一種適用于模具電弧增材制造的微渣氣保護藥芯焊絲的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種適用于模具電弧增材制造的微渣氣保護藥芯焊絲，由鋼帶包裹粉芯組成，包含組分A、組分B及組分C，組分A按照重量百分比包括：金紅石：30~45%，冰晶石：4~7 %，螢石：8~14%，大理石：10?20%，鎂砂：8~14%，鈦酸鉀：8~14%，鈉長石：10~22%；組分B按照重量百分比包括：鋁鎂合金：5~20%，鈦鐵：5~15%，金屬鎳：26~40%，金屬鉬：8~20%，金屬鉻：12~24%，45#硅鐵：10~18%，金屬錳：10~28%；組分C為鐵粉及雜質。本發(fā)明藥芯焊絲焊后形成微量熔渣，薄且均勻覆蓋于熔敷金屬表面，冷卻后熔渣自動翹起脫落，可以實現(xiàn)不清渣多層焊接，并且焊接飛濺極少，電弧穩(wěn)定，液態(tài)金屬不發(fā)生流淌，成形美觀，具有優(yōu)良的焊接工藝性能，熔敷金屬具有良好的綜合力學性能。
【專利說明】
一種適用于模具電弧増材制造的微渣氣保護藥芯焊絲
技術領域
[0001] 本發(fā)明涉及焊接材料技術領域，尤其涉及一種適用于模具電弧增材制造的微渣氣 保護藥芯焊絲。
【背景技術】
[0002] 模具是鍛造行業(yè)消耗量很大的一類關鍵備件，其長期承受較高的循環(huán)載荷，極易 失效，發(fā)生報廢。模具使用壽命的長短，直接影響到生產(chǎn)的效率、零件的質量及生產(chǎn)成本。目 前，一般采用手工電弧堆焊對失效后的模具進行修復，可以有效地延長使用壽命。但是手工 堆焊不能自動的連續(xù)堆焊、工作效率低、勞動強度大、工作環(huán)境惡劣，焊接質量受人為因素 影響大。隨著增材制造技術的發(fā)展，采用機械手臂對模具進行修復可以有效地彌補以上缺 點。但是，迄今未見適用于電弧增材制造的專用焊材研制成功的報道。
[0003] 因此，模具電弧增材制造成形材料的研制與開發(fā)是該技術中亟待解決的問題。電 弧增材制造藥芯焊絲是供機器人實施自動化焊接的焊材。機器人焊接用藥芯焊絲應具備高 效、連續(xù)不中斷的特點，并且對工藝性能具有更高的技術要求。模具電弧增材制造一般采用 多道多層焊接的方式，在所述焊接過程中產(chǎn)生的熔渣若不得到及時清理，將會影響焊縫的 成型質量以及熔敷金屬的力學性能，但是如果要清理熔渣，必須中斷焊接過程，又會破壞焊 接的連續(xù)性，降低焊接效率，增加工作量。
[0004] 藥芯焊絲熔渣主要起到機械保護、冶金處理以及改善焊接工藝性能的重要作用。 微渣氣保護藥芯焊絲與普通氣保護焊絲相比其化學冶金條件與冶金行為發(fā)生了較大變化， 在一定程度上會影響電弧增材制造熔敷金屬的成型和性能。以上問題很大程度地限制了藥 芯焊絲在模具電弧增材制造中的應用。
[0005] 為解決上述問題，需要對藥芯焊絲藥芯配方進行研究，開發(fā)一種工藝性能好、可實 現(xiàn)連續(xù)焊接，力學性能優(yōu)良適用于模具電弧增材制造的微渣氣保護藥芯焊絲成為目前研究 的方向。

【發(fā)明內容】

[0006] 本發(fā)明所要解決的技術問題是克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種適用于模具電弧增 材制造的微渣氣保護藥芯焊絲，解決了模具電弧增材制造焊接過程中清渣問題，實現(xiàn)了焊 接過程的連續(xù)性，并且保證焊絲良好的焊接工藝性能以及熔敷金屬良好的力學性能。
