一种钢轨窄间隙电弧焊接的自保护药芯焊丝[发明专利]

*CN101913038A*

(10)申请公布号 CN 101913038 A(43)申请公布日 2010.12.15

(12)发明专利申请

(21)申请号 201010262257.6(22)申请日 2010.08.25

(71)申请人天津市永昌焊丝有限公司

地址300300 天津市东丽开发区六经路一号(72)发明人侯杰昌(51)Int.Cl.

B23K 35/368(2006.01)

权利要求书 1 页 说明书 2 页

()发明名称

一种钢轨窄间隙电弧焊接的自保护药芯焊丝(57)摘要

一种钢轨窄间隙电弧焊接的自保护药芯焊丝，以冷轧低碳钢钢带为原材料，采用常规药芯过渡合金方式和通用的药芯焊丝生产工艺制造，焊丝药芯的配方由碳酸钙、氟化钙、氟化钡、三氧化二铝、铝镁合金、铁粉、高碳锰铁、金属镍、金属铬、金属钼构成，其重量百分比为：氟化钙10-15％、氟化钡10-15％、三氧化二铝Al2O3 2-3％、铝镁合金10-15％、铁粉5-10％、高碳锰铁6-8％、金属镍10-13％、金属铬2-3％、金属钼1-2％，余量为碳酸钙。本发明的优点是：该焊丝可连续送丝、不用气体保护、成本低、焊接质量好、易于操作；具有优良的工艺和力学性能，电弧稳定、飞溅小且成形美观；可缩短焊接时间至30分钟之内。

CN 101913038 ACN 101913038 A

权 利 要 求 书

1/1页

1.一种钢轨窄间隙电弧焊接的自保护药芯焊丝，以普通SPCC-SD冷轧低碳钢钢带为原材料，采用常规药芯过渡合金方式和通用的药粉规格及药芯焊丝生产工艺制造，其特征在于：焊丝药芯的配方由碳酸钙、氟化钙、氟化钡、三氧化二铝、质量百分比为1∶1的铝镁合金、铁粉、高碳锰铁、金属镍、金属铬、金属钼所构成，其重量百分比为：氟化钙10-15％、氟化钡10-15％、三氧化二铝Al2O3 2-3％、质量百分比为1∶1的铝镁合金10-15％、铁粉5-10％、高碳锰铁6-8％、金属镍10-13％、金属铬2-3％、金属钼1-2％，余量为碳酸钙。

2.根据权利要求1所述钢轨窄间隙电弧焊接的自保护药芯焊丝，其特征在于：所述焊丝药芯的重量百分比配方为碳酸钙36％、氟化钙12％、氟化钡13％、三氧化二铝2％、质量百分比为1∶1的铝镁合金10％、铁粉8％、高碳锰铁6％、金属镍10％、金属铬2％、金属钼1％。

3.根据权利要求1所述钢轨窄间隙电弧焊接的自保护药芯焊丝，其特征在于：所述焊丝药芯的重量百分比配方为碳酸钙34％、氟化钙11％、氟化钡10％、三氧化二铝2％、质量百分比为1∶1的铝镁合金12％、铁粉9％、高碳锰铁7％、金属镍11.5％、金属铬2.5％、金属钼1％。

4.根据权利要求1所述钢轨窄间隙电弧焊接的自保护药芯焊丝，其特征在于：所述焊丝药芯的重量百分比配方为碳酸钙32％、氟化钙10％、氟化钡12％、三氧化二铝3％、质量百分比为1∶1的铝镁合金12％、铁粉8％、高碳锰铁7％、金属镍12％、金属铬3％、金属钼1％。

2

CN 101913038 A

说 明 书

一种钢轨窄间隙电弧焊接的自保护药芯焊丝

1/2页

(一)技术领域：

[0001] 本发明属于焊接材料领域，特别涉及一种钢轨窄间隙电弧焊接的自保护药芯焊丝。(二)背景技术：

[0002] 随着我国铁路建设的快速发展，钢轨现场焊接的工作量越来越大。需要开发采用自保护药芯焊丝，且具有良好抗风能力、焊接过程能够实现全自动闭环控制的窄间隙钢轨电弧焊接技术与装备，以完全摆脱钢轨电弧焊接对操作人员的技术依赖和将焊接时间有效缩短至30分钟左右，且焊接设备轻型可移动，从而使无缝线路钢轨能获得优质的电弧焊接接头，以进一步保障高速铁路行车安全。

[0003] 在应用自保护药芯焊丝并对焊接过程进行实时检测和实现闭环反馈控制的全自动钢轨窄间隙电弧焊接技术与装备中，需要与其配套使用的自保护药芯焊丝，但该种自保护药芯焊丝的研制目前在国内外尚未见报道。

(三)发明内容：

[0004] 本发明的目的是针对上述存在问题，提供一种钢轨窄间隙电弧焊接的自保护药芯焊丝，该焊丝可连续送丝、不用气体保护、抗风能力较强、焊接时间短、生产效率高、综合成本低、焊接质量好且易于操作。[0005] 本发明的技术方案：

