一种用于低碳钢钨极氩弧焊的固体熔透剂及其使用方法.pdf

本发明公开了一种用于低碳钢钨极氩弧焊的固体熔透剂，由粉末固体熔透剂和粘合剂压制而成，所述的粉末固体熔透剂由CaO、MgO、Al2O3、NaF、Mn2O3、Fe2O3组成，其重量配比为：CaO：48～52％、MgO：8～12％、Al2O3：6～10％、NaF：12～16％、Mn2O3：7～9％、Fe2O3：5～7％。本发明的目的是为了克服现有技术中的不足之处，提供一种使用方便，焊接效果好，效率高，有效节约用量的用于低碳钢钨极氩弧焊的固体熔透剂；本发明的另一个目的是提供一种上述固体熔透剂的使用方法。

权利要求书
1.  一种用于低碳钢钨极氩弧焊的固体熔透剂，由粉末固体熔透剂和粘合剂压制而成，其特征在于所述的粉末固体熔透剂由CaO、MgO、Al2O3、NaF、Mn2O3、Fe2O3组成，其重量配比为：CaO：48～52％、MgO：8～12％、Al2O3：6～10％、NaF：12～16％、Mn2O3：7～9％、Fe2O3：5～7％。

2.  根据权利要求1所述的一种用于低碳钢钨极氩弧焊的固体熔透剂，其特征在于所述的粘合剂由环氧树脂、丙烯酸酯、淀粉、丙酮、乙醇组成，其重量配比为：环氧树脂：1.0％～1.9％、丙烯酸酯：2.5％～3.8％、淀粉：5.0％～10％、丙酮：30.0％～35.0％、乙醇：50.0％～55.0％。

3.  根据权利要求1所述的一种用于低碳钢钨极氩弧焊的固体熔透剂，其特征在于所述的固体熔透剂与粘合剂的重量比例为20∶1。

4.  一种权利要求1、2或3所述固体熔透剂的使用方法，其特征在于焊接前采用所述固体熔透剂画涂于焊接工件的表面，画涂宽度20mm左右，每米焊缝的画涂量为0.5g左右，然后进行焊接。