[0007] 為解決以上技術問題，本發(fā)明采取的一種技術方案是：
[0008] -種適用于模具電弧增材制造的微渣氣保護藥芯焊絲，由鋼帶包裹粉芯組成，包 含組分A、組分B及組分C，組分A按照重量百分比包括:金紅石:30~45%，冰晶石:4~7%，螢 石:8~14%，大理石：10-20%，儀砂:8~14%，欽酸鐘:8~14%，納長石：10~22% ;組分B按 照重量百分比包括：錯鎂合金：5~20 %，鈦鐵：5~15%，金屬鎳：26~40 %，金屬鉬：8~ 20%，金屬鉻：12~24%，45#硅鐵：10~18%，金屬錳：10~28% ;組分C為鐵粉及雜質，組分A 占粉芯總重量的2.2~5.4%，組分B與組分C的重量比為35~55:100。
[0009] 優(yōu)選地，鋼帶為H08A鋼帶，鋼帶成分質量百分比范圍如下：C: 0.01-0.02 %，Mn: 0.20-0.25%，51彡0.11%，5<0.011%，卩<0.008%，余量為鐵及雜質，其中51、5、卩的含量 均不為0。
[0010] 優(yōu)選地，粉芯填充率為20-27 %。
[0011] 優(yōu)選地，在焊接時保護氣為20 %的C02和80 %的Ar2組成。
[0012] 上述適用于模具電弧增材制造的微渣氣保護藥芯焊絲采用常規(guī)藥芯焊絲生產(chǎn)工 藝制造，具體生產(chǎn)工藝為：
[0013] (1)對粉芯組分所需物質按比例要求配粉；
[0014] (2)將步驟1中配制好的粉芯進行烘干、篩粉、混粉處理；
[0015] (3)鋼帶先通過清洗、烘干，后經(jīng)過成型乳輥加工成U行槽；
[0016] (4)按一定的填充率在U型槽鋼帶中填入藥粉，接著已裝好藥粉的U型鋼帶由閉合 成型乳輥乳成管狀焊絲；
[0017] (5)最后管狀焊絲被送入拔絲機，通過拉拔減小直徑加工得到焊絲。
[0018] 由于以上技術方案的采用，本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比具有如下優(yōu)點：
[0019] 1、本發(fā)明適用于模具電弧增材制造的微渣氣保護藥芯焊絲，在組分A各成分配比 條件下，焊接熔渣可以獲得合適的粘度與表面張力，由于組分A含量僅為藥粉成分總量的 2.2-5.4%，產(chǎn)生的熔渣很少，在表面張力作用下，熔融狀態(tài)下的熔渣可以薄且均勻覆蓋于 熔敷金屬表面，液態(tài)金屬不發(fā)生流淌，成型良好;在多層多道焊接時，由于生成的熔渣熔點 較低，熔渣迅速轉化為熔融狀態(tài)，并且重新浮與熔池表面，冷卻后，由于產(chǎn)生的熔渣與熔敷 金屬線膨脹系數(shù)相差較大，熔渣自動翹起脫離熔敷金屬表面，因此可以實現(xiàn)不清渣連續(xù)的 焊接過程；
[0020] 2、本發(fā)明適用于模具電弧增材制造的微渣氣保護藥芯焊絲，藥粉中組分B為合金 劑和脫氧劑，鎳、鉬、鉻、錳、硅作為合金強化元素加入其中，鋁鎂合金、鈦鐵作為強脫氧劑， 在電弧焊過程中，與反應區(qū)內的〇 2、C02發(fā)生反應降低電弧氣氛氧化性，進行先期脫氧，而錳、 硅除了作為合金強化元素外，在熔滴和熔池中進行沉淀脫氧發(fā)揮重要作用，通過大量的實 驗，本發(fā)明確定藥芯組分B中脫氧劑與合金劑各成分含量配比，在微渣氣保護條件下獲得具 有良好力學性能的熔敷金屬。
【具體實施方式】
[0021] 以下結合具體實施例對本發(fā)明做進一步詳細說明。應理解，這些實施例是用于說 明本發(fā)明的基本原理、主要特征和優(yōu)點，而本發(fā)明不受以下實施例的范圍限制。實施例中采 用的實施條件可以根據(jù)具體要求做進一步調整，未注明的實施條件通常為常規(guī)實驗中的條 件。
