專利名稱：高錳鋁青銅埋弧自動焊堆焊方法
技術領域：
本發明涉及一種高錳鋁青銅的堆焊方法，尤其是涉及ー種高錳鋁青銅埋弧自動焊堆焊方法。
背景技術：
SIEMENS. VAI西門子奧鋼聯設計扇形段固定側夾緊銷，原設計采用的是德國標準，其母材DINEN10028標準代號為S460ML，是ー種細晶粒可焊結構鋼，堆焊材料DINI1733標準代號為SG-CuMn13AP7 (TASK WELDING SIL0XR4M)，是ー種高錳鋁青銅堆焊材料。根據材料元素成分進行對比分析可知，對應的國產母材為Q460E，是ー種低合金高強度結構鋼，其化學成分為 C 彡 0. 2%, Mn1. 00 1. 70%, Si 0. 55%, P 彡 0. 025%, S 彡 0. 025%, Cr 0. 7%,Ni 0. 7%, V 0. 02 0. 20%, Nb 0. 02 0. 20%,Ti 0. 02 0. 20%,AL 彡 0. 015%，余量為 Fe。高錳鋁青銅堆焊材料由干與鋼在熔點、導熱系數、熱膨脹系數等方面都有較大的差別，這對銅和鋼異類金屬堆焊帶來一定困難。高錳鋁青銅中的鋁在高溫下極易與氧生成致密的氧化鋁薄膜，其熔點2050°C具有一定的吸水性，如焊前不清理，難熔的氧化鋁薄膜覆蓋在熔池的表面，阻礙焊絲與熔池金屬熔合，以致產生焊縫夾渣、氣孔、未熔合及開裂等缺陷。S460ML母材轉化為國產Q460E母材以后，對堆焊材料及焊接エ藝的設計就顯得極為重要，這是產品質量達到國際標準的前提。

發明內容
本發明目的是提供ー種高錳鋁青銅埋弧自動焊堆焊方法，以解決現有技術銅和鋼異類金屬堆焊過程中易產生焊縫夾渣、氣孔、未熔合及開裂等缺陷，提高焊接質量和產品性倉^:。`為了解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案是ー種高錳鋁青銅埋弧自動焊堆焊方法，該方法包括以下步驟:A.焊前準備堆焊前對母材堆焊表面及焊絲表面的水分、油脂、雜質及金屬氧化膜進行仔細清理，均要露出金屬光澤；接著對母材預熱，預熱溫度為250°C 300°C，對焊絲、焊劑進行烘干，焊絲和焊劑的烘干溫度是200°C 250°C，并且焊劑供干后在100 C保溫備用；
B.進行堆焊將母材夾持在埋弧自動焊機的轉架上，采用順時針方向旋轉方式，旋轉速度為210秒/轉，焊縫間距20 25mm，調整埋弧自動焊機的焊咀離母材高度25 35mm，焊咀偏離母材中心線23 35mm，焊咀傾斜15°，設定堆焊電流為280 290A，堆焊電壓為27 28V ;然后堆焊第一層焊道打底，厚度為3mm，尺寸為147 148mm，焊后清根去渣；再堆焊第二層焊道，堆焊厚度為4mm，堆焊時起弧、收弧均勻，以焊道無脫層、氣孔、夾渣、裂紋或未熔合缺陷為準；
C.焊后處理母材堆焊后，立即用石棉墊保溫、緩冷，冷卻速度不大于30°C/h，150°C以下空氣中冷卻后即得成品。
