CN111843286A

CN111843286A - 一种药皮焊丝及其制备方法

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Publication number: CN111843286A
Application number: CN202010687309.8A
Authority: CN
Inventors: 杨淼森; 刘西洋; 方乃文; 郭彦兵; 张旺; 陆斌锋
Original assignee: Shanghai Dianji University
Current assignee: Shanghai Dianji University
Priority date: 2020-07-16
Filing date: 2020-07-16
Publication date: 2020-10-30

Abstract

本发明涉及一种药皮焊丝及其制备方法，该药皮焊丝由实芯焊丝和药皮构成，药皮包裹实芯焊丝；制备方法具体包括：(1)选取一种实芯焊丝作为药皮焊丝的金属芯；2)调节复合药皮成分及配比，同时根据焊接实际需求改善工艺性能，将处理过的药皮作为药皮胚料；3)调节药皮厚度、预热温度、涂敷速度、固化温度和固化时间，将药皮胚料均匀牢固地涂敷到金属芯外部。与现有技术相比，本发明具有解决全位置焊接、自动化程度高、无填充率限制、焊丝端头“管”状熔化不能同时兼得等问题等优点。

Description

一种药皮焊丝及其制备方法

技术领域

本发明涉及焊接材料领域，尤其是涉及一种药皮焊丝及其制备方法。

背景技术

焊丝主要包含实芯焊丝和药芯焊丝。实芯焊丝是经过熔炼、浇注、锻造、轧制、退火及拉拔等工艺制成，焊接时采用外加气体或外加焊剂进行保护；药芯焊丝是将药粉包在薄钢带内，卷成不同的截面形状，经拉拔加工制成的焊丝，焊接时可采用外加气体或外加焊剂进行保护，也可采用药芯中添加稳弧剂、造渣剂和造气剂等进行自保护。焊条是指在专用的金属焊芯外将一定成分的药皮压涂在焊芯上，在特定的温度下烘干而制成条状焊材，焊接时药皮分解熔化形成气体和熔渣，起到机械保护、冶金处理、改善工艺性能的作用。

实芯焊丝使用时操作方便，生产效率高，但是全位置焊接性能不好；焊条造价低，操作简单，可以全位置焊接，但焊条自动化程度较低，施工环境差、产品质量受焊工水平影响、工作强度较大。芯焊丝可实现自动化焊接，具有生产率高、全位置焊接性能优良等优点，然而焊丝药芯的添加量，尤其是起保护和成形作用粉剂的添加量受焊丝填充率限制，同时由于药芯中含有一定量的矿物质粉末以及金属粉末与矿物质粉的一起混合，导致药芯与钢皮的导电性差异较大，易出现药芯滞熔、电弧漂移、熔滴旋转及熔滴内气体放出型飞溅等问题。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种药皮焊丝及其制备方法，可成功将药芯焊丝、焊条、实芯焊丝的优点结合在一起，解决全位置焊接、自动化程度高、无填充率限制、焊丝端头“管”状熔化不能同时兼得等问题。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种药皮焊丝，该焊丝由药皮和金属芯构成，所述药皮通过加热、加压方式涂敷在金属芯的外表面。所述金属芯为实芯焊丝。

进一步地，所述金属芯与药皮焊丝合金成分相比，为合金成分相近或相同的实芯焊丝，或合金成分不同实芯焊丝。

本发明药皮焊丝的各成份分别如下：

焊丝成份：焊丝熔敷金属合金成分的质量百分含量包括：C 0.04％、Mn 0.5-2.5％、Si 1.0％、P 0.04％、S 0.03％、Cr 19.5-22.0％、Ni 9.0-12.0％、Mo 0.75％、Cu0.75％，其他为Fe及其他不可避免的杂质元素，各组分的质量百分比之和为100％；

药皮成份：各化学成份的质量百分含量包括：粘合剂5-35％、导电剂0-10％、润滑剂0-5％、溶剂0-10％、矿物质粉50-95％。

一种药皮焊丝的制备方法，该方法包括如下步骤：

步骤一、选取一种实芯焊丝作为药皮焊丝的金属芯。

步骤二、按照上述质量比调节复合药皮成分及配比，将处理过的药皮作为药皮胚料。

步骤三、调节药皮厚度、预热温度、涂敷速度、固化温度和固化时间，将步骤二的药皮胚料均匀牢固地涂敷到金属芯外部。具体地：

31)将实芯焊丝绕到放线机上，通过放线机提供金属芯，调节药皮厚度、预热温度、涂敷速度、固化温度和固化时间；

进一步地，调节药皮厚度为0.2-4.0mm，预热温度为0-100℃，涂敷速度为0-300m·min^-1，固化温度为0-200℃，固化时间为1-10min。

32)校直金属芯，并对金属芯进行定位。

33)对定位后的金属芯实芯焊丝进行定径处理，使实芯焊丝沿压力模孔径中心通过，同时对药皮胚料依次经过预热、加压处理，使药皮均匀牢固地涂敷到金属芯外部；

进一步地，药皮胚料的预热温度为0-100℃，加压处理的加压条件为0-10MPa，定径处理的直径大小为0.8-12mm。

34)对涂敷后的药皮进行烘干，层绕到收线机上，得到药皮焊丝。

进一步地，采用药皮敷设装置将步骤二的药皮胚料均匀牢固地涂敷到金属芯外部，所述药皮敷设装置包括用以提供金属芯的放线机，用以对金属芯进行校直、定位的校直器、定位器，用以对药皮胚料依次进行预热、加压处理的涂敷主机，用以对涂敷后的药皮进行烘干的烘干箱以及用以对固化后的焊丝进行层绕收线的收线机。

