专利名称：一种焊丝及其制造方法
技术领域：
本发明属于焊接材料领域，具体涉及一种焊丝及其制造方法。
背景技术：
目前，电力、水泥、钢铁、矿山等行业的机械耐磨件上用于堆焊修复的焊接材料，一般属于高锰钢和高铬铸铁系列，然而高锰钢在低、中冲击磨损工况下，其冲击相变硬化不能充分发挥，使得耐磨性低，寿命短；而高铬铸铁系列一般只含有碳、铬、硅、锰等合金元素，其耐磨性主要依靠碳与铬形成复合碳化物(Fe、Cr) 7C3、(Fe, Cr) 23C6与基体相结合而达到，但碳化物(Fe、Cr) 7C3的硬度为HV1000 1520，(Fe，Cr) 23C6的硬度为HV1200 1800，虽是一种很耐磨的材料但抗裂性极差。如果加入铬含量过高，堆焊表面硬度不会增加，而且表面 产生很多裂纹，易使耐磨层脱落。中国专利申请CN101543941A中通过添加Ti元素来获得TiC硬质相，然而由于Ti元素比较活泼，与氧的结合力比Si、Mn、Cr和Fe元素结合力强，容易在熔化过程中发生氧化反应导致过渡偏低，致使生成的TiC硬质相很少，而且Ti元素比较昂贵。所以该专利申请的技术方案成本高，效果差，应用推广受到制约。
发明内容
本发明提供了一种焊丝及其制造方法，可很好的解决以上问题。本发明的目的是在高铬铸铁堆焊材料的基础上降低Cr含量，添加一定量的TiC来解决一般堆焊材料在磨损条件下抗冲击性弱、耐磨性差的问题。本发明提供了一种焊丝，包括低碳钢外皮和药芯，所述焊丝焊接后形成堆焊层，所述堆焊层包括以下合金元素按重量百分比计算，C为I. 5% 5. 2%,Cr为4% 10%，Si为 O. 5% 2. 5% ,Mn 为 O. 5% 2. 5% ,Mo 为 O. 5% 3. 5% ,Ti 为 5% 10%。根据本发明的具体技术方案，其中，所述药芯重量占所述焊丝重量为30% 50%。根据本发明的具体技术方案，其中，所述药芯由以下合金粉末组成高碳铬铁、低碳铬铁和金属铬中的一种或几种，碳化钛，锰铁或硅锰合金中的一种，钥铁，镍粉，雾化硅铁粉，石墨，铁粉。根据本发明的具体技术方案，其中，所述药芯由以下合金粉末组成按重量百分比计算，高碳铬铁26%或低碳铬铁22%中的一种、TiC8%、锰铁15%或硅锰合金19%中的一种、钥铁1.8%、镍粉0.5%、雾化硅铁粉26 %、石墨8 %、铁粉14. 7 %。根据本发明的具体技术方案，其中，所述药芯由以下合金粉末组成按重量百分比计算，高碳铬铁20 %或低碳铬铁16 %中的一种、TiClO %、锰铁15 %或硅锰合金19 %中的一种、钥铁I. 5%、镍粉O. 5%、雾化硅铁粉26%、石墨10%、铬粉5%、铁粉12%。根据本发明的具体技术方案，其中，所述药芯由以下合金粉末组成按重量百分比计算，高碳铬铁16 %或低碳铬铁12 %中的一种、TiC12 %、锰铁15 %或硅锰合金19 %中的一种、钥铁2. 4 %、镍粉0.5%、雾化硅铁粉26 %、石墨13 %、铬粉8 %、铁粉7.1%。根据本发明的具体技术方案，其中，采用明弧焊接。本发明还提供了上述焊丝的制造方法，选用宽度为12mm 16mm、厚度为O. 3mm O. 5mm的低碳钢外皮，先将所述低碳钢外皮轧制成U形，再向U形槽中加入药芯，然后将U形槽合口，使药芯包裹其中，然后经拔丝机拉拔到直径为2. 4mm 2. 8_。根据本发明的具体技术方案，其中，所述药芯重量占所述焊丝重量为30% 50%。根据本发明的具体技术方案，其中，所述药芯由以下合金粉末组成高碳铬铁、低碳铬铁和金属铬中的一种或几种，碳化钛，锰铁或硅锰合金中的一种，钥铁，镍粉，雾化硅铁粉，石墨，铁粉。
