其涉及一种焊接时能增大熔深的活性绞线焊丝。
【背景技术】
[0002]随着工业技术的迅猛发展，大型化、高参数化的焊接结构日益增多，这些焊接结构需要大量中厚板制造。埋弧焊、气体保护焊是目前中厚板焊接的主要工艺。增加焊接熔深不仅能够减小坡口尺寸，降低填充金属量，提高焊接生产效率，而且能够降低产生未熔合等缺陷的几率，提高焊接结构的安全性。
[0003]埋弧焊、气体保护焊所用的焊丝包括实芯焊丝和药芯焊丝两类。目前常用埋弧焊焊丝的直径为3.2mm和4.0mm，增加焊丝直径可以增大焊接电流，提高焊接生产率。药芯焊丝的直径超过4mm，盘绕和送丝时，由于其有缝结构的特点，容易破裂漏粉，影响使用，为了解决这一问题。申请号为2009100143911的专利“一种中厚板用大直径埋弧焊药芯焊丝”，以及申请号为“2009100143907”的专利“一种回转体或耐磨复合板堆焊用大直径药芯焊丝”，通过改变药芯焊丝结构形式，制造出了直径4.2mm?6.0mm的药芯焊丝，其接口形式为咬口连接，克服了大直径药芯焊丝漏粉问题，但生产该焊丝需要复杂的专用设备，生产工艺复杂，制造难度大，生产成本较高。实芯焊丝的直径超过4.0mm,由于其刚度增大，盘绕和送丝难度显著增加，焊丝的生产和使用均存在难以克服的困难，生产中很少见。申请号为“200910027603.X”的专利“一种多股绞合焊丝”，是将多股实芯焊丝和药芯焊丝混合绞合为一体，或将多股药芯焊丝绞合为一体，制成多股绞合焊丝，其目的是克服增大药芯焊丝直径，焊丝不易盘绕、刚直性差等缺点。但是采用药芯焊丝制造多股绞合焊丝，药芯焊丝的直径做到1.0mm以下比较困难，因此多股绞合焊丝的直径较大，难以用于气体保护焊，只能用于埋弧焊，且药芯焊丝本身的成本较高，制造出的多股绞合焊丝的成本会更高。该专利中采用实芯焊丝制造多股绞合焊丝，虽主要解决了大直径实芯焊丝刚性大，盘绕和送丝困难的问题，但并不能改善焊接稳弧性、增大熔深、降低飞溅率等指标。申请号为“201120198574.6” (授权公告号CN202137516U)专利“一种加凯多股绞合药芯焊丝”，该专利在多股绞合药芯焊丝的表面增加凯钢带作为导电层和保护层，该焊丝制造难度较大，由于使用多股药芯焊丝，且加凯，使加凯多股绞合药芯焊丝的直径较大，只能用于埋弧焊。药芯焊丝的埋弧焊多用于堆焊，而堆焊焊缝要求合金元素的含量较高，加凯钢带由于合金元素含量不高，否则难以制成厚度较小的钢带，因此加凯会降低堆焊焊缝合金元素的含量，达不到堆焊焊缝的成分要求。
[0004]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，特别是送丝性能不如实芯焊丝，远距离送丝稳定性差等缺点。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。
[0005]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焊丝需求也更加迫切。
【发明内容】
[0006]针对现有药芯焊丝成本高、送丝性能不如实芯焊丝、送丝稳定性差等缺点，以及实芯焊丝飞溅大、熔深浅、电弧稳定性差等弊端，本实用新型提供了一种焊接时能增大熔深的活性绞线焊丝。
