一種高韌性埋弧焊用燒結(jié)焊劑及制備方法
【專利摘要】一種高韌性埋弧焊用燒結(jié)焊劑，包括干粉組成及粘結(jié)劑，干粉組成中各組分的重量百分比為：重?zé)V砂：20～30％、剛玉：20～30％、螢石：10～20％、硅灰石：10～20％、氧化鋰：1～3％、金紅石：4～8％、硅鐵：2～4％、鈦鐵：1～3％、金屬錳：1～3％、三氧化二硼：1～5％、氟化稀土：1～3%；粘結(jié)劑采用鉀水玻璃。本發(fā)明所述燒結(jié)焊劑焊接工藝性能優(yōu)良。焊接時電弧穩(wěn)定、焊縫成型美觀、焊縫浸潤角適中、厚板坡口內(nèi)底層渣極易清除。本發(fā)明所述燒結(jié)焊劑可與大部分碳鋼焊絲配合使用，綜合機械性能優(yōu)良，尤其具有較高的低溫沖擊韌性。
【專利說明】 一種高韌性埋弧焊用燒結(jié)焊劑及制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于焊接材料【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種高韌性埋弧焊用燒結(jié)焊劑及制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]埋弧焊可采用熔煉焊劑和燒結(jié)焊劑配合相應(yīng)焊絲進(jìn)行結(jié)構(gòu)焊接，其中熔煉焊劑由于耗能較大，金屬燒損大等缺陷，使用范圍不斷縮小，而燒結(jié)焊劑由于具有耗能小，金屬燒損小等特點，正不斷擴(kuò)大應(yīng)用范圍。同時，隨著企業(yè)對生產(chǎn)效率及生產(chǎn)過程自動化，機械化需求的提高，埋弧焊成為低合金高強鋼結(jié)構(gòu)常用焊接方法之一，特別是在大厚板長焊縫的焊接過程中，埋弧焊的優(yōu)勢更加明顯。因此對埋弧焊燒結(jié)焊劑的研究就顯得十分迫切了，目前，大部分焊劑研究重點主要放在以下兩個方面:一，對熔敷金屬或焊縫金屬的機械性能方面的提高方面，如(專利號:CN102363252A) —種低堿度高韌性的燒結(jié)焊劑；(專利號:CN101314200)高強度高韌性氟堿性燒結(jié)焊劑，該兩種專利所涉及的焊劑綜合性能良好，但在深坡口內(nèi)第一層脫渣效果還稍顯不足。二，對焊接效率方面的提高方面，如(專利號:CN1415454) 一種用于多絲、高速埋弧自動焊的燒結(jié)焊劑，(專利號:CN1699009) —種用于多絲、高速埋弧自動焊的高韌性燒結(jié)焊劑，該兩個專利所涉及的焊劑具有較高的焊接效率和綜合機械性能，也同樣存在著厚板坡口底層脫渣效果略顯不足的特點，同時上述四個專利所提到的焊劑的熔敷金屬的低溫沖擊韌性還有提高的空間，因此針對上述問題，本專利提出了一種具有優(yōu)良坡口內(nèi)脫渣性的高韌性埋弧焊燒結(jié)焊劑，該焊劑可以匹配大部分碳鋼焊絲進(jìn)行低合金鋼結(jié)構(gòu)的焊接，具有優(yōu)良的機械性能，特別具有較高的坡口內(nèi)第一層脫渣性優(yōu)良和較高的熔敷金屬低溫沖擊韌性特點，提高了焊縫的抗脆斷能力，降低了操作人員的工作強度，極大程度提高了生產(chǎn)效率，因此，具有較好的市場前景。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種具有優(yōu)良坡口內(nèi)脫渣性的高韌性埋弧焊燒結(jié)焊劑，該焊劑可以匹配大部分碳鋼焊絲進(jìn)行低合金鋼結(jié)構(gòu)的焊接，，在獲得符合AWS和GB/T相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)性能要求的前提下，還具有優(yōu)良的坡口底層焊縫脫渣性和較高的焊縫金屬低溫沖擊韌性，降低操作人員的工作強度，提高工作效率和結(jié)構(gòu)的安全性。