根据本发明的具体技术方案，其中，所述合金粉末的粒度为过60目 80目。本发明的焊丝中加入一定量的TiC，焊接后形成的堆焊层包含精细弥散的TiC硬质相，硬度可达HV3200，这种硬质相与基体配合，在冲击变形过程中，具有一定的抗变形能力；而且TiC硬质相在基体中形成非自发形核核心，能显著细化晶粒，起耐磨质点的作用，因而具有良好的抗冲击性和耐磨性；本发明的焊丝具有焊接后形成的堆焊层硬度高、碳化物颗粒细小、冲击磨损性能优越等特点。
具体实施例方式下面以具体实施例的方式说明本发明，但是本发明决不仅限于下列实施例。一种焊丝，包括低碳钢外皮和药芯，所述低碳钢外皮包裹所述药芯，所述焊丝焊接后形成堆焊层，所述堆焊层包括以下合金元素按重量百分比计算，C为I. 5% 5. 2%, Cr为 4% 10%,Si 为 O. 5% 2. 5%,Mn 为 O. 5% 2. 5%,Mo 为 O. 5% 3. 5%,Ti 为 5% 10%。本发明的焊丝中加入一定量的TiC，焊接后形成的堆焊层包含精细弥散的TiC硬质相，硬度可达HV3200，这种硬质相与基体配合，在冲击变形过程中，具有一定的抗变形能力；而且TiC硬质相在基体中形成非自发形核核心，能显著细化晶粒，起耐磨质点的作用，因而具有良好的抗冲击性和耐磨性。低碳钢一般指碳含量低于O. 25% (按重量百分比计算)的碳素钢。所述药芯重量占所述焊丝重量为30 % 50 %。所述药芯由以下合金粉末组成高碳铬铁、低碳铬铁和金属铬中的一种或几种，碳化钛，锰铁或硅锰合金中的一种，钥铁，镍粉，雾化硅铁粉，石墨，铁粉。铬铁按其成分含碳量的不同可分为高碳、中碳和低碳，其中含碳量大于5% (按重量百分比计算)为高碳铬铁，含碳量在O. 5% -5% (按重量百分比计算)为中碳铬铁，含碳量小于O. 5% (按重量百分比计算)为低碳铬铁。雾化硅铁粉中的“雾化”是指在熔炼硅铁过程中用高压水雾化生产的，其生产过程中杂质含量少，纯净化高，相对比其他方法冶炼出来的价格高。本发明的焊丝焊接后形成的堆焊层与现有技术相比具有更高耐磨性的原因是在药芯中加入碳化钛，使焊丝焊接后形成的堆焊层组织中含有精细弥散的TiC硬质相，硬度可达HV3200，这种硬质相与基体配合，在冲击变形过程中，具有一定的抗变形能力；而且TiC硬质相在基体中形成非自发形核核心，能显著细化晶粒，起耐磨质点的作用，因而具有良好的抗冲击性和耐磨性。本发明的焊丝采用明弧焊接。一种上述焊丝的制造方法,选用宽度为12mm 16mm、厚度为O. 3mm O. 5mm的低碳钢外皮，先将所述低碳钢外皮轧制成U形，再向U形槽中加入药芯，然后将U形槽合口，使药芯包裹其中，然后经拔丝机拉拔到直径为2. 4mm 2. 8_。所述药芯重量占所述焊丝重量为30 % 50 %。所述药芯由以下合金粉末组成高碳铬铁、低碳铬铁和金属铬中的一种或几种，碳化钛，锰铁或硅锰合金中的一种，钥铁，镍粉，雾化硅铁粉，石墨，铁粉。所述合金粉末的粒度为过60目 80目。 过60目 80目中的“过”是指小于的意思。实施例I选用宽度为16mm、厚度为O. 5mm的低碳钢外皮,先将所述低碳钢外皮轧制成U形，再向U形槽中加入药芯，所述药芯由以下合金粉末组成按重量百分比计算，高碳铬铁26 %、TiC8 %、锰铁15 %、钥铁I. 8 %、镍粉0.5%、雾化硅铁粉26 %、石墨8 %、铁粉14. 7 %，将所取合金粉末充分混合均匀，然后通过送粉器将合金粉末加入U形槽中，填充率为38%，将U形槽合口，使合金粉末包含其中，然后经拔丝机拉拔到直径为2. 4_。该焊丝焊接后形成堆焊层，所述堆焊层包括以下合金元素按重量百分比计算，C为 3. 6%，Cr 为 6. 4%，Si 为 I. 4%，Mn 为 O. 9%，Mo 为 I. 5%，Ti 为 5. 2%。