專利名稱：低發(fā)塵率不含氟結(jié)構(gòu)鋼金屬芯焊絲的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
屬于材料加工工程中的焊接領(lǐng)域，該發(fā)明主要應(yīng)用于普通鋼結(jié)構(gòu)、建筑鋼結(jié)構(gòu)，船體等的焊接。
背景技術(shù)：
焊接煙塵引起焊工塵肺病在整個(gè)職業(yè)病領(lǐng)域中約占四分之一，引起塵肺的煙塵直接來自焊接材料。由于焊接過程中，焊接材料以及母材在焊接電弧的作用下，液態(tài)金屬以及復(fù)雜的焊接冶金反應(yīng)后的物質(zhì)經(jīng)過蒸發(fā)、凝結(jié)形成煙塵迷漫在焊接作業(yè)區(qū)，煙塵中的金屬氧化物如氧化錳、六價(jià)的鉻、以及鉀、鈉的氧化物等物質(zhì)被工人吸入體內(nèi)，對(duì)呼吸道和肺黏膜產(chǎn)生很嚴(yán)重的刺激作用；粒徑在可吸入物范圍的煙塵對(duì)人的危害更為嚴(yán)重，它們被直接吸入肺內(nèi)，不溶解物質(zhì)在肺泡中沉積下來并發(fā)生積累，然后導(dǎo)致肺泡的纖維化進(jìn)而逐漸形成塵肺；能溶解在血液中的有毒有害物質(zhì)隨著血液循環(huán)到人體的各個(gè)部位，逐漸沉積在人體骨骼、毛發(fā)等部位，同時(shí)還引發(fā)中毒、男性不育、癌癥等。有毒有害的煙塵的排放還對(duì)大氣以及自然環(huán)境造成嚴(yán)重的危害?，F(xiàn)有廣泛應(yīng)用的自動(dòng)和半自動(dòng)氣體保護(hù)焊接方法存在的主要問題是焊接材料的發(fā)塵率高、煙塵毒性較大，對(duì)人體的危害嚴(yán)重，一直是困擾焊接工人健康的一個(gè)難題。因此，研究發(fā)塵率低、毒性小，尤其是不含氟的焊絲就顯得意義重大。
金屬芯焊絲近年來發(fā)展很快，它是相對(duì)于熔渣型藥芯焊絲而言的，它的粉芯絕大部分為金屬粉或者合金粉，只有少量的穩(wěn)弧劑和造渣劑。具有實(shí)心焊絲渣量少的特點(diǎn)同時(shí)還有很高的熔覆速率、低的飛濺、較高的合金過渡，同時(shí)還可以獲得比實(shí)芯絲高的綜合力學(xué)性能。金屬芯焊絲與實(shí)芯絲和普通的藥芯焊絲相比，生產(chǎn)率提高，焊縫質(zhì)量好，填充金屬費(fèi)用低，不用清渣，大大節(jié)約了成本，提高了綜合經(jīng)濟(jì)效益。
金屬芯焊絲與實(shí)芯焊絲或普通的藥芯焊絲相比，主要具有一下特點(diǎn)(一)焊縫表面渣少(薄薄的一層均勻覆蓋)，連續(xù)施焊時(shí)無需清渣，可以在薄的渣實(shí)芯絲不同，熔化速率明顯高于普通藥芯焊絲和實(shí)芯絲；(3)性能好、成本降低。金屬芯與普通的藥芯焊絲制造方法相同，具有普通藥芯焊絲的各種優(yōu)點(diǎn)，可以很方便的調(diào)整金屬芯的成分，從而獲得實(shí)芯焊絲不能獲得的熔覆金屬成分和綜合力學(xué)性能。
傳統(tǒng)的藥芯焊絲以及普通的金屬芯焊絲發(fā)塵率高，現(xiàn)在市售焊絲發(fā)塵率(單位重量焊接材料發(fā)塵量)在12g/Kg左右，以及焊接過程中產(chǎn)生的煙塵毒性較大的問題，尤其是氟化物含量較高，對(duì)工人健康危害大。
低發(fā)塵率不含氟化物結(jié)構(gòu)鋼藥芯焊絲的研制在國內(nèi)外尚未見相關(guān)的專利及文獻(xiàn)報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的是傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)鋼粉芯焊絲中發(fā)塵率高而且毒性較大的問題，并且提供一種發(fā)塵率低且不含氟的低煙塵結(jié)構(gòu)鋼金屬芯焊絲。
本發(fā)明提供了一種發(fā)塵率低且不含氟的低煙塵金屬芯結(jié)構(gòu)鋼焊絲，其特征在于，所述的金屬芯含有以下質(zhì)量百分比含量的物質(zhì)2～6％鈦鐵，1～8％錳鐵，2～12％硅鐵，1～1.5％鋁，2～20％長石，1～3％鋯英石，0.5～2.5％氧化鋁，0.5～3％鎂砂，54～81％鐵粉。
