【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于焊接材料领域，具体涉及一种可双极性焊接的金属粉芯型焊丝。
技术介绍
1、水轮机叶片作为整个水轮机构中重要的组成部分，它的制造尤为关键，因为叶片是最易受损的部件，因此需要使用高强度、高耐磨、高抗腐蚀的材料来制造叶片。
2、虽然奥氏体不锈钢具有塑性及韧性好、易于焊接的优点，但由于强度较低不适宜使用，因此业内会选用410系列马氏体不锈钢制造水轮机叶片，该系列不锈钢淬透性好，硬度、韧性佳，同时具有较好的耐腐蚀性、热强性和冷变形性。与此配套的，焊接材料也应选用410系列产品。但普通药芯410系列焊丝的焊接性能好，冲击韧性却较差，无法满足使用需求；实心焊丝的冲击韧性较佳，机械性能优异，但是焊接难度却较大，因此本专利技术公开了一种综合了两种焊材优点的金属粉芯型焊丝。
技术实现思路
1、为解决现有技术问题，本专利技术公开了一种可双极性焊接的金属粉芯型焊丝，其综合了普通药芯焊丝和实心焊丝两种焊材的优点，属于马氏体型不锈钢金属粉芯型焊丝，用直流正接或直流反接两种极性均可焊接并具有优良的焊接工艺性能；本专利技术焊丝适用于多种焊接应用场景，尤其可适用于焊接要求较为苛刻的水轮机叶片、阀门等耐磨耐蚀场合。
2、为实现上述技术目的，本专利技术的技术方案是：一种可双极性焊接的金属粉芯焊丝,由碳钢外皮包覆粉芯组成，所述粉芯各组成成分占全部焊丝的重量百分比如下：锰0.4-0.6％，硅0.2-0.3％，镍4.4-4.9％，铬11.0-12.0％，钼0.4-0.5％，碳<0.0
3、其中，所述自制原料的制备方法为：将重量百分比为20～23％的碳酸钾、碳酸镁及碳酸锂混合物，与重量百分比为77～80％的氧化铁及氧化锰混合物，湿混后制成。
4、优选的，所述自制原料的制备是将重量百分比为23％的碳酸钾、碳酸镁及碳酸锂以3：4：3比例的混合物，与重量百分比为77％的氧化铁及氧化锰以2：1比例的混合物，湿混后，750℃烘干，加工造粒后过80目筛网制成。
5、其中，所述金属粉芯焊丝中，粉芯重量占全部焊丝总重量的15.0％～20.0％。优选的，所述金属粉芯焊丝中，粉芯重量占焊丝总重量的17.0％-18.0％。
6、其中，使用保护气体为5％～25％co2搭配剩余ar为保护气体。
7、本专利技术焊丝可使用直流正接或直流反接两种极性焊接。采用两种极性焊接时，均具有良好的焊接性能及机械性能。
8、本专利技术的焊材设计思路为碱性焊材，适宜通过直流正接方式焊接，但因目前焊机设计多为逆变焊机，该种焊机不同于晶闸管焊机，调节焊接极性较为困难，因此本专利技术设计为可双极性焊接的焊材。使用5％～25％co2搭配剩余ar为保护气体，用于马氏体不锈钢焊接的金属粉芯型焊丝。在药芯焊丝的使用中，直流正接更适合于薄板焊接，因对母材相对低的热输入，可减少焊穿的机率；且在全位置或低电流焊接时，能有更好的熔深形成完全熔透的焊缝。相对于直流正接，直流反接更适用于厚板焊接，大电流焊接能最大化焊接效率及熔填效率。
9、锰：在本专利技术中作用为增加铁水的表面张力，过量时使铁水不用扑开至两侧，影响焊道成形；同时也是脱氧剂，太低时易在焊缝生成气孔。可借由钢带本身或以电解锰、锰铁方式添加于粉芯中。锰的总含量占全焊丝的重量百分比为0.4-0.6％。
10、硅：在本专利技术中作用为增加铁水的润湿性，同时也是脱氧剂，不够量时焊道较凸，易产生气孔；但同时也会增加硬度，造成组织脆化；含量过高也会影响焊接性。可借由钢带本身或以纯硅及硅铁方式添加于粉芯中。硅的总含量占全焊丝的重量百分比为0.2-0.3％。
