本發明涉及一(yi)種等離(li)子-電(dian)弧(hu)堆(dui)焊使(shi)用的(de)(de)藥(yao)芯焊絲，特(te)別涉及一(yi)種適用于易(yi)變形工件(jian)的(de)(de)高質量堆(dui)焊的(de)(de)藥(yao)芯焊絲。

背景技術：

與堆(dui)焊(han)(han)(han)(han)技(ji)(ji)術的(de)(de)(de)國(guo)際(ji)發展(zhan)前沿(yan)相(xiang)比較(jiao)，我(wo)(wo)國(guo)在(zai)堆(dui)焊(han)(han)(han)(han)基礎理(li)論(lun)方面(mian)(mian)(mian)（如堆(dui)焊(han)(han)(han)(han)合(he)金的(de)(de)(de)設(she)(she)(she)(she)計、堆(dui)焊(han)(han)(han)(han)缺陷的(de)(de)(de)形成(cheng)(cheng)機(ji)理(li)等）與工業發達國(guo)家(jia)差(cha)距不大(da)，但(dan)堆(dui)焊(han)(han)(han)(han)材料和(he)設(she)(she)(she)(she)備的(de)(de)(de)工業發展(zhan)水(shui)平(ping)與發達國(guo)家(jia)存(cun)在(zai)較(jiao)大(da)差(cha)距，我(wo)(wo)國(guo)堆(dui)焊(han)(han)(han)(han)材料方面(mian)(mian)(mian)的(de)(de)(de)突出特點是“焊(han)(han)(han)(han)條多焊(han)(han)(han)(han)絲少、熔(rong)煉焊(han)(han)(han)(han)劑多燒結焊(han)(han)(han)(han)劑少、實心焊(han)(han)(han)(han)絲多藥(yao)(yao)(yao)芯(xin)焊(han)(han)(han)(han)絲少”，而堆(dui)焊(han)(han)(han)(han)設(she)(she)(she)(she)備方面(mian)(mian)(mian)的(de)(de)(de)現狀則是“改裝設(she)(she)(she)(she)備多專用設(she)(she)(she)(she)備少、機(ji)械化(hua)設(she)(she)(she)(she)備多智能化(hua)設(she)(she)(she)(she)備少”，因此，無論(lun)是堆(dui)焊(han)(han)(han)(han)材料的(de)(de)(de)品(pin)種和(he)質量，還是堆(dui)焊(han)(han)(han)(han)設(she)(she)(she)(she)備的(de)(de)(de)自(zi)動化(hua)、智能化(hua)水(shui)平(ping)等方面(mian)(mian)(mian)均亟(ji)待發展(zhan)和(he)提高，其中國(guo)內(nei)堆(dui)焊(han)(han)(han)(han)藥(yao)(yao)(yao)芯(xin)焊(han)(han)(han)(han)絲制備的(de)(de)(de)堆(dui)焊(han)(han)(han)(han)修復層(ceng)在(zai)硬度、耐磨性(xing)(xing)、抗腐蝕性(xing)(xing)、脫渣性(xing)(xing)等方面(mian)(mian)(mian)都存(cun)在(zai)不足(zu)，堆(dui)焊(han)(han)(han)(han)層(ceng)的(de)(de)(de)使用壽(shou)命(ming)相(xiang)對國(guo)外產品(pin)較(jiao)低。而國(guo)外堆(dui)焊(han)(han)(han)(han)藥(yao)(yao)(yao)芯(xin)焊(han)(han)(han)(han)絲產品(pin)雖然(ran)性(xing)(xing)能優良(liang)，但(dan)價(jia)格較(jiao)高，造成(cheng)(cheng)企業維護成(cheng)(cheng)本過高。因此，亟(ji)待發展(zhan)具(ju)有高技(ji)(ji)術含量的(de)(de)(de)堆(dui)焊(han)(han)(han)(han)藥(yao)(yao)(yao)芯(xin)焊(han)(han)(han)(han)絲開發技(ji)(ji)術，提升我(wo)(wo)國(guo)堆(dui)焊(han)(han)(han)(han)修復技(ji)(ji)術。

