一种磨辊堆焊无渣自保护药芯焊丝的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及磨损修复技术领域，尤其设及的是一种磨漉堆焊无渣自保护药忍焊 丝。
【背景技术】
[0002] 磨损是摩擦的接触面由于发生了相对运动，由于接触应力的作用，表面发生损伤 和失效的过程，通常情况下，发生磨损的零部件的几何尺寸（体积）变小。目前针对零件 表面磨损的问题，主要通过堆焊来进行表面修复，不但提高零件使用寿命，而且与更换设备 相比，显著降低了费用。所谓堆焊，是为了增大或恢复焊件尺寸，或使焊件表面获得具有特 殊性能烙覆金属而进行的焊接。随着科学技术的不断发展进步，耐磨堆焊技术作为材料表 面保护的一项有效措施，应用领域正逐渐扩大，并且在许多易磨损领域中该技术已相当成 熟。但是大多数的焊丝配方中都含有大量的碳，对于自保护药忍焊丝来说，通常在焊丝当中 加入了大量的石墨，导致在堆焊过程中产生了大量的烟雾和粉尘；焊丝的填充率比较低，依 靠外层的钢带外皮无法很好的保护烙滴进行过渡，导致焊接过程中的飞瓣较大，电弧稳定 性差，无法承受大电流焊接；焊丝的直径较小，单道次堆焊宽度小，效率低。在化-化-C系 堆焊合金基础上，目前研究比较多的是高铭铸铁型堆焊合金，依靠在堆焊过程中形成的M7C3 型初生碳化物，可W显著提高堆焊层的硬度，虽然此种碳化物硬度很高，但是其尺寸一般较 大，且大小不均匀，导致在磨损过程中容易从基体上剥落；此外，考虑到焊丝的填充率W及 合金元素的过渡，要向堆焊层中过渡如此高含量的铭，实现起来非常困来，针对企业来说， 势必大大增加了生产成本。因此本发明在药忍焊丝的成分设计中，适当的降低碳和铭的添 加量，通过加入价格低廉的强碳化物形成元素，提供了一种工程中可W使用的无渣自保护 堆焊药忍焊丝
[0003] 目前大面积耐磨堆焊存在着生产效率低，堆焊工艺较复杂，劳动强度大，成本高W 及堆焊层性能较低等问题，工程实际中迫切需要设计和制造出耐磨性能好、施工工艺简单 和堆焊效率高的焊接材料。因此，研制一种新型的无渣自保护堆焊药忍焊丝具有重要的工 程应用价值。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种一种磨漉堆焊无渣自保护药 忍焊丝。
[0005] 本发明是通过W下技术方案实现的：一种磨漉堆焊无渣自保护药忍焊丝，包括外 皮和粉忍，其特征在于：所述外皮是册8A材料制作的，所述粉忍包括W下组分：高碳铭铁、 铁铁、饥铁、憐铁、儘铁、娃铁、石墨、侣粉和铁粉。
[0006] 作为对上述方案的进一步改进，所述粉忍中各组分的质量百分比含量为：
[0007] 高碳络铁 巧^^斗瓦;： 铁铁 8~12， 飢铁 4~6:;: 憐铁 3~色;： 儘铁 2~% 健铁 4:…6; 石墨 4…8; 铅粉 2…4; 铁粉 余量。
[0008] 作为对上述方案的进一步改进，所述粉忍中各组分的质量百分比含量为：
[0009] 商碳豁铁 置巨； 铁铁 说; 飢铁 5； 磯铁 ：日； 儒铁 3; 褲铁 自； 石墨 色； 错粉 3; 铁粉 余量
[0010] 作为对上述方案的进一步改进，粉忍在所述药忍焊丝中的填充率为40%。
[0011] 作为对上述方案的进一步改进，所述药忍焊丝的外径为2. 8mm，制作外皮所用的钢 带的厚度为0. 4mm。
[0012] 本发明还提供一种上述药忍焊丝的粉忍的配制方法，粉忍中含目标元素的组分的 质量百分含量是依据W下公式计算出的，
[001 引 Yx= [Xh-Xd(1-q)nVqXfen
[0014] 式中：Yx是粉忍中含目标元素的组分X的百分含量；
[0015]Xh是设计中焊层材料中目标元素的百分含量；
[0016]Xd是制作外皮钢带中目标元素的百分含量；
[0017]Xp。是组分X中目标元素的百分含量；
[0018] q是药忍焊丝的填充率；
[0019]n是元素X的合金过渡系数；
[0020] 依据上述公式计算出各组分的百分含量后，依据其含量配料混合后获得粉忍；
[0021] 目标元素是铭、铁、饥、憐、儘和娃，与其相对应的含目标元素的组分为高碳铭铁、 铁铁、饥铁、憐铁、儘铁和娃铁。