[0004]本發(fā)明的另外一個目的是提供上述高韌性埋弧焊燒結(jié)焊劑的制備方法。
[0005]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:一種高韌性埋弧焊用燒結(jié)焊劑，包括干粉組成及粘結(jié)劑，干粉組成中各組分的重量百分比為:重?zé)V砂:20?30%、剛玉:20?30%、螢石:10?20%、娃灰石:10?20%、氧化鋰:1?3%、金紅石:4?8%、娃鐵:2?4%、鈦鐵:I?3 %、金屬錳:I?3 %、三氧化二硼:I?5 %、氟化稀土: I?3% ;粘結(jié)劑采用M=2.6，20°C時40?43 Be的鉀水玻璃。
[0006]一種高韌性埋弧焊用燒結(jié)焊劑的制備方法，先將重量百分比為重?zé)V砂:20?30%、剛玉:20?30%、螢石:10?20%、娃灰石:10?20%、氧化鋰:1?3%、金紅石:4?8%、硅鐵:2~4%、鈦鐵:1~3%、金屬錳:1~3%、三氧化二硼:1~5%、氟化稀土:1~3%的干粉按比例混合均勻后，再加入M=2.6，20°C時40-43 Be的鉀水玻璃作為粘結(jié)劑造粒，再經(jīng)200°C低溫烘干lh、780°C高溫?zé)Y(jié)40min，再經(jīng)冷卻、篩分、包裝，焊劑制備完成。
[0007]本發(fā)明所述的高韌性埋弧焊用燒結(jié)焊劑的制備方法，所述篩分的焊劑顆粒為20~60目。
[0008]由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明具有如下有益效果:本燒結(jié)焊劑中各成分的主要作用簡述如下:
重?zé)V砂:具有造渣，調(diào)節(jié)熔渣的堿度、粘度、流動性和改善焊縫成型的作用。當(dāng)電熔鎂砂含量超過30%時，熔渣的粘度降低，熔渣流動性變差，覆蓋性降低，當(dāng)重?zé)V砂含量低于20%時，熔渣流動性過好，導(dǎo)致焊縫成形變差，同時導(dǎo)致熔渣堿度下降，焊接時降低坡口內(nèi)第一層脫渣性和熔敷金屬的低溫沖擊韌性。因而將焊劑中電熔鎂砂含量控制在20~30%。
[0009]螢石:適量的螢石可以降低液態(tài)金屬的表面張力，降低熔敷金屬的氫含量，改善熔渣的物理性能，降低焊縫氣孔敏感性。螢石含量低于10%時，使得熔渣流動性過好，焊縫成型不好，焊縫中氫含量較高，且易出現(xiàn)氣孔。當(dāng)螢石含量超過20 %時，使電弧穩(wěn)定性變差，焊縫成型變差，因此控制焊劑中螢石的含量為10~20%。
[0010]剛玉:主要作用是造渣，形成硅鋁酸鹽，調(diào)節(jié)熔渣的熔點，粘度。當(dāng)剛玉含量低于20%時，熔渣的熔點及粘度較低，渣殼的脆性降低，覆蓋性較差；當(dāng)剛玉含量高于30%時，熔渣的堿度下降，熔渣的脫氧作用降低，影響了熔敷金屬的低溫沖擊韌性。因而控制焊劑中剛玉含量為20~30%。
[0011]硅灰石:主要用作造 渣，形成硅酸鹽改善熔渣熔點及熔滴過渡性能，還具有除硫作用。當(dāng)硅灰石含量低于10%時，造渣量較少，不能形成足量的硅酸鹽化合物，降低了渣殼的脆性，熔滴過渡顆粒較大，焊縫波紋較粗，當(dāng)硅灰石含量高于20%時，會增大對焊縫的滲硅，影響焊縫的性能。因而應(yīng)控制焊劑中硅灰石含量為10~20%。
[0012]金紅石:主要用作細(xì)化熔點，改善焊縫成型和改善脫渣性。當(dāng)焊劑中金紅石含量小于I %時，焊縫波紋較粗、焊縫有部分粘渣現(xiàn)象，當(dāng)焊劑中金紅石含量達(dá)到5%時，熔渣脫落完全，但容易降低熔渣堿度，降低焊縫的綜合性能。因此控制焊劑中金紅石含量為I~5%。
[0013]金屬錳:加入主要起到脫氧，脫硫和調(diào)節(jié)熔渣粘度的作用，并且過渡到金屬中調(diào)整焊縫金屬的強度。錳加入量低于1%時，脫氧、脫硫效果不明顯，錳加入量達(dá)到3%時，韌性調(diào)整效果達(dá)到最佳，因此控制焊劑中金屬錳的含量為I~3%。
