本發(fā)明屬于焊接材料
技術領域：
，具體涉及一種高拉伸強度J507焊條及其制備方法。
背景技術：
：堿性焊條由于熔渣的堿度高，對提高焊縫韌性極為有利，焊縫的擴散氫含量低，故各種高強鋼焊條、低溫鋼焊條均為堿性焊條，適于大剛性結構和厚板的焊接。J507焊條是典型的低氫鈉型堿性焊條，可以焊接結構鋼材中典型的Q235、Q245R、Q345R等鋼材。目前市面上常用的J507焊條的不足之處是焊接工藝性能不如酸性焊條好，主要表現(xiàn)在焊波較粗、焊道呈凸形，有的不適于交流電源，再引弧性能不好等問題。隨著工業(yè)技術的迅猛發(fā)展，高強鋼的應用日益廣泛，壓力容器、鍋爐、船舶、重型機械等重要結構對焊縫的綜合機械性能的要求日益提高，這樣對堿性焊條的利用率也日益增長。但由于堿性焊條的工藝性能差，使得其在應用上受到很大的限制。制造高質量的焊接結構，不僅要選擇焊接性優(yōu)良的母材，同時必須具有優(yōu)質的焊接材料(包括焊條、焊劑、焊絲和保護氣體)。焊接材料的優(yōu)劣，不僅直接影響焊接接頭的質量，還會影響到焊接生產(chǎn)率、產(chǎn)品成本及焊工的身體健康等。針對一般焊接受力較大或受動載荷的鋼結構的焊接問題，提高J507焊條的力學性能尤其是抗拉強度、改善工藝性能，制備出一種綜合性能好的J507焊條十分必要。技術實現(xiàn)要素：本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種拉伸強度高的J507焊條。本發(fā)明高拉伸強度J507焊條，由焊芯和附著在焊芯上的藥皮兩部分組成，其中所述藥皮由以下重量份成分組成：大理石29～31份；螢石29～31份；鈦白粉1.5～2.5份；Na2CO30.5～1.5份；錳鐵粉3～5份；硅鐵2～3份；鈦鐵9～11份；石英6～8份。進一步的，上述高拉伸強度J507焊條，其中所述藥皮由以下重量份成分組成：上述高拉伸強度J507焊條，其中所述大理石中CaCO3含量＞97wt％，P含量＜0.037wt％，S含量＜0.037wt％；所述螢石中CaF2含量＞90wt％，粒度為120目；所述硅鐵中硅含量≥75％，粒度為80目；所述鈦白粉為銳鈦礦型鈦白粉，其中TiO2含量≥91.0wt％；所述錳鐵粉為低碳錳鐵粉FeMn84C0.4，其中C含量≤0.4wt％，Si含量為0.1～0.2wt％，P為0.15～0.3wt％，S＜0.002wt％，粒度為100目；所述石英粉粒度為200目，其中含硅量≥99.7wt％，含鐵量80～100ppm，水分≤0.05wt％；所述鈦鐵粉選用FeTi30-A型，其中Ti含量為25～35wt％，Al含量為8wt％，Si含量為8wt％，Mn含量為2.5wt％。本發(fā)明還提供一種高拉伸強度J507焊條的制備方法。上述高拉伸強度J507焊條的制備方法，包括以下步驟：a、配料：按照藥皮中各成分進行稱量，待用；b、焊芯準備：將焊芯表面打磨，去掉表面氧化皮，待用；c、干混：將a步驟稱量好的藥皮成分混勻；d、濕混：將c步驟混勻后的物料中加入粘結劑，攪拌，混勻，得到濕粉團；e、壓制：將d步驟得到的濕粉團放入壓制機中沿焊芯長度方向均勻壓敷，使?jié)穹蹐F黏貼在焊芯上，晾曬24小時；f、烘干：將e步驟晾干的焊條，在250～350℃下烘干1.5～2.5h，即得。上述高拉伸強度J507焊條的制備方法，其中b步驟中焊芯的直徑為3.2mm。上述高拉伸強度J507焊條的制備方法，其中d步驟中所述粘結劑是由45波美度、模數(shù)M＝2.9的水玻璃與5wt％丙烯酸甲酯混合后制備而成。進一步的，上述高拉伸強度J507焊條的制備方法，其中f步驟中焊條在350℃下烘干2h。本發(fā)明高拉伸強度J507焊條，通過合理配置原材料和藥皮組成成分，加上特制的粘結劑和制作工藝及檢驗方法，使得本發(fā)明J507焊條藥皮附著力強，不易脫落，外觀整體均勻，表面無氣泡。焊接性能好，飛濺小，焊縫成形美觀，其焊縫拉伸強度大于母材。附圖說明圖1為板狀拉伸試樣的主視圖；圖2為板狀拉伸試樣的左視圖。