一种冷作模具修复用焊条及其制备方法与流程

1.本发明涉及焊接材料领域，具体涉及一种冷作模具修复用焊条及其制备方法。


背景技术：

2.冷作产品遍及各行各业，例如应用于电力方面的锅炉、冷凝器、加热器等。在机械工业、冶金工业、交通运输业等行业各种机器的外壳、框架及其构件都有冷作件存在。冷作模具钢主要用于制造在冷状态(室温)下工件压制成型的模具，如冷冲压模具、冷拉伸模具、冷挤压模具等。冷作模具钢在工作时，由于被加工材料的变形抗力比较大，模具的工作部分承受很大的压力、弯曲力、冲击力及摩擦力。故要求其性能具有：1.良好的耐磨性，工作时保持锋利的刃口；2.淬火态有较高的硬度和一定的淬透深度；3.热处理变形小，复杂形状不易开裂；4.一定的强度和韧性。冷作模具的修复一般采用焊条修复，相应的，为了保证冷作模修复质量以及耐用性，冷作模具修复时所用焊条也需要有同样的特点。


技术实现要素：

3.鉴于以上现有技术的缺点，本发明提供一种冷作模具修复用焊条及其制备方法，以满足冷作模焊接时焊条需要有较高的淬透性和淬硬性，以及较好的耐磨性和尺寸稳定性的工作要求。
4.为实现上述目的及其它相关目的，本发明提供一种冷作模具修复用焊条，包括焊芯和药皮，所述药皮包括以下组分及各组分的重量份数分别为：大理石25～29份，萤石8～12份，微碳铬铁15～19份，硅铁1～3份，钛铁2～5份，金红石2～5份，钨粉4～6份，钼粉4.5～6份，长石2～5份，钒铁0.8～1.5份，中碳锰铁2～4份，镍粉0.8～1.5份，石墨1.5～2.5份，羧甲基纤维素钠0.5～1份。
5.在本发明一示例中，所述大理石中碳酸钙含量≥96wt％；所述萤石中氟化钙含量≥95wt％；所述硅铁中硅含量40～50wt％；所述钛铁中钛含量25～35wt％；所述微碳铬铁中铬含量为68～77wt％；所述钒铁中钒含量为50～55wt％；所述钼粉中钼含量为≥99wt％；所述钨粉中钨含量为≥99wt％；所述中碳锰铁中锰含量为78～83wt％；所述镍粉中镍含量为≥99wt％。
6.在本发明一示例中，所述石墨和所述羧甲基纤维素钠的粒度为80～120目，其余组分的粒度为40～80目。
7.在本发明一示例中，所述焊芯采用h08钢芯。
8.在本发明一示例中，所述焊芯的直径为2.5～4.0mm。
9.本发明还提供一种冷作模具修复用焊条的制备方法，包括以下步骤：将上述的组分混合均匀以配置药皮；向所述药皮中加入粘结剂，搅拌均匀形成药皮混合物；将所述药皮混合物压涂在焊芯表面，烘干，得到所述冷作模具修复用焊条。
10.在本发明一示例中，所述粘结剂为水玻璃粘结剂，所述粘结剂的质量为所述药皮混合物总质量的20～23％。
11.在本发明一示例中，所述冷作模具修复用焊条中所述药皮混合物干燥后的重量是所述冷作模具修复用焊条总重量的40～45％。
12.在本发明一示例中，所述压涂时的压力为8～12mpa。
13.在本发明一示例中，所述烘干温度为350～380℃，所述烘干时间为1～2h。
14.药皮中各组分的作用如下：
15.大理石：主要起造气、造渣作用，在焊接过程中碳酸钙分解成氧化钙和二氧化碳气体，产生的二氧化碳可以使熔池始终处于惰性气体保护中。
16.萤石：主要起造渣作用，在焊接过程中钙元素能起到脱氧、脱硫的作用，氟元素能起到除氢作用，因此萤石还可以起到净化熔敷金属的作用。
17.石墨：主要作用为向熔敷金属中过渡碳元素，从而提高熔敷金属硬度。同时还可以起到脱氧、改善压涂性的作用，但是石墨的添加量过多会增加飞溅。
18.中碳锰铁：主要用作脱氧剂、渗合金及脱硫剂，其量过多会增加飞溅。
19.硅铁：主要用作脱氧剂、渗合金，其量过多会增加飞溅，韧性降低。本发明的药皮中硅铁的重量份数为1～3份。
20.钛铁：主要用作脱氧剂，其量过多会增加飞溅。
21.长石：主要用作造渣、稳弧，可以调整焊渣的熔点与张力。
22.金红石：金红石的主要成分是二氧化钛，能够稳定电弧，降低飞溅，与其他造渣剂搭配可改善脱渣。
23.微碳铬铁：主要用是渗合金，适当加入一定量的微碳铬铁可以提高焊缝硬度。
24.羧甲基纤维素钠：所述羧甲基纤维素钠增加药粉的流动性，使焊条易于均匀的压涂在钢芯表面，提高焊条药皮的抗裂性，其量过多会增加药皮的吸潮性，易出气孔。