实施例2选用宽度为16mm、厚度为O. 5mm的低碳钢外皮，先将所述低碳钢外皮轧制成U形，再向U形槽中加入药芯，所述药芯由以下合金粉末组成按重量百分比计算，低碳铬铁22%, TiC8%、硅锰合金19%、钥铁I. 8%、镍粉0.5%、雾化硅铁粉26%、石墨8%、铁粉14.7%,将所取合金粉末充分混合均匀，然后通过送粉器将合金粉末加入U形槽中，填充率为38%，将U形槽合口，使合金粉末包含其中，然后经拔丝机拉拔到直径为2. 4mm。该焊丝焊接后形成堆焊层，所述堆焊层包括以下合金元素按重量百分比计算，C为 3. 1%，Cr 为 4. 8%，Si 为 2. 2%，Mn 为 O. 7%，Mo 为 I. 5%，Ti 为 5. 2%。实施例3选用宽度为12mm、厚度为O. 3mm的低碳钢外皮，先将所述低碳钢外皮轧制成U形，再向U形槽中加入药芯，所述药芯由以下合金粉末组成按重量百分比计算，高碳铬铁20%, TiC10%、锰铁15%、钥铁I. 5%、镍粉O. 5%、雾化硅铁粉26%、石墨10%、铬粉5%、铁粉12%，将所取合金粉末充分混合均匀，然后通过送粉器将合金粉末加入U形槽中，填充率为35%，将U形槽合口，使合金粉末包含其中，然后经拔丝机拉拔到直径为2. 8mm。该焊丝焊接后形成堆焊层，所述堆焊层包括以下合金元素按重量百分比计算，C为 3. 8%，Cr 为 8. 1%，Si 为 I. 4%，Mn 为 O. 9%，Mo 为 I. 5%，Ti 为 6. 3%。实施例4选用宽度为12mm、厚度为O. 3mm的低碳钢外皮，先将所述低碳钢外皮轧制成U形，再向U形槽中加入药芯，所述药芯由以下合金粉末组成按重量百分比计算，低碳铬铁16%, TiC10%、硅锰合金19%、钥铁1.5%、镍粉0.5%、雾化硅铁粉26%、石墨10%、铬粉5%、铁粉12%,将所取合金粉末充分混合均勻,然后通过送粉器将合金粉末加入U形槽中，填充率为35%，将U形槽合口，使合金粉末包含其中，然后经拔丝机拉拔到直径为2. 8mm。该焊丝焊接后形成堆焊层，所述堆焊层包括以下合金元素按重量百分比计算，C为 2. 8%，Cr 为 7. 2%，Si 为 2. 2%，Mn 为 O. 7%，Mo 为 I. 5%，Ti 为 6. 3%。实施例5选用宽度为16mm、厚度为O. 35mm的低碳钢外皮,先将所述低碳钢外皮轧制成U形，再向U形槽中加入药芯，所述药芯由以下合金粉末组成按重量百分比计算，高碳铬铁16%, TiC12%、锰铁15%、钥铁2.4%、镍粉0.5%、雾化硅铁粉26%、石墨13%、铬粉8%、铁粉7.1%，将所取合金粉末充分混合均匀，然后通过送粉器将合金粉末加入U形槽中，填充率为42 %，将U形槽合口，使合金粉末包含其中，然后经拔丝机拉拔到直径为2. 6mm。
该焊丝焊接后形成堆焊层，所述堆焊层包括以下合金元素按重量百分比计算，C为 3. 9%，Cr 为 6. 4%，Si 为 I. 4%，Mn 为 O. 9%，Mo 为 2. 2%，Ti 为 7. 1%。实施例6选用宽度为16mm、厚度为O. 35mm的低碳钢外皮,先将所述低碳钢外皮轧制成U形，再向U形槽中加入药芯，所述药芯由以下合金粉末组成按重量百分比计算，低碳铬铁12%, TiC12%、硅锰合金19%、钥铁2.4%、镍粉0.5%、雾化硅铁粉26%、石墨13%、铬粉8 %、铁粉7.1%，将所取合金粉末充分混合均匀，然后通过送粉器将合金粉末加入U形槽中，填充率为42 %，将U形槽合口，使合金粉末包含其中，然后经拔丝机拉拔到直径为2. 6mmο该焊丝焊接后形成堆焊层，所述堆焊层包括以下合金元素按重量百分比计算，C为 3. 0%, Cr 为 6. 5%, Si 为 2. 4%, Mn 为 O. 7%, Mo 为 2. 2%, Ti 为 7. 1%。