專利名稱：一種新型合金工具鋼電焊條的制作方法
技術領域：
本焊條的研制為創(chuàng)新性，屬于焊接材料技術領域，是一種超低氫高強度、高韌性的 合金工具鋼電焊條。其主要用于40Cr、45Cr、5CrNiMo為基體的硬度HRC = 32-36的鍛造設 備配置的模架、底座的焊接。其特征適應于鍛造惡劣環(huán)境條件下，具有高強度、高韌性，焊 接整體性能好，抗拉強度大于等于lOOOMPa。
背景技術：
在鍛造行業(yè)中，模架是非常重要的工藝裝備，其技術狀態(tài)的優(yōu)劣直接影響到模具 的壽命和產品質量，尤其模架本體的特征具有噸位大，2 30噸，造價昂貴，10 600萬 元，尺寸精度嚴，在生產使用中負荷重、環(huán)境條件惡劣。主要用于曲軸壓力機和摩壓機、高 能和電動摩壓機、沖床、各種壓力機的模架失效修復，因此根據產品的形狀結構、特點和鍛 造設備使用條件，其模架的基材具有很高的強度、剛度和良好的韌性，一般企業(yè)選材用于 40Cr, 40CrMo 和 5CrNiMo，經淬火，回火后 HRC32-38。對于模架的使用條件，惡劣和其它因素的影響，其失效機率較大，多是于塌陷斷裂 和產生較大的裂紋。一般來講多數企業(yè)對于塌陷的處理方法為整體下落，這種方法的主要是快、整體 性好。但幾經幾次，其厚度尺寸接近于報廢尺寸，就產生報廢，經濟損失大。對斷裂也是常 見的失效形式，多數企業(yè)對于斷裂是束手無策的只能作報廢處理。因為其費用昂貴，一般企 業(yè)多數按設備只配備一套，一旦模架斷裂，勢必報廢就必然產生在經濟上、生產上造成極大 的困境，若要新制就必然會因生產周期長，6-12個月以上，所以企業(yè)中對此現象十分棘手。 也有不少企業(yè)，對于已產生的裂紋的模架進行堆焊修復的探索，都難以成功，主要原因是 焊接焊條的工藝性能和焊接的工藝條件很難滿足模架的修復條件，多數是焊后產生的裂紋 難以解決，所以對此狀況存在的解決具有極大的挑戰(zhàn)性。根據市場調查，對解決模架斷裂修 復，需求適應性強、工藝性能好、抗裂性能高的焊條的呼聲極高。按照國家的能源環(huán)保基本 國策也極有利的趨勢發(fā)展。必須要求研制出一種具備良好的焊接工藝性能和抗裂性能，同 時具有很高的強度(> lOOOMPa)、剛度、韌性同時還要具備在焊接修復過程中的工作難度 和勞動強度的降低。據此，選擇了幾種堆焊焊條，雖然強度、剛度、韌性都能滿足，但是抗裂性差，勞動 強度大、返工多、時間長。

發(fā)明內容
針對鍛造行業(yè)各類壓力機配置的模架斷裂、塌陷所需的堆焊修復的焊條這一空 白，本發(fā)明的目的是提供一種新型的電焊條，具體來講是在于提供一種超低氫、高強度、高 韌性、尤其高抗裂性能突出的合金工具鋼焊條，這種新型焊條的工藝性能和焊接性能及修 復后的適應性能都達到了模架的技術條件和工藝要求。所述一種新型合金工具鋼電焊條，包括焊芯和焊條藥皮的組成物，各組分的重量
3百分比為大理石35-45%，螢石20-30%，鈦白粉2_4%，鈦鐵8-13%，堿0. 5-1. 5%，金屬 鉻3-6 %，金屬錳4-8 %，鎳粉4-8 %，鉬鐵3-6 %，稀土硅2_6 %，石英2_6 %，長石2_6 % ；所 述焊芯采用H08A鋼或H08E鋼。所述的長石一般選用鉀長石。所述電焊條選用鉀鈉混合水玻璃作為粘接劑。這種新型焊條主要適應于碳素結構鋼(45#)、合金工具鋼(5CrNiM0、5CrMnM0)和 合金結構鋼(40Cr、42CrMn)為基體的模架和復合、聯合、切邊模底座的堆焊修復。在滿足 工藝性能和焊接性能時，要達到堆焊前的基體預熱溫度400°C 450°C和堆焊的回火溫度 400°C左右。本焊條的發(fā)明與現有級別焊條相比具有以下特點1、焊條的熔敷金屬拉伸強度> lOOOMPa，略高于模架母材的強度，保證了模架的焊
接強度。2、韌性高、熔敷金屬擴散氫含量低，有利于避免焊接裂紋的產生。3、具有一定的硬度，有利于滿足模架的剛度要求。4、合理的配方比率，保證了良好的焊接工藝性能，可進行全方位焊接。5、本發(fā)明填補了中、大型鍛造設備的模架進行堆焊修復所需電焊條工藝性能，普 遍適應于合金結構鋼和碳素結構鋼的焊接或堆焊，因此具有很高的實用價值，具有很高的 經濟效益和企業(yè)發(fā)展意義。
具體實施例方式實施例1:一種新型合金工具鋼電焊條，包括焊芯和焊條藥皮的組成物，優(yōu)選一種實施例焊 條，其藥皮各組合物成分，重量百分比如下；大理石39% ；螢石22% ；鈦白粉2% ；鈦鐵10% ；堿；金屬鉻4% ；金屬錳8% ； 鎳粉4% ；鉬鐵4% ；稀土硅2% ；石英2% ；鉀長石2% ；焊芯為H08A鋼。用鉀鈉混合水玻 璃為粘結劑，壓制成焊條，烘干，溫度為350°C，保溫爐冷；出爐包裝。實施焊條的熔敷金屬化學成分(wt % )如下