[0022] 本发明相比现有技术具有W下优点：本发明得到的合金系统为化-化-C-Ti-V-P，并通过添加其他微量合金元素，控制微量合金元素含量来进一步优化改善药忍焊丝的 性能。在空气电弧堆焊工艺下能获得成型性良好的堆焊层，表面接近无渣，焊接效率高。堆 焊层的金相结果W及XRD分析结果显示，堆焊层中的主要物相是a-FeJe-化、Ti(C、N)、 V(C、脚，硬质相主要是碳化物和氮化物，呈颗粒状均匀分布在堆焊层中，起到增强堆焊合金 的作用。由于硬质相在堆焊层基体上呈颗粒状弥散分布，且与基体的匹配性良好，硬质颗粒 之间的平均自由程较小，使得堆焊层的显微硬度明显高于母材，堆焊第二层的显微硬度达 到母材的5倍左右。堆焊层表面平均宏观硬度达到61. 1HRC，达到了耐磨堆焊合金的硬度要 求。国外进口药忍焊丝堆焊层磨损试验结果表明，设计的焊丝堆焊层耐磨性能要优于进口 焊丝。
【附图说明】
[0023] 图1是本发明提供的堆焊层的宏观照片。
[0024]图2是本发明所提供的堆焊层试样磨损形貌图。
[00巧]图3是进口焊丝所提供的堆焊层试样磨损形貌图。
[0026] 图4是第一层堆焊层与基体交界处的金相图。
[0027] 图5是堆焊层第一层的金相图。
[002引图6是堆焊层第二层的金相图。
【具体实施方式】
[0029] 下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在W本发明技术方案为前提下进行 实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施 例。
[0030] 实施例1
[0031] 一种磨漉堆焊无渣自保护药忍焊丝，包括外皮和粉忍，外皮是册8A材料制作的， 所述粉忍包括W下组分：高碳铭铁、铁铁、饥铁、憐铁、儘铁、娃铁、石墨、侣粉和铁粉。
[0032] 粉忍在药忍焊丝中的填充率为40%。药忍焊丝的外径为2. 8mm，制作外皮所用的 钢带的厚度为0. 4mm。
[0033] 粉忍中各组分的质量百分比含量为：
[0034] 裔猿雜镑 牠. 铁铁 12， 飢铁 6; 瞒铁 6; 猛铁 4; 珪铁 技:; 石墨 8; 铅粉 4; 铁粉 余遲:。
[0035]对药忍焊丝焊接工艺性能、堆焊层显微组织和耐磨性影响比较大的是碳（C)、铭 (Cr)、铁（Ti)、儘（Mn)、娃（Si)、饥（V)、憐（P)、氮㈱等元素。
[0036] 碳（C)在耐磨堆焊材料中是非常重要的一种元素，从上文可知，一方面碳可W和 合金元素反应生成碳化物硬质相，提高堆焊层的耐磨性；另一方面碳在自保护药忍焊丝中 作为脱氧剂，在焊接过程中与氧反应生成一氧化碳，从而阻止空气中的氧进入烙池，形成自 保护。但是当碳含量高的时候，容易引起焊缝裂纹，因此碳的添加量和加入方式都显得尤为 重要，目前主要碳的添加主要有两种方式：一是通过添加石墨，但容易造成焊接烟尘，需要 控制添加量；另一种是通过添加含碳合金，如高碳铭铁等。
[0037] 铭（化）是不诱钢中的主要添加元素。在堆焊材料中，化与C结合生成M7C3硬质 化随着W(Cr) /W似的增加，共晶碳化物晶体类型经历由M3C-M3C+M7C3 -M7C3 -M23C6的 变化，硬度值从小到大再变小。同时，它也是形成马氏体不诱钢的主要合金元素，能提高堆 焊层的耐腐蚀性能。
[0038] 铁（Ti)与氧的亲和力极强，生成的微小氧化物弥散分布在焊缝中，可W促进焊缝 晶粒的细化，Ti还容易与C反应生成TiC硬质颗粒，作为异质形核的晶核，细化焊缝晶粒， 提高堆焊层组织性能，此外还能与N反应生成高硬度的TiN析出颗粒，起到增强铁基堆焊合 金的作用。
[003引儘（Mn)、娃仪）都具有良好的脱氧能力，儘的沸点仅为1962K，在焊接过程中极易 挥发，在电弧反应区形成一定浓度的儘蒸汽，降低了氧分压，起到前期脱氧的作用，在儘进 入焊道W后，容易与氧结合形成固体氧化物，对后期脱氧也有作用。而Si作为脱氧能力更 好的元素，为什么需要与儘进行联合脱氧。运是因为娃的脱氧产物不易上浮，需要和儘相结 合，在一定范围的儘娃比内，形成大颗粒低烙点的氧化产物易于上浮。
[0040] 憐（巧在钢中通常作为有害元素需要去除，但在铸造行业，可W通过提高其中的 憐含量来生产抗磨铸铁件，而且憐可W改善铁水的流动性。而且我国有丰富的憐铁矿资源， 在耐磨堆焊材料中引入少量的憐，可W-定程度的提高堆焊层硬度。提高堆焊层的宏观硬 度通常通过提高碳含量来实现，但是碳含量的增加将会增加堆焊层裂纹的倾向性，增加了 焊接烟尘的产生量。本发明在不增加碳含量的前提之下，引入少量的憐铁，来提高堆焊层的 宏观硬度，改善焊道的成型性。
[0041] 饥（V)的作用与铁类似，容易与碳和空气中的氮反应生成碳化物和氮化物，弥散 分布在焊缝中，细化晶粒，改善堆焊层性能。