[0022] 實施例1
[0023] 一種適用于模具電弧增材制造的微渣氣保護藥芯焊絲，它采用H08A鋼帶包裹粉 芯，經(jīng)過藥芯焊絲制作工藝制成本品。粉芯包括組分A、組分B與組分C，組分A按照重量百分 比包括:金紅石:32%，冰晶石(氟化物）：6%，螢石：12%，大理石：10%，鎂砂：12%，鈦酸鉀： 10%，鈉長石：18% ;組分B按照重量百分比包括:錯鎂合金:6%，鈦鐵:6%，金屬鎳:28%，金 屬鉬：10%，金屬鉻：12%，45#硅鐵：14%，金屬錳:24% ;組分C為鐵粉以及不可避免的雜質， 組分A占粉芯總重量的3.8%，組分B與組分C的重量比為38:100，粉芯填充率為26%，鋼帶成 分質量百分比范圍如下：(：:0.01-0.02%，]\111:0.20-0.25%^彡0.11%，5<0.011%，？< 0.008%，余量為鐵及雜質，其中Si、S、P的含量均不為0。
[0024]本實施例適用于模具電弧增材制造的微渣氣保護藥芯焊絲在焊接時保護氣為 20 %的C02和80 %的Ar2組成。
[0025] 實施例2
[0026] 一種適用于模具電弧增材制造的微渣氣保護藥芯焊絲，它采用H08A鋼帶包裹粉 芯，經(jīng)過藥芯焊絲制作工藝制成本品。粉芯包括組分A、組分B與組分C三部分，組分A按照重 量百分比包括:金紅石:30%，冰晶石(氟化物）：5%，螢石：10%，大理石：14%，鎂砂：10%， 鈦酸鉀：13 %，鈉長石：18 % ;組分B按照重量百分比包括:鋁鎂合金：10 %，鈦鐵:6 %，金屬 鎳:26%，金屬鉬：10%，金屬鉻：12%，45#硅鐵：17%，金屬錳：19% ;組分C為鐵粉以及不可 避免的雜質，組分A占粉芯總重量的5.0 %，組分B與組分C的重量比為40:100，粉芯填充率為 27%，鋼帶成分質量百分比范圍如下：(：:0.01-0.02%，]\111 :0.20-0.25%，5丨彡0.11%，5< 0.011%，P<0.008%，余量為鐵及雜質，其中Si、S、P的含量均不為0。
[0027]本實施例適用于模具電弧增材制造的微渣氣保護藥芯焊絲在焊接時保護氣為 20 %的C02和80 %的Ar2組成。
[0028] 實施例3
[0029] 一種適用于模具電弧增材制造的微渣氣保護藥芯焊絲，它采用H08A鋼帶包裹粉 芯，經(jīng)過藥芯焊絲制作工藝制成本品。粉芯包括組分A、組分B與組分C三部分，組分A按照重 量百分比包括:金紅石:40%，冰晶石(氟化物）：4%，螢石:8%，大理石：12%，鎂砂:8%，鈦 酸鉀：11 %，鈉長石：17 % ;組分B按照重量百分比包括:鋁鎂合金：12 %，鈦鐵:6 %，金屬鎳： 26%，金屬鉬：14%，金屬鉻：12%，45#硅鐵：10%，金屬錳:20% ;組分C為鐵粉以及不可避免 的雜質，組分A占粉芯總重量的4.4%，組分B與組分C的重量比為42 :100，粉芯填充率為 25%，鋼帶成分質量百分比范圍如下：(：:0.01-0.02%，]\111 :0.20-0.25%，5丨彡0.11%，5< 0.011%，P<0.008%，余量為鐵及雜質，其中Si、S、P的含量均不為0。
[0030] 本實施例適用于模具電弧增材制造的微渣氣保護藥芯焊絲在焊接時保護氣為 20 %的C02和80 %的Ar2組成。
[0031] 實施例4
