[發(fā)明專利]一種粉煤灰活性氬弧焊劑及其應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510044487.8
• 申請日: 2015-01-28
• 公開（公告）號: CN104668817B
• 公開（公告）日: 2017-01-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 董世知;馬壯
• 申請（專利權(quán)）人: 遼寧工程技術(shù)大學(xué);遼寧科技學(xué)院
• 主分類號: B23K35/362
• 分類號: B23K35/362;B23K9/167;B23K9/04
• 代理公司: 北京永創(chuàng)新實專利事務(wù)所11121
• 代理人: 姜榮麗

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鎢極氬弧焊技術(shù)領(lǐng)域。具體涉及一種粉煤灰活性氬弧焊劑及其制備和應(yīng)用。

背景技術(shù)

鎢極氬弧焊(Tungsten?Inert?Gas)，作為一種優(yōu)良的氣體保護焊接手段，因其電弧具有優(yōu)良的氬氣保護、電弧穩(wěn)定、無熔渣、焊接材料多樣化而廣泛應(yīng)用于碳鋼、低合金鋼、不銹鋼、耐熱鋼和鋁、銅、鈦等金屬及合金的焊接中，但其焊接成本高、焊接效率低等缺點極大程度上限制了鎢極氬弧焊的應(yīng)用范圍—鎢極氬弧焊在對碳鋼及其低合金鋼一次性對焊時其熔深最大僅為2～3mm，且焊前需要復(fù)雜的焊前準(zhǔn)備工作，其工作效率及經(jīng)濟效益遠不如手工電弧焊。但在某些場合鎢極氬弧焊又有其他焊接手段難以替代的優(yōu)勢，如目前航空航天、軍工和石油化工領(lǐng)域常用的鈦合金一般采用鎢極氬弧焊，其原因在于：鈦合金在焊接過程中極易與C、H、N和O等元素反應(yīng)而使焊縫產(chǎn)生嚴重的脆性傾向，故傳統(tǒng)的CO₂保護焊、手工電弧焊和埋弧焊都無法滿足鈦合金焊接生產(chǎn)要求，采用電子束焊、激光焊以及等離子弧焊盡管可以滿足生產(chǎn)要求，但對設(shè)備要求高，成本大，很難滿足所有生產(chǎn)場合。鎢極氬弧焊因其優(yōu)良的惰性氣體保護能力、焊縫成形美觀、無熔渣且對設(shè)備要求不高而成為鈦合金常用的焊接手段。

目前，針對碳鋼、不銹鋼、鎂合金、鋁合金及鈦合金均已開發(fā)出了不同的焊接活性劑，已經(jīng)確認可以用作活性焊劑的有SiO₂和B₂O₃等非金屬氧化物、TiO₂和Al₂O₃及MnO₂等金屬氧化物、NaF和CaF₂等鹵化物，但迄今為止，絕大多數(shù)學(xué)者均采用分析純級別的上述物質(zhì)進行研究。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明首先提供一種粉煤灰活性氬弧焊劑，所述的粉煤灰活性氬弧焊劑為純的粉煤灰，或者為向純的粉煤灰中加入分析純級的SiO₂形成，其中，SiO₂的加入量為純的粉煤灰質(zhì)量的40～90％，優(yōu)選加入40％。

所述的純的粉煤灰中含有SiO₂和Al₂O₃成分總含量高達77％(質(zhì)量百分含量)，在使用前，先對所述的純的粉煤灰進行中溫煅燒，然后過濾，得到粒度均勻的粉末。

本發(fā)明還提供一種所述的粉煤灰活性氬弧焊劑在以Q235鋼為母材的熔覆層的制備中的應(yīng)用，所述的熔覆層的制備包括如下步驟：

第一步，粉煤灰活性氬弧焊劑的選取和預(yù)處理；

純的粉煤灰在使用前進行中溫煅燒熱活化預(yù)處理，然后向預(yù)處理的粉煤灰中加入相應(yīng)含量的二氧化硅。

所述的粉煤灰活性氬弧焊劑為預(yù)處理后的純粉煤灰，或者向預(yù)處理后的純粉煤灰中加入二氧化硅，加入量為純的粉煤灰質(zhì)量的40～90％，所述二氧化硅的加入量優(yōu)選為40％。

第二步，熔覆塊的制備；

活性氬弧熔覆材料由還原鐵粉、硼砂以及碳化硼組成；按照質(zhì)量百分含量：還原鐵粉(89％)，硼砂(5％)，碳化硼顆粒(6％)。將上述配方按比例稱重共計10g，共混均勻后摻入0.2～0.3g模數(shù)為2.5的水玻璃，研磨，進行熔覆塊體的壓制，預(yù)置壓力60MPa。脫模后室溫干燥24h。

第三步，在熔覆塊表面涂覆粉煤灰活性氬弧焊劑；

采用丙酮為溶劑，將粉煤灰活性氬弧焊劑與丙酮溶劑按照1g:4mL混合后攪拌，涂刷于熔覆塊表面，刷涂完成后室溫陰干24h后進行焊接。

第四步，熔覆焊接；

鎢極材質(zhì)及直徑為鈰鎢極2.0mm，鎢極尖角30°，8#陶瓷噴嘴直徑12mm，焊接工藝參數(shù)選取為：焊接電流100～200A，氬氣流量3.5～9L/min，焊接速度75～155mm/min，電弧長度2.5～5.5mm。

優(yōu)選的焊接工藝參數(shù)為：焊接電流145A，氬氣流量6L/min，焊接速度120mm/min，電弧長度5.0mm。

本發(fā)明的優(yōu)點在于：

1、活性焊接技術(shù)是傳統(tǒng)氬弧焊技術(shù)的延伸與改進，可大幅提高氬弧焊工作效率，拓展氬弧焊技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域，但活性焊接技術(shù)由于焊劑及焊接工藝的保密性強，導(dǎo)致其焊接成本高昂，限制了該技術(shù)的通用化。本發(fā)明采用粉煤灰為焊接活性劑，可以大幅降低活性焊接成本。

2、本發(fā)明首次將煤炭伴生資源應(yīng)用到金屬材料加工領(lǐng)域，可以有效實現(xiàn)煤炭伴生資源的高附加值、資源化利用，為煤炭伴生資源的利用開辟了新的方法和途徑。

附圖說明