具體實施方式本發(fā)明高拉伸強度J507焊條，由焊芯和附著在焊芯上的藥皮兩部分組成，其中所述藥皮由以下重量份成分組成：大理石29～31份；螢石29～31份；鈦白粉1.5～2.5份；Na2CO30.5～1.5份；錳鐵粉3～5份；硅鐵2～3份；鈦鐵9～11份；石英6～8份。進一步的，上述高拉伸強度J507焊條，其中所述藥皮由以下重量份成分組成：上述高拉伸強度J507焊條，其中所述大理石中CaCO3含量＞97wt％，P含量＜0.037wt％，S含量＜0.037wt％；所述螢石中CaF2含量＞90wt％，粒度為120目；所述硅鐵中硅含量≥75％，粒度為80目；所述鈦白粉為銳鈦礦型鈦白粉，其中TiO2含量≥91.0wt％；所述錳鐵粉為低碳錳鐵粉FeMn84C0.4，其中C含量≤0.4wt％，Si含量為0.1～0.2wt％，P為0.15～0.3wt％，S＜0.002wt％，粒度為100目；所述石英粉粒度為200目，其中含硅量≥99.7wt％，含鐵量80～100ppm，水分≤0.05wt％；所述鈦鐵粉選用FeTi30-A型，其中Ti含量為25～35wt％，Al含量為8wt％，Si含量為8wt％，Mn含量為2.5wt％。焊接材料包括焊條和焊絲，其中①在中國，焊接材料仍以焊條為主，其應用比例仍高達70％以上；②該焊接材料目的是提高焊縫的硬度、耐磨性和抗裂性，特別是應用于焊縫應力集中區(qū)域的焊縫，這些焊縫往往是不規(guī)則的；③焊條制作方法簡單靈活，數(shù)量可多可少，在熔敷金屬化學成分調(diào)試階段，焊條是最佳的選擇。由于焊條其熔敷金屬在冷卻到較低的溫度后(在350℃以下)才發(fā)生相變，所以本發(fā)明焊條又名低相變點焊條。焊條由焊芯和附著在其上的藥皮兩部分組成，焊條藥皮與焊芯重量之比稱為藥皮的重量系數(shù)。一般酸性藥皮焊條的重量系數(shù)約為35％，堿性藥皮略低于此值，而堆焊焊條則較高，可在160％左右。利用厚的藥皮可過渡大量合金元素，也有用重量系數(shù)為1％～20％的薄皮焊條，藥皮僅起引弧、穩(wěn)弧作用。(1)焊芯焊芯的化學成分和性能直接影響焊縫金屬的性能與質量，考慮到碳的含量越高，則焊縫出現(xiàn)氣孔和裂紋的傾向越大，當碳含量大于0.1％～0.14％時，就可能引起碳的嚴重偏析，并易產(chǎn)生結晶裂紋，使焊縫的沖擊韌性和塑性急劇下降，同時因碳氧化會產(chǎn)生大量一氧化碳而很易引起飛濺，或留在焊縫中形成氣孔。所以，本發(fā)明采用成本低廉，成分穩(wěn)定可靠的普通低碳鋼H08A作為焊芯。H08A焊芯碳含量小于0.10％，確保焊后焊縫力學性能良好。錳是很好的脫氧劑和摻合金劑，有脫硫作用。實驗證明，在焊接低碳鋼的條件下，錳含量為0.5％左右時脫氧效果最佳。因此“H08A”焊絲中錳含量控制在0.30％～0.55％之間。硅是一種強烈的還原劑，在焊接過程中能生成SiO2，增加熔渣的酸度與黏度，使焊縫中易產(chǎn)生氣孔和夾渣，并且焊芯中硅含量增高可增加電阻率，使焊條在焊接易于發(fā)紅，影響焊接質量，因此在焊絲中要求含硅量越低越好，“H08A”焊絲控制在0.03％以下。硫、磷都是有害雜質，它不但能降低鋼的性能，而且還會使焊縫產(chǎn)生氣孔和裂紋，因此須嚴加限制。“H08”和“H08A”焊絲硫磷含量分別控制在0.04％和0.03％以下。由于冶煉和脫氧方法的不同，往往在焊芯中混入某些非金屬夾雜物，如Si02等，若這些夾雜物的數(shù)量足夠大時，對焊條的導電性、穩(wěn)弧性也會有一定的影響。根據(jù)焊條大小和類型不同，焊芯在制造焊條時均切成一定的標準長度，可查閱有關規(guī)定，焊芯長度允許偏差為±2mm，焊芯直徑允許偏差為±0.05mm。(2)焊條藥皮黏結在焊芯上各種粉料和黏結劑的混合物稱為藥皮，未涂掛之前的混合物稱為涂料，一般的涂料焊條中都需考慮加入10種左右的組成物起到以上作用，但可看出某些組成物能起多種作用，如大理石可以穩(wěn)弧、造氣和造渣。耐磨堆焊焊條的特點一般是要求堆焊金屬中有較高的含碳量。所以在藥皮配方中加入5％～6％以上石墨(碳)后，無需加入其它礦石粉、有機物等，它能起到穩(wěn)弧、造氣、脫氧、增塑等作用。