本發(fā)明屬于焊接材料
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體涉及一種工程機(jī)械高速焊用金屬粉芯藥芯焊絲及其焊接方法。
背景技術(shù)：
：金屬粉芯藥芯焊絲具有焊接效率高，焊接工藝好，焊縫成型美觀，焊后熔渣少可連續(xù)施焊等特點(diǎn)，熔敷速度可達(dá)15.5kg/h。在工程機(jī)械行業(yè)為了降低設(shè)備自重、減少能耗往往采取提高結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的措施，目前q500、q550級(jí)別鋼板在工程機(jī)械焊接中得到大量應(yīng)用。工程機(jī)械制造中因焊接質(zhì)量及效率的要求，機(jī)器人高速自動(dòng)焊得到越來(lái)越多的應(yīng)用，對(duì)配套焊接材料也提出較高要求，尤其需要具有焊接過(guò)程電弧穩(wěn)定、焊縫成型良好、焊后幾乎無(wú)熔渣等可以減少焊后清理工作的焊絲。然而當(dāng)前工程機(jī)械行業(yè)使用的大部分為高強(qiáng)鋼配套實(shí)心焊絲，存在焊接飛濺大、提高焊接電壓焊后熔渣偏多的現(xiàn)象，焊后清理熔渣、飛濺等工作量較大，增加制造周期和成本。由于金屬粉芯藥芯焊絲的藥芯中大部分為鐵合金，市面上現(xiàn)有金屬粉芯藥芯焊絲都是采用在藥芯組分中加入少量的k、na、ti等元素來(lái)增加電弧穩(wěn)定性和減少焊接飛濺的，這類(lèi)產(chǎn)品雖然因電弧穩(wěn)定性?xún)?yōu)于實(shí)心焊絲，降低焊接過(guò)程中的飛濺，但是由于ti元素的存在，焊道容易變黑、成型不良和焊后熔渣量比實(shí)心焊絲要多，同樣增加焊后清理工作。目前在工程機(jī)械行業(yè)特別是機(jī)器人自動(dòng)焊要求焊后無(wú)需清理熔渣即可連續(xù)施焊，上述的金屬粉芯藥芯焊絲明顯不適用于工程機(jī)械行業(yè)的焊后無(wú)清渣機(jī)器人自動(dòng)焊接。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的是提供一種工程機(jī)械高速焊用金屬粉芯藥芯焊絲，使得其焊接后無(wú)熔渣，且焊接工藝性能優(yōu)良。本發(fā)明的技術(shù)方案是提供了一種工程機(jī)械高速焊用金屬粉芯藥芯焊絲，包括鋼帶外皮和包裹在鋼帶外皮內(nèi)的金屬粉芯，所述金屬粉芯各成分及其在金屬粉芯中所占的質(zhì)量百分比含量為：鎳粉11～13％；硅鐵3～4％；鋁鐵1.0～2.0％；硅錳合金12～14％；碳化硅1.5～2.5％；硼鐵4～6％；鈦酸鉀0.3～0.75％；鉬鐵4.5～5.5％；余量為鐵粉及不可避免的雜質(zhì)。進(jìn)一步的，所述金屬粉芯質(zhì)量占藥芯焊絲總質(zhì)量的12.5～13.5％。進(jìn)一步的，所述鋁鐵中的鋁質(zhì)量百分比為50～55％；鋁鐵粒度為80～150目。進(jìn)一步的，所述碳化硅的純度大于99％，且碳化硅的粒度為180～220目。進(jìn)一步的，所述鈦酸鉀中鉀質(zhì)量百分比為25～30％，且鈦酸鉀粒度為80～100目。進(jìn)一步的，所述鉬鐵中的鉬質(zhì)量百分比為55～60％；鉬鐵粒度為80～120目。進(jìn)一步的，所述鐵粉中的鐵質(zhì)量百分比大于99％；鐵粉粒度為150～200目。進(jìn)一步的，所述金屬粉芯中si元素質(zhì)量含量為0.3～0.8％，mn元素質(zhì)量含量為1.0～1.5％，且mn/si質(zhì)量比為2～3。