说明书一种用于低碳钢钨极氩弧焊的固体熔透剂及其使用方法
技术领域
本发明涉及一种用于低碳钢钨极氩弧焊的固体熔透剂，本发明还涉及一种上述固体熔透剂的使用方法。
背景技术
近年来活性焊接法得到了一定范围的应用，活性焊接法使用的活性剂种类主要有碳钢、不锈钢，钛合金等。活性剂大多呈粉末状，使用时用丙酮稀释成糊状，然后用毛刷均匀刷涂于待焊工件表面。粉末状活性剂使用的主要缺点是：(1)使用不方便，需要现场配制，浓度不易控制，影响刷涂效果；(2)效率低，由于丙酮容易挥发，配制的溶液浓度容易发生变化，活性剂溶液不能长时间连续使用，从而降低了生产效率；(3)浪费严重，每次使用不完的活性剂由于吸潮不能重复使用。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术中的不足之处，提供一种使用方便，焊接效果好，效率高，有效节约用量的用于低碳钢钨极氩弧焊的固体熔透剂；
本发明的另一个目的是提供一种上述固体熔透剂的使用方法。
为了达到上述目的，本发明采用以下方案：
一种用于低碳钢钨极氩弧焊的固体熔透剂，由粉末固体熔透剂和粘合剂压制而成，所述的粉末固体熔透剂由CaO、MgO、Al2O3、NaF、Mn2O3、Fe2O3组成，其重量配比为：CaO：48～52％、MgO：8～12％、Al2O3：6～10％、NaF：12～16％、Mn2O3：7～9％、Fe2O3：5～7％。
如上所述的一种用于低碳钢钨极氩弧焊的固体熔透剂，其中所述的粘合剂由环氧树脂、丙烯酸酯、淀粉、丙酮、乙醇组成，其重量配比为：环氧树脂：1.0％～1.9％、丙烯酸酯：2.5％～3.8％、淀粉：5.0％～10％、丙酮：30.0％～35.0％、乙醇：50.0％～55.0％。
如上所述的一种用于低碳钢钨极氩弧焊的固体熔透剂，其中所述的固体熔透剂与粘合剂的重量比例为20∶1。
如上所述固体熔透剂的使用方法，其中焊接前采用所述固体熔透剂画涂于焊接工件的表面，画涂宽度20mm左右，每米焊缝的画涂量为0.5g左右，然后进行焊接。
综上所述，本发明的有益效果：
使用固体熔透剂的焊缝熔深与粉末状活性剂的相同，焊缝性能能够满足使用要求。固体熔透剂使用简单方便，现用现画且容易保证画涂质量，使用就像粉笔写字一样，效率很高，没有浪费。本发明产品保存容易。使用本发明固体熔透剂后焊接熔深显著增加，可用较小的焊接电流焊接厚板，减少了工件的热输入，焊接变形小，提高了焊接效率。
附图说明
图1a为实施例1中未画涂固体熔透剂后的熔池形状；
图1b为实施例1中画涂本发明固体熔透剂后的熔池形状；
图2a为实施例1中画涂和未画涂固体熔透剂的焊缝正面外观对比图；
图2b为实施例1中画涂和未画涂固体熔透剂的焊缝背面外观对比图；
图3a为画涂固体熔透剂后焊缝区金相组织图；
图3b为画涂固体熔透剂后过热区金相组织图；
图4a为实施例2中未画涂固体熔透剂的焊缝熔池形状图；
图4b为实施例2中画涂固体熔透剂的焊缝熔池形状图；
图5为实施例2中画涂和未画涂固体熔透剂的焊缝正面外观对比图；
图6a为实施例3中未画涂固体熔透剂的焊接熔池形状图；
图6b为实施例3中画涂固体熔透剂的焊接熔池形状图；
图7为实施例3中画涂和未画涂固体熔透剂的焊缝正面外观对比图。
具体实施方式
下面结合附图说明和具体实施方式对本发明做进一步描述：
实施例1
本发明用于低碳钢钨极氩弧焊的固体熔透剂中粉末熔透剂重量配比是CaO：50％，MgO：12％，Al2O3：9％，NaF：15％，Mn2O3：8％，Fe2O3：6％。
本发明粘合剂的重量配方是环氧树脂：1.8％，丙烯酸酯：3.2％，淀粉：9％，丙酮：32％，乙醇54％。
本发明中粉末熔透剂与粘合剂的重量配比是：粉末熔透剂∶粘合剂＝20∶1。
对板厚为6、8、10mm的试板采用的焊接规范为：
表1不同厚度试板的焊接规范
  板厚/m  电流/A  电压/V  焊速  /mm/min  弧长/mm焊枪倾角/°  气流量  /L/min  6  140  12～13  250  3  90  8  8  160  12～14  180  3  90  10  10  200  14～18  120  3  90  12
焊接前将固体熔透剂画涂于焊接试板的表面，画涂厚度以能遮盖母材本色为宜，画涂宽度约为20mm，每米焊道固体熔透剂画涂量在0.5g左右。画涂后即可焊接。
不使用固体熔透剂时，对接10mm厚的板，需要开V型坡口，填丝五、六道才能完成。焊接角变形达到10°左右。使用固体熔透剂后，可使熔深增加1-2倍。对于10mm以下的钢板对接，无需开坡口，采用直边坡口不留间隙对接，可一次焊接完成。焊接角变形几乎为0°。
块状固体熔透剂具有操作方便，使用效率高，易长期保存的优点。
其技术效果为：
1、熔池形状
没有使用固体熔透剂的熔深只有3mm，如图1a所示，有固体熔透剂的熔深为10mm，如图1b所示。使用固体熔透剂的熔宽比无熔透剂的熔宽有减小，熔池的形状为典型的指状熔池。
2、焊缝外观形貌