等(deng)(deng)(deng)離(li)子(zi)(zi)-電(dian)(dian)(dian)(dian)弧(hu)(hu)(hu)是(shi)一(yi)種(zhong)復(fu)合(he)(he)熱(re)源焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)工藝，是(shi)將(jiang)等(deng)(deng)(deng)離(li)子(zi)(zi)電(dian)(dian)(dian)(dian)弧(hu)(hu)(hu)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)和(he)(he)熔(rong)(rong)(rong)化(hua)極(ji)惰性氣(qi)(qi)體保(bao)護焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)（mig）相結(jie)合(he)(he)的(de)(de)(de)(de)方法。焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)過(guo)(guo)(guo)程中，在(zai)等(deng)(deng)(deng)離(li)子(zi)(zi)弧(hu)(hu)(hu)和(he)(he)mig電(dian)(dian)(dian)(dian)弧(hu)(hu)(hu)的(de)(de)(de)(de)作用(yong)下，焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)絲(si)加(jia)熱(re)并(bing)熔(rong)(rong)(rong)化(hua)，形成金屬(shu)熔(rong)(rong)(rong)滴，進入熔(rong)(rong)(rong)池。等(deng)(deng)(deng)離(li)子(zi)(zi)弧(hu)(hu)(hu)為負極(ji)，mig電(dian)(dian)(dian)(dian)弧(hu)(hu)(hu)為正極(ji)，電(dian)(dian)(dian)(dian)流通(tong)過(guo)(guo)(guo)兩(liang)個電(dian)(dian)(dian)(dian)極(ji)產生電(dian)(dian)(dian)(dian)磁(ci)力，電(dian)(dian)(dian)(dian)磁(ci)力牽引著等(deng)(deng)(deng)離(li)子(zi)(zi)弧(hu)(hu)(hu)向焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)熔(rong)(rong)(rong)池前方移(yi)動(dong)，且(qie)等(deng)(deng)(deng)離(li)子(zi)(zi)弧(hu)(hu)(hu)在(zai)高(gao)速焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)過(guo)(guo)(guo)程中可保(bao)持在(zai)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)槍軸線。通(tong)常情況下，等(deng)(deng)(deng)離(li)子(zi)(zi)-mig焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)過(guo)(guo)(guo)程中軸向送進的(de)(de)(de)(de)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)絲(si)和(he)(he)mig電(dian)(dian)(dian)(dian)弧(hu)(hu)(hu)都被等(deng)(deng)(deng)離(li)子(zi)(zi)氣(qi)(qi)包圍(wei)。由于(yu)復(fu)合(he)(he)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)槍結(jie)構的(de)(de)(de)(de)獨特性，干伸長大(da)，而且(qie)壓縮后的(de)(de)(de)(de)等(deng)(deng)(deng)離(li)子(zi)(zi)弧(hu)(hu)(hu)中心(xin)溫度很高(gao)加(jia)熱(re)，因(yin)此焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)絲(si)熔(rong)(rong)(rong)化(hua)速度快(kuai)。等(deng)(deng)(deng)離(li)子(zi)(zi)弧(hu)(hu)(hu)不僅(jin)起到(dao)加(jia)熱(re)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)絲(si)的(de)(de)(de)(de)作用(yong)，等(deng)(deng)(deng)離(li)子(zi)(zi)-mig焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)中熔(rong)(rong)(rong)化(hua)極(ji)的(de)(de)(de)(de)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)絲(si)底(di)端(duan)、熔(rong)(rong)(rong)滴與mig電(dian)(dian)(dian)(dian)弧(hu)(hu)(hu)也(ye)都包圍(wei)在(zai)熾熱(re)的(de)(de)(de)(de)等(deng)(deng)(deng)離(li)子(zi)(zi)弧(hu)(hu)(hu)內部，熔(rong)(rong)(rong)滴過(guo)(guo)(guo)渡(du)受力、熔(rong)(rong)(rong)化(hua)極(ji)電(dian)(dian)(dian)(dian)流走向等(deng)(deng)(deng)都受等(deng)(deng)(deng)離(li)子(zi)(zi)弧(hu)(hu)(hu)影響發(fa)生了很大(da)變化(hua)。等(deng)(deng)(deng)離(li)子(zi)(zi)弧(hu)(hu)(hu)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)的(de)(de)(de)(de)穩(wen)定性、熱(re)量和(he)(he)溫度都高(gao)于(yu)一(yi)般電(dian)(dian)(dian)(dian)弧(hu)(hu)(hu)，因(yin)此具有較大(da)的(de)(de)(de)(de)熔(rong)(rong)(rong)透力、較快(kuai)的(de)(de)(de)(de)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)速度、較窄的(de)(de)(de)(de)熱(re)影響區域和(he)(he)較小的(de)(de)(de)(de)工件變形。熔(rong)(rong)(rong)化(hua)極(ji)氬弧(hu)(hu)(hu)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)的(de)(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)弧(hu)(hu)(hu)是(shi)明弧(hu)(hu)(hu)，焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)過(guo)(guo)(guo)程參(can)數(shu)穩(wen)定，易于(yu)檢測和(he)(he)控制(zhi)。兩(liang)者(zhe)的(de)(de)(de)(de)結(jie)合(he)(he)需(xu)要通(tong)過(guo)(guo)(guo)藥芯(xin)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)絲(si)成分的(de)(de)(de)(de)合(he)(he)理設(she)計，保(bao)證在(zai)等(deng)(deng)(deng)離(li)子(zi)(zi)-mig復(fu)合(he)(he)堆焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)條(tiao)件下焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)絲(si)熔(rong)(rong)(rong)化(hua)速度快(kuai)、無飛濺、焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)過(guo)(guo)(guo)程穩(wen)定，氣(qi)(qi)孔少、晶粒小等(deng)(deng)(deng)。