取实施例I 实施例6的焊丝，以Q235钢板为母材，进行焊接试验。采用直流反接法，在全自动焊机下进行平板明弧堆焊，焊接电流380A 480A，焊接电压29V 32V，焊接速度4.5m/min，干伸长30mm。焊前不需要预热，焊后不需要热处理，观察焊接过程。结果表明焊缝成形好、有极少量渣，焊接过程稳定，飞溅少。本发明的焊丝具有焊接后形成的堆焊层硬度高、碳化物颗粒细小、冲击磨损性能优越等特点。以上所述的仅是本发明的原理和优选实施例。应当指出，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干的变形和改进，也应视为属于本发明的保护范围。
权利要求
1.一种焊丝，包括低碳钢外皮和药芯，其特征在于所述焊丝焊接后形成堆焊层，所述堆焊层包括以下合金元素按重量百分比计算，C为I. 5% 5. 2%,Cr为4% 10%,Si为O.5% 2. 5%，Mn 为 O. 5% 2. 5%，Mo 为 O. 5% 3. 5%，Ti 为 5% 10%。
2.根据权利要求I所述的焊丝，其中，所述药芯重量占所述焊丝重量为30% 50%。
3.根据权利要求I所述的焊丝，其中，所述药芯由以下合金粉末组成高碳铬铁、低碳铬铁和金属铬中的一种或几种，碳化钛，锰铁或硅锰合金中的一种，钥铁，镍粉，雾化硅铁粉，石墨，铁粉。
4.根据权利要求3所述的焊丝，其中，所述药芯由以下合金粉末组成按重量百分比计算，高碳铬铁26 %或低碳铬铁22 %中的一种、TiC8 %、锰铁15 %或硅锰合金19 %中的一种、钥铁1.8%、镍粉0.5%、雾化硅铁粉26 %、石墨8 %、铁粉14. 7 %。
5.根据权利要求3所述的焊丝，其中，所述药芯由以下合金粉末组成按重量百分比计算，高碳铬铁20%或低碳铬铁16%中的一种、TiC10%、锰铁15%或硅锰合金19%中的一种、钥铁I. 5 %、镍粉0.5%、雾化硅铁粉26 %、石墨10 %、铬粉5 %、铁粉12 %。
6.根据权利要求3所述的焊丝，其中，所述药芯由以下合金粉末组成按重量百分比计算，高碳铬铁16%或低碳铬铁12%中的一种、TiC12%、锰铁15%或硅锰合金19%中的一种、钥铁2. 4%、镍粉0.5%、雾化硅铁粉26 %、石墨13 %、铬粉8 %、铁粉7.1%。
7.—种权利要求I所述的焊丝的制造方法，其特征在于选用宽度为12mm 16mm、厚度为O. 3mm O. 5mm的低碳钢外皮,先将所述低碳钢外皮轧制成U形,再向U形槽中加入药芯，然后将U形槽合口，使药芯包裹其中，然后经拔丝机拉拔到直径为2. 4mm 2. 8_。
8.根据权利要求7所述的焊丝的制造方法，其中，所述药芯重量占所述焊丝重量为30% 50%。
9.根据权利要求7所述的焊丝的制造方法，其中，所述药芯由以下合金粉末组成高碳铬铁、低碳铬铁和金属铬中的一种或几种，碳化钛，锰铁或硅锰合金中的一种，钥铁，镍粉，雾化硅铁粉，石墨，铁粉。
10.根据权利要求9所述的焊丝的制造方法，其中，所述合金粉末的粒度为过60目 80目。
全文摘要
本发明提供了一种焊丝及其制造方法，所述焊丝包括低碳钢外皮和药芯，所述焊丝焊接后形成堆焊层，所述堆焊层包括以下合金元素按重量百分比计算，C为1.5％～5.2％，Cr为4％～10％，Si为0.5％～2.5％，Mn为0.5％～2.5％，Mo为0.5％～3.5％，Ti为5％～10％。本发明的焊丝具有焊接后形成的堆焊层硬度高、碳化物颗粒细小、冲击磨损性能优越等特点。
文档编号B23K35/30GK102962604SQ201210442089
公开日2013年3月13日 申请日期2012年11月7日 优先权日2012年11月7日
发明者王存 申请人:北京奥邦焊业有限公司