进一步地，所述涂敷主机包括预热箱、加压器和用以将实芯焊丝进行塑形的压力模。

若使用的药皮成分中含有造气、造渣物质，则后续应用焊接时通过药皮自身分解产生的气体和渣实现自保护，若使用的药皮成分中不含有造气、造渣物质，则后续应用焊接时进行外加气体保护。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

一、本发明综合了焊条、药芯焊丝、实芯焊丝的技术优势，与实芯焊丝相比，本发明药皮焊丝造渣物质的添加改善了焊缝成形；与药芯焊丝相比，本发明药皮焊丝的药粉包裹在金属芯外，与药芯焊丝药粉包裹在钢皮内不同，其药粉添加量(药皮厚度)不受空间限制；与焊条结构类似，本发明药皮焊丝由导电性优良的金属内芯和具有一定导电性能的药皮组成，焊接时金属芯先熔化，药皮后融化，焊丝端头形成管状熔化，解决了焊条的无法连续送丝，实芯焊丝的无法全位置焊接或全位置焊接成形差，药芯焊丝的钢皮与药芯导电性差异较大以及粉剂受填充率限制的问题，实现了可全位置、自动化、高质量、稳定焊接的焊丝制备。

二、本发明的药皮焊丝的制备方法实现了焊丝可同时具有全位置焊接、自动化程度高、无填充率限制、焊丝端头“管”状熔化的特点，同时利用药皮涂敷装置显著提升了药皮焊丝的生产效率。

三、本发明既可用于新型焊丝的开发与制备，也可用于焊接材料工艺性能和焊接质量的再提升，例如增强实芯焊丝的全位置焊接性，实芯气保焊丝转变为实芯自保焊丝，手工焊条电弧焊转变为自动化电弧焊等，为制备具有全位置、自动化、高质量、稳定焊接特点的焊接材料提供了一种新的手段，对促进焊接材料的发展有重要意义。

附图说明

图1为实施例中药皮焊丝的制备方法的流程示意图；

图2为实施例中药皮涂敷装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。

实施例

一种药皮焊丝，该焊丝由药皮和焊芯组成，药皮包裹在焊芯外部。焊芯即焊丝的金属芯，焊接时主要起传导电流和填充金属的作用。金属芯为实芯焊丝，金属芯与药皮焊丝合金成分相比，可以是合金成分相近或相同的实芯焊丝，也可以是合金成分不同实芯焊丝。药皮为一层含有造渣、造气物质的药皮。药皮在焊接过程中分解熔化后形成气体和熔渣，起到保护和改善工艺性能的作用。本发明焊丝熔敷金属合金成分如下：

表1焊丝熔敷金属合金成分(质量百分比)

其他为Fe及其他不可避免的杂质元素，各组分的质量百分比之和为100％。

进一步，一种药皮焊丝的制备方法，具体包括如下步骤：

(1)选择一种实芯焊丝，用于药皮焊丝的金属芯。

(2)调节复合药皮成分及配比，使药皮具有一定的焊接自保护性、粘性、韧性和导电性；处理后的药皮各化学成份的质量百分含量为：粘合剂(5-35％)、导电剂(0-10％)、润滑剂(0-5％)、溶剂(0-10％)、矿物质粉(50-95％)，其质量比之和为1，将处理过的药皮作为药皮胚料。

(3)调节药皮胚料的厚度、预热温度、涂敷速度、固化温度和固化时间，利用药皮敷设装置，使药皮均匀牢固地涂敷到金属芯外部。本发明的药皮胚料敷设条件如表2所示。

表2药皮胚料敷设条件

药皮胚料的厚度主要由配方设计决定，焊接时药皮焊丝可实现自动、半自动全位置焊接，根据药皮成分的不同，可采用自保护或外加气体保护。药皮中含有碳酸盐、金属氧化物或氟化物等造气、造渣物质在后续应用焊接时不需要外加气体保护，通过自身分解产生的气体和渣实现保护即自保护；反之焊接时需要选用氩气、二氧化碳等气体进行保护即外加气体保护。

通过加热、加压方式把药皮胚料涂敷到金属芯的外表面，固化后药皮与金属芯之间形成稳定的连接。所采用的药皮涂敷装置包括放线机、校直器、定位器、涂敷主机(预热箱、加压器、压力模)、烘干箱、收线机。放线机为涂敷主机连续提供金属芯；校直器对放线机输送的金属芯进行校直，使金属芯以直线状态通过定位器；定位器主要调节金属芯相对压力模心的偏差；预热箱对药皮胚料进行加热，增加药皮的流动性；加压器对预热药皮施加压力，增加药皮涂敷立和涂敷速度；压力模控制药皮的涂敷厚度；烘干箱对涂敷后焊丝加热，加快固化速度；收线机对固化后的焊丝进行层绕收线。