[0014]鈦鐵和硅鐵:鈦鐵和硅鐵加入主要起到脫氧的作用，鈦鐵，硅鐵含量分別小于1%和2%時，焊縫脫氧效果不佳，提高了熔渣的氧化性，影響脫渣效果，硅鐵加入量高于4%時，會增加焊縫中硅含量，降低焊縫綜合性能。鈦鐵達(dá)到3%脫氧效果最好，但增加了成本，因而控制硅鐵和鈦鐵加入量分別為2~4%和I~3%。
[0015]氧化鋰和三氧化二硼:這兩種物質(zhì)的主要作用是和金紅石一起調(diào)整熔渣的膨脹系數(shù)，改善熔渣的坡口內(nèi)底層脫渣性。當(dāng)氧化鋰和三氧化二硼含量小于1%時，坡口內(nèi)第一層焊縫熔渣的脫渣性較差，當(dāng)氧化鋰和三氧化二硼分別達(dá)到3%和5%時，熔渣收縮稍微嚴(yán)重，影響熔渣的保護(hù)效果，因此焊劑中氧化鋰和三氧化二硼的含量均應(yīng)控制在I~5%。
[0016]氟化稀土主要用作去氫、凈化焊縫，當(dāng)氟化稀土加入量低于1%時，焊縫的凈化作用不明顯，當(dāng)氟化稀土加入量高于3%時，凈化效果也趨于平緩，因而氟化稀土的加入量應(yīng)控制在I~3%。
[0017]另外，本發(fā)明所述燒結(jié)焊劑焊接工藝性能優(yōu)良。焊接時電弧穩(wěn)定、焊縫成型美觀、焊縫浸潤角適中、厚板坡口內(nèi)底層渣極易清除。本發(fā)明所述燒結(jié)焊劑可與大部分碳鋼焊絲配合使用，綜合機械性能優(yōu)良，尤其具有較高的低溫沖擊韌性。
[0018]
【具體實施方式】
[0019]以下通過【具體實施方式】的描述對本發(fā)明做進(jìn)一步說明，但這并非對本發(fā)明的限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的基本思想，可以做出各種變型或改性，只要不脫離本發(fā)明的基本思想，均在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。
[0020]表1為實施例1到實施例3的焊劑干粉成分重量百分比配比表。
[0021]表1實施例干粉成分重量百分比配比
【權(quán)利要求】
1.一種高韌性埋弧焊用燒結(jié)焊劑，包括干粉組成及粘結(jié)劑，其特征是:干粉組成中各組分的重量百分比為:重?zé)V砂:20?30%、剛玉:20?30%、螢石:10?20%、硅灰石:10?20%、氧化鋰:1?3%、金紅石:4?8%、硅鐵:2?4%、鈦鐵:1?3%、金屬錳:1?3%、三氧化二硼:1?5%、氟化稀土:1?3% ;粘結(jié)劑采用M=2.6，20°C時40?43 Be的鉀水玻璃。
2.一種如權(quán)利要求1所述的高韌性埋弧焊用燒結(jié)焊劑的制備方法，其特征是:將重量百分比為重?zé)V砂:20?30%、剛玉:20?30%、螢石:10?20%、硅灰石:10?20%、氧化鋰:1?3%、金紅石:4?8%、硅鐵:2?4%、鈦鐵:1?3%、金屬錳:1?3%、三氧化二硼:1?5%、氟化稀土:1?3%的干粉按比例混合均勻后，再加入M=2.6，20°C時40?43 Be的鉀水玻璃作為粘結(jié)劑造粒，再經(jīng)200°C低溫烘干lh、780°C高溫?zé)Y(jié)40min，再經(jīng)冷卻、篩分、包裝，焊劑制備完成。
3.—種如權(quán)利要求1所述的高韌性埋弧焊用燒結(jié)焊劑的制備方法，其特征是:所述篩分的焊劑顆粒為20?60目。
【文檔編號】B23K35/362GK103464931SQ201310353025
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2013年8月14日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月14日
【發(fā)明者】劉鵬飛, 劉瞿, 張曉
申請人:中國船舶重工集團(tuán)公司第七二五研究所