上述高拉伸強度J507焊條的制備方法，包括以下步驟：a、配料：按照藥皮中各成分進行稱量，待用；b、焊芯準備：將焊芯表面打磨，去掉表面氧化皮，待用；c、干混：將a步驟稱量好的藥皮成分混勻；d、濕混：將c步驟混勻后的物料中加入粘結劑，攪拌，混勻，得到濕粉團；e、壓制：將d步驟得到的濕粉團放入壓制機中沿焊芯長度方向均勻壓敷，使?jié)穹蹐F黏貼在焊芯上，晾曬24小時；f、烘干：將e步驟晾干的焊條，在250～350℃下烘干1.5～2.5h，即得。上述高拉伸強度J507焊條的制備方法，其中b步驟中焊芯的直徑為3.2mm。上述高拉伸強度J507焊條的制備方法，其中d步驟中所述粘結劑是由45波美度、模數(shù)M＝2.9的水玻璃與5wt％丙烯酸甲酯混合后制備而成。進一步的，上述高拉伸強度J507焊條的制備方法，其中f步驟中焊條在350℃下烘干2h。焊接接頭的抗拉強度值可以反應接頭最大均勻塑性變形的抗力，拉伸試樣在承受最大拉應力之前，變形是均勻一致的，但是超出最大拉應力值后，金屬開始出現(xiàn)縮頸現(xiàn)象，產(chǎn)生集中變形。目前由于堿性焊條的工藝性能較差，而其工藝性能主要決定于焊條藥皮的組成，因此，為了更好的研究藥皮中各個成分及其配比對焊條的某一或某些性能的影響，本發(fā)明發(fā)明人通過大量實驗對藥皮成分進行了研究發(fā)現(xiàn)，當焊條藥皮的組成在以下范圍時拉伸強度性能優(yōu)于其他配比：大理石29～31份；螢石29～31份；鈦白粉1.5～2.5份；Na2CO30.5～1.5份；錳鐵粉3～5份；硅鐵2～3份；鈦鐵9～11份；石英6～8份，尤其是選擇大理石30份；螢石30份；鈦白粉2份；Na2CO31份；錳鐵粉4份；硅鐵2.5份；鈦鐵10份；石英7份的時候，其得到的焊條拉伸性能最好。下面結合實施例對本發(fā)明的具體實施方式做進一步的描述，并不因此將本發(fā)明限制在所述的實施例范圍之中。實施例1一、焊條制備1、配料：以下僅選取了大量實驗中最具有代表性的幾組實驗，以證明本發(fā)明選擇的焊條藥皮配方具有更好的性能，尤其是拉伸強度。具體試驗參數(shù)如表1所示；表1焊條中藥皮成分配方2、焊芯處理：用砂布打磨直徑為Φ3.2低碳鋼H08A的焊芯表面的氧化皮，焊芯化學成分見表2所示；表2H08A焊芯化學成分(/wt％)化學成分CSiMnPSNiCr焊芯H08A≤0.10≤0.030.30～0.55≤0.03≤0.03≤0.30≤0.204、濕混：逐漸加入適量粘結劑，輕輕攪拌，直到可以形成面團使之混合均勻；5、壓制：將濕混好的濕粉團放入壓制機中使之沿焊芯長度方向均勻涂敷，再用雙手使焊芯在玻璃板上輕輕滾動，使藥皮逐漸牢固粘在焊芯上；將壓制好的焊條放置24小時，使之晾干；6、烘干：將晾干的焊條，放進電熱干燥箱內(nèi)在350℃烘干2小時，即得。二、焊條外觀質量檢驗焊條外觀質量不僅直接反應焊條制造的綜合技術水平，還直接影響焊條的使用性能和焊接質量。焊條偏心度是指焊條斷面藥皮中心的偏移。焊條偏心度的計算方法：式中：T1－－焊條斷面藥皮最大厚度+焊芯直徑(mm)；T2－－焊條斷面藥皮最小厚度+焊芯直徑(mm)；用游標卡尺測量焊條的直徑T，最大的記作T1，最小的記作T2，具體測試數(shù)據(jù)見表3所示：表3焊條偏心率計算經(jīng)觀察：①焊條的外觀整體比較均勻；②焊條表面有氣泡，在制作焊條時要注意均勻的覆蓋藥皮；③每根焊條大小不一，手工制作有誤差；④J507焊條時低氫鈉型藥皮的碳鋼焊條，由上可知其偏心率要小于4mm，上述S1～S4組都符合使用要求。三、拉伸測試1、拉伸試樣從焊接接頭垂直于焊縫軸線方向截取，試樣表面焊縫的余高用砂輪打磨去除，使之與母材平齊。試樣的受試長度內(nèi)沒有橫向刀痕和劃痕。拉伸試樣的形狀如圖1(主視圖)和圖2(左視圖)所示。試樣厚度大于2mm時，b取值25mm，即頭部寬度為37mm，總長度L取值100mm。拉伸試驗在萬能試驗機上進行。除焊縫拉伸試驗，同時取一段母材做拉伸。2、試驗結果表4拉伸試樣載荷最大值和應力最大值J507焊條的拉伸應力大概在490到580MPa左右，從表4可以看出，焊條S1的最大值(拉伸應力)為616.34MPa，該配方焊條的拉伸性能最好。當前第1頁1 2 3