進(jìn)一步的，所述鋼帶外皮采用1.0mm厚、14mm寬的spcc鋼帶。另外，本發(fā)明還提供了上述工程機(jī)械高速焊用金屬粉芯藥芯焊絲的焊接方法，焊接條件為：保護(hù)氣體為75～85％ar+15～25％co2的混合氣；焊接電流280～320a；焊接電壓27～28v；焊接速度360～420mm/min。本發(fā)明工程機(jī)械高速焊用金屬粉芯藥芯焊絲的設(shè)計(jì)原理如下：本發(fā)明采取c-al-si-mn聯(lián)合脫氧方式，c、al、si、mn來(lái)源于碳化硅、鋁鐵、硅鐵、硅錳合金，其原理為：c、al、si、mn與o元素的親和力大于fe，優(yōu)先與o發(fā)生反應(yīng)，減少焊縫含氧量提高性能及fe的氧化燒損，增加熔敷效率，同時(shí)高溫下細(xì)顆粒碳化硅中的c與o結(jié)合生成co2進(jìn)入大氣中，能夠有效減少焊后熔渣生成量；al脫氧能力大于si、mn，有al的存在可減少si、mn的燒損，同時(shí)保護(hù)b元素不被氧化，促進(jìn)針狀鐵素體形核，從而確保焊縫金屬具有優(yōu)良的力學(xué)性能。本發(fā)明工程機(jī)械高速焊用金屬粉芯藥芯焊絲中金屬粉芯各成分的作用如下：鎳粉中含有大量的ni，作為合金劑使用，焊接過(guò)程中幾乎全部過(guò)渡到焊縫中，焊縫中適量的ni可降低脆性轉(zhuǎn)變溫度，保證低溫下具有良好的低溫韌性。硅鐵采用75#硅鐵，硅錳合金采用6322硅錳合金；硅鐵、硅錳合金、碳化硅作為脫氧劑，同時(shí)具有合金劑作用，適量的si元素(0.3～0.8％)、mn元素(1.0～1.5％)能夠保證藥芯焊絲熔敷金屬?gòu)?qiáng)度和低溫韌性，而合適的mn/si比(2～3)能夠保證良好的焊縫成型，因反應(yīng)過(guò)程中放熱加速焊絲融化，提高融化效率，同時(shí)可降低熔滴表面張力，減小飛濺，焊縫中含有適量的si還可降低焊縫屈強(qiáng)比。鉬鐵作為合金劑使用，可提高焊縫強(qiáng)度，鉬鐵中的鉬質(zhì)量百分比為55～60％，焊接過(guò)程中幾乎全部過(guò)渡到焊縫中，焊縫中少量的鉬存在可使晶粒細(xì)化，過(guò)量時(shí)焊縫強(qiáng)度急劇提高。鋁鐵作為脫氧劑，可減少si、mn合金劑的燒損，有效增加熔敷效率，鋁鐵中的鋁質(zhì)量百分比為50～55％，用al替代ti時(shí)既可保護(hù)b元素不被氧化達(dá)到細(xì)化晶粒的作用，又能保證焊縫的光亮；鋁鐵含量低于1.0％時(shí)上述效果不明顯，鋁鐵含量低于2.5％時(shí)鐵水流動(dòng)性差焊縫成型不美觀；鋁鐵為鐵合金，其粒度80～150目之間，流動(dòng)性好，發(fā)塵量少，對(duì)焊接技工的健康更有利。碳化硅中含有近30％的c，作為合金劑和脫氧劑使用，當(dāng)碳化硅粒度180～220目之間時(shí)，焊接過(guò)程中特別是大規(guī)范焊接時(shí)，較細(xì)粒度的碳化硅有利于c能夠優(yōu)先與o反應(yīng)生成co2進(jìn)入大氣中，有效減少焊后熔渣量，與石墨相比具有良好的耐吸潮性；碳化硅含量低于1.5％時(shí)上述效果不明顯，碳化硅含量低于2.5％時(shí)熔敷金屬?gòu)?qiáng)度過(guò)高，低溫韌性變差；另外，選用碳化硅的純度大于99％，高純度碳化硅可以確保c和si的比例穩(wěn)定。鈦酸鉀作為穩(wěn)弧劑，含有25～30％鉀，鉀具有較低的電離勢(shì)，確保焊接過(guò)程具有優(yōu)良的電弧工藝性，無(wú)飛濺產(chǎn)生，減少焊后清理工作。