作為優選，所述焊絲化學成分為Mnll 13%, AL5 7. 5%, Fe2 6%，Nil 2.5%，Sil%，余量為Cu。焊絲中的錳在鋼中是ー種較好的合金劑，隨著錳含量的増加，其強度和韌性會有所提高。錳也是一種較好的脫氧劑，能減少焊縫中氧的含量。錳與硫化合形成硫化錳浮于熔渣中，從而減少焊縫熱裂紋傾向。硅也是一種較好的合金劑，在鋼中加入適量的硅能提高鋼的屈服強度、弾性及抗酸性能。硅也具有較好的脫氧能力，與氧形成ニ氧化硅，但它會提高渣的粘度，易促進非金屬夾雜物生成。鎳對鋼的韌性有比較顯著的改善效果。鋁在焊接過程中可以降低熔點，增加延展性。作為優選，所述焊劑化學成分為CaF2 30 40%, Mn05 8%，TiO2 4 7%，CaCl222 26%, CaO12 15%, Mg08 10%, SiO2 5 10%。焊劑中采用了氯化鹽和氟化鈣，其鹵化物對熔池中氧化鋁起物理熔解作用，是ー種活性強的去膜劑，同時還起到調節熔劑的熔點、流動性及脫渣的作用，有很好的去氧化鋁薄膜效果。本發明降低了堆焊焊縫夾渣、氣孔、未熔合及開裂等不良現象的發生，提高了焊接質量，降低了企業成本。其焊絲和焊劑尤其適宜于銅和鋼的堆焊，具備穩定而又合理的焊接金屬熔合比和良好的焊接エ藝性、抗裂性、抗腐蝕性及抗氣孔性能，同時具有良好的機械性能。該方法為冷(熱)軋機機組等重型冶金裝備制造奠定了エ藝應用基礎，使得我國高錳鋁青銅堆焊技術水平達到了國外エ業發達國家同類產品的エ藝制造水平，具有良好的市場前


圖1是扇形段固定側夾緊銷的結構示意 圖2是扇形段固定側夾緊銷焊道的結構示意 圖3是焊咀位置示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖，對本發明的技術方案作進ー步具體的說明。實施例1 :按本發明配比計算各組分，焊絲的成分為(Wt%) Mn11%, AL7. 5%,Fe2%，Nil%, Sil%，余量為 Cu。焊劑化學成分為(fft%) =CaF2 40%, Mn06%, Ti027%, CaCl222%, Ca012%, Mg08%, Si025%。參看圖1、2、3，高錳鋁青銅埋弧自動焊堆焊方法有以下步驟A.焊前準備采用上述成分的焊絲，直徑為小1. 6mm，焊劑為上述成分的焊劑。堆焊前對母材I預熱，母材I為國產Q460E低合金高強度結構鋼。預熱溫度300°C ;焊絲、焊劑均要烘干，烘干溫度是250°C ；焊劑在100°C保溫30分鐘備用。對母材I堆焊表面及焊絲表面的水分、油脂、雜質及金屬氧化膜必須進行仔細清理，均要露出金屬光澤。以上對母材I預熱、焊絲烘干、焊劑烘干及保溫、清理母材I堆焊表面及焊絲表面等步驟都是為防止出現堆焊夾渣、焊縫氣孔缺陷而采取的必要措施。B.進行堆焊將母材夾持在現有埋弧自動焊機的轉架上，采用順時針方向旋轉方式，旋轉速度為210秒/轉，焊縫間距25mm，調整埋弧自動焊機的焊咀2離母材I高度35mm ；焊咀2偏離母材I中心線35mm，焊咀2傾斜角a =15°，堆焊電流為290A，堆焊電壓為28V ;然后堆焊雙層焊道，第一層焊道3打底，堆焊厚度為3mm，尺寸為小147+0. 5mm,焊后清根去渣；第二層焊道4堆焊厚度為4mm，焊道起弧、收弧要均勻，焊道3、4寬度為25mm，焊道3、4無脫層、氣孔、夾渣、裂紋或未熔合等缺陷。C.焊后處理母材堆焊后，立即用石棉墊保溫、緩冷，冷卻速度不大于30°C /h,150°C以下空氣中冷卻后即得成品。對母材I用石棉墊保溫、緩冷措施，是為防止出現堆焊夾渣、焊縫氣孔缺陷而采取的必要措施。選用上述焊絲、焊劑對母材I堆焊后，進行熔敷金屬拉伸實驗。所得熔敷金屬的力學性能為屈服強度os(Mpa)= 460，抗拉強度o b (Mpa) = 543，延伸率S 5=20%，硬度為HB180 205。表明焊縫エ藝性能良好，有很好的延性和致密性。實施例2 :按本發明配比計算各組分，焊絲的成分為(Wt%) Mnl2%, AL7%, Fe5%,Ni2. 