[0007]本实用新型所述增大熔深的活性绞线焊丝，是由绞合为一体的多股实芯焊丝和挤压填充于该绞合焊丝间隙中的活性剂构成；其特征在于:所述绞合为一体的多股实芯焊丝由I股位于中轴的实芯焊丝即中心丝和围绕该中心丝的4?12股实芯焊丝即外围丝绞合制成，所述活性剂的组分按质量百分比计为:50%?60% Si02、10%?20% Ti02、10%?20% Cr203、0 ?12%NaF、0 ?ll%LiF、0 ?8%氟锆酸钾、0.1%?1.0%硬脂酸钠、0.1%?I %氧化纪。所述增大恪深的活性绞线焊丝的横截面为圆形，直径为1.5mm?12.0mm,该圆形横截面的正中是中心丝横截面，且其周围均匀分布有外围丝横截面，中心丝和外围丝横截面外均布满活性剂。
[0008]其中:上述绞合为一体的多股实芯焊丝优选由I股位于中轴的实芯焊丝即中心丝和围绕该中心丝的6股实芯焊丝即外围丝绞合制成，其中所述中心丝与外围丝为化学成分相同的实芯焊丝。
[0009]上述的增大熔深的活性绞线焊丝中:所述实芯焊丝是直径相同或不相同的市售镀铜焊丝，或者无镀铜焊丝，或者表面油、锈清理干净的焊接用钢丝。
[0010]其中:所述实芯焊丝优选是直径相同的无镀铜焊丝。
[0011]上述的增大熔深的活性绞线焊丝中:所述活性剂的组分按质量百分比计优选为:55%?60% Si02、12%?18% Ti02、10%?15% Cr2O3>4 ?6% NaF,5 ?11% LiF,2 ?5%氟锆酸钾、0.1%?0.8%硬脂酸钠、0.1%~ 0.6%氧化钇。
[0012]其中:所述活性剂组分允许含有不影响性能的杂质，且经混合处理制成的活性剂粒度不超过0.03mm。
[0013]上述活性剂中的氧化物和氟化物通过影响电弧形态，增加电弧热加大熔深；或者影响熔池液态金属的表面张力，改变其流向，而将电弧热传递到熔池底部增加熔深。硬脂酸钠主要作为润滑剂，提高焊接的送丝性能，同时增加活性剂与焊丝的结合强度。
[0014]本实用新型所述增大熔深的活性绞线焊丝的横截面为圆形，该圆形横截面的正中是中心丝横截面，且其周围均匀分布有外围丝横截面，当中心丝为I股外围丝为6股且中心丝和外围丝直径相同时，中心丝和外围丝横截面外间隙面积约占横截面总面积的22.2%,该间隙中均布满活性剂。
[0015]本实用新型所述增大熔深的活性绞线焊丝的制备方法，步骤是:
[0016](I)选用质数股市售的实芯焊丝，实芯焊丝为镀铜焊丝或者无镀铜焊丝或者表面油、锈等清理干净具有一定直径的焊接用钢丝。优选无镀铜焊丝。
[0017](2)将I股实芯焊丝作为中心丝，其余焊丝作为外围丝，采用现有的绞线机绞合成多股绞线焊丝坯料。外围丝的直径相同，且中心丝的直径和外围丝的直径相同或者不同，优选直径相同、化学成分相同的中心丝和外围丝。
[0018](3)按配方将活性剂各组分在现有混粉机中混合10分钟?15分钟，将混合好的粉末用研钵或者球磨机辗细到能过460目筛子(直径不超过0.03mm)，获得活性剂粉末。
[0019]活性粉末制成直径不超过0.03mm(过460目筛子)的颗粒，混合研磨过程可以保障其比重的均匀性，且极大提高其流动性。同时该粉末颗粒在挤压填充到绞线焊丝上时具有一定的黏着性，使活性剂易黏着在焊丝之间的空隙处。
[0020]活性剂组分按质量百分比计为:50%?60% Si02、10%?20% Ti02、10%?20%Cr2O3>O — 6% NaF,O — 11% LiF,O ?8%氟锆酸钾、0.1%~ 1.0%硬脂酸钠、0.1%~ 1%氧化钇。