25.钒铁：主要用是渗合金，钒可以提高焊缝的耐磨性，还可以细化晶粒的作用，能提高钢的冲击韧性，但是钒过量后会使耐磨性下降。
26.钼粉：主要用是渗合金，钼能溶入碳化物，使(fe、cr)7c3的硬度和强度都得到改善，相应改善了材料抗磨性能。
27.钨粉：主要用是渗合金，钨可以增加回火稳定性、红硬性、热强性以及由于形成碳化物而增加的耐磨性，还可以降低钢的过热敏感性、增加淬透性、提高硬度和切削性。
28.镍粉：主要用是渗合金，镍能改善材料的韧性。
29.本发明的冷作模具修复用焊条在药皮中添加大理石在电弧温度下起造渣、造气功能，可以提高焊条的抗气孔性能；添加中碳锰铁、微碳铬铁、钒铁、钼粉、钨粉、镍粉和石墨向焊缝渗合金，其中铬元素、钼元素、钨元素、碳元素可以提高焊缝硬度，镍元素、钼元素和钒元素可以细化熔敷金属的组织，提高焊缝的韧性。本发明制备的冷作模具修复用焊条表皮光滑、压涂性好、具有较强的淬透性和淬硬性，以及较好的耐磨性和尺寸稳定性。
附图说明
30.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
31.图1为：本发明冷作模具修复用焊条的制备流程图。
具体实施方式
32.以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其它优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。还应当理解，本发明实施例中使用的术语是为了描述特定的具体实施方案，而不是为了限制本发明的保护范围。下列实施例中未注明具体条件的试验方法，通常按照常规条件，或者按照各制造商所建议的条件。
33.须知，本说明书中的“％”、“wt％”均代表质量百分数，“份”代表重量份数。
34.本发明的冷作模具修复用焊条包括焊芯和药皮，其中，所述药皮包括以下组分及各组分的重量份数分别为：大理石25～29份，萤石8～12份，微碳铬铁15～19份，硅铁1～3份，钛铁2～5份，金红石2～5份，钨粉4～6份，钼粉4.5～6份，长石2～5份，钒铁0.8～1.5份，中碳锰铁2～4份，镍粉0.8～1.5份，石墨1.5～2.5份，羧甲基纤维素钠0.5～1份。
35.在一实施例中，所述大理石中碳酸钙含量≥96wt％，所述萤石中氟化钙含量≥95wt％；所述硅铁中硅含量40～50wt％；所述钛铁中钛含量25～35wt％；所述微碳铬铁中铬含量为68～77wt％；所述钒铁中钒含量为50～55wt％；所述钼粉中钼含量为≥99wt％；所述钨粉中钨含量为≥99wt％；所述中碳锰铁中锰含量为78～83wt％；所述镍粉中镍含量为≥99wt％。
36.请参阅图1，本发明提供一种冷作模具修复用焊条的制备方法，包括以下步骤：
37.s1、按照上述的组分混合均匀以配置药皮；
38.s2、向所述药皮中加入粘结剂，搅拌均匀形成药皮混合物；
39.s3、将药皮混合物压涂在焊芯表面，烘干，得到冷作模具修复用焊条。
40.步骤s1中，将药皮中的各组分按照：大理石25～29份，萤石8～12份，微碳铬铁15～19份，硅铁1～3份，钛铁2～5份，金红石2～5份，钨粉4～6份，钼粉4.5～6份，长石2～5份，钒铁0.8～1.5份，中碳锰铁2～4份，镍粉0.8～1.5份，石墨1.5～2.5份，羧甲基纤维素钠0.5～1份的比例混合搅拌均匀。其中，石墨和羧甲基纤维素钠的粒度为80～120目，其余组分的粒度为40～80目。
41.步骤s2中，粘结剂为钾钠水玻璃粘结剂，粘结剂的模数为2.8～3.1，粘结剂的质量为所述药皮混合物总质量的20～23％。
42.步骤s3中，焊芯采用h08钢芯，焊芯的直径为2.5～4.0mm，例如的焊芯直径可以是2.5mm、3.2mm或4mm等2.5～4.0mm范围内的任一数值。
43.压涂时，在常规油压焊条生产设备上进行压涂、成形等操作以将药皮粉料均匀压涂在焊芯表面，其中，压涂压力为8～12mpa，例如，8mpa、10mpa或12mpa等8～12mpa范围内的任一数值。
