专利名称：：新渣系环保型低烟尘焊条的制作方法
技术领域：
：-本发明涉及一种新渣系环保型低烟尘焊条。
背景技术：
：由于焊接和焊条自身的特点，焊接过程中不可避免地要产生有害气体和烟尘，它直接影响环境的保护和焊工的身体健康。我国在低烟尘焊条研究方面，与国外产品相比还有较大的差距。注重环保的今天，减少生产和应用中各种污染物对人体的危害显得格外重要。由于焊接和焊条自身的特点，焊接过程中不可避免地要产生有害气体和烟尘，它直接影响环境的保护和焊工的身体健康。
发明内容本发明是在分析国内外多种碱性焊条药皮渣系的基础上，提出新的碱性焊条渣系，并利用中国数学会均匀设计分会推荐的均匀设计方法和计算机软件安排试验，研制出的一种新渣系环保型低烟尘焊条。上述的目的通过以下的技术方案实现新渣系环保型低烟尘焊条的组成包括药皮、焊芯。所述药皮辅料的重量份数为大理石17.44-42.9,氟化钡3.77-13.52，硅灰石3.6121.56,钛白粉1.33-7.17，金红石0~11.05，铝镁粉0~6.15，萤石3.97~16.94，碳酸钡0~9.01，铁粉0~24.71，低硅~2.5,中锰~3.5，钛铁~9.5，纯碱~0.5。新渣系环保型低烟尘焊条的焊芯采用H08A。这个技术方案有以下有益效果1.在选择金属碳酸盐时，本发明采用的是大理石与碳酸钡，而不选用菱苦土，其原因是菱苦土的发尘量较大。多种碳酸盐的加入能改善熔滴的过渡形态，提高焊条的熔化速度，调整熔滴的粘度使熔滴的表面张力减小，从而使飞溅减少，获得很好的工艺性能。2.硅可以与碱金属和碱土金属形成玻璃状进入渣中。因此，在药皮，高硅酸盐不但可以降低烟尘，同时还可以降低烟尘的毒性。根据这一论点，本发明在众多的药皮辅料中选择了硅灰石。该材料是一种天然偏硅酸韩矿物，其分子式为CaSi03,它具有直线膨胀系数小，结晶相变温度范围窄等物理特性。因此，该辅料的加入还可以改善焊缝的脱渣性能，并且有利于焊条的全位置焊接。3.从降低发尘量的角度出发，药皮中的氟化物和碳酸盐含量越低越好，而Ti02的含量高些为好。从改善电弧稳定性来看，也希望焊条药皮中氟化物的含量低些，Ti02的含量高些，但Ti02的含量不能太高，因为Ti02含量过高会导致焊缝的低温冲击韧性下降。Ti02的来源主要有金红石与钛白粉，它们都是很好的造渣剂，能使熔渣变成短渣。钛白粉还是极好的粘塑剂，有利于改善焊条的压涂性能。4.金属镁的增加可以使氧量减少，提高焊接接头的韧性。药皮中加入镁粉,焊接冶金过程中生成的MgF2可以与易挥发的可溶性NaF(有毒)形成难挥发部溶性化合物NaMgF3。当NaF形成难挥发部溶性化合物时，它的蒸汽压降低，尘中可溶性氟绝对量也应跟随减少，使其得到降尘降毒的作用。5.钛铁、硅铁、锰铁、铁粉等常用的铁合金在加入量不大时都有一定的降尘、降毒作用，且比一般矿物粉剂作用强的多。钛铁是药皮中常用的脱氧剂，它是一种活泼元素，对氧的亲和力大，脱氧效果好。所以本发明在焊条药皮中适当加入了多种金属粉。6.本发明充分考虑选定辅料之后，采用均匀设计的思想方法，使用中国数学会均匀设计分会推荐的计算机软件，大量、系统地安排试验，并通过非线性地逐步回归分析研究而确定本发明的特定配比。本发明给出了焊条6个工艺性能指标(电弧稳定性、飞溅、焊渣覆盖、脱渣、成形、气孔和发尘量)与9种焊条药皮辅料的关系，也给出了4种烟尘有害物化学分析成分含量(氟、铁、钠+钾、钙+钡)与9种焊条药皮辅料的关系，并且分别建立了这10个指标与9种焊条药皮辅料之间的数学模型。经过方差分析，表明10个回归方程呈高度显著。此发明也给出了9种药皮辅料对稳弧性、脱渣性、发尘量等多个工艺性能指标的影响规律曲线，用以直观、粗略地观察焊条药皮辅料对不同焊接工艺性能的影响趋势。下表是采用均匀设计方法给出的在高维空间里试验点(药皮配方)的分布。