[0021](4)将步骤(2)制成的多股绞线焊丝坯料，按现有的常规工艺进行硼化处理，使其表面粘附一层厚度为0.25?0.50 μπι(微米)的硼砂层，然后烘干，烘干温度在100°C?200 °C之间。
[0022]硼化后的焊丝表面呈黑亮色。硼化处理通过拉丝机驱动，使焊丝通过现有焊丝生产中使用的硼化槽完成硼化。
[0023]硼化后焊丝表面的硼砂具有一定的黏着性，可使活性剂粉末牢固地粘附在焊丝之间的间隙处；硼砂又是非腐蚀性助焊剂，焊接时助焊剂可以降低氧化物的熔点，使金属的流动性增强，提高焊接质量。
[0024](5)将步骤(4)硼化后的绞线焊丝坯料，立即通过活性剂粉料盒(绞线焊丝表面温度处于100°C?200°C )，将活性剂粉末压入绞线焊丝之间的间隙内。绞线焊丝坯料在现用拉丝机的驱动下，从活性剂粉料盒的一端进入，从另一端出去，出去的一端设有现有的拉丝模具，绞线焊丝坯料从拉丝模具穿过，拉丝模具出口内孔直径比绞线焊丝直径大0.02mm?0.05mm，利用拉丝模具内孔前端的锥度，将活性剂挤压在绞线焊丝之间的间隙内，并利用硼砂的黏着性，将活性粉牢固地粘接于焊丝间隙内。
[0025](6)将步骤(5)获得的间隙内填充满活性剂的绞线焊丝，在拉丝机的驱动下，通过定径抛光模具，并按现有的焊丝生产工艺加入市售的焊丝专用抛光油，即获得增大熔深的活性绞线焊丝成品。
[0026]上述定径抛光模具的内孔直径比绞线焊丝直径小O?0.01mm。通过该模具后，绞线焊丝的外围丝表面粘附的活性剂被清理干净，表面露出金属光泽，利于焊接时导电。
[0027]上述步骤(4) (5) (6)使用拉丝机驱动绞线焊丝沿焊丝方向运动，采用同一台拉丝机，连续完成。
[0028]本实用新型所述增大熔深的活性绞线焊丝在气体保护电弧焊、埋弧焊或电渣焊焊接中的应用。本实用新型的活性绞线焊丝可以是任意长度，亦可层绕成盘，适于连续自动焊，可用于埋弧焊、或者气体保护电弧焊、电渣焊等诸多焊接方法。
[0029]本实用新型所述增大熔深的活性绞线焊丝具有如下明显效果:
[0030](I)本实用新型所述增大熔深的活性绞线焊丝焊接熔深大，可减小坡口尺寸，填充金属量减小，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。
[0031](2)本实用新型所述增大熔深的活性绞线焊丝既可以做成直径1.8mm的，用于气体保护焊；也可以做成直径超过4.0mm的粗焊丝，用于埋弧焊、电渣焊。
[0032](3)本实用新型所述增大熔深的活性绞线焊丝与实芯焊丝相比，电弧稳定性显著提高，飞溅明显减小。
[0033](4)本实用新型所述增大熔深的活性绞线焊丝与药芯焊丝相比，具有制造成本低、焊接生产效率高、送丝性能好、适于大电流焊接等优点。
[0034](5)本实用新型所述增大熔深的活性绞线焊丝生产工艺简单，设备投资少，生产成本低，克服了药芯焊丝生产设备投资大、生产成本高、价格昂贵等问题。
[0035](6)本实用新型所述增大熔深的活性绞线焊丝可以是任意长度，亦可层绕成盘，适于连续自动焊，可用于埋弧焊、或者气体保护电弧焊、电渣焊等，适用的焊接方法较多。
【附图说明】
[0036]图1本实用新型所述增大熔深的活性绞线焊丝的横截面示意图。
[0037]其中:1中心丝，2外围丝，3活性剂。