本發(fā)明屬于焊接材料領(lǐng)域，特別涉及一種低氫低煙霧型藥芯焊絲。
背景技術(shù)：
：根據(jù)熔渣堿度分子理論和離子理論，將藥芯焊絲分為酸性、堿性和中性藥芯焊絲。堿性藥芯焊絲主要采用鈦鈣型渣系，其焊縫金屬的擴(kuò)散氫含量較低，低溫沖擊韌性良好，但焊接工藝性能較差，在焊接時(shí)發(fā)煙/發(fā)塵量大，導(dǎo)致焊工在焊接操作時(shí)看不清熔池，影響其正常焊接，還嚴(yán)重危害焊工健康。酸性渣系的藥芯焊絲主要采用金紅石、硅鋁酸鹽進(jìn)行造渣，其焊接工藝性能優(yōu)異，焊接時(shí)發(fā)煙/發(fā)塵量小，但其焊縫金屬的擴(kuò)散氫含量較高，低溫沖擊韌性較差。中性渣系的藥芯焊絲其各項(xiàng)性能列于上兩種焊絲之間，但也常常不能符合焊接工藝質(zhì)量要求。因而迫切需要?jiǎng)?chuàng)造一種擴(kuò)散氫含量低、煙塵量少的藥芯焊絲。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種低氫低煙霧型藥芯焊絲，其不但具有優(yōu)異的焊接工藝性能和力學(xué)性能，而且具有較低的熔敷金屬擴(kuò)散氫含量及較少的焊接煙塵量。本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種低氫低煙霧型藥芯焊絲，由焊藥和鋼帶構(gòu)成，焊藥包裹于鋼帶內(nèi)，所述焊藥占焊絲總重量的10～20％；所述鋼帶是超低C、低P、S鋼帶；以鋼帶總重量為基準(zhǔn)，按重量百分比計(jì)，所述超低C、低P、S鋼帶的組分如下：C：0.010～0.020％；Si：0.01～0.03％；Mn：0.10～0.30％；Al：0.005～0.035％；P：0.005～0.010％；S：0.005～0.010％；Fe：余量；以焊藥總重量為基準(zhǔn)，按重量百分比計(jì)，所述焊藥的組分如下：TiO2：30～60％；SiO2：1～10％；ZrO2：0.5～5.0％；氟化物：0.1～3.0％；Na2O：0.05～5.00％；K2O：0.1～5.0％；Al+Mg：1～8％；C：0.01～0.15％；Mn：8～18％；Si：0.5～5.0％；Ti：0.1～5.0％；B：0.01～0.10％；Fe：余量。優(yōu)選的，以焊藥總重量為基準(zhǔn)，按重量百分比計(jì)，所述焊藥的組分優(yōu)選如下：TiO2：35～55％；SiO2：2～6％；ZrO2：1～4％；氟化物：0.1～3.0％；Na2O：0.05～3.00％；K2O：0.1～5.0％；Al+Mg：1～8％；C：0.01～0.15％；Mn：10～18％；Si：0.5～5.0％；Ti：0.1～5.0％；B：0.01～0.10％；Fe：余量。優(yōu)選的，所述低氫低煙霧型藥芯焊絲，以鋼帶總重量為基準(zhǔn)，按重量百分比計(jì)，所述超低C、低P、S鋼帶的組分如下：C：0.012～0.015％；Si：0.015～0.025％；Mn：0.19～0.28％；Al：0.025～0.032％；P：0.007～0.008％；S：0.005～0.006％；Fe：余量；以焊藥總重量為基準(zhǔn)，按重量百分比計(jì)，所述焊藥的組分如下：TiO2：40.3～46.8％；SiO2：3.8～5.2％；ZrO2：1.7～3.2％；氟化物：0.8～2.2％；Na2O：0.41～0.89％；K2O：1.6～2.6％；Al+Mg：3.0～4.2％；C：0.09～0.12％；Mn：14.5～15.6％；Si：1.7～2.2％；Ti：2.2～2.5％；B：0.05～0.06％；Fe：余量。所述氟化物至少包括NaF、CaF2、BaF2、Na3AlF6、K3AlF6、K2SiF6、LiF中的一種或多種。以重量百分比計(jì)，所述低氫低煙霧型藥芯焊絲的熔敷金屬的組分包括：C：0.033～0.039％；Mn：1.10～1.18％；Si：0.39～0.49％；P：0.011～0.014％；S：0.005～0.009％；Ti：0.048～0.060％；Al：0.001～0.010％。所述焊絲的焊接煙塵量在600mg/100g以下。在鋼帶生產(chǎn)過(guò)程中采用清潔制程，使用高溫的堿性液體除去鋼帶表面的鐵銹、油污，在伸線過(guò)程中盡量少用產(chǎn)煙塵多的潤(rùn)滑劑，能夠有效地減少發(fā)煙/發(fā)塵量。本發(fā)明中焊藥各組分在藥芯焊絲中各自發(fā)揮的作用如下：氧化物(包括TiO2、SiO2、ZrO2、Na2O和K2O)的主要作用是造渣、穩(wěn)弧，美化焊縫，提高脫渣性。