專(zhuān)利名稱(chēng)：一種耐超大線能量埋弧焊用燒結(jié)焊劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于埋弧自動(dòng)焊接用焊接材料領(lǐng)域，更具體地說(shuō)，涉及一種耐超大線能量埋弧焊用燒結(jié)焊劑及其制備方法。
背景技術(shù)：
大型鋼結(jié)構(gòu)制造廣泛采用埋弧自動(dòng)焊接方法進(jìn)行焊接加工，為進(jìn)一步提高焊接生產(chǎn)效率，焊接工作者采用了增大焊接電流至 1000-1400A、多焊絲同時(shí)焊接等技術(shù)方案，使焊接效率獲得大幅度的提高。這些提高焊接效率的途徑均是基于設(shè)法增大焊接線能量，以提高熔敷效率。如造船廠大量應(yīng)用2根焊絲或3根焊絲同時(shí)進(jìn)行焊接，且焊接電流高達(dá)1200A以上，實(shí)現(xiàn)了 20mm 30mm厚板一次性焊接，極大地提高了焊接生產(chǎn)效率。另外鍋爐制造中也大量采用雙絲大線能量焊接方法進(jìn)行焊接。采用傳統(tǒng)的燒結(jié)焊劑進(jìn)行大線能量埋弧焊給焊接質(zhì)量帶來(lái)若干問(wèn)題:如熔渣過(guò)熱導(dǎo)致流淌性過(guò)大，以致不能很好地覆蓋焊縫金屬造成焊縫成型缺陷；同時(shí)線能量過(guò)大使焊接區(qū)域受熱嚴(yán)重，焊縫結(jié)晶組織粗大造成熔敷金屬韌性低下。為解決這些問(wèn)題，十分有必要針對(duì)大線能量焊接情形，研制新型能夠耐大線能量埋弧焊用的燒結(jié)焊劑。近年來(lái)人們對(duì)大線能量埋弧焊已開(kāi)展了一些研究工作?！洞么竽芰柯窕『感滦蜔Y(jié)焊劑的研制》(楊華，華中科技大學(xué)碩士學(xué)位論文，2007年)報(bào)道了已開(kāi)發(fā)出渣系為MgO-CaO-Al2O3-SiO2,堿度BIIW為2.1的燒結(jié)焊劑，可滿足116KJ/cm的三絲大線能量埋弧焊劑，但該報(bào)道并未公開(kāi)焊劑的具體組成及制作方法。專(zhuān)利號(hào)ZL200410097805.9公開(kāi)了一份名稱(chēng)為“大線能量埋弧焊接接頭、該接頭的制法及所用焊絲和焊劑”專(zhuān)利文件，該專(zhuān)利公開(kāi)的焊劑組成含有從 SiO2:10%-28%、CaCO3:5%_15%、MgO:15%_38%、Al2O3:3%_20%、TiO2:2%-10%、CaF2:2%-10%、霧化鐵粉、Mo粉、鑰鐵粉及鈮鐵粉以外的金屬粉:2%_8%中選出的I種或2種以上。其不足之處在于，該焊劑在組成上含有CaCO3之類(lèi)的造氣物質(zhì)，焊接過(guò)程中易產(chǎn)生過(guò)多的氣體影響焊縫表面成形。

發(fā)明內(nèi)容
要解決的技術(shù)問(wèn)題
針對(duì)傳統(tǒng)的燒結(jié)焊劑進(jìn)行大線能量埋弧焊難以保證焊接質(zhì)量的問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種耐超大線能量埋弧焊用燒結(jié)焊劑及其制備方法，它可有效地避免用常規(guī)焊劑在焊接電流高達(dá)1000-1400A時(shí)焊接形成的熔渣不能很好地覆蓋焊縫金屬，能夠形成均勻且表面光潔的焊道。技術(shù)方案
本發(fā)明的目的通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
一種耐超大線能量埋弧焊用燒結(jié)焊劑，其組分及其質(zhì)量百分比為:氧化鋁18%、鎂砂22%、天然硅灰石5%、螢石11%、硅微粉6%、鋯英砂2%、還原鐵粉30%、錳鐵合金2.5%、硅鐵合金 3.5%。
所述的氧化鋁:經(jīng)1450_1500°C煅燒的工業(yè)級(jí)a型氧化鋁，粒度:80-200目；
所述的鎂砂=Mg含量不低于90%的電熔鎂砂，硫、磷≤0.04%，粒度:80-100目；
所述的天然硅灰石:Si02: 42%-45%、Ca0:47%_50%，硫、磷≤0.04%，粒度:80-100目； 所述的螢石=CaF2≥96%，硫、磷≤0.03%，粒度:80-100目；