1%, Si 1%，余量為 Cu。焊劑化學成分為(fft%) CaF235%, MnO 5%, TiO2 6%, CaCl225%, CaO13%, Mg09%, Si027%。參看圖1、2、3，高錳鋁青銅埋弧自動焊堆焊方法有以下步驟A.焊前準備采用上述成分的焊絲，直徑為小1. 6mm，焊劑為上述成分的焊劑。堆焊前對母材I預熱，母材為國產Q460E低合金高強度結構鋼。預熱溫度275°C;焊絲、焊劑均要烘干，烘干溫度是225°C;焊劑在100°C保溫30分鐘備用。對母材I堆焊表面及焊絲表面的水分、油脂、雜質及金屬氧化膜必須進行仔細清理，均要露出金屬光澤。以上對母材I預熱、焊絲烘干、焊劑烘干及保溫、清理母材I堆焊表面及焊絲表面等步驟都是為防止出現堆焊夾渣、焊縫氣孔缺陷而采取的必要措施。B.進行堆焊將母材夾持在現有埋弧自動焊機的轉架上，采用順時針方向旋轉方式，旋轉速度為210秒/轉，焊縫間距22mm，調整埋弧自動焊機的焊咀2離母材I高度30mm ；焊咀2偏離母材I中心線30mm，焊咀2傾斜角a =15°，堆焊電流為285A，堆焊電壓為28V ;然后堆焊為雙層焊道，第一層焊道3打底，堆焊厚度為3mm，尺寸為小147+0. 5mm,焊后清根去渣；第二層焊道4堆焊厚度為4mm，焊道起弧、收弧要均勻，焊道3、4寬度為23mm，焊道
3、4無脫層、氣孔、夾渣、裂紋或未熔合等缺陷。C.焊后處理母材堆焊后，立即用石棉墊保溫、緩冷，冷卻速度不大于30°C /h,150°C以下空氣中冷卻后即得成品。對母材I用石棉墊保溫、緩冷措施，是為防止出現堆焊夾渣、焊縫氣孔缺陷而采取的必要措施。選用上述焊絲、焊劑對母材I堆焊后，進行熔敷金屬拉伸實驗。所得熔敷金屬的力學性能為屈服強度os(Mpa)= 460，抗拉強度o b (Mpa) = 543，延伸率S 5=20%，硬度為HB180 205。表明焊縫エ藝性能良好，有很好的延性和致密性。選用實施例2焊絲、焊劑對母材(母材為國產Q460E低合金高強度結構鋼)堆焊后，進行熔敷金屬拉伸實驗。所得熔敷金屬的力學性能為屈服強度Os(Mpa)= 470，抗拉強度ob(Mpa) = 550，延伸率S 5=20%，硬度為HB180 205。表明焊縫エ藝性能良好，有很好的延性和致密性。實施例3 :按本發明配比計算各組分，焊絲的成分為(Wt%) Mnl3%, AL5%, Fe6%,Ni2. 5%, Si 1%，余量為 Cu。焊劑化學成分為(fft%) =CaF2 30%, Mn08%, TiO2 4%, CaCl226%, CaO15%, MgO 10%, Si027%。參看圖1、2、3，高錳鋁青銅埋弧自動焊堆焊方法有以下步驟A.焊前準備采用上述成分的焊絲，直徑為小1. 6mm，焊劑為上述成分的焊劑。堆焊前對母材I預熱，母材為國產Q460E低合金高強度結構鋼。預熱溫度250°C;焊絲、焊劑均要烘干，烘干溫度是200°C;焊劑在100°C保溫30分鐘備用。對母材I堆焊表面及焊絲表面的水分、油脂、雜質及金屬氧化膜必須進行仔細清理，均要露出金屬光澤。以上對母材I預熱、焊絲烘干、焊劑烘干及保溫、清理母材I堆焊表面及焊絲表面等步驟都是為防止出現堆焊夾渣、焊縫氣孔缺陷而采取的必要措施。B.進行堆焊將母材夾持在現有埋弧自動焊機的轉架上，采用順時針方向旋轉方式，旋轉速度為210秒/轉，焊縫間距20mm，調整埋弧自動焊機的焊咀2離母材I高度25mm;焊咀2偏離母材I中心線23mm，焊咀2傾斜角a =15°，堆焊電流為280A，堆焊電壓為27V。堆焊為雙層焊道，第一層焊道3打底，堆焊厚度為3mm，尺寸為小147+0. 5mm,焊后清根去渣；第二層焊道4堆焊厚度為4mm，焊道起弧、收弧要均勻，焊道3、4寬度為20mm，焊道3、4無脫層、氣孔、夾渣、裂紋或未熔合等缺陷。，