44.之后，将涂有药皮粉料的焊条在350～380℃下烘干即制得本发明的冷作模具修复用焊条。其中，烘干时的温度为350～380℃内任一数值，例如烘干温度可以是350℃、360℃或380℃等，烘干时间可以是1h、1.5h或2h等1～2h范围内的任一数值。其中，药皮混合物干
燥后的重量是所述冷作模具修复用焊条总重量的40～45％。
45.下面通过一些具体的实施例对本发明进行详述。以下实施例中所使用的药品均可通过一般的商业手段获得。
46.实施例1
47.本实施例的冷作模具修复用焊条包括焊芯和药皮，其中，所述药皮包括以下组分及各组分的重量份数分别为：大理石25份，萤石8份，微碳铬铁19份，硅铁3份，钛铁2份，金红石2份，钨粉4.8份，钼粉4.5份，长石2份，钒铁1.5份，中碳锰铁4份，镍粉1.5份，石墨1.5份，羧甲基纤维素钠0.5份。
48.制备时选用2.5mm的h08a焊芯，向上述药皮中添加干粉混合物总质量23％的水玻璃粘结剂，搅拌混合均匀形成药皮混合物，将药皮混合物以8mpa压涂在焊芯表面，350℃烘干1h得到冷作模具修复用焊条，药皮混合物干燥后的质量占冷作模具修复用焊条总质量的40％。
49.实施例2
50.本实施例的冷作模具修复用焊条包括焊芯和药皮，其中，所述药皮包括以下组分及各组分的重量份数分别为：大理石27份，萤石10份，微碳铬铁17份，硅铁2份，钛铁3.5份，金红石5份，钨粉4份，钼粉5.5份，长石3.5份，钒铁1.2份，中碳锰铁3份，镍粉1.2份，石墨2份，羧甲基纤维素钠0.8份。
51.制备时选用3.2mm的h08a焊芯，向上述药皮中添加干粉混合物总质量22％的水玻璃粘结剂，搅拌混合均匀形成药皮混合物，将药皮混合物以12mpa压涂在焊芯表面，360℃烘干1.5h得到冷作模具修复用焊条，药皮混合物干燥后的质量占冷作模具修复用焊条总质量的43％。
52.实施例3
53.本实施例的冷作模具修复用焊条包括焊芯和药皮，其中，所述药皮包括以下组分及各组分的重量份数分别为：大理石29份，萤石12份，微碳铬铁15份，硅铁1份，钛铁5份，金红石3.5份，钨粉6份，钼粉6份，长石5份，钒铁0.8份，中碳锰铁2份，镍粉0.8份，石墨2.5份，羧甲基纤维素钠1份。
54.制备时选用4mm的h08a焊芯，向上述药皮中添加干粉混合物总质量20％的水玻璃粘结剂，搅拌混合均匀形成药皮混合物，将药皮混合物以10mpa压涂在焊芯表面，380℃烘干2h得到冷作模具修复用焊条，药皮混合物干燥后的质量占冷作模具修复用焊条总质量的45％。
55.实施例1至3的冷作模具修复用焊条中药皮各组分含量如表1所示，冷作模具修复用焊条的参数如表2所示。按相关标准规范对上述实施例1至实施例3提供的冷作模具修复用焊条进行熔敷金属化学成分检测和焊接工艺性试验。熔敷金属化学成分如表3所示，焊接性能如表4所示，淬透性及淬硬性试验结果如表5所示。
56.表1实施例1至3冷作模具修复用焊条的药皮组分
[0057][0058][0059]
表2焊条参数
[0060][0061]
表3熔敷金属化学成分
[0062][0063]
表4焊接性能
[0064]
硬度测试时，选取5个不同的点对熔敷金属进行硬度测试。
[0065][0066]
表5淬透性及淬硬性试验(900℃热油淬火)
[0067][0068]
实施例1至3试验结果表明，本发明冷作模具修复用焊条焊接工艺性良好，熔敷金属具有良好的硬度、耐磨性和抗裂性，熔敷金属hrc硬度均匀、稳定；堆焊层的淬透性和淬硬性性能良好，适用于冷作模的修复。
[0069]
本发明的冷作模具修复用焊条在药皮中添加大理石在电弧温度下起造渣、造气功能，可以提高焊条的抗气孔性能；添加中碳锰铁、微碳铬铁、钒铁、钼粉、钨粉、镍粉和石墨向焊缝渗合金，其中铬元素、钼元素、钨元素、碳元素可以提高焊缝硬度，镍元素、钼元素和钒元素可以细化熔敷金属的组织，提高焊缝的韧性。本发明制备的冷作模具修复用焊条表皮光滑、压涂性好、具有较强的淬透性和淬硬性，以及较好的耐磨性和尺寸稳定性。所以，本发明有效克服了现有技术中的一些实际问题从而有很高的利用价值和使用意义。
[0070]
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。