所述的硅微粉:Si02 ^ 98%，硫、磷< 0.03%，粒度=200-250目；
所述的鋯英砂=ZrO2 ≥60%, SiO2 ( 32%, S ≤0.03%, P ≤0.09%，粒度:60-120 目；
所述的還原鐵粉:Fe≥98%，S≤0.02%, P≤0.02%，氫損≤0.5%，粒度:100-150目； 所述的錳鐵合金:Mn≥75%，P≤0.33%，S≤0.03%，粒度:80-120目；
所述的硅鐵合金:S1:42%-47%，P≤0.04%, S≤0.02%，粒度:80-120目。一種耐超大線能量埋弧焊用燒結(jié)焊劑的制備方法，其步驟為:
(1)配料:將滿足上述的原材料按配方組成配制成混合粉料；
(2)配料后，先用干式攪拌方式將粉料混合均勻，然后再加入鉀鈉摩爾比為1:1、模數(shù)M=3.1、波美濃度為4143H的水玻璃進(jìn)行濕攪拌，水玻璃加入量為粉料質(zhì)量的15%-18%。以保證粉料具有一定粘性，但又不致結(jié)塊為宜(注意水玻璃不得加入過(guò)量，否則結(jié)塊后難以造粒)；
(3)用11-12目的篩網(wǎng)或其它造粒機(jī)進(jìn)行造粒，粒度控制在9-11目范圍內(nèi)，造粒后經(jīng)150-200°C烘干lh，然后再經(jīng)450-500°C烘焙Ih即得所需焊劑。本說(shuō)明書(shū)中提及的各組分的百分比如無(wú)特別說(shuō)明，均為質(zhì)量百分比。有益效果
相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:
(1)本發(fā)明的燒結(jié)焊劑以Mg0、Ca0、Si02、CaF2、Al203為基本造渣物質(zhì)，以SiO2配合適當(dāng)含量的CaF2控制熔渣的粘度，使其在焊接電流高達(dá)1000-1400A焊接條件下具有合適的流動(dòng)性，同時(shí)焊劑組成中以還原鐵粉熔化吸收的大量熱量，增強(qiáng)了焊劑在焊接條件下承受大電流的能力；
(2)本發(fā)明的焊劑組分中不含有造氣物質(zhì)，因而焊接過(guò)程中不會(huì)產(chǎn)生過(guò)多的氣體影響焊縫表面成形，同時(shí)采用S1-Mn聯(lián)合脫氧控制焊縫金屬中的氧含量，使其形成細(xì)小的鐵素體組織，所以，用該焊劑進(jìn)行大線能量埋弧焊接，可有效地避免用常規(guī)焊劑焊接形成的熔渣不能很好地覆蓋焊縫金屬、難以形成均勻且表面光潔的焊道及焊縫金屬過(guò)熱引起的晶粒粗大、低溫韌性差等問(wèn)題；
(3)本發(fā)明提供的耐超大線能量埋弧焊用燒結(jié)焊劑可滿足焊接電流高達(dá)1000-1400A的雙絲或三絲超大線能量埋弧焊接，為提高焊接效率創(chuàng)造必要的耗材保證。
具體實(shí)施例方式
以下通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步說(shuō)明。 實(shí)施例1
采用本發(fā)明的方法，本實(shí)施例制備了 10公斤燒結(jié)焊劑，該焊劑的組分及各組分的質(zhì)量百分比為:氧化鋁(經(jīng)1450°C煅燒的工業(yè)級(jí)a型氧化鋁，粒度:80-100目)18%、鎂砂(含量為92%的電熔鎂砂，硫、磷彡0.04%，粒度:80-90目)22%、天然硅灰石(SiO2:42%,CaO:47%，硫、磷彡0.04%，粒度:80-90目)5%、螢石(CaF2:96%，硫、磷彡0.03%，粒度:80-90目)11%、硅微粉(Si02:98%，硫、磷彡 0.03%，粒度:200-230 目)6%、鋯英砂(ZrO2:60%，SiO2:32%，S 彡 0.03%,P 彡 0.09%，粒度:60-100 目)2%、還原鐵粉(Fe:98%，S 彡 0.02%, P 彡 0.02%，氫損彡 0.5%,粒度:100-120 目)30%、錳鐵合金(Mn:75%，P 彡 0.33%, S 彡 0.03%，粒度:80-100 目)2.5%、硅鐵合金(Si:42%, P 彡 0.04%, S 彡 0.02%，粒度:80-100 目)3.5%。該焊劑的制備方法如下:
(1)配料:將滿足上述的原材料按配方組成配制成混合粉料；