其中各成分的作用如下鈦鐵脫氧作用，生成的鈦的氧化物具有造渣作用。
錳鐵脫氧，向焊縫中過渡金屬錳，起到焊縫合金化作用。
硅鐵脫氧，向焊縫中過渡硅，同時(shí)對(duì)填充金屬強(qiáng)化。
鋁脫氧。
長石穩(wěn)定電弧，細(xì)化熔滴，造渣。
鋯英石造渣，改善熔滴過渡。
氧化鋁造渣作用，改善熔滴的粘度。
鎂砂造渣，細(xì)化熔滴，改善熔渣粘度。
鐵粉脫氧，同時(shí)起到向焊縫中過渡金屬作用，提高熔覆效率。
二氧化碳?xì)怏w保焊接是在氧化氣氛下進(jìn)行，焊接冶金的主要任務(wù)是脫氧二氧化碳?xì)怏w保焊接是在氧化氣氛下進(jìn)行，焊接冶金的主要任務(wù)是脫氧和向焊縫中過渡合金從而使焊縫獲得良好的綜合力學(xué)性能。由于選出了較好的金屬粉和合金粉匹配，再加上適度的造渣物質(zhì)和穩(wěn)弧劑使焊絲獲得了良好的工藝性能；長石的加入使得熔渣的熔點(diǎn)在較高溫度下的粘度更適宜保護(hù)過熱的熔滴，金屬芯焊絲較高的熔覆效率、快速的熔滴過渡使得熔滴和熔池區(qū)的熔渣與熔滴的蒸發(fā)減少，大大降低了焊絲的發(fā)塵率。該焊絲的發(fā)塵率低于普通市售藥芯焊絲50％，在原來的10～12g/Kg基礎(chǔ)上降為目前的4.12～4.71g/Kg的低發(fā)塵率。焊絲的熔覆金屬成分以及力學(xué)性能見表1。
氟化物不但有劇毒而且還明顯提高焊絲的發(fā)塵率，金屬芯的組分中，不含氟化物，所以是不含氟的焊接材料，這不但大大的降低了焊絲發(fā)塵率也降低了煙塵的毒性。
本焊絲電弧穩(wěn)定，無飛濺，焊道成形美觀，渣極少而且易脫，可以不用清渣連續(xù)施焊。主要運(yùn)用于普通結(jié)構(gòu)鋼、建筑鋼結(jié)構(gòu)以及造船工業(yè)等領(lǐng)域的焊接，可用于純二氧化碳、純氬以及混合氣體保護(hù)的全自動(dòng)或手工半自動(dòng)焊。
本發(fā)明的制備方法采用現(xiàn)有技術(shù)，包括以下步驟1、將鋼帶軋成U形，再向U形槽中加入占本發(fā)明焊絲總重的16～22％的本發(fā)明金屬芯；2、將U形槽合口，使藥芯包裹其中，通過拉絲模，逐道拉拔、減徑，最后使其直徑達(dá)到1.2mm得到最終產(chǎn)品。


圖1藥芯焊絲成形工藝示意圖。
具體實(shí)施例方式
所有實(shí)施例焊絲都是由昆明重機(jī)廠制造的“FCWM50被動(dòng)拉拔式藥芯焊絲機(jī)”制出1.選用10×0.3(寬度為10mm，厚度為0.3mm)的SPCC冷軋鋼帶。先將其軋成U形。
取20克鈦鐵，80克錳鐵，100克硅鐵，10克鋁，200克長石，30克鋯英石，5克氧化鋁，30克鎂砂，525克鐵粉，共1000克(所取粉末的粒度為能通過80目的篩子)。將所取各種粉末放入混粉機(jī)內(nèi)混合10分鐘，然后將混合粉末加入U(xiǎn)形的SPCC冷軋鋼帶槽中，填充率為16％。將U形槽合口，使藥粉包裹其中。然后使其分別通過直徑為2.95mm、2.7mm、2.4mm、2.2mm、1.9mm、1.8mm、1.5mm、1.3mm、1.2mm的拉絲模，逐道拉拔、減徑，最后使其直徑達(dá)到1.2mm。焊絲的發(fā)塵率以單位焊絲質(zhì)量焊接過程中產(chǎn)生的煙塵質(zhì)量計(jì)算，發(fā)塵率的測試和計(jì)算按照國標(biāo)GB1225-76提供的方法。用普通CO2氣體保護(hù)焊，焊接工藝參數(shù)為電壓28V，電流200A。結(jié)果見表2。熔覆金屬成分和力學(xué)性能見表1。
2.選用10×0.3(寬度為10mm，厚度為0.3mm)的SPCC冷軋鋼帶。先將其軋成U形。
取60克鈦鐵，10克錳鐵，120克硅鐵，15克鋁，20克長石，10克鋯英石，25克氧化鋁，5克鎂砂，735克鐵粉，共1000克(所取粉末的粒度為能通過80目的篩子)。將所取各種粉末放入混粉機(jī)內(nèi)混合10分鐘，然后將混合粉末加入U(xiǎn)形的SPCC冷軋鋼帶槽中，填充率為18％。將U形槽合口，使藥粉包裹其中。然后使其分別通過直徑為2.95mm、2.7mm、2.4mm、2.2mm、1.9mm、1.8mm、1.5mm、1.3mm、1.2mm的拉絲模，逐道拉拔、減徑，最后使其直徑達(dá)到1.2mm。測塵方法和設(shè)備同例1，測得發(fā)塵率見表2。熔覆金屬成分和力學(xué)性能見表1。