C.焊后處理母材堆焊后，立即用石棉墊保溫、緩冷，冷卻速度不大于30°C/h，150°C以下空氣中冷卻后即得成品。對母材I用石棉墊保溫、緩冷措施，是為防止出現堆焊夾渣、焊縫氣孔缺陷而采取的必要措施。選用實施例3焊絲、焊劑對母材I (母材為國產Q460E低合金高強度結構鋼)堆焊后，進行熔敷金屬拉伸實驗。所得熔敷金屬的力學性能為屈服強度Os(Mpa)= 469，抗拉強度ob(Mpa) = 547，延伸率S 5=20%，硬度為HB180 205。表明焊縫エ藝性能良好，有很好的延性和致密性。
權利要求
1.ー種高錳鋁青銅埋弧自動焊堆焊方法，其特征是該方法包括以下步驟:A.焊前準備堆焊前對母材堆焊表面及焊絲表面的水分、油脂、雜質及金屬氧化膜進行仔細清理，均要露出金屬光澤；接著對母材預熱，預熱溫度為250°C 300°C，對焊絲、焊劑進行烘干，焊絲和焊劑的烘干溫度是200°C 250°C，并且焊劑烘干后在100°C保溫備用； B.進行堆焊將母材夾持在埋弧自動焊機的轉架上，采用順時針方向旋轉方式，旋轉速度為210秒/轉，焊縫間距20 25mm，調整埋弧自動焊機的焊咀離母材高度25 35mm，焊咀偏離母材中心線23 35mm，焊咀傾斜15°，設定堆焊電流為280 290A，堆焊電壓為27 28V ;然后堆焊第一層焊道打底，厚度為3mm，尺寸為147 148mm，焊后清根去渣；再堆焊第二層焊道，堆焊厚度為4mm，堆焊時起弧、收弧均勻，以焊道無脫層、氣孔、夾渣、裂紋或未熔合缺陷為準； C.焊后處理母材堆焊后，立即用石棉墊保溫、緩冷，冷卻速度不大于30°C/h，150°C以下空氣中冷卻后即得成品。
2.根據權利要求1所述的高錳鋁青銅埋弧自動焊堆焊方法，其特征是所述焊絲化學成分為Mnll 13%, AL5 1. 5%, Fe2 6%，Nil 2. 5%, Sil%，余量為 Cu。
3.根據權利要求1所述的高錳鋁青銅埋弧自動焊堆焊方法，其特征是所述焊劑化學成分為=CaF2 30 40%, Mn05 8%，TiO2 4 7%，CaCl2 22 26%, CaO 12 15%, Mg08 10%, SiO2 5 10%o
全文摘要
一種高錳鋁青銅埋弧自動焊堆焊方法，該方法包括以下步驟A.焊前準備；B.進行堆焊；C.焊后處理。本發明降低了堆焊焊縫夾渣、氣孔、未熔合及開裂等不良現象的發生，提高了焊接質量，降低了企業成本。其焊絲和焊劑尤其適宜于銅和鋼的堆焊，具備穩定而又合理的焊接金屬熔合比和良好的焊接工藝性、抗裂性、抗腐蝕性及抗氣孔性能，同時具有良好的機械性能。該方法為冷(熱)軋機機組等重型冶金裝備制造奠定了工藝應用基礎，使得我國高錳鋁青銅堆焊技術水平達到了國外工業發達國家同類產品的工藝制造水平，具有良好的市場前景。
文檔編號B23K35/362GK103056497SQ20121058784
公開日2013年4月24日 申請日期2012年12月31日 優先權日2012年5月8日
發明者易啟利 申請人:武漢重冶重工科技有限公司