本发明属于焊接,涉及了一种金属粉芯气体保护焊丝及使用方法;具体的是,涉及了一种1100mpa级金属粉芯气体保护焊丝及使用方法。
背景技术:
1、目前国内外q1100e机械工程用调质钢板已经开发完成且已投入使用,但因为没有强度、韧性匹配的焊材,大多数制造企业不得不采用90kg级甚至更低强度的焊材进行焊接,接头存在强度不够问题,所以还需设计上避开接头承载,对于钢板性能的利用率不高;目前也有部分企业放弃焊接,转而采用铆接等形式使用钢板,大大浪费了钢板性能。
2、在机器人焊接日趋成熟的背景下,工程机械以气保焊丝为主要焊接材料,焊条、埋弧因不够便捷、难以自动化而极少使用;目前,国内外气保焊丝的最高抗拉强度都在1000mpa左右,1100mpa以上的没有成熟产品,主要原因是在高强度下,难以兼顾强度和韧性,满足低温冲击需求。这制约着q1100e钢板的应用。
3、因此,需求开发一种新的焊材用于q1100e钢板的焊接,实现等强度匹配,充分利用钢板的性能,降低结构重量。
技术实现思路
1、发明目的:本发明的目的是提供了一种1100mpa级金属粉芯气体保护焊丝及使用方法,能对q1100e工程机械用钢进行焊接,焊接成型良好,满足使用要求。
2、技术方案:本发明所述的一种1100mpa级金属粉芯气体保护焊丝,所述1100mpa级金属粉芯气体保护焊丝由61~73wt%的钢带与27~39wt%的合金粉末组成。
3、进一步的,所述钢带的各化学成分按重量百分比计为:c为0.008~0.019wt%,si为0.51~0.70wt%,mn为0.29~0.57wt%,cr为0.15~0.23wt%,ni为0.05~0.13wt%,cu≤0.15wt%,ti为0.05~0.12wt%,p≤0.002wt%,s≤0.01wt%,余量为fe和不可避免的杂质。
4、进一步的,所述合金粉末的各化学成分按重量百分比计为:电解锰为1.45~2.08wt%,镍粉为2.98~3.41wt%,低碳铬铁粉为0.89~1.24wt%,钼粉为0.84~1.31wt%,余量为铁粉。
5、进一步的,所述低碳铬铁粉的各化学成分按重量百分比计为:cr为94~96wt%,c为4~6wt%,余量为铁和不可避免的杂质;
6、高碳铬铁的粒度≤0.30mm。
7、进一步的,一种1100mpa级金属粉芯气体保护焊丝的制备方法,其制备步骤:将钢带轧制成直径为2.4mm的圆形管,采用激光焊接对缝,焊接后打磨制成无缝钢管,再将合金粉末加入无缝钢管中,拉丝减径,收线,表面处理,层绕,制得直径为1.2mm的金属粉芯气体保护焊丝。
8、进一步的,一种1100mpa级金属粉芯气体保护焊丝的使用方法:主要用于q1100e钢板的1g位置对接焊和角焊,采用75%ar+23%co2+2%he的混合气进行气体保护,气体流量为18~20l/min。焊接前不需要预热,焊接过程中保证层温处于30~50℃;
9、焊接时,第1层焊接电流为112~126a,电压为17.6~18.8v,焊速为18~20cm/min;第2层焊接电流为251~276a,电压为27.8~29.9v,焊速为44~48cm/min;后续焊接与第2层焊接参数相同。