綜合(he)(he)來看，目前(qian)現有技術(shu)均未有提及適(shi)合(he)(he)于(yu)等(deng)(deng)(deng)離子-電(dian)(dian)弧(hu)復合(he)(he)堆(dui)焊(han)(han)的(de)(de)藥芯(xin)焊(han)(han)絲(si)。研究開發(fa)適(shi)合(he)(he)等(deng)(deng)(deng)離子-電(dian)(dian)弧(hu)復合(he)(he)堆(dui)焊(han)(han)的(de)(de)藥芯(xin)焊(han)(han)絲(si)，需減少等(deng)(deng)(deng)離子較強熔透力(li)對(dui)堆(dui)焊(han)(han)工件母材的(de)(de)不利影響，且如(ru)何保持電(dian)(dian)弧(hu)在干(gan)伸長過(guo)大及快(kuai)速焊(han)(han)接過(guo)程中的(de)(de)穩定性的(de)(de)問題。若能將兩者匹配(pei)結合(he)(he)，基于(yu)等(deng)(deng)(deng)離子-電(dian)(dian)弧(hu)復合(he)(he)堆(dui)焊(han)(han)優質高效(xiao)的(de)(de)優點，必將推(tui)動其(qi)在關鍵零部件修(xiu)復領域的(de)(de)大規模應(ying)用。

技術實現要素：

本(ben)發(fa)明的(de)目的(de)是(shi)提供一種焊(han)(han)絲(si)熔(rong)化(hua)速(su)度快(kuai)、無飛濺(jian)、焊(han)(han)接過程(cheng)穩(wen)定(ding)，氣孔少(shao)、晶粒小的(de)針對等離子(zi)-電弧(hu)堆(dui)焊(han)(han)用的(de)藥芯焊(han)(han)絲(si)。本(ben)發(fa)明的(de)藥芯焊(han)(han)絲(si)能解決等離子(zi)-電弧(hu)的(de)匹配問題，適合對熱輸入敏感工件的(de)高質量堆(dui)焊(han)(han)修復。

