[發明專利]堆焊用自保護藥芯焊絲和用途

有效

• 申請號: 200710119122.2
• 申請日: 2007-07-16
• 公開（公告）號: CN101081467A
• 公開（公告）日: 2007-12-05
• 發明（設計）人: 杜榮臻;李淑華
• 申請（專利權）人: 李淑華;杜榮臻
• 主分類號: B23K35/368
• 分類號: B23K35/368
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司
• 代理人: 李柏

技術領域

本發明屬于復合材料加工領域，具體涉及高耐磨堆焊用自保護藥芯焊絲，及用于磨煤輥及其磨盤，生料磨輥及其磨盤、各種大面積耐磨板等產品的堆焊。

背景技術

目前國內的堆焊普遍采用手工電弧堆焊、埋弧堆焊等方式，但對于大型工件如磨煤輥及其磨盤，生料磨輥及其磨盤、各種大面積耐磨板等產品的堆焊時，目前的堆焊工藝存在不同問題：①手工電弧焊不能連續、自動施焊，堆焊效率太低，工人工作環境惡劣、勞動強度大；②埋弧堆焊每堆焊一公斤焊絲需要消耗約一點五公斤以上的焊劑，同時需要專用的焊劑輸送和回收裝置，增加了堆焊的成本；③手工電弧焊及埋弧堆焊的焊接線能量普遍高于20000J以上，堆焊層的焊接應力大，焊接殘余應力大，當進行高硬度材料的大面積多層焊時，會造成堆焊層自身的剝落，因此無法實現大面積、大厚度高耐磨工件的多層堆焊。自保護藥芯焊絲堆焊技術是近期國外快速發展的新型表面工程技術。

與手工電弧焊和埋弧堆焊相比，自保護藥芯焊絲堆焊具有很多優點：①自保護藥芯焊絲堆焊可以實現自(半)動堆焊，因此堆焊效率高；②無需外加保護氣體和焊劑，因此焊接設備簡化，重量輕，超作靈活，便于現場自動堆焊，焊槍結構簡化，可以方便的在焊槍上方增加排塵設備，因此堆焊工作環境得到改善；③自保護藥芯焊絲無需外加保護氣體和焊劑，減少了焊接輔材的費用，降低了堆焊成本；④在自保護藥芯焊絲電弧焊過程中，電弧在鋼皮上燃燒，導電面積相對于實芯焊絲和焊條小，電流密度增大，熔敷速度加快，因此自保護藥芯焊絲相對于實芯焊絲和手工焊條熔敷速度快；⑤自保護藥芯焊絲堆焊的焊接線速度可以達到一米以上，遠高于手工電弧焊和埋弧堆焊的焊接線速度，因此自保護藥芯焊絲堆焊時的焊接線能量就遠小于手工電弧焊和埋弧堆焊的焊接線能量，因此，采用自保護藥芯焊絲堆焊得到的堆焊層焊接應力小，焊接應力釋放徹底，堆焊層的殘余應力小，這是手工電弧焊和埋弧堆焊無法比擬的。

發明內容

本發明的目的是提供堆焊明弧用自保護藥芯焊絲。

本發明的再一目的是提供目的一的產品用于磨煤輥及其磨盤，生料磨輥及其磨盤、各種大面積耐磨板等的堆焊。

本發明的高耐磨、耐腐蝕堆焊明弧用自保護藥芯焊絲的藥芯粉由合金粉與礦物質粉混合而成，所述的藥芯由以下成分組成，以質量百分比計：

50～80％碳化金屬鉻，4～10％金屬錳，2～6％?75^#硅鐵，1～3％鋯硅鐵，3～6％石墨，1～3％白云石，0.1～3％天然金紅石，1～6％金屬鉬，3～6％金屬鈮，2～8％金屬釩，0.1～2％金屬鎢，0.1～3％?Na₂SiF₆，1～3％?ZrO₂，0.1～2％?NaF。

所述的藥芯粉末的粒度一般為-80目。

藥芯中的主要成分作用如下：

碳化金屬鉻：在焊絲中引入C和Cr，隨著藥芯中的含C量增加，堆焊層的硬度和耐磨性增加，但當堆焊層中的含C量超過6.5wt％時，堆焊層的抗剝落能力下降。加入碳化金屬鉻保證了堆焊層中合適的碳和鉻濃度、比例，形成最大比例的Cr₇C₃，使堆焊層的耐磨性提高。

金屬錳：Mn是良好的脫氧和脫硫劑，并具有固溶強化作用，能提高淬硬性。

75^#硅鐵(75號硅鐵)：Si有很強的脫氧能力，作為藥芯焊絲的脫氧劑，還可以起到降低熔池的表面張力的作用。

鋯硅鐵：Zr作為變質劑已逐漸在冶煉行業得到推廣，但在焊接材料制造行業中還應用很少。Zr與C的結合力極強，在熔池凝固的過程中，首先化合析出，形成了晶粒核心，誘發碳化物的析出，增加堆焊金屬單位體積內的晶粒數量。具有很強的促進碳化物析出和細化晶粒作用。

石墨：石墨在電弧的作用下與電弧周圍環境的氧發生發應，產生CO、CO₂氣體，阻隔空氣中的氮進入電弧，對電弧起到脫氧和造氣保護作用。同時少量的C進入金屬熔池增加了金屬熔池中C的濃度，增加堆焊層的硬度和耐磨性。

ZrO₂：俗稱鋯英石，主要起造渣作用，調整熔渣的物理化學性能，改善脫渣性。

白云石：主要由CaCO₃和MgCO₃組成，受熱分解產生CO₂氣體和Ca²⁺、Mg²⁺離子，CO₂氣體對電弧起氣體保護作用，而Ca²⁺、Mg²⁺離子可以穩定電弧。