[0006] 一种钢轨窄间隙电弧焊接的自保护药芯焊丝，以普通SPCC-SD冷轧低碳钢钢带为原材料，采用常规药芯过渡合金方式和通用的药粉规格及药芯焊丝生产工艺制造，焊丝药芯的配方由碳酸钙、氟化钙、氟化钡、三氧化二铝、质量百分比为1∶1的铝镁合金、铁粉、高碳锰铁、金属镍、金属铬、金属钼所构成，其重量百分比为：氟化钙10-15％、氟化钡10-15％、三氧化二铝Al2O3 2-3％、质量百分比为1∶1的铝镁合金10-15％、铁粉5-10％、高碳锰铁6-8％、金属镍10-13％、金属铬2-3％、金属钼1-2％，余量为碳酸钙。[0007] 本发明的配方分析：[0008] 在本发明中，碳酸钙的主要作用是稳弧、造渣和造气，其含量影响到自保护药芯焊丝的工艺性，含量太低时，不易形成短渣，渣凝固太慢，不适合多道焊；含量太高时，则易产生焊接气孔，通常的含量选择30％～40％为宜。[0009] CaF2具有强烈稀渣作用，其含量如低于10％，则稀渣能力不足；如含量超过15％，自保护药芯焊丝电弧稳定性下降。BaF2主要在焊接时可以支持很短的电弧，这有两个优点：一是在某一给定焊接电流下可降低电弧能量和焊丝燃烧速度，使操作者可以更好地控制熔池；二是电弧电压低、电弧短，这样就减少了自保护药芯焊丝焊接时熔滴吸收的氮。[0010] 三氧化二铝的主要作用是调节熔渣熔点和凝固温度，其含量在2-3％。铝镁合金是自保护药芯焊丝中常用的一种物质，其中的铝、镁属于强脱氧剂和脱氮剂，如少于10％时，则易产生焊接气孔，如高于15％，则会使冲击韧性大幅度下降，其含量在10-15％。铁粉主要用于调节工艺性，保证电弧稳定性，并可提高焊接效率，在本发明中含量为5-10％。高碳

3

CN 101913038 A

说 明 书

2/2页

锰铁作为脱氧剂和合金剂使用，在本发明中其含量为6-8％。[0011] 金属镍有利于提高焊缝的力学性能，特别是可以改善低温韧性，在本发明中，为保证焊接性能，其含量在10-13％，含量过高则增加制造成本。金属铬作为合金剂使用，在本发明中其含量为2-3％。金属钼作为合金剂使用，在本发明中其含量为1-2％

[0012] 钢轨窄间隙电弧焊接的自保护药芯焊丝的使用特点是在钢轨全断面一次性连续完成全部自动焊接过程，要求焊丝电弧稳定、熔渣粘度不要太稠、且渣少，易连续多道焊接、不流铁水、焊缝成形好、焊接飞溅小、抗气孔能力强和焊接时间短，为此，熔滴要呈喷射状过渡，电弧穿透力要大，焊接药芯的熔化温度、熔渣的凝固温度、表面张力均应适当。同时，适当通过药芯过渡合金元素，以保证焊缝的强度、韧性、塑性、硬度等。[0013] 本发明的优点是：1、钢轨窄间隙电弧焊接的自保护药芯焊丝可连续送丝、不用气体保护、抗风能力较强、生产效率高、综合成本低、焊接质量好、易于焊工操作；2、具有优良的工艺操作性能和力学性能，电弧稳定、飞溅小、操作性好且成形美观；3、可有效缩短焊接时间至30分钟之内。

(四)具体实施方式：[0014] 实施例1：

[0015] 一种钢轨窄间隙电弧焊接的自保护药芯焊丝，以普通市售的SPCC-SD冷轧低碳钢钢带为原材料，采用常规药芯过渡合金方式和通用的药粉规格及药芯焊丝生产工艺制造，焊丝药芯的重量百分比配方为碳酸钙36％、氟化钙12％、氟化钡13％、三氧化二铝2％、质量百分比为1∶1的铝镁合金10％、铁粉8％、高碳锰铁6％、金属镍10％、金属铬2％、金属钼1％。由此配方制作的钢轨窄间隙电弧焊接的自保护药芯焊丝，经熔敷金属的力学性能检测为：Rm 830(N/mm2)，A 8％，KU2常温23J、25J、30J。该焊丝用于钢轨窄间隙电弧焊接的实践表明，工艺性能及使用效果良好。[0016] 实施例2：

[0017] 一种钢轨窄间隙电弧焊接的自保护药芯焊丝，以普通市售的SPCC-SD冷轧低碳钢钢带为原材料，采用常规药芯过渡合金方式和通用的药粉规格及药芯焊丝生产工艺制造，焊丝药芯的重量百分比配方为碳酸钙34％、氟化钙11％、氟化钡10％、三氧化二铝2％、质量百分比为1∶1的铝镁合金12％、铁粉9％、高碳锰铁7％、金属镍11.5％、金属铬2.5％、金属钼1％。由此配方制作的钢轨窄间隙电弧焊接的自保护药芯焊丝，经熔敷金属的力学性能检测为：Rm845(N/mm2)，A10％，KU2常温34J、36J、40J。该焊丝用于钢轨窄间隙电弧焊接的实践表明，工艺性能及使用效果良好。[0018] 实施例3：

[0019] 一种钢轨窄间隙电弧焊接的自保护药芯焊丝，以采用普通市售的SPCC-SD冷轧低碳钢钢带为原材料，采用常规药芯过渡合金方式和通用的药粉规格及药芯焊丝生产工艺制造，焊丝药芯的重量百分比配方为碳酸钙32％、氟化钙10％、氟化钡12％、三氧化二铝3％、质量百分比为1∶1的铝镁合金12％、铁粉8％、高碳锰铁7％、金属镍12％、金属铬3％、金属钼1％。由此配方制作的钢轨窄间隙电弧焊接的自保护药芯焊丝，经熔敷金属的力学性能检测为：Rm865(N/mm2)，A13％，KU2常温60J、58J、65J。该焊丝用于钢轨窄间隙电弧焊接的实践表明，工艺性能及使用效果良好。

4