带渣系类焊接材料无需进行配方调试的配方设计方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种焊接材料配方设计领域，更具体的说，本发明主要涉及一种带渣 系类焊接材料无需进行配方调试的配方确定方法。
【背景技术】
[0002] 带渣系类焊接材料包括焊条、埋弧焊焊剂、电渣焊焊剂、药芯焊丝、钎焊焊剂等产 品，其组成成分通常包括矿物、化合物、合金、有机物、粘结剂，组成物可达十几种，各组分在 焊接过程中分别发挥造气、造渣、脱氧、合金化等重要作用，其配方特点直接决定了焊接过 程的工艺稳定性和焊缝质量，是焊接材料研究和制造的核心技术。目前，通常的焊接材料的 配方设计实现流程如图1所示，具体为根据应用对象类型，设定一个基本的组成物框架，即 确定组成物的基本成分构成;再根据配方设计理论，对组成物的比例进行粗略分配;然后进 行焊接试验，观察焊接试验的工艺效果、化学成分、力学性能等特征，最后根据试验结果的 结果反馈，进行配方组分的大量调整;进行重复试验，直至达到配方设计预期目标。
[0003] 上述的焊接材料的配方设计方法主要存在以下问题:一是基本组分框架的体系落 后，多衍生于常规配方，对于特殊矿物和特殊化合物的理解和应用不足，其成分体系框架在 高强钢、不锈钢、镍基等特种焊接材料中适应性差。二是每个组分在焊接过程中通常同时发 挥多种作用，配方调整试验以单因素逐个调整为主，调整过程顾此失彼，难以实现整个焊接 材料的多项工艺性和机械性能要求的平衡。三是配方设计理论落后，在特种焊接材料中缺 乏支撑，无法对组成物及其比例的调整进行有效指导。从而最常见的一种结果就是，焊接材 料经过高达上千个配方调试后，所形成的产品的焊接工艺性和焊缝金属性能仍与技术要求 差距很大，无法符合用户需求。特别是在不锈钢、镍基、耐热钢等高端焊接材料的配方研究 中，很难通过常规配方设计方法获得高质量的焊接材料配方。因此有必要针对先进水平的 焊接材料配方的设计方法进行研究和改进。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的之一在于针对上述不足，提供一种带渣系类焊接材料无需进行配方 调试的配方确定方法，基于群组分析测试、计算、筛选的方式，以期望解决现有技术中焊接 材料组分框架设计体系落后，配方调整过程中易顾此失彼，以及对于特种焊接材料配方设 计缺乏支撑，形成的焊接材料产品的焊接工艺性和焊缝金属性能与技术要求差距较大，无 法满足用户的需求等技术问题。
[0005] 为解决上述的技术问题，本发明采用以下技术方案：
[0006] 根据本发明的一个方面，提供了一种带渣系类焊接材料无需进行配方调试的配方 设计方法，所述的方法包括如下步骤：
[0007] 步骤A、分离参照目标样品中的药粉，将药粉进行粉碎，以进一步细化药粉的颗粒 度；
[0008] 步骤B、将粉碎后的药粉样品送入观测装置，在观测装置的视场范围内，记录药粉 样品中具有独立物相的组分种类数量和/或形貌结构；
[0009]步骤C、采用成分分析装置，对视场范围内每种独立物相的化学成分进行识别，并 分别将每种独立物相所对应的化学成分与化学元素列出；
[0010]步骤D、采用X射线衍射法或X射线荧光法，测量粉碎后的药粉样品所包含的化学成 分和化学元素信息，并与上一步骤中列出的化学成分及化学元素进行对照，校验上一步骤 中列出的化学成分及化学元素是否有缺相；当结果为当前步骤测量得到的化学成分及化学 元素信息中包含了上一步骤中列出的全部化学成分及化学元素时，则判断结果合格，确定 参照目标样品的药粉组分;反之，重复步骤B与步骤C;
[0011] 步骤E、将参照目标样品中分离的药粉均分为至少8份独立样品；分别采用化学成 分测试法对已确定的药粉组分中，各种化学成分在每份独立样品中的含量百分比进行测 定;然后将测定得到的至少8份独立样品中各种化学成分的含量百分比数据进行汇总并分 别列出；
[0012] 步骤F、按照确定的参照目标样品的药粉组分，以及上一步骤中确定的至少8份独 立样品中各种化学成分的含量百分比数据，分别进行焊接材料试验样品的制备，得到至少8 份焊接材料试验样品；
