本发明涉及一种烧结焊剂，尤其涉及一种用于大热输入埋弧焊的烧结焊剂。
背景技术：
在船舶制造、机械重工行业，由于结构使用的钢板厚度较大，为提高焊接效率，普遍采用双丝或多丝埋弧焊进行拼板焊接。而双丝或多丝埋弧焊与普通焊接方法相比，其焊接热输入很大，达到80~200kj/cm。因为焊接热输入大，焊接接头组织粗大，韧性较差，而且焊接接头的裂纹敏感率较高。目前，国内对于用于大热输入焊接的埋弧焊剂认识较少，缺乏深入的研究。
因此，需要提供一种新的技术方案来解决上述问题。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题是提供一种用于大热输入埋弧焊的烧结焊剂。使用该焊剂进行大热输入埋弧焊接，熔敷金属具有优良的机械性能，特别是低温冲击韧性较好，而且焊接接头的裂纹敏感率低，保证了焊接接头的质量。
为解决上述技术问题，本发明的一种用于大热输入埋弧焊的烧结焊剂，该烧结焊剂的组分包括矿物干粉和粘结剂，
矿物干粉组成中各组分的重量百分比为：
电熔镁砂30-40%；
萤石15~25%；
刚玉20~30%；
硅灰石10~20%；
钛铁1~3%；
氟化稀土1~3%；
合金剂0~3%；
粘结剂的重量占矿物干粉总重量的20~30%。
所述粘结剂为20℃时模数m＝2.8~3.0，浓度40~42°be的钠水玻璃。
一种用于大热输入埋弧焊的烧结焊剂的制备方法，包括以下步骤：
将上述矿物干粉按比例混合均匀后，再加入20℃时模数m＝2.8~3.0，浓度为40~42°铍的钠水玻璃进行造粒，经200~300℃低温烘焙40~60min，780~800℃高温烧结30~50min，然后出炉冷却，过12~60目筛，即为成品烧结焊剂。
本发明的有益效果：本发明涉及的用于大热输入埋弧焊的烧结焊剂，使用该焊剂进行大热输入埋弧焊接，焊接过程稳定，焊缝成型美观，熔敷金属具有优良的机械性能，特别是低温冲击韧性较好，而且焊接接头的裂纹敏感率低，保证了大热输入焊接情况下焊接接头的质量。
具体实施方式
为了加深对本发明的理解，下面将结合实施例对本发明作进一步详述，该实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明的保护范围的限定。
本发明的一种用于大热输入埋弧焊的烧结焊剂，该烧结焊剂的组分包括矿物干粉和粘结剂，矿物干粉组成中各组分的重量百分比为：
电熔镁砂30-40%；萤石15~25%；刚玉20~30%；硅灰石10~20%；钛铁1~3%；氟化稀土1~3%；合金剂0~3%；
粘结剂的重量占矿物干粉总重量的20~30%。
表1为实施例1到实施例3的焊剂干粉成分重量百分比配比表。
表1实施例干粉成分重量百分比配比
本发明的一种用于大热输入埋弧焊的烧结焊剂的制备方法为：
将重量百分比为表1，实施例1~实施例3的矿物干粉按比例混合均匀后，再加入20℃时模数m＝2.8~3.0，浓度为40~42°，铍be的钠水玻璃，经250~300℃低温烘焙40~60min，780~800℃高温烧结30~50min，然后出炉冷却，过12~60目筛，制成成品焊剂。
按照上述三个实施例制成的埋弧焊烧结焊剂，以国外某知名品牌焊剂作为比较例，配合同一种埋弧焊丝h10mn2，进行熔敷金属化学成分分析、熔敷金属力学性能测试，以及焊接接头的抗裂性试验。焊接规范：焊接热输入为80~150kj/cm，道间温度100~150℃。经过检测，熔敷金属的化学成分见表2，熔敷金属的力学性能见表3.
表2熔敷金属的化学成分
表3熔敷金属的力学性能
从上述数据对比可以看出，实施例配方焊剂在渗s、p量方面明显低于比较例焊剂。此外，实施例焊剂的熔敷金属的-40℃低温冲击功显著高于比较例焊剂。
焊接接头的抗裂性试验的比较。采用增加横向筋板及纵向筋板的方式提高焊接接头的拘束度，使焊接接头产生裂纹。在经过80~150kj/cm大热输入的埋弧焊试验之后，产生裂纹率的比较结果见表4。
表4裂纹率的比较
裂纹率d=(l/l0)×100%，l：产生裂纹的总长度；l0：焊缝总长度。
经过抗裂性试验可以看出，使用各实施例配方焊剂焊接的焊接接头裂纹敏感率低，其抗裂性明显优于比较例焊剂。
本发明涉及的用于大热输入埋弧焊的烧结焊剂中各组分的作用详述如下：
电熔镁砂：具有造渣，调节熔渣碱度、粘度、流动性和改善焊缝成型的作用。电熔镁砂在熔化状态能与焊剂中的sio2复合，降低其活度，稳定焊接过程。电熔镁砂含量过高会增加熔渣的熔点，影响脱渣性和焊缝成型；含量过低，则降低焊剂碱度，使得焊缝金属纯净度降低。
萤石：偏碱性的盐，熔点较低，能够降低熔渣表面张力和提高熔渣流动性；其在高温下比较活泼，分解产生的氟气能够降低电弧中氢的分压，从而有效降低焊缝金属扩散氢含量。含量过低时，会使焊剂碱度不够和去氢效果不佳；含量过高时，会导致电弧不稳和焊缝波纹粗大。
刚玉：调节熔渣熔点和粘度的有效成分，能使熔渣具有良好的流动性，焊缝金属与母材过渡平滑，焊缝成形美观。含量过低时上述效果不明显，含量过高时导致熔渣流动性变差，焊缝容易产生咬边、气体压坑和夹渣等缺陷。
硅灰石：主要用作造渣，形成硅酸盐改善熔渣熔点及熔滴过渡性能，还具有除硫的作用。含量较低时，不能形成足量的硅酸盐化合物，降低了渣壳的脆性，熔滴过渡颗粒较大，焊缝波纹较粗；而含量过高时，会增加对焊缝的渗硅，影响焊缝的性能。
钛铁：钛铁的加入主要起到脱氧的作用，含量较低时，焊缝脱氧效果不佳，提高了熔渣的氧化性，影响脱渣效果；含量较高时，增加了焊剂成本。
氟化稀土：主要用作去氢、净化焊缝，当含量较低时，焊缝的净化效果不明显，而含量过高时，净化效果也趋于平缓。
合金剂：有脱氧和补充有效合金烧损的作用。
本发明的一种用于大热输入埋弧焊的烧结焊剂，使用该焊剂进行大热输入埋弧焊接，焊接过程稳定，焊缝成形美观，熔敷金属具有优良的机械性能，特别是低温冲击韧性较好，而且焊接接头的裂纹敏感率低，保证了大热输入焊接情况下焊接接头的质量。