表l新渣系环保型低烟尘焊条试验配方数据(重量比例wt^)<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>复相关系数R=0.878375352剰余标准差S-3.568犯-01调整的决定系数Ra=+0.73727475由方程可以看出，药皮辅料之间的组合关系对飞溅的影响存在着较为复杂的规律性①药皮辅料与单一组分大理石影响比较大，为负相关，说明它的加入会使飞溅增大；②硅灰石与铁粉之间的交互作用、钛白粉与金红石之间的交互作用都为负相关；③金红石与铁粉之间的交互作用则显示为正相关，它们的加入会降低焊接飞溅。(3)焊渣覆盖回归方程Y3:FGY=+6.51776E+00|F-2.80051E-03*X1*X7|5.107兆+00+1.20195E-02*X3*X7i1.3308E+01方差分析表<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>由方程可以看出，药皮辅料之间的组合关系对焊渣覆盖的影响存在着较为复杂的规律性，是多维空间里的连续性曲线。①大理石与萤石之间的交互作用为负相关；②硅灰石与萤石之间的交互作用则为正相关；③后者的影响作用大于前者。(4)脱渣回归方程y4:nY=+4.68705E+00IF+6.43822E-03*X3*X3|2.3778E+0'l+1.39784e-02*x5*x9|1.0836e+01方差分析表<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>复相关系数R=0.762821285剩余标准差S=8.2879E-01调整的决定系数Ra=+0.56289160由方程可以看出，药皮辅料之间的组合关系对脱渣性的影响存在着较为复杂的规律性，是多维空间里的连续曲线。(D硅灰石的平方项有益于脱渣；②金红石与铁粉之间的交互作用也有益于脱渣。(5)成形<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>调整的决定系数Ra=+0.52300737由方程可以看出，药皮辅料之间的组合关系对成形的影响存在着较为复杂的规律性，是多维空间里的连续曲线。(D硅灰石与铝镁粉之间的交互作用对成形的影响为正相关；②大理石与钛白粉之间的交互作用、铝镁粉的二次项作用则为负相关，不利于焊缝成形。(6)发尘量回归方程Y6:FCL<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>复相关系数K=0.866980330剩余标准差S=2.0644E+00调整的决定系数Ra=+0.71440313由方程可以看出，药皮辅料之间的组合关系对发尘量的影聘存在着2gr为复杂的规律性，是多维空间里的连续性曲线。①氟化钡与萤石、铝镁粉与铁粉、碳酸钡与铁粉，它们之间两两的交互作用都会使发尘量增加；②钛白粉与金红之间的交互作用则会降低发尘量。下面分别是烟尘中氟含量、铁含量、钠钾含量、钙钡含量指标对应于9种药皮辅料的数学模型和方差分析结果。(7)烟尘中氟含量<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>调整的决定系数Ra=+0.65863356(8)烟尘中铁含量回归方程Y8:FEA<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>(9)烟尘中钠钾含量回归方程Y9:NAMY<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>方差分析表-<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>剩余12.4361E+0111911.2822E+00F统计量值==1.1867E+01总计18.5224E+011231F(4,19)==4.500犯+0011复相关系数R=0.845073354剰余标准差S=l.1323E+00调整的决定系数Ra=+0.67127132(10)烟尘中钙钡含量回归方程Y8:CABMY=+1.09768E+011F-1.64916E+02*X413.9744E+00-1.23581E+02*X2*X318.155犯+00+7.38227E+02*X2*X719.1592E+01+1.69572E+03*X4*X412.8505E+00+8.58790E+02*X6*X817.2226E+00方差分析表—-.........1..............