(2)配料后，先用干式攪拌方式將粉料混合均勻，然后再加入鉀鈉摩爾比為1:1、模數(shù)M=3.1、波美濃度為4PBe'的水玻璃進(jìn)行濕攪拌，水玻璃加入量為粉料質(zhì)量的15%。以保證粉料具有一定粘性，但又不致結(jié)塊為宜(注意水玻璃不得加入過(guò)量，否則結(jié)塊后難以造粒)；
(3)用11目的篩網(wǎng)進(jìn)行造粒，粒度控制在9目，造粒后經(jīng)200°CXlh的低溫烘干，然后再經(jīng)450°C X Ih的烘焙即得所需焊劑。利用上述制得的焊劑在船廠利用三絲埋弧焊機(jī)進(jìn)行焊接，母材金屬為厚度22mm的AH32船用鋼板，其化學(xué)成分見(jiàn)表I所示，焊前用等離子切割法開(kāi)50°的V型坡口，坡口根部保留3mm直邊尺寸。采用H10Mn2型焊絲進(jìn)行三絲焊接，三焊絲直徑分別為:前絲直徑
4.8mm,中絲和后絲直徑分別為4.8mm、6.4mm。焊接參數(shù)見(jiàn)表2所示。
表I 母材金屬化學(xué)成分(重量百分比％)
權(quán)利要求
1.一種耐超大線能量埋弧焊用燒結(jié)焊劑，其組分及其質(zhì)量百分比為氧化鋁18%、鎂砂22%、天然硅灰石5%、螢石11%、硅微粉6%、鋯英砂2%、還原鐵粉30%、錳鐵合金2. 5%、硅鐵合金 3. 5%。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種耐超大線能量埋弧焊用燒結(jié)焊劑，其特征在于，各種材料組分滿足如下要求 所述的氧化鋁經(jīng)1450-1500°C煅燒的工業(yè)級(jí)a型氧化鋁，粒度80-200目； 所述的鎂砂=Mg含量不低于90%的電熔鎂砂，硫、磷≤0. 04%，粒度80-100目； 所述的天然硅灰石=SiO2 :42%-45%、Ca0 :47%_50%，硫、磷≤0. 04%，粒度:80-100目； 所述的螢石=CaF2≥96%，硫、磷≤0. 03%，粒度:80-100目； 所述的硅微粉Si02≥ 98%，硫、磷< 0. 03%，粒度=200-250目； 所述的鋯英砂=ZrO2 ≥ 60%, SiO2 ≤ 32%, S ≤ 0. 03%, P ≤ 0. 09%，粒度:60-120 目； 所述的還原鐵粉Fe≥98%，S≤0. 02%, P≤0. 02%，氫損≤0. 5%，粒度100-150目； 所述的錳鐵合金Mn≥75%，P≤0. 33%，S≤0. 03%，粒度80-120目； 所述的硅鐵合金Si :42%-47%，P≤0. 04%, S≤0. 02%，粒度:80-120目。
3.一種耐超大線能量埋弧焊用燒結(jié)焊劑的制備方法，其步驟為 (1)配料將滿足上述權(quán)利要求2的原材料按配方組成配制成混合粉料； (2)配料后，先用干式攪拌方式將粉料混合均勻，然后再加入鉀鈉摩爾比為I:1、模數(shù)M=3. I、波美濃度為41-43°Bf的水玻璃進(jìn)行濕攪拌，水玻璃加入量為粉料質(zhì)量的15%-18% ； (3)用11-12目的篩網(wǎng)或其它造粒機(jī)進(jìn)行造粒，粒度控制在9-11目范圍內(nèi)，造粒后經(jīng)150-200°C烘干lh，然后再經(jīng)450-500°C烘焙Ih即得所需焊劑。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種耐超大線能量埋弧焊用燒結(jié)焊劑及其制備方法，屬于埋弧自動(dòng)焊接用焊接材料領(lǐng)域。其組分及其質(zhì)量百分比為氧化鋁18%、鎂砂22%、天然硅灰石5%、螢石11%、硅微粉6%、鋯英砂2%、還原鐵粉30%、錳鐵合金2.5%、硅鐵合金3.5%。它可有效地避免用常規(guī)焊劑在焊接電流高達(dá)1000-1400A時(shí)焊接形成的熔渣不能很好地覆蓋焊縫金屬，能夠形成均勻且表面光潔的焊道。
文檔編號(hào)B23K35/40GK103252596SQ201310213808
公開(kāi)日2013年8月21日 申請(qǐng)日期2013年5月31日 優(yōu)先權(quán)日2013年5月31日
發(fā)明者李曉泉 申請(qǐng)人:南京工程學(xué)院