氧化物過(guò)少時(shí)，焊接工藝性能較差，不易形成短渣，對(duì)立、橫位置不利，氧化物過(guò)多時(shí)，焊縫含氧量提高，降低了低溫韌性。氟化物(包括NaF、CaF2、BaF2、Na3AlF6、K3AlF6、K2SiF6、LiF等)的主要作用為造渣和脫氫，另外還可調(diào)節(jié)粘度，提高熔渣的覆蓋性，氟化物過(guò)少時(shí)，脫氫作用不大，氟化物過(guò)多時(shí)，焊接煙塵量明顯增大，電弧不穩(wěn)，同時(shí)氟化物也具有一定的稀渣能力。鋁和鎂的主要作用是脫氧。碳的主要作用是提供適當(dāng)?shù)牧W(xué)性能。錳的主要作用是脫氧、脫硫和向焊縫中過(guò)渡合金元素。硅的主用作用是通過(guò)硅錳聯(lián)合脫氧，這樣脫氧效果更佳，同時(shí)過(guò)渡合金元素。微量的Ti和B的主要作用是向焊縫中過(guò)渡合金元素，通過(guò)Ti和B的復(fù)合來(lái)細(xì)化晶粒，從而提高力學(xué)性能。本發(fā)明采用超低C、低P、S的鋼帶，超低C的鋼帶有助于獲得較低的熔敷金屬含碳量(C≤0.04％)，因而可減少焊接煙塵量，低P、S有助于獲得優(yōu)異的抗熱裂性能；利用氟化物進(jìn)行去氫處理，因而熔敷金屬的擴(kuò)散氫含量可降低到5ml/100g以下(水銀法)；在保證熔敷金屬較低擴(kuò)散氫含量及煙塵量的基礎(chǔ)上，盡量減少氟化物的使用；采用清潔制程，除去鋼帶表面的鐵銹、油污，在伸線過(guò)程中盡量少用產(chǎn)煙塵多的潤(rùn)滑劑，這些措施都有效的減少了發(fā)煙/發(fā)塵量；熔敷金屬中的Mn含量降低到1.2％以下，這可減少M(fèi)n煙塵；本發(fā)明藥芯焊絲的焊接煙塵量可降低到600mg/100g以下，而一般品的焊接煙塵量為800-900mg/100g。本發(fā)明藥芯焊絲熔敷金屬的機(jī)械性能穩(wěn)定，具有優(yōu)異的抗裂性能，其熔敷金屬的擴(kuò)散氫含量降低到5ml/100g以下，其焊接煙塵量可降低到600mg/100g以下，具有低氫低煙霧性。本發(fā)明焊接時(shí)發(fā)煙/發(fā)塵量小，環(huán)保健康，擴(kuò)散氫含量低，低溫沖擊韌性較好，焊接工藝性能優(yōu)異。具體實(shí)施方式下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步的描述，但本發(fā)明并不限于這些實(shí)施例。本發(fā)明由鋼帶和焊藥組成，焊藥包裹在鋼帶內(nèi)，采用超低C、低P、S的鋼帶，其鋼帶組分(重量百分比％)如下表：CSiMnAl0.010-0.0200.01-0.030.10-0.300.005～0.035PSFe0.005-0.0100.005-0.010余量焊藥占焊絲全重量比例為10％～20％，其焊藥組分(重量百分比％)如下表：TiO2SiO2ZrO2氟化物Na2OK2OAl+Mg30-601-100.5-5.00.1-3.00.05-5.000.1-5.01-8CMnSiTiBFe0.01-0.158-180.5-5.00.1-5.00.01-0.10余量更好的焊藥組分(重量百分比％)優(yōu)選如下表：TiO2SiO2ZrO2氟化物Na2OK2OAl+Mg35-552-61-40.1-3.00.05-3.000.1-5.01-8CMnSiTiBFe0.01-0.1510-180.5-5.00.1-5.00.01-0.10余量更優(yōu)選的，所述低氫低煙霧型藥芯焊絲，以鋼帶總重量為基準(zhǔn)，按重量百分比計(jì)，所述超低C、低P、S鋼帶的組分如下：C：0.012～0.015％；Si：0.015～0.025％；Mn：0.19～0.28％；Al：0.025～0.032％；P：0.007～0.008％；S：0.005～0.006％；Fe：余量；以焊藥總重量為基準(zhǔn)，按重量百分比計(jì)，所述焊藥的組分如下：TiO2：40.3～46.8％；SiO2：3.8～5.2％；ZrO2：1.7～3.2％；氟化物：0.8～2.2％；Na2O：0.41～0.89％；K2O：1.6～2.6％；Al+Mg：3.0～4.2％；C：0.09～0.12％；Mn：14.5～15.6％；Si：1.7～2.2％；Ti：2.2～2.5％；B：0.05～0.06％；Fe：余量。