[0032] 一種適用于模具電弧增材制造的微渣氣保護藥芯焊絲，它采用H08A鋼帶包裹粉 芯，經(jīng)過藥芯焊絲制作工藝制成本品。粉芯包括組分A、組分B與組分C三部分，組分A按照重 量百分比包括:金紅石:36%，冰晶石(氟化物）：6%，螢石：12%，大理石：16%，鎂砂：12%， 鈦酸鉀:8%，鈉長石：10% ;組分B按照重量百分比包括:鋁鎂合金：10%，鈦鐵:8%，金屬鎳： 28 %，金屬鉬：13 %，金屬鉻：13 %，45#硅鐵：12 %，金屬錳：16 % ;組分C為鐵粉以及不可避免 的雜質，組分A占粉芯總重量的2.5%，組分B與組分C的重量比為40:100,粉芯填充率為 26%，鋼帶成分質量百分比范圍如下：(： :0.01-0.02%，]\111:0.20-0.25%，5丨彡0.11%，5< 0.011%，P<0.008%，余量為鐵及雜質，其中Si、S、P的含量均不為0。
[0033]本實施例適用于模具電弧增材制造的微渣氣保護藥芯焊絲焊接時保護氣為20% 的C〇2和80%的Ar2組成。
[0034]本發(fā)明實施例1-實施例4的工藝性能及力學性能如下表所示：
'[0036]本發(fā)明所提供的一種適用于模具電弧增材制造的微渣氣保護藥芯焊絲，實現(xiàn)了使 用藥芯焊絲進行模具增材制造過程中連續(xù)焊接不敲渣的目的，藥芯焊絲既可以滿足力學性 能要求，又具有良好的焊接工藝性能，焊接飛濺較少，電弧穩(wěn)定，成形良好。
[0037]以上對本發(fā)明做了詳盡的描述，實施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及 其核心思想，其目的在于讓熟悉此領域技術的人士能夠了解本發(fā)明的內容并據(jù)以實施，并 不能以此限制本發(fā)明的保護范圍。凡根據(jù)本發(fā)明精神實質所作的等效變化或修飾，都應涵 蓋在本發(fā)明的保護范圍之內。
【主權項】
1. 一種適用于模具電弧增材制造的微渣氣保護藥芯焊絲，由鋼帶包裹粉芯組成，其特 征在于:包含組分A、組分B及組分C，所述組分A按照重量百分比包括:金紅石：30~45 %，冰 晶石:4~7%，螢石:8~14%，大理石：10-20%，儀砂:8~14%，欽酸鐘:8~14%，納長石：10 ~22% ;所述組分B按照重量百分比包括:鋁鎂合金:5~20%，鈦鐵:5~15%，金屬鎳:26~ 40%，金屬鉬：8~20 %，金屬鉻：12~24%，45#硅鐵：10~18%，金屬錳：10~28% ;所述組分 C為鐵粉及雜質，所述組分A占粉芯總重量的2.2~5.4%，所述組分B與組分C的重量比為35 ~55:100。2. 根據(jù)權利要求1所述的適用于模具電弧增材制造的微渣氣保護藥芯焊絲，其特征在 于:所述鋼帶為H08A鋼帶，所述鋼帶成分質量百分比范圍如下：C :0.01-0.02%，Mn:0.20- 0.25%，Si彡0.11%，S<0.011%，P<0.008%，余量為鐵及雜質，其中Si、S、P的含量均不為 0〇3. 根據(jù)權利要求1所述的適用于模具電弧增材制造的微渣氣保護藥芯焊絲，其特征在 于:粉芯填充率為20-27 %。4. 根據(jù)權利要求1所述的適用于模具電弧增材制造的微渣氣保護藥芯焊絲，其特征在 于:在焊接時保護氣為20 %的C02和80 %的Ar2組成。
【文檔編號】B23K35/02GK106077992SQ201610533124
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年7月7日
【發(fā)明人】劉仁培, 常超, 沈泳華
【申請人】南京航空航天大學