本(ben)發明(ming)的等離(li)子-電(dian)弧堆焊(han)藥(yao)芯(xin)焊(han)絲(si)由鋼(gang)帶和藥(yao)芯(xin)組成，其特征(zheng)在于藥(yao)芯(xin)化學成分(fen)及(ji)質量百分(fen)含量為(wei)：穩(wen)弧劑(ji)10~12%；造渣劑(ji)15~21%；錳鐵0.3~1.5%；硅鐵0.1~0.6%；鈦鐵0.1~0.3%；鋁鎂粉(fen)0.2~0.5%；碳化鉻鐵6~12%；其余為(wei)鐵粉(fen)，藥(yao)芯(xin)填充率為(wei)22~32%。

其中(zhong)所(suo)述的(de)穩(wen)弧(hu)(hu)劑為鉀長(chang)石與氧化銣(ru)的(de)混合物(wu)，質量比(bi)為1:1，與普(pu)通堆焊藥芯(xin)焊絲(si)相比(bi)，等離子(zi)-電弧(hu)(hu)復合堆焊的(de)藥芯(xin)焊絲(si)干(gan)伸(shen)長(chang)要長(chang)，且在等離子(zi)弧(hu)(hu)的(de)作用(yong)下焊絲(si)的(de)熔化速度(du)進(jin)一步(bu)加快(kuai)，這就(jiu)需(xu)要更容易電離的(de)氧化銣(ru)作為穩(wen)弧(hu)(hu)添加劑，與傳統(tong)的(de)鉀長(chang)石共同作用(yong)穩(wen)定(ding)等離子(zi)-電弧(hu)(hu)的(de)復合熔池。

所述的(de)(de)造渣(zha)劑(ji)為(wei)二(er)(er)氧(yang)化(hua)(hua)鍺與二(er)(er)氧(yang)化(hua)(hua)鈦的(de)(de)混合物，質(zhi)量(liang)(liang)比為(wei)2:1，與普(pu)通(tong)藥(yao)芯(xin)焊絲中(zhong)使用(yong)(yong)的(de)(de)金紅石型造渣(zha)劑(ji)不同，基于等離子(zi)-電(dian)弧復(fu)合熔(rong)滴(di)的(de)(de)復(fu)雜(za)表面張力(li)，在本發(fa)明中(zhong)加(jia)入具有(you)表面活化(hua)(hua)作用(yong)(yong)的(de)(de)二(er)(er)氧(yang)化(hua)(hua)鍺，能(neng)(neng)顯著降(jiang)低(di)熔(rong)滴(di)表面張力(li)系數，促進(jin)熔(rong)滴(di)以穩定(ding)形(xing)態過(guo)渡至(zhi)焊縫(feng)，進(jin)一步穩定(ding)等離子(zi)-電(dian)弧復(fu)合堆(dui)焊過(guo)程。在二(er)(er)氧(yang)化(hua)(hua)鍺與二(er)(er)氧(yang)化(hua)(hua)鈦聯(lian)合作用(yong)(yong)下，能(neng)(neng)在等離子(zi)-電(dian)弧堆(dui)焊過(guo)程中(zhong)形(xing)成表面均(jun)勻(yun)覆蓋的(de)(de)鍺鈦酸鹽熔(rong)渣(zha)。此(ci)外(wai)，二(er)(er)氧(yang)化(hua)(hua)鍺在電(dian)弧高溫作用(yong)(yong)下還能(neng)(neng)與焊縫(feng)金屬中(zhong)的(de)(de)氫反應(ying)，有(you)效降(jiang)低(di)焊縫(feng)金屬中(zhong)氫含量(liang)(liang)，提高堆(dui)焊層沖(chong)擊韌性(xing)。

