一種船用埋弧焊組合燒結(jié)焊劑及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】：
[0001] 本發(fā)明涉及船體平面分段建造高效焊接工藝，尤其是焊劑銅襯墊法多絲單面埋弧 自動焊工藝所使用的焊劑。特別涉及一種船用高效埋弧焊組合燒結(jié)焊劑及其制備方法，該 船用高效埋弧組合燒結(jié)焊劑可以應(yīng)用于雙電極及多電極的高效埋弧自動焊接工藝。
【背景技術(shù)】：
[0002] 隨著船舶噸位的大型化，船體建造中大量采用了分段建造法然后進(jìn)行拼接。以往 拼接采用埋弧自動單面焊，但由于板厚和拼板接縫長度的增加，分段的重量和占用面積也 隨之增加，這給分段翻身封底焊帶來了很大的困難，而且對廠房的高度及超重設(shè)備的數(shù)量 都有較高的要求。同時，雙面焊效率低，占用工位時間長，很難滿足大中型造船廠快節(jié)奏、高 效率的生產(chǎn)需要。為此，20世紀(jì)80年代以來，日本開發(fā)一系列適用造船焊接的單面焊接技 術(shù)，如銅墊板法、焊劑墊法（RF)、焊劑銅襯墊法（FCB法）等單面焊雙面成型技術(shù)。
[0003] FCB法是綜合了上述前兩種焊接方法的優(yōu)點而發(fā)展起來的，應(yīng)用最為廣泛。隨著我 國船舶工業(yè)的興起，單面焊雙面成型多絲埋弧高效焊接方法在國內(nèi)的使用越來越廣泛。然 而，國內(nèi)對應(yīng)FCB法用單面焊雙面成型的焊接材料，還存在焊接鋼板厚度限制和等級限制 的問題，
[0004] 申請人原專利ZL200810034817. 5所公開的"一種埋弧燒結(jié)焊劑及其生產(chǎn)方法"， 其埋弧燒結(jié)焊劑適用鋼板焊接的最佳厚度范圍為15~30mm，對于鋼板厚度8~15mm及 30~40mm的焊接還存在一定的不足。中國發(fā)明專利公開號CN103962751A也公開了一種用 于單面焊雙面成形的"高效埋弧焊用燒結(jié)焊劑及其生產(chǎn)工藝"，其產(chǎn)品解決了厚度在20~ 30mm的條件下，焊縫機械性能達(dá)到船級社3Y級的要求，但未能涉及鋼板厚度8~15mm及 30~40mm的FCB法關(guān)鍵焊接技術(shù)。
[0005] FCB法焊接工藝應(yīng)用于薄板焊接的難點在于：在多電極高速焊接條件下，難以獲 得良好的表面焊縫成型，另外，伴隨著鋼板曲翹變形，鋼板容易被焊穿，很難獲得良好的背 面焊縫成型。FCB法焊接工藝應(yīng)用于厚板焊接的難點在于：焊接電流大，熱輸入量高，更難 以難獲得優(yōu)良的焊縫成型和機械性能，尤其是當(dāng)板厚接近40mm時，焊接電流高達(dá)1650A，焊 接熱輸入量高達(dá)260KJ/cm的嚴(yán)酷焊接條件下，很難獲得完整的焊縫成型和優(yōu)良的焊縫機 械性能。
[0006] 因此，研制出適用范圍更廣的單面焊雙面成型的FCB法焊材，就成為更進(jìn)一步推 廣FCB法高效焊接方法、降低生產(chǎn)成本的關(guān)鍵。

【發(fā)明內(nèi)容】
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[0007] 本發(fā)明所要解決的關(guān)鍵技術(shù)問題之一在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種船用埋 弧焊用組合燒結(jié)焊劑，解決包括鋼板厚度在8~15mm及30~40mm范圍內(nèi)的單面焊雙面成 型的FCB法焊接難題；同時，焊縫金屬機械性能滿足船級社3Y級要求。
[0008] 本發(fā)明所要解決的關(guān)鍵技術(shù)問題之二在于提供上述船用埋弧焊用組合燒結(jié)焊劑 的制備方法。
[0009] 本發(fā)明所要解決的關(guān)鍵技術(shù)問題可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：本發(fā)明的船用埋 弧焊用組合燒結(jié)焊劑在原專利產(chǎn)品基礎(chǔ)上，調(diào)整高熔點氧化物MgO含量到30%以上，提高 表面焊劑在焊接過程中對大電流、高熱輸入的承載能力；同時，為了保持焊接熔池粘度適中 和降低焊縫金屬中[H]含量，在焊劑中加入3~5%的BaF2,改善焊縫表面成型和焊縫金屬 機械性能。
[0010] 本發(fā)明的船用埋弧焊用組合燒結(jié)焊劑，包括表面焊劑和襯墊焊劑，所述表面焊劑 由表面焊料和表面焊料重量的20%水玻璃制備而成，其中所述表面焊料由以下質(zhì)量百分比 的原料混合而成：
[0011] MgO 31 ~35%;A120314 ~19%;Ca0 3 ~5%;BaF23 ~5%;Mn0 3 ~6%;Si026 ~ 9% ;Ti022~3% ;Fe粉17~22% ;硼砂0· 5~L 5% ;稀土硅鐵1~2% ;鈦鐵1~L 5% ; 錳鐵1~2% ;鉬鐵0. 5~1% ;金屬鎳粉1~2% ;稀土 0. 5~1% ;
[0012] 所述襯墊焊劑由襯墊焊料和襯墊焊料重量的20%水玻璃制備而成，其中所述襯 墊焊料由以下質(zhì)量百分比的原料混合而成：