■■'方差来源l平方和i'"'—rj自由度1均方和1显著性回归11.7736E+021513.5472E+011当置信限0=0.01时，剩余12.691犯+0111811.4955E+001F统计量值=2.3720E+01总计12.0428E+0212311F(5,18)=4.2479E+00复相关系数R=0.931786804剩余标准差S:=1.2229E+00调整的决定系数Ra=+0.840484899种药皮辅料对6个工艺性能指标的影响趋势如图1~图9所示意图1大理石对6个工艺性能指标的影,势图2氟化钡对6个工艺性能指标的影响趋势图3硅灰石对6个工艺性能指标的影响趋势图4钛白粉对6个工艺性能指标的影响趋势图5金红石对6个工艺性能指标的影响趋势图6铝镁粉对6个工艺性能指标的影响趋势图7萤石对6个工艺性能指标的影响趋势图8碳酸钡对6个工艺性能指标的影响趋势图9铁粉对6个工艺性能指标的影响趋势9种药皮辅料对烟尘中氟含量、铁含量、钠钾含量、钙钡含量的影响趋势如图10图18所示意。图10大理石对烟尘中氟含量、铁含量、钠钾含量、钙钡含量的影响趋势图11氟化钡对烟尘中氟含量、铁含量、钠钾含量、钙钡含量的影响趋势图12硅灰石对烟尘中氟含量、铁含量、钠钾含量、钙钡含量的影响趋势图13钛白粉对烟尘中氟含量、铁含量、钠钾含量、钙钡含量的影响趋势图14金红石对烟尘中氟含量、铁含量、钠钾含量、钙钡含量的影响趋势图15铝镁粉对烟尘中氟含量、铁含量、钠钾含量、钙钡含量的影响趋势图16萤石对烟尘中氟含量、铁含量、钠钾含量、钙钡含量的影响趋势图17碳酸钡对烟尘中氟含量、铁含量、钠钾含量、钙钡含量的影响趋势图18铁粉对烟尘中氟含量、铁含量、钠钾含量、钙钡含量的影晌趋势本发明的具体实施方式-实施例1:利用均勾设计的计算机软件在全排列栏目下设置工艺性能指标的限定范围，寻找优秀配方，如表2所示意。利用均匀设计的计算机软件在全排列栏目下设置焊接烟尘量，烟尘中氟含量、铁含量、钠钾含量、钙钡含量等指标的限定范围，寻找优秀配方，如表3所示意。表2全排列搜索环保型低烟尘焊条配方结果(日期04-18-2006方程文件低烟尘2)<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>权利要求1.一种新渣系环保型低烟尘焊条，其组成包括药皮、焊芯。其特征是所述药皮辅料的重量份数为大理石17.44～42.9，氟化钡3.77～13.52，硅灰石3.61～21.56，钛白粉1.33～7.17，金红石0～11.05，铝镁粉0～6.15，萤石3.97～16.94，碳酸钡0～9.01，铁粉0～24.71，低硅～2.5，中锰～3.5，钛铁～9.5，纯碱～0.5。2.根据权利要求1所述的新渣系环保型低烟尘焊条，其特征是所述焊条的焊芯为H08A。全文摘要新渣系环保型低烟尘焊条，我国在低烟尘焊条研究方面，与国外产品相比还有较大的差距。该新渣系环保型低烟尘焊条的组成包括药皮、焊芯。所述药皮辅料的重量份数为大理石17.44～42.9，氟化钡3.77～13.52，硅灰石3.61～21.56，钛白粉1.33～7.17，金红石0～11.05，铝镁粉0～6.15，萤石3.97～16.94，碳酸钡0～9.01，铁粉0～24.71，低硅～2.5，中锰～3.5，钛铁～9.5，纯碱～0.5。利用本发明生产的焊条适合在建筑、造船、冶金、石化等工业领域进行广泛应用。文档编号B23K35/365GK101108451SQ200610010300公开日2008年1月23日申请日期2006年7月18日优先权日2006年7月18日发明者孟工戈,杨拓宇,金龙浩申请人:哈尔滨理工大学