其中(zhong)錳鐵(tie)(tie)、硅鐵(tie)(tie)、鈦鐵(tie)(tie)為聯(lian)合脫氧劑(ji)，能最大程度保護焊縫(feng)金(jin)屬，減(jian)少(shao)其含氧量，三(san)者聯(lian)合作用還能生(sheng)成tio2-mno2-sio2脫氧產物，浮出熔池表面，提高熔渣脫渣性(xing)。此外，鈦鐵(tie)(tie)、鋁鎂粉還能在等離子-電(dian)弧(hu)作用下形成穩定的tin、aln，減(jian)少(shao)產生(sheng)氣孔的產生(sheng)。碳化鉻鐵(tie)(tie)能在堆焊層中(zhong)引入c和(he)cr，用于提高堆焊層硬度和(he)耐磨性(xing)。

本發(fa)明提供的(de)(de)藥芯(xin)焊(han)絲具有(you)以(yi)下有(you)益效果：1）通過添加(jia)氧(yang)(yang)化銣(ru)和鉀長石為穩弧(hu)劑(ji)，確保在等離(li)子(zi)-電弧(hu)作用(yong)下能迅速電離(li)，穩定(ding)熔(rong)池(chi)；2）二(er)氧(yang)(yang)化鍺造(zao)渣劑(ji)的(de)(de)添加(jia)，能顯著(zhu)降低熔(rong)滴表面張(zhang)力系數，促進熔(rong)滴以(yi)穩定(ding)形態過渡至(zhi)焊(han)縫(feng)，進一(yi)步穩定(ding)等離(li)子(zi)-電弧(hu)堆焊(han)過程；3）通過添加(jia)聯(lian)合(he)脫(tuo)氧(yang)(yang)劑(ji)、脫(tuo)氮(dan)及(ji)二(er)氧(yang)(yang)化鍺高溫(wen)下的(de)(de)除(chu)氫作用(yong)，能減少熔(rong)池(chi)中氮(dan)、氧(yang)(yang)、氫含量，保證焊(han)縫(feng)金(jin)屬組織氣孔(kong)少、晶粒(li)小，沖擊(ji)韌(ren)性高。本發(fa)明的(de)(de)藥芯(xin)焊(han)絲能解決(jue)等離(li)子(zi)-電弧(hu)的(de)(de)匹配問(wen)題，適(shi)合(he)對熱輸入敏感工件的(de)(de)高質量堆焊(han)修(xiu)復。

具體實施方式

根據具體(ti)堆焊(han)母材的(de)(de)(de)不同，分別按照(zhao)表(biao)(biao)1中(zhong)成(cheng)分將氧(yang)化銣、鉀(jia)長石(shi)球磨混合(he)30min后(hou)(hou)制(zhi)成(cheng)穩弧劑(ji)，將二氧(yang)化鍺(zang)和二氧(yang)化鈦球磨混合(he)30min后(hou)(hou)制(zhi)成(cheng)造渣劑(ji)，各組分粒度范圍控制(zhi)在150~200目(mu)，按照(zhao)表(biao)(biao)1其他組分制(zhi)備藥(yao)芯粉(fen)末，表(biao)(biao)2為藥(yao)芯粉(fen)末的(de)(de)(de)牌號(hao)。經(jing)(jing)(jing)120℃烘(hong)干處理后(hou)(hou)，混合(he)均(jun)勻并按照(zhao)22~32%的(de)(de)(de)填充率加至以冷軋(ya)鋼帶為外皮(pi)的(de)(de)(de)焊(han)絲中(zhong)，經(jing)(jing)(jing)過焊(han)絲成(cheng)型(xing)(xing)機(ji)封口(kou)成(cheng)型(xing)(xing)為直徑5.0mm的(de)(de)(de)粗絲，再經(jing)(jing)(jing)過粗拉(la)(la)及精拉(la)(la)機(ji)的(de)(de)(de)多道拉(la)(la)拔工序后(hou)(hou)，制(zhi)備得到直徑為1.6m的(de)(de)(de)成(cheng)品焊(han)絲。