[0013] Ti0235 ~38% ;Si0215 ~19% ;MgO 10 ~15% ;CaO 6 ~10% ;BaF23 ~5% ;MnO 3~5% ;Fe粉7~12% ;硼砂0.5~1% ;鈦鐵3~5% ;鉬鐵0.5~1% ;金屬鎳粉1~ 2% ;稀土 0· 5 ~1% ;。
[0014] 在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例中，所述表面焊料由以下質(zhì)量百分比的原料混合而 成：
[0015] MgO 35% ;A120316% ;CaO 4% ;BaF23% ;MnO 3% ;Si026% ;Ti022% ;Fe 粉 22% ; 硼砂0. 5% ;稀土硅鐵2% ;鈦鐵1. 5% ;錳鐵2% ;鉬鐵0. 5% ;金屬鎳粉2% ;稀土 0. 5% ;
[0016] 所述襯墊焊料由以下質(zhì)量百分比的原料混合而成：
[0017] Ti0237% ;Si0217% ;MgO 10% ;CaO 10% ;BaF25% ;MnO 3% ;Fe 粉 10% ;硼砂 1% ; 鈦鐵4% ;鉬鐵0.5% ;金屬鎳粉2% ;稀土 0.5%。
[0018] 在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例中，所述表面焊料由以下質(zhì)量百分比的原料制混合而 成：
[0019] MgO 31% ;A120319% ;CaO 5% ;BaF24% ;MnO 5% ;Si029% ;Ti022. 5% ;Fe 粉 17% ; 棚砂1 % ;稀土娃鐵1 % ;欽鐵1. 5 % ;猛鐵1 % ;鑰鐵1 % ;金屬銀粉1% ;稀土 1% ;
[0020] 所述襯墊焊料由以下質(zhì)量百分比的原料混合而成：
[0021] Ti0235% ;Si0219% ;MgO 15% ;CaO 8. 5% ;BaF24% ;MnO 5% ;Fe 粉 7% ;硼砂 0. 5% ;鈦鐵3% ;鉬鐵1% ;金屬鎳粉1% ;稀土 1%。
[0022] 在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例中，所述表面焊料由以下質(zhì)量百分比的原料混合而 成：
[0023] MgO 33% ;A120314% ;CaO 3% ;BaF25% ;MnO 6% ;Si027. 5% ;Ti023% ;Fe 粉 20% ; 硼砂1. 5% ;稀土硅鐵1. 5% ;鈦鐵1% ;錳鐵1. 5% ;鉬鐵0. 5% ;金屬鎳粉1. 5% ;稀土 1% ;
[0024] 所述襯墊焊料由以下質(zhì)量百分比的原料混合而成：
[0025] Ti0238% ;Si0215% ;Mg0 13% ;Ca0 6% ;BaF23% ;Μη0 4. 5% ;Fe 粉 12% ;硼砂 0. 5% ;鈦鐵5% ;鉬鐵0. 5% ;金屬鎳粉1. 5% ;稀土 1%。
[0026] 本發(fā)明的所述的埋弧焊用組合燒結(jié)焊劑的生產(chǎn)方法，包括如下步驟：
[0027] (1)表面焊劑的制備
[0028] 按比例稱取表面焊料中的各原料以實際需要的顆粒度過篩后按重量配比進(jìn)行配 料，充分混合后加入水玻璃進(jìn)行濕攪拌，然后用造粒機進(jìn)行造粒，將造粒好后的濕顆粒焊 劑，在低溫爐中進(jìn)行200~300°C低溫烘干，干燥后的焊劑過篩至10~50目，再于高溫爐中 進(jìn)行400~500°C高溫?zé)Y(jié)，最后經(jīng)分篩、冷卻，裝入具有防潮包裝的真空包裝袋中供焊接 生產(chǎn)使用；
[0029] (2)襯墊焊劑的制備
[0030] 按比例稱取襯墊焊料中各原料以實際需要的顆粒度過篩后按重量配比進(jìn)行配料， 充分混合后加入水玻璃進(jìn)行濕攪拌，然后用造粒機進(jìn)行造粒，將造粒好后的濕顆粒焊劑，在 低溫爐中進(jìn)行200~300°C低溫烘干，干燥后的焊劑過篩至12~60目，再于高溫爐中進(jìn)行 400~500°C高溫?zé)Y(jié)，最后經(jīng)分篩、冷卻，裝入具有防潮包裝的真空包裝袋中供焊接生產(chǎn) 使用。
[0031] 本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明焊劑用于焊劑銅墊多絲單面埋弧自動焊（FCB法）， 既能滿足造船廠對鋼板厚度最小至8mm的高速焊接，又能滿足鋼板厚度最大至40mm的超大 線能量焊接，大大增加了 FCB法高效焊接工藝在船舶建造中的使用范圍；
[0032] 由于高熔點氧化物MgO大量加入，本發(fā)明焊劑能在焊接過程中吸收多余的電弧熱 量，避免過熱引起的焊縫組織粗大，確保焊縫組織均勻、細(xì)小，機械性能優(yōu)良，滿足船級社3Y 級要求；在焊劑中加入3~5%的BaF2，能調(diào)整焊接熔池粘度，降低焊縫金屬中[H]含量，改 善焊縫表面成型和焊縫金屬機械性能。
[0033] 本發(fā)明的組分配方焊接電弧穩(wěn)定、煙塵少，焊縫成形美觀，過渡平滑，焊道整齊無 咬邊等缺陷。
【附圖說明】
[0034] 圖1為本發(fā)明的FCB法三電極布置示意圖。
[0035] 圖2為本