同時(shí)k的電弧顏色為純白色，較na、ti等元素黃色的電弧易于觀察熔池及焊道；鈦酸鉀含量低于0.3％時(shí)上述效果不明顯，酸鉀含量高于0.75％時(shí)電弧發(fā)散、吹力過(guò)大，容易形成咬邊等缺陷；同時(shí)鈦酸鉀為造渣劑，松裝比較金屬粉料輕，故將其粒度控制在80～100目，其流動(dòng)性更好。鐵粉，鐵粉中的鐵質(zhì)量百分比大于99％，藥芯組分余量加入大量的鐵粉有利于提高焊接效率，同時(shí)將鐵粉的粒度控制在150～200目，有利于藥芯組分混合時(shí)粉料均勻性控制。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果：(1)本發(fā)明提供的這種工程機(jī)械高速焊用金屬粉芯藥芯焊絲具有優(yōu)良的焊接工藝性，熔敷金屬和焊接接頭綜合性能：屈服強(qiáng)度rp0.2≥550mpa；抗拉強(qiáng)度rm為670～770mpa；伸長(zhǎng)率a≥22％；-60℃條件下kv2≥50j。(2)本發(fā)明提供的這種工程機(jī)械高速焊用金屬粉芯藥芯焊絲焊接過(guò)程中采用75～80％的ar和20～25％的co2混合氣體保護(hù)焊接，ar比例越高電弧越穩(wěn)定、焊后熔渣量越少。(3)本發(fā)明提供的這種工程機(jī)械高速焊用金屬粉芯藥芯焊絲在機(jī)器人自動(dòng)焊接過(guò)程中電弧工藝優(yōu)良，幾乎無(wú)飛濺和極少的焊后熔渣量，減少焊后清理工作，有效降低生產(chǎn)周期和節(jié)約生產(chǎn)成本。具體實(shí)施方式下面對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其它實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。實(shí)施例工程機(jī)械高速焊用金屬粉芯藥芯焊絲采用常規(guī)藥芯焊絲制造工藝制得，鋼帶外皮采用1.0mm×14mm的低硫、磷含量的spcc鋼帶，其化學(xué)成分如表1所示，金屬粉芯的配方如表2所示，表1：spcc鋼帶化學(xué)成分(％)csimnsp0.0290.0110.240.00790.0085表2：金屬粉芯藥芯焊絲配方(質(zhì)量百分比％)采用上述對(duì)應(yīng)實(shí)施例金屬粉芯藥芯焊絲配合混合氣體(75～85％ar+15～25％co2)保護(hù)進(jìn)行焊接，焊接條件：焊接電流280～320a；焊接電壓27～28v；焊接速度360～420mm/min。對(duì)應(yīng)實(shí)施例金屬粉芯藥芯焊絲熔敷金屬化學(xué)成分、力學(xué)性能及熔渣占焊材質(zhì)量百分比如表3所示。表3：由表3可知，本發(fā)明本發(fā)明的金屬粉芯藥芯焊絲使用75～80％的ar和20～25％的co2保護(hù)氣體焊接，其熔敷金屬和焊接接頭綜合性能：屈服強(qiáng)度≥550mpa；抗拉強(qiáng)度為670～770mpa；伸長(zhǎng)率≥22％；-60℃條件下，kv2≥50j；電弧穩(wěn)定且焊后具有極少的熔渣。以上例舉僅僅是對(duì)本發(fā)明的舉例說(shuō)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的保護(hù)范圍的限制，凡是與本發(fā)明相同或相似的設(shè)計(jì)均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。當(dāng)前第1頁(yè)12