CSiMnNiMoCrSP0. 150. 41. 81. 02. 02. 4彡 0. 03彡 0. 03實施焊條的焊條力學性能如下
實驗項目σ b (Mpa)σ s (Mpa)δ5(%)Akv(J)HRC保證值1078978彡25(40 °C )2732采用電弧焊接方法，選用直流焊機，反極性。用優(yōu)選實施例電焊條。焊條使用前 350°C烘干1時，出爐保溫，隨用隨取，打底焊條選用規(guī)格Φ4. 0mm，其余Φ6. 0mm，長600mm.選用直流焊機，反極性，允許的焊接電流見下表
4 焊后用石棉布覆蓋整個焊體保溫緩慢冷卻，冷至室溫，去除覆蓋物，經檢驗結果未 產生裂紋。具體使用該電焊條的實例1、某企業(yè)2006年一臺8000噸鍛壓機配置的模架，下底座為2200 X 1900 X 400mm，
重約16噸，在使用中已形成中部斷裂，嚴重失效，按當時造價約97萬元，基材為5CrNiMo， 已危及到生產，若不采用焊接修復，新造價為167萬元，采用新型的焊條焊接，僅用了 37000 元，修復后性能精度良好，修復至今使用已達36個月狀態(tài)良好。修復工藝為對本體裂紋處 開出U形剖口(剖口深為厚度的1/2)預熱450°C，保溫16小時一二人同時堆焊，在本體外 面用石棉被保溫一(堆焊完畢)翻轉180°，對裂紋的另一面開剖口一堆焊一清理檢查一回 火400°C 16小時一空冷一按圖紙對焊接部位進行機加工，保證尺寸精度和工藝要求。
2、某企業(yè)2009年12000噸鍛壓機配置的模架，下底座為2200 X 550 X 2500mm,重約 24噸，在使用中已形成長度為2000m斷裂(幾經裂透斷開)，已嚴重失效，按造價約278萬 元(單件)，基材為5CrNiMo，損失實為慘重，影響也十分嚴重，已形成企業(yè)生產經營嚴重的 威脅。因是重點設備，并生產的重點產品，企業(yè)領導高度重視是修，還是新制，爭論劇烈，態(tài) 度十分對立而鮮明。主張新制的觀點報廢新制。時間約為8個月，意味著生產停歇，產品 外委損失不計，造價為278萬元(單件)。主張修復的觀點；必須以最快的速度進行修復， 但怎樣修其效果如何心中無主意，時間多長，費用多高，心中無底，在研究會上，質詢得到結 論，制訂出方案，采用鑲板式堆焊修復，時間半個月，費用近37萬元，耗焊條1. 2T。其工藝； 對焊兩側固定開出鑲板窩位對暴露的裂紋處開其厚度1/2單位U形剖口 焦 炭大爐預熱> 400°C，外表面保溫——堆焊——另一側的裂紋開剖口 一一堆焊一一清 理一一加工堆焊處一一清理一一鑲板一一固定銷一一對鑲板進行堆焊連接一一清 理一加工全部回火-----檢查投入使用近一年，各種狀況良好。
權利要求
一種新型合金工具鋼電焊條，其包括焊芯和焊條藥皮組成物，其特征在于該焊條藥皮組成物各組分的重量百分比為大理石35 45％，螢石20 30％，鈦白粉2 4％，鈦鐵8 13％，堿0.5 1.5％，金屬鉻3 6％，金屬錳4 8％，鎳粉4 8％，鉬鐵3 6％，稀土硅2 6％，石英2 6％，長石2 6％；所述焊芯采用H08A鋼或H08E鋼。
2.根據權利要求1所述的一種新型合金工具鋼電焊條，其特征在于所述焊條藥皮組成 物各組分的重量百分比為大理石39%，螢石22%，鈦白粉2%，鈦鐵10%。堿1%，金屬鉻 4%。金屬錳8%，鎳粉4%，鉬鐵4%，稀土硅2%，石英2%，鉀長石2%。
3.根據權利要求1或2所述的一種新型合金工具鋼電焊條，其特征在于所述焊芯為 H08A 鋼。
全文摘要
本發(fā)明提供一種超低氫、高強度、高韌性、尤其高抗裂性能突出的合金工具鋼電焊條，包括焊芯和焊條藥皮組成物，焊條藥皮組成物各組分的重量百分比為大理石35-45％；螢石20-30％；鈦白粉2-4％；鈦鐵8-13％；堿0.5-1.5％；金屬鉻3-6％；金屬錳4-8％；鎳粉4-8％；鉬鐵3-6％；稀土硅2-6％；石英2-6％；長石2-6％；焊芯采用H08A鋼或H08E鋼，鉀鈉混合水玻璃作為粘接劑。本發(fā)明填補了超大型斷面對接焊合金工具鋼(5CrNiMo)結構所需電焊條的一項空白，同時也可以用于其它類高強度合金鋼結構產品的焊接。本發(fā)明的電焊條具有優(yōu)良的焊接工藝性能、很高的焊接強度、剛度、塑性和韌性。
文檔編號B23K35/30GK101920407SQ20101018592
公開日2010年12月22日 申請日期2010年5月16日 優(yōu)先權日2010年5月16日
發(fā)明者何云 申請人:十堰金科化工有限公司