3.選用10×0.3(寬度為10mm，厚度為0.3mm)的SPCC冷軋鋼帶。先將其軋成U形。取55克鈦鐵，70克錳鐵，80克硅鐵，10克鋁，180克長石，25克鋯英石，10克氧化鋁，30克鎂砂，540克鐵粉，共1000克(所取粉末的粒度為能通過80目的篩子)。將所取各種粉末放入混粉機(jī)內(nèi)混合10分鐘，然后將混合粉末加入U(xiǎn)形的SPCC冷軋鋼帶槽中，填充率為20％。將U形槽合口，使藥粉包裹其中。然后使其分別通過直徑為2.95mm、2.7mm、2.4mm、2.2mm、1.9mm、1.8mm、1.5mm、1.3mm、1.2mm的拉絲模，逐道拉拔、減徑，最后使其直徑達(dá)到1.2mm。測塵方法和設(shè)備同例1，測得發(fā)塵率見表2。熔覆金屬成分和力學(xué)性能見表1。
4.選用10×0.3(寬度為10mm，厚度為0.3mm)的SPCC冷軋鋼帶。先將其軋成U形。取25克鈦鐵，15克錳鐵，30克硅鐵，15鋁，60長石，17鋯英石，13氧化鋁，15鎂砂，810克鐵粉，共1000克(所取粉末的粒度為能通過80目的篩子)。將所取各種粉末放入混粉機(jī)內(nèi)混合10分鐘，然后將混合粉末加入U(xiǎn)形的SPCC冷軋鋼帶槽中，填充率為22％。將U形槽合口，使藥粉包裹其中。然后使其分別通過直徑為2.95mm、2.7mm、2.4mm、2.2mm、1.9mm、1.8mm、1.5mm、1.3mm、1.2mm的拉絲模，逐道拉拔、減徑，最后使其直徑達(dá)到1.2mm。測塵方法和設(shè)備同例1，測得發(fā)塵率見表2。熔覆金屬成分和力學(xué)性能見表1。
發(fā)塵率的測試用照國標(biāo)GB1225-76提供的方法測試設(shè)備采用國標(biāo)GB1225-76半真空煙塵捕集器；數(shù)據(jù)處理同樣采用國標(biāo)GB1225-76提供的方法；普通CO2氣體保護(hù)焊，焊接工藝參數(shù)為電壓28V，電流200A。
表1熔覆金屬成分和力學(xué)性能

表2各實(shí)施例焊絲的發(fā)塵率(g/Kg)

權(quán)利要求
1.低發(fā)塵率不含氟結(jié)構(gòu)鋼金屬芯焊絲，其特征在于，所屬的金屬芯包括以下質(zhì)量百分比含量的物質(zhì)2～6％鈦鐵，1～8％錳鐵，2～12％硅鐵，1～1.5％鋁，2～20％長石，1～3％鋯英石，0.5～2.5％氧化鋁，0.5～3％鎂砂，54～81％鐵粉。
全文摘要
本發(fā)明屬于材料加工工程中的焊接領(lǐng)域，主要應(yīng)用于普通鋼結(jié)構(gòu)、建筑鋼結(jié)構(gòu)，船體等的焊接。傳統(tǒng)的藥芯焊絲以及普通的金屬芯焊絲發(fā)塵率高，現(xiàn)在市售焊絲發(fā)塵率(單位重量焊接材料發(fā)塵量)在12g/Kg左右，以及焊接過程中產(chǎn)生的煙塵毒性較大的問題，尤其是氟化物含量較高，對(duì)工人健康危害大。本發(fā)明的發(fā)塵率低且不含氟的低煙塵金屬芯結(jié)構(gòu)鋼焊絲，其特征在于，所述的金屬芯含有以下質(zhì)量百分比含量的物質(zhì)2～6％鈦鐵，1～8％錳鐵，2～12％硅鐵，1～1.5％鋁，2～20％長石，1～3％鋯英石，0.5～2.5％氧化鋁，0.5～3％鎂砂，54～81％鐵粉。該焊絲的發(fā)塵率低于普通市售藥芯焊絲50％，在原來的10～12g/Kg基礎(chǔ)上降為目前的4.12～4.71g/Kg的低發(fā)塵率。
文檔編號(hào)B23K35/30GK1803383SQ20061000205
公開日2006年7月19日 申請(qǐng)日期2006年1月24日 優(yōu)先權(quán)日2006年1月24日
發(fā)明者蔣建敏, 李現(xiàn)兵, 賀定勇, 董娜 申請(qǐng)人:北京工業(yè)大學(xué)