實(shí)施例1：采用焊絲生產(chǎn)行業(yè)內(nèi)通用的制造工藝，按表1-1的鋼帶組分制作鋼帶(即外皮)，按照表1-2的焊藥配方進(jìn)行配制并將焊藥包裹于鋼帶內(nèi)(overlap)：表1-1：鋼帶組分(％)CSiMnAlPSFe0.0120.0150.280.0320.0070.005余量表1-2：焊藥配方(％)TiO2SiO2ZrO2氟化物Na2OK2OAl+Mg45.63.81.71.20.411.64.2CMnSiTiBFe0.1114.82.12.50.0621.92其熔敷金屬的化學(xué)成分見(jiàn)表1-3，力學(xué)性能及擴(kuò)散氫含量(水銀法)見(jiàn)表1-4，按行業(yè)常規(guī)方法測(cè)試焊接煙塵量，其中環(huán)境溫度20℃，相對(duì)濕度60％，總共測(cè)試三次，并與其他一般品(代號(hào)為A、B、C)進(jìn)行比較，其結(jié)果見(jiàn)表5。表1-3：熔敷金屬的化學(xué)成分(％)CMnSiPSTiAl0.0371.140.490.0110.0090.0600.007表1-4：力學(xué)性能及擴(kuò)散氫含量表1-5：焊接煙塵量(mg/100g)焊接煙塵量第1次第2次第3次平均值A(chǔ)876.8902.4917.8899.0B786.0844.5868.5833.0C876.2844.5813.7844.8實(shí)施例1621.2567.9572.8587.3實(shí)施例2：采用與實(shí)施例1相同的焊絲制造方法，按表2-1的鋼帶組分及表2-2的焊藥配方進(jìn)行配制：表2-1：鋼帶組分(％)CSiMnAlPSFe0.0130.0180.250.0300.0070.005余量表2-2：焊藥配方(％)其熔敷金屬的化學(xué)成分見(jiàn)表2-3，力學(xué)性能及擴(kuò)散氫含量(水銀法)見(jiàn)表2-4，其焊接煙塵量見(jiàn)表2-5。表2-3：熔敷金屬的化學(xué)成分(％)CMnSiPSTiAl0.0331.150.390.0140.0080.0500.010表2-4：力學(xué)性能及擴(kuò)散氫含量表2-5：焊接煙塵量(mg/100g)第1次第2次第3次平均值532.8534.0601.8556.2實(shí)施例3：采用與實(shí)施例1相同的焊絲制造方法，按表3-1的鋼帶組分及表3-2的焊藥配方進(jìn)行配制：表3-1：鋼帶組分(％)表3-2：焊藥配方(％)TiO2SiO2ZrO2氟化物Na2OK2OAl+Mg42.65.02.82.20.732.43.2CMnSiTiBFe0.1114.52.02.40.0622.00其熔敷金屬的化學(xué)成分見(jiàn)表3-3，力學(xué)性能及擴(kuò)散氫含量(水銀法)見(jiàn)表3-4，其焊接煙塵量見(jiàn)表3-5。表3-3：熔敷金屬的化學(xué)成分(％)CMnSiPSTiAl0.0361.100.430.0110.0050.0540.001表3-4：力學(xué)性能及擴(kuò)散氫含量表3-5：焊接煙塵量(mg/100g)第1次第2次第3次平均值587.4543.9562.8564.7實(shí)施例4：采用與實(shí)施例1相同的焊絲制造方法，按表4-1的鋼帶組分及表4-2的焊藥配方進(jìn)行配制：表4-1：鋼帶組分(％)CSiMnAlPSFe0.0150.0250.190.0250.0080.006余量表4-2：焊藥配方(％)TiO2SiO2ZrO2氟化物Na2OK2OAl+Mg46.84.62.41.50.642.63.5CMnSiTiBFe0.1215.62.22.20.0517.79其熔敷金屬的化學(xué)成分見(jiàn)表4-3，力學(xué)性能及擴(kuò)散氫含量(水銀法)見(jiàn)表4-4，其焊接煙塵量見(jiàn)表4-5。表4-3：熔敷金屬的化學(xué)成分(％)CMnSiPSTiAl0.0391.180.480.0130.0080.0480.003表4-4：力學(xué)性能及擴(kuò)散氫含量表4-5：焊接煙塵量(mg/100g)第1次第2次第3次平均值512.8563.9521.7532.8上述實(shí)驗(yàn)可見(jiàn)，本發(fā)明藥芯焊絲熔敷金屬的機(jī)械性能穩(wěn)定，其熔敷金屬的擴(kuò)散氫含量降低到5ml/100g以下(水銀法)，其焊接煙塵量可降低到600mg/100g以下(而一般品的焊接煙塵量在800-900mg/100g)，具有低氫低煙霧性。本發(fā)明焊接時(shí)發(fā)煙/發(fā)塵量小，環(huán)保健康，擴(kuò)散氫含量低，低溫沖擊韌性較好，焊接工藝性能優(yōu)異。以上所述的僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明創(chuàng)造構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3