一种自保护药芯焊丝以及焊接方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及焊接领域，具体而言，涉及一种自保护药芯焊丝以及使用该焊丝的焊 接方法。
【背景技术】
[0002] 焊接是一种材料加工工艺，当今科学技术快速发展，焊接材料也获得了飞速发展。 随着工业发展，焊接工艺向机械化、自动化和智能化高效率型转变。
[0003] 在传统的焊接过程中，由于处于高温状态下的金属会与大气中的氧气和氮气发生 化学反应，由此而产生的空泡以及生成的化合物会影响焊接接头的强度。因此，在传统的焊 接方法中，都需要使用氩气、氦气等作为保护气体以隔绝空气进行焊接。然而，由于气体保 护焊接需要气瓶等辅助设备，对场地的要求比较高，也不适于桥梁和野外等环境的操作；同 时，如果环境风速较快，会使得保护气体无法在焊接面进行有效保护。因而，气体保护焊接 也只能在风速较小的情况下进行。由此可见，这种传统焊接的限制条件还是比较多的，并不 十分实用。
[0004] 药芯焊丝也称为管状焊丝，可以通过调整药粉的合金成分种类和比例，很方便地 设计出各种不同用途(耐磨，高强，耐热，耐蚀，耐低温等)的焊接材料，因为药芯焊丝的药芯 的合金成分可根据需要进行灵活方便的调整。而这也使得人们可以根据需要制备多种特种 药芯焊丝，而这些都是普通实芯焊丝无法通过冶炼和乳制的方法制备的。同时，由于药芯焊 丝的产品结构特点，因而，药芯焊丝的焊接工艺性能及焊接效率相比实芯焊丝或者手工焊 条而言，是更有优势的。
[0005] 自保护药芯焊丝是在普通的药芯焊丝的基础上，进一步在药芯组分中，加入了造 渣、造气、脱氧、脱氮等物质。因而，在自保护药芯焊丝除了具有普通药芯焊丝的优点之外， 其在焊接过程中同时也不需要进行进一步的气体保护。因而自保护药芯焊丝更适于在桥 梁、高原或者其他运输不便或者需要在狭窄环境下的焊接。
[0006] 现有技术中，虽然对自保护药芯焊丝，尤其是自保护药芯焊丝的药芯中组分已经 有了很长时间的研究。然而，现有的药芯焊丝无论是在焊接后熔敷金属的韧性以及强度等 的性能并不十分理想，需要进一步对焊丝药芯组分进行调整和优化，以得到性能优异的自 保护药芯焊丝。
[0007] 有鉴于此，特提出本发明。
【发明内容】
[0008] 本发明的第一目的在于提供一种自保护药芯焊丝，所述的自保护药芯焊丝通过调 整氧化物、碳酸盐以及掺杂金属等组分，能够提高焊接金属的耐磨性、韧性以及性质稳定等 理化性质。
[0009] 本发明的第二目的在于提供一种所述的焊接方法的制备方法，该方法中使用本申 请所述自保护药芯焊丝，通过使用本申请所述药芯焊丝以及优化焊接条件，能够提高熔敷 金属的韧性和可塑性，进而提高焊接质量。
[0010] 为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：
[0011] 本发明申请所述药芯焊丝，所述药芯焊丝的药粉包括氟化物，氧化物，碳酸盐，硼， 金属41、1〇、￥、附、(^、11、1〇、1、仙、〇6 ;其中，按照重量百分比氟化物45%-60%、氧化物 10%-20%、碳酸盐2%-8%，硼0·02%-0·1%、金属A1 1%-3%、Mo 1%-3%、V 3%-5%、Ni 4%-6%、Cr 5%-7%、Ti 0.1%-0.3%、W 3%-7%、Nd l%-3%、Ce 1%-3%〇
[0012]本申请发明中，通过加入金属Mo和V的添加，能够提高熔敷金属的韧性；同时，金属 Cr的添加，也进一步能够提高恪敷金属的强度。同样的，药芯中加入的金属Ti以及硼不仅能 够作为强脱氧剂以及C、N化合物形成元素；同时，反应形成的TiN以及BN也可以细化焊缝颗 粒，提高焊接质量，而熔敷金属中所混入的金属Ti、B元素也会提高熔敷金属的韧性。进一步 的，稀土元素 Nd、Ce的加入，也会有效减少熔敷金属内所形成的气孔。
[0013] 本申请发明中，通过对各组分含量的进一步优化和调整，增强了组分间的协同作 用，也能够进一步提尚焊接质量。
[0014] 可选的，本申请发明中，金属Ti和硼的含量比例为1:1 -10:1;优选的，本申请发明 中，金属Ti和硼的含量比例为5:1-10:1。
[0015] 本申请发明中，通过添加的金属Ti以及硼含量的调整和优化，可以有效提高焊接 金属的初性，进而提尚焊接质量。
[0016] 可选的，本申请发明中，所述药芯焊丝以低碳钢钢带为焊丝外皮;优选的，本申请 发明中，所述低碳钢钢带化学成分的重量比例为C为0.03%，Si为0.01 %，Mn为0.21 %，S为 0·005%，P为0·001 %，其余为铁。
[0017] 本申请发明中，以低碳、低硫钢带为焊丝外皮，可以有效隔离外部空气环境，保证 焊丝内药芯粉的成分的稳定性，进而提高焊接的质量。
[0018] 可选的，本申请发明中，所述药芯焊丝中，所述氟化物为氟化钙、氟化钡以及氟锆 酸钠的混合物。
[0019] 本申请发明中，所加入氟化钙可以改善熔渣的覆盖性作用，进而减少焊接过程中 液态金属同电弧中氢原子直接基础的机会，降低焊接金属的吸氢量。氟化钡可以支持很短 的电弧，全方位焊接时降低了电弧能量和焊丝燃烧速度，更容易控制熔池，减少了自保护药 芯焊丝焊接时熔滴吸收氮和氢的机会。氟锆酸钠的加入有利于提高焊丝的电弧稳定性同时 分解出来的Zr可使熔敷金属的晶粒细化。
[0020] 可选的，本申请发明中，所述氟化钙占药芯粉重质量的百分比低于10%。由于氟化 钙会影响电弧的稳定性，氟化钙含量过高，会使得电弧的稳定性逐渐变差，熔渣也会严重变 稀，无法实现立焊。
[0021] 可选的，本申请发明中，所述氧化物为Si02、Ti02以及MgO的混合物。
[0022] 本申请发明中所用氧化物，能够实现有效的造渣以及调节熔敷金属内残留A1的作 用。
[0023]可选的，本申请发明中，所述氧化物Si02、Ti02以及MgO的比例为（1-5): (1-5): Ο-? 2); 优选的 ，本 申请发明中 ，所述氧化物 Si02 、 Ti02 以及 MgO 的比 例为 1:1:2 。
[0024]本申请发明中，通过不同氧化物的比例调整，能够提高熔敷金属的韧性，并提高焊 接的工艺性能。
[0025] 可选的，本申请发明中，所述碳酸盐为CaC03。
[0026] 本申请发明中所用碳酸钙，可以有效提高焊接过程中气保护的效果并增强电弧吹 力，从而有利于提高熔深和焊缝的形成，避免产生未融合、熔渣等的缺陷。
[0027] 可选的，本申请发明中，碳酸钙的用量为2%_8%。如果碳酸钙的用量小于2%，则 无法达到保护的目的；如果碳酸钙用量大于8%，则会出现焊接过程中飞溅明显，恶化操作 环境的缺陷。
[0028] 进一步的，本申请发明中，还可以进一步