[0013] 步骤G、将至少8份焊接材料试验样品与参照目标样品分别进行焊接试验，记录试 验数据并汇总，将至少8份焊接材料试验样品的试验数据与参照目标样品的试验数据进行 对比和配方筛选，进而在至少8份焊接材料试验样品中筛选出与参照目标样品最为接近的 焊接材料试验样品，将筛选出的焊接材料试验样品的各种化学成分的含量百分比数据确定 为参照目标样品的配方。
[0014]根据本发明的另一个方面，进一步的技术方案是:所述步骤E中汇总并分别列出的 至少8份独立样品中各种化学成分的含量百分比数据后，还对至少8份独立样品中各种化学 成分的含量百分比数据进行校验，校验要求项为每份独立样品中各种成分含量相加在99% 至101%的区间内；至少8份独立样品中同一成分的平均值在独立样品中的含量占比大于等 于10%时，每份独立样品中对应成分的测量值与平均值之间的绝对误差小于等于1%;至少 8份独立样品中同一成分的平均值在独立样品中的含量占比小于10%时，每份独立样品中 对应成分的测量值与平均值之间的绝对误差小于等于0.5%;当至少8份独立样品中任意一 份或多份的化学成分的含量百分比数据不满足校验要求项时，删除不满足校验要求项的独 立样品，重新从参照目标样品中分离的药粉中送样与删除数量相同的独立样品，重复步骤 E;反之则确定至少8份独立样品中各种化学成分的含量百分比数据，继续执行下一步骤；
[0015] 更进一步的技术方案是:所述步骤E中的化学成分测试法包括X射线荧光测试法与 化学法或两者当中的任意一种。
[0016] 更进一步的技术方案是:所述步骤A中的参照目标样品包括焊条样品、药芯焊丝样 品、焊剂样品和钎剂样品;所述焊条样品采用机械敲击的方式剥离焊条外侧的药粉，所述药 芯焊丝样品采用剪切或磨削的方式破坏药芯焊丝的金属外皮后取得内部药粉，所述焊剂样 品和钎剂样品直接取用。
[0017] 更进一步的技术方案是:所述步骤A中采用机械研磨或碾压的方式将分离出的药 粉粉碎至均相颗粒度小于300微米。
[0018] 更进一步的技术方案是:所述步骤B中在观测装置的视场范围内，还采用标尺测量 颗粒度数据，并将颗粒度数据与每种独立物相所对应的化学成分及化学元素列出、形貌结 构分别列出。
[0019] 更进一步的技术方案是:所述步骤F中首先对制备焊接材料试验样品的原材料进 行复检，且当所述原材料的化学成分含量的纯净度与上一步骤中至少8份独立样品中各种 化学成分的含量百分比数据之间的偏差在2%以内，且颗粒度偏差在10%以内时，再进行焊 接材料试验样品的制备。
[0020] 更进一步的技术方案是:所述步骤G中的焊接试验包括焊接工艺性试验、焊接缺陷 检测、焊接熔敷金属化学成分检测、焊缝熔敷金属性能检测。
[0021] 更进一步的技术方案是:所述焊接工艺性试验为焊缝的宽度、直线度、高度、平度 试验，以及焊接电弧的稳定性、焊接飞溅、焊接脱渣与焊接熔渣流动性试验中的任意一种或 多种;所述焊接缺陷检测为对焊缝裂纹、气孔、咬边、压坑与夹渣中的任意一种或多种进行 检测;所述焊缝熔敷金属化学成分检测为对焊缝熔敷中碳、锰、硅、铁、铬、镍、钼、铜、硫、磷、 砷、锡、锑、硼、铝、钛、钒、铅、镧中的任意一种或多种进行检测;所述焊缝熔敷金属性能检测 包括焊缝熔敷的拉伸试验、弯曲试验、冲击试验、腐蚀试验、高温蠕变试验与高温持久试验 中的任意一种或多种。
[0022] 更进一步的技术方案是:所述步骤G中与参照目标样品最为接近的焊接材料试验 样品为与参照目标样品相比，焊接工艺性中可量化的特征数据偏差在20%以内，不可量化 的特征大于或等于参照目标样品，且焊缝熔敷金属化学成分和焊缝熔敷金属性能的数据与 参照目标样品相同或接近，并符合参照目标样品对应的技术标准要求。
[0023] 与现有技术相比，本发明的主要有益效果是：
[0024] 1)焊接材料配方基本能够实现一次性筛选和定型，配方数量少，避免了常规焊接 材料设计时需要大量配方调试的环节，效率高，周期短，性能可靠，特别是产品的抗缺陷能 力和机械性能。
[0025] 2)以该焊接材料应用要求的试验项目作为考核指标，保证筛选出的配方结果可 靠，技术水平可以达到或基本接近参照目标焊接材料的技术水平。
【附图说明】
[0026] 图1为常规焊接材料配方设计的流程示意框图；
[0027] 图2为用于说明本发明一个实施例的方法流程示意框图；
[0028] 图3为用于说明本发明实施例1的衍射分析图；
[0029]图4为用于说明本发明实施例2的衍射分析图；
[0030]图5为用于说明本发明实施例3的衍射分析图；
[0031 ]图6为用于说明本发明