图2a所示为10mm厚的板的焊缝正面外观形貌图，焊缝在使用固体熔透剂的涂层区明显变窄，表面成形良好，有少量黑色的点状熔渣，正面焊缝略有凹陷。图2b所示为焊缝背面外观形貌图，没有使用固体熔透剂区没有焊透，使用固体熔透剂涂层区完全焊透，背面焊缝成形良好，余高小于2mm。
3、焊接接头金相组织图
图3a所示为使用固体熔透剂后得到的焊缝金相组织，与常规的氩弧焊后组织相同。图3b所示为过热区组织，未出现异常的晶粒长大现象。
4、焊缝化学成份
使用与不使用固体熔透剂的焊缝化学成份如表2所示。显然，使用固体熔透剂后对焊缝的化学成份影响不大。
表2化学成份对比(Wt)％
  取样位置  C  Mn  Si  S  P  N  母材  0.16  0.52  0.30  0.032  0.035  0.01  焊缝(无固体熔透剂)  0.15  0.50  0.26  0.033  0.034  0.01  焊缝(有固体熔透剂)  0.17  0.55  0.29  0.035  0.038  0.01
5、接头力学性能
使用固体熔透剂后，焊接接头的力学性能如表3所示。
表3焊接接头的力学性能
  拉伸试验  σb/MPa  冷弯试验  (d＝3a，α＝180°)  接头酸蚀后观察  冲击韧性试验  AKV(常温)/J  418  正、反弯合格  未见任何焊接缺陷  92.9
显然，使用固体熔透剂后对焊接接头的力学性能也没有影响。
实施例2：
本发明固体熔透剂中粉末熔透剂重量配比为：CaO：49％、MgO：11％、Al2O3：10％、NaF：16％、Mn2O3：8％、Fe2O3：6％。
本发明粘合剂的重量配方是环氧树脂：1.5％、丙烯酸酯：3.5％、淀粉9％、丙酮：34％、乙醇52％。
本发明中粉末熔透剂与粘合剂的重量配比是：粉末熔透剂∶粘合剂＝20∶1。
焊接规范如表1所示。
使用熔透剂后的技术效果如下：
1、熔池形状
如图4a所示，没有使用固体熔透剂的熔深只有3mm，如图4b所示，使用固体熔透剂的熔深为6mm。使用固体熔透剂的熔宽比没使用固体熔透剂的熔宽明显减小，熔池的形状为典型的指状熔池。
2、焊缝外观形貌
图5所示为焊缝的正面外观形貌图，焊缝在使用固体熔透剂涂层区明显变窄，表面成型良好，有少量黑色的点状熔渣。
3 焊接接头金相组织
与图3a和图3b相似。
4、焊缝化学成份
使用与不使用固体熔透剂的焊缝化学成份如表4所示。显然，使用固体熔透剂与没有使用固体熔透剂的焊缝成份与母材基本相同。
表4化学成份对比(Wt)％
  取样位置  C  Mn  Si  S  P  N  母材  0.15  0.62  0.29  0.039  0.033  0.01  焊缝(无熔透剂)  0.14  0.57  0.27  0.038  0.032  0.01  焊缝(有熔透剂)  0.16  0.64  0.30  0.040  0.032  0.01
5、焊接接头的力学性能
使用固体熔透剂后，焊接接头的力学性能如表5所示。
表5焊接接头的力学性能
  拉伸试验  σb/MPa  冷弯试验(d＝3a，α＝180°)  接头酸蚀后观察  冲击韧性试验  AKV(常温)/J  426  正、反弯合格  未见任何焊接缺陷  92.4
显然，使用固体熔透剂后对焊接接头的力学性能也没有影响。
实施例3：
本发明固体熔透剂中粉末熔透剂重量配比为：CaO：52％、MgO：12％、Al2O3：9％、NaF：13％、Mn2O3：7％、Fe2O3：7％。
本发明粘合剂的重量配方是环氧树脂：1.0％、丙烯酸酯：3.0％、淀粉10％、丙酮：34％、乙醇52％。
本发明中粉末熔透剂与粘合剂的重量配比是：粉末熔透剂∶粘合剂＝20∶1。
焊接规范如表1所示。
使用固体熔透剂后的技术效果如下：
1、熔池形状
如图6a所示，没有使用固体熔透剂的熔深只有2mm；如图6b所示，使用固体熔透剂的熔深为7mm。使用固体熔透剂的熔宽比没有使用固体熔透剂的熔宽明显减小，熔池的形状为指状熔池。
2、焊缝外观形貌
图7为焊缝的正面外观形貌对比图，焊缝在使用固体熔透剂涂层区明显变窄，表面成型良好，有少量黑色的点状熔渣。
3、焊接接头金相组织
与图3a和图3b相似。
4、焊缝化学成分
使用与不使用固体熔透剂的焊缝化学成份如表6所示。使用固体熔透剂与没有使用固体熔透剂的焊缝成份与母材基本相同。
表6化学成份对比(Wt)％
  取样位置  C  Mn  Si  S  P  N  母材  0.18  0.56  0.28  0.035  0.038  0.01  焊缝(无熔透剂)  0.17  0.54  0.26  0.035  0.039  0.01  焊缝(有熔透剂)  0.18  0.57  0.30  0.034  0.037  0.01
5、焊接接头力学性能
使用固体熔透剂后，所测定的焊接接头的力学性能如表7所示。
表7焊接接头的力学性能
  拉伸试验  σb/MPa  冷弯试验(d＝3a，α＝180°)  接头酸蚀后观察  冲击韧性试验  AKV(常温)/J  417  正、反弯合格  未见任何焊接缺陷  87.6
显然，使用固体熔透剂后对焊接接头的力学性能也没有影响。