[發(fā)明專利]一種抗泥沙磨損耐磨堆焊焊條

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510258107.0
• 申請日: 2015-05-19
• 公開（公告）號: CN104816108B
• 公開（公告）日: 2017-08-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊可;許紅祥;楊克;廖海龍;包曄峰
• 申請（專利權(quán)）人: 河海大學(xué)常州校區(qū)
• 主分類號: B23K35/365
• 分類號: B23K35/365;B23K35/40;B23K9/04
• 代理公司: 常州市科誼專利代理事務(wù)所32225
• 代理人: 孫彬

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種抗泥沙磨損耐磨堆焊焊條，屬于表面工程材料技術(shù)領(lǐng)域，適用于水力機械中，絞刀等設(shè)備因泥沙磨損破壞部件的表面改性、復(fù)合制造和再制造等方面。

背景技術(shù)

在水力機械中，絞刀等設(shè)備因泥沙磨損破壞嚴(yán)重，同時還會因腐蝕使破壞加劇，造成了很大的經(jīng)濟損失和能源損耗。通過堆焊技術(shù)在設(shè)備損壞部位融敷一層硬面合金，即時修復(fù)，能恢復(fù)甚至提高磨損部件原有的耐磨性。焊條堆焊具有操作靈活方便、可進行全位置焊接和焊接質(zhì)量好等優(yōu)越性，已被廣泛用于疏浚工程中關(guān)鍵易損件的復(fù)合制造與修復(fù)。

一般為了提高堆焊焊條的耐磨性能，通常加入合金元素進行強化，使得堆焊金屬析出大量碳化物抵御泥沙磨損，這些碳化物與基體之間往往存在明顯的電位差，在腐蝕介質(zhì)中發(fā)生電化學(xué)行為，破壞基體和碳氮化物的結(jié)合，進而造成耐磨性能的降低。因此，高性能的耐泥沙堆焊焊條不僅要求抗機械磨損而且能耐介質(zhì)腐蝕，即能同時承受力學(xué)和電化學(xué)因素破壞。鑒于以上因素，充分結(jié)合耐磨損和抗腐蝕兩方面的要求，研究開發(fā)出一種新型抗泥沙磨損耐磨堆焊焊條。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是針對目前耐泥沙堆焊焊條的耐機械磨損和耐腐蝕性綜合性能差的缺點，提出一種能夠同時解決這兩方面問題的新型抗泥沙磨損耐磨堆焊焊條。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種抗泥沙磨損耐磨堆焊焊條，該焊條由不銹鋼焊芯和通過粘結(jié)劑包裹在焊芯表面的藥皮組成，其中所述藥皮的組成成分及重量百分含量為：大理石30～45％；螢石20～30％；金紅石4～9％；鋯英砂3～5％；鉀長石3～5％；氮化鉻鐵4～10％；鈦鐵12～20％。

所述藥皮是通過粘結(jié)劑與藥粉濕混成涂料后，與焊芯搓制，而后再經(jīng)晾干、烘焙而包裹干涸在焊芯表面的，且所述藥皮厚度控制在1.5～2.5mm范圍內(nèi)，粘結(jié)劑為水玻璃。

作為對本發(fā)明的限定，所述不銹鋼焊芯是1Cr13或2Cr13馬氏體不銹鋼，其直徑為Φ3.0～5.0mm。

本發(fā)明的焊條化學(xué)成分中，對各種組分的限定理由敘述如下：

大理石：在焊條藥皮中的主要作用是造渣和造氣，對焊縫金屬起到氣渣聯(lián)合保護作用。600℃時，CaCO₃發(fā)生反應(yīng)CaCO₃→CaO+CO₂，生成CaO并釋放出CO₂氣體。CaO屬于離子鍵化合物，能夠增加熔滴表面的張力，同時起到穩(wěn)定電弧的作用。CO₂氣流對熔滴產(chǎn)生吹送作用，促使熔滴過渡。當(dāng)大理石含量較低時，藥皮的造渣和造氣能力下降，對焊縫的保護作用降低。然而，大理石含量較高時，藥皮造氣量過大，導(dǎo)致電弧穩(wěn)定性下降，飛濺增多，焊渣熔點升高，焊縫成形粗糙。因此，在本發(fā)明中將CaCO₃的含量限定在30～45％之間。

螢石：主要化學(xué)成分是CaF₂，其熔點較低，會降低熔渣的熔點，具有稀釋熔渣的作用，從而提高熔渣的導(dǎo)電性和流動性。同時CaF₂在高溫時與焊縫中的H反應(yīng)生成HF氣體，減少焊縫的氫致裂紋和白點傾向。當(dāng)焊條藥皮中螢石含量較低時，焊縫成形較差，易出現(xiàn)氣孔；當(dāng)螢石含量較高時，容易破壞電弧穩(wěn)定性，使焊條焊接工藝性能變差。在大理石含量一定時，大理石與螢石之比十分重要。大理石與螢石之比在1-3之間，焊條焊接時電弧穩(wěn)定、噴力大、飛濺少。在本發(fā)明中將CaF₂的含量限定在20～30％之間。

金紅石：主要成分是TiO₂，焊接時起到穩(wěn)弧、使熔池平靜、減少飛濺的作用，易形成短渣，使焊縫波紋細致。鈦白粉增強藥皮的塑性、粘性，能改善焊條的壓涂性能。但藥皮中鈦白粉含量過多時，焊條易發(fā)紅。因此，焊條藥皮中金紅石控制在4～9％。

鋯英砂：主要成分是ZrO₂，熔點較高，在冷卻過程中會出現(xiàn)兩種變體。高于1000℃時以穩(wěn)定的正方晶體形式存在，1000℃以下為穩(wěn)定的單斜晶體。由一種晶體轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N晶體時體積約發(fā)生7％的變化。焊條藥皮中加入3-6％的鋯英砂有利于提高焊縫的脫渣性能。但過多的鋯英砂，會導(dǎo)致飛濺增大，并形成黑色玻璃狀渣殼，導(dǎo)致脫渣困難，一般含量為3～5％。

鉀長石：主要成分為K₂O·Al₂O₃·6SiO₂，其主要作用是造渣，還因本身含有K⁺是易電離物質(zhì)，能夠提高電弧的穩(wěn)定性。但藥皮中鉀長石含量過多會增加熔渣的粘度，導(dǎo)致脫渣困難，因此，在本發(fā)明中將鉀長石的含量限定在3～5％之間。