表1藥芯焊絲組分及(ji)質(zhi)量(liang)百(bai)分含量(liang)（%）

表2藥芯粉末的牌號

本實驗采用(yong)gcr5鋼板(ban)作(zuo)為(wei)(wei)堆(dui)焊(han)(han)(han)母材，試板(ban)尺(chi)(chi)寸(cun)(cun)為(wei)(wei)150×200×25mm。堆(dui)焊(han)(han)(han)材料(liao)選(xuan)用(yong)直徑φ1.6mm藥(yao)芯焊(han)(han)(han)絲。保護氣體(ti)選(xuan)用(yong)100%ar，氣流(liu)量控制在(zai)16l/min。堆(dui)焊(han)(han)(han)過程中，等(deng)離子(zi)電(dian)流(liu)為(wei)(wei)130~150a，弧(hu)(hu)焊(han)(han)(han)電(dian)流(liu)為(wei)(wei)225~260a，焊(han)(han)(han)接(jie)電(dian)壓為(wei)(wei)20~30v，焊(han)(han)(han)接(jie)速度(du)為(wei)(wei)22m/min，干伸長20mm，堆(dui)焊(han)(han)(han)層(ceng)厚(hou)度(du)約15mm。堆(dui)焊(han)(han)(han)前需(xu)要(yao)對焊(han)(han)(han)接(jie)試板(ban)進行(xing)打磨處(chu)(chu)理(li)，除去表(biao)面(mian)的(de)油污及鐵銹，焊(han)(han)(han)前不進行(xing)預熱處(chu)(chu)理(li)，焊(han)(han)(han)后(hou)緩慢空冷為(wei)(wei)焊(han)(han)(han)態試樣(yang)(yang)(yang)，不經焊(han)(han)(han)后(hou)熱處(chu)(chu)理(li)進行(xing)性(xing)能(neng)(neng)檢測。焊(han)(han)(han)后(hou)試板(ban)利用(yong)銑床表(biao)面(mian)銑出一個平(ping)面(mian)，加工(gong)量為(wei)(wei)3mm左右(you)。沿焊(han)(han)(han)接(jie)方向，在(zai)距起弧(hu)(hu)位置(zhi)約20mm處(chu)(chu)開始取樣(yang)(yang)(yang)，依次截(jie)取沖擊試樣(yang)(yang)(yang)、彎曲(qu)試樣(yang)(yang)(yang)、耐磨試樣(yang)(yang)(yang)。低溫沖擊試樣(yang)(yang)(yang)尺(chi)(chi)寸(cun)(cun)為(wei)(wei)10×10×55mm，v型缺口，彎曲(qu)試樣(yang)(yang)(yang)尺(chi)(chi)寸(cun)(cun)為(wei)(wei)5×5×35mm，磨損試樣(yang)(yang)(yang)尺(chi)(chi)寸(cun)(cun)為(wei)(wei)20×20×10mm，要(yao)求(qiu)無夾渣、氣孔等(deng)缺陷。堆(dui)焊(han)(han)(han)層(ceng)的(de)性(xing)能(neng)(neng)測試結(jie)(jie)果(guo)如表(biao)3所(suo)示，藥(yao)芯焊(han)(han)(han)絲工(gong)藝性(xing)能(neng)(neng)及堆(dui)焊(han)(han)(han)層(ceng)晶(jing)粒尺(chi)(chi)寸(cun)(cun)結(jie)(jie)果(guo)如表(biao)4所(suo)示。

表3力(li)學性能及耐磨性測試結果

表4藥芯焊絲(si)工(gong)藝性(xing)能及晶(jing)粒(li)尺(chi)寸結(jie)果