具体地，步骤(3)包括下列内容：

将实芯焊丝层绕到放线机上，药皮涂敷过程中，放线机提供金属芯，金属芯首先经过校直器校直，在通过定位器定位，使焊丝沿压力模孔径中心通过，和药皮胚料一起进入涂敷主机，经预热(0-100℃)、加压(0-10MPa)、定径(0.8-12mm)使药皮均匀牢固地涂敷到金属芯外部，最后经烘干(0-200℃)层绕到收线机上，制成药皮焊丝。

本发明药皮焊丝的制备方法，可在金属芯表面连续包裹一层含有造渣、造气物质的药皮形成一种新型焊丝。与实芯焊丝相比，本发明药皮焊丝造渣物质的添加改善了焊缝成形；与药芯焊丝相比，本发明药皮焊丝的药粉包裹在金属芯外，与药芯焊丝药粉包裹在钢皮内不同，其药粉添加量(药皮厚度)不受空间限制；与焊条结构类似，本发明药皮焊丝由导电性优良的金属内芯和具有一定导电性能的药皮组成，由于焊丝的金属芯和药皮存在导电性差异，接通电流时，导电性好的金属芯电流密度大，热量高先熔化，包在金属芯外部的药皮导电性弱，电流密度小，热量小，熔化慢于金属芯，这样在焊丝端头出现管状熔化，改善了焊条不能连续送丝的缺点。因此本发明新型药皮焊丝兼具有全位置焊接、自动化程度高、无填充率限制、焊丝端头“管”状熔化的特点。同时由于自制的药皮涂敷装置显著提升了药皮焊丝的生产效率，即涂敷厚度可达4mm，涂敷速度可达300m/s。同时可对实芯焊丝进行再加工，改变实芯焊丝焊接的保护性和焊缝成形，大大提升实芯焊丝的性能和应用领域。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的工作人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims

1.一种药皮焊丝，由药皮和金属芯构成，所述药皮涂敷在所述金属芯的外部，其特征在于，所述药皮通过加热、加压方式涂敷在金属芯的外表面。

2.根据权利要求1所述的一种药皮焊丝，其特征在于，所述金属芯为实芯焊丝。

3.根据权利要求1所述的一种药皮焊丝，其特征在于，该药皮焊丝的各成份分别如下：

焊丝成份：焊丝熔敷金属合金成分的质量百分含量包括：C 0.04％、Mn 0.5-2.5％、Si1.0％、P 0.04％、S 0.03％、Cr 19.5-22.0％、Ni 9.0-12.0％、Mo 0.75％、Cu 0.75％，其他为Fe及其他不可避免的杂质元素，各组分的质量百分比之和为100％；

4.一种如权利要求1-3任一项所述的药皮焊丝的制备方法，其特征在于，该方法包括下列步骤：

1)选取一种实芯焊丝作为药皮焊丝的金属芯；

2)按照上述质量比调节复合药皮成分及配比，将处理过的药皮作为药皮胚料；

3)调节药皮厚度、预热温度、涂敷速度、固化温度和固化时间，将步骤2)的药皮胚料均匀牢固地涂敷到金属芯外部。

5.根据权利要求4所述的药皮焊丝的制备方法，其特征在于，步骤3)具体包括下列步骤：

32)校直金属芯，并对金属芯进行定位；

6.根据权利要求5所述的药皮焊丝的制备方法，其特征在于，步骤31)中，调节药皮厚度为0.2-4.0mm，预热温度为0-100℃，涂敷速度为0-300m·min^-1，固化温度为0-200℃，固化时间为1-10min。

7.根据权利要求5所述的药皮焊丝的制备方法，其特征在于，步骤33)中，药皮胚料的预热温度为0-100℃，加压处理的加压条件为0-10MPa，定径处理的直径大小为0.8-12mm。

8.根据权利要求4所述的药皮焊丝的制备方法，其特征在于，若使用的药皮成分中含有造气、造渣物质，则后续应用焊接时通过药皮自身分解产生的气体和渣实现自保护，若使用的药皮成分中不含有造气、造渣物质，则后续应用焊接时进行外加气体保护。

9.根据权利要求4所述的药皮焊丝的制备方法，其特征在于，步骤3)中，采用药皮敷设装置将步骤2)的药皮胚料均匀牢固地涂敷到金属芯外部，所述药皮敷设装置包括用以提供金属芯的放线机，用以对金属芯进行校直、定位的校直器、定位器，用以对药皮胚料依次进行预热、加压处理的涂敷主机，用以对涂敷后的药皮进行烘干的烘干箱以及用以对固化后的焊丝进行层绕收线的收线机。

10.根据权利要求9所述的药皮焊丝的制备方法，其特征在于，所述涂敷主机包括预热箱、加压器和用以将实芯焊丝进行塑形的压力模。