10、有益效果:本发明与现有技术相比,本发明的特点是:1、本发明采用钢带卷制无缝钢管的形式制备金属粉芯焊丝;无缝钢管形式能够避免传统开口u型管易吸水受潮的弊端;2、本发明所采用的钢带在常规q235b的基础上增加了ti、cu合金元素;ti、cu元素能够细化焊缝的晶粒,提高强度、韧性,但是ti、cu金属粉末易氧化,所以,选择在钢带中添加而不是混在合金粉末中;3、本发明中保护气体为75%ar+23%co2+2%he的混合保护气体,其中ar的纯度为99.999%,co2的纯度为99.995%,he的纯度为99.999%;co2在高温下发生2co2=2co+o2、co2=c+o2的反应,因而具有氧化性,大量烧损焊缝合金元素。而ar为惰性气体,焊接过程中不发生反应,he能够增加焊接熔深,满足工程应用时留钝边以避免错边的需求;4、本发明中焊接时,第1层焊接电流为112~126a,电压为17.6~18.8v,焊速为18~20cm/min;第2层焊接电流为251~276a,电压为27.8~29.9v,焊速为44~48cm/min;后续焊接与第2层焊接参数相同;所用的第1层焊接,也即打底焊接的参数,热输入较低,主要防止根焊缝与母材熔合比高而导致性能下降;第2层及后续焊接,也即填充和盖面焊接参数,电流、电压相对较大,以增加效率,但焊接速度非常高,以防止高热输入产生粗大的马氏体,从而降低低温韧性;上述焊接参数为保证焊接性能的最佳工艺范围。
1.一种1100mpa级金属粉芯气体保护焊丝,其特征在于,所述1100mpa级金属粉芯气体保护焊丝包括61~73wt%的钢带与27~39wt%的合金粉末。
2.根据权利要求1所述的一种1100mpa级金属粉芯气体保护焊丝,其特征在于,所述钢带的各化学组分按重量百分比计为:c:0.008~0.019wt%,si:0.51~0.70wt%,mn:0.29~0.57wt%,cr:0.15~0.23wt%,ni:0.05~0.13wt%,cu≤0.15wt%,ti:0.05~0.12wt%,p≤0.002wt%,s≤0.01wt%,余量为fe和不可避免的杂质。
3.根据权利要求1所述的一种1100mpa级金属粉芯气体保护焊丝,其特征在于,所述合金粉末的各化学组分按重量百分比计为:电解锰:1.45~2.08wt%,镍粉:2.98~3.41wt%,低碳铬铁粉:0.89~1.24wt%,钼粉:0.84~1.31wt%,余量为铁粉。
4.根据权利要求3所述的一种1100mpa级金属粉芯气体保护焊丝,其特征在于,所述低碳铬铁粉的各化学成分按重量百分比计为:cr:94~96wt%,c:4~6wt%,余量为铁和不可避免的杂质。
5.如权利要求1-4任意一项所述的一种1100mpa级金属粉芯气体保护焊丝的制备方法,其特征在于,其制备步骤具体是:将预备的钢带轧制成圆形管,采用激光焊接对缝,焊接后打磨制成无缝钢管,再将预备的合金粉末加入无缝钢管中,拉丝减径,收线,表面处理,层绕,最终制得1100mpa级金属粉芯气体保护焊丝。
6.根据权利要求5所述的一种1100mpa级金属粉芯气体保护焊丝的制备方法,其特征在于,所述制备的圆形管的直径为2.4mm;所述制得的1100mpa级金属粉芯气体保护焊丝直径为1.2mm。
7.根据权利要求5所述制备的一种1100mpa级金属粉芯气体保护焊丝的使用方法,其用于q1100e钢板的1g位置对接焊和角焊。
8.根据权利要求5所述制备的一种1100mpa级金属粉芯气体保护焊丝的使用方法,其特征在于,其使用过程是:采用75%ar+23%co2+2%he的混合气进行气体保护;焊接前不需预热,焊接过程中确保层温温度。
9.根据权利要求8所述的使用方法,其特征在于,所述气体保护中气体流量为18~20l/min;所述层温温度处于30~50℃之间。
10.根据权利要求8所述的使用方法,其特征在于,焊接时,第1层焊接电流为112~126a,电压为17.6~18.8v,焊速为18~20cm/min;第2层焊接电流为251~276a,电压为27.8~29.9v,焊速为44~48cm/min;且后续焊接均与第2层焊接参数相同。