11、镍：在本专利技术中作用为提高焊材的低温冲击韧性及淬透性，也可提高抗腐蚀能力；有镍的焊材一般不易过热，可阻止高温时晶粒的增长，有细化晶粒的作用；但镍会使珠光体马氏体钢的脆性增大，且对s含量较敏感，硫化镍可引起脆化，因此要控制镍含量不宜过高，总含量占焊丝重量的百分比为4.4-4.9％
12、铬：在本专利技术中作用为与氧结合形成抗腐蚀保护膜，能提高钢的淬透性及耐磨性，也能提高强度及硬度，提高焊材的高温机械性能。是该种焊材中最重要的形成元素总含量，可以铬粉或铬铁的方式添加于粉芯中，占全焊丝的重量百分比为11.0-12.0％。
13、钼：在本专利技术中作用为明显地提高钢的淬透性和热强性，防止回火脆性；能使钢的晶粒细化，提高淬透性和热强性能，在高温时保持足够的强度和抗蠕变能力；钼可增加钢之最大强度及硬度，总含量占全焊丝的重量百分比为0.4-0.5％。
14、碳：原则上越低越好，但考虑到成本及市面上所能取得原物料，总含量占全焊丝的重量百分比应小于0.04％。
15、自制原料：使用重量百分比为20～23％的氟化钠、氟化锂、碳酸镁、碳酸钾混合物，搭配重量为77～80％的氧化铁及氧化锰混合物，湿混后，750℃烘干，加工造粒后过80目筛网制成。碳酸钾、碳酸镁及碳酸锂以3：4：3比例混合较佳，氧化铁及氧化锰以2：1比例混合较佳。其中钾、镁、锂作为稳弧剂，起稳定电弧作用。若含量不够，无法形成稳定的电弧及熔滴过渡，但是由于它们具备强吸湿性，过多时无法通过烘干移除，焊接时会生成虫孔缺陷。焊接时氧化铁及氧化锰提供的氧离子能降低表面张力，使焊道成形美观，但过多时会产生气孔。此专利技术确保直流反接的电弧稳定度，使其在焊接时能稳定操作；并有效减少直流正接时的焊接飞溅。所以自制原料添加于药芯的总含量占全焊丝的重量百分比为0.2-0.3％。
16、本专利技术一般用于搭配直流正接的接线方法进行焊接，但若遇到无法直流正接的逆变焊机，也可采用直流反接的接线方法焊接。一般来讲，直流正接和反接会对焊缝的熔深、余高和熔款有不同的影响，直流正接的熔深较浅、余高较高，而直流反接则会有相反的效果；不同极性下的焊接飞溅特性也有不同，直流正接会产生爆炸性的飞溅，反接则是排斥性飞溅；不同极性下的熔滴过渡行为也不尽相同，直流反接时，熔滴过渡可能主要表现为大滴排斥性过渡，在直流正接条件下，可能主要表现为射滴过渡，对于普通的金属粉芯焊丝，直流反接的电弧稳定性相对要更好。本专利技术焊丝的优势在于通过搭配碳酸钾、碳酸锂、碳酸镁等原料，使电弧相较普通金属粉芯焊丝更稳定，飞溅更小，在实际使用中更方便焊接人员的使用。
17、本专利技术的马氏体不锈钢焊丝，属于碱性金属粉芯型焊丝，综合了普通药芯焊丝和实心焊丝两种焊材的优点，具有优良的低温冲击韧性及高硬度和强度的特性，适用于工作环境严苛的水力发电设备上；因其直流正接或直流反接两种极性均可焊接的特性，可广泛应用在多种焊接场合，能够根据焊机特性进行适配焊接，无需改变焊机的极性及电源，且在直流正接及反接时均可具有优异的作业性及机械性能，是一种多功能、高效率的焊接材料，适用于多种焊接应用场景，尤其可适用于焊接要求较为苛刻的水轮机叶片、阀门等耐磨耐蚀场合。经焊后热处理工艺后，在高硬度和耐蚀性的基础上，也可同时拥有优异的低温冲击性能。
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1.一种可双极性焊接的金属粉芯焊丝,由碳钢外皮包覆粉芯组成，其特征在于，所述粉芯各组成成分占全部焊丝的重量百分比如下：锰0.4-0.6％，硅0.2-0.3％，镍4.4-4.9％，铬11.0-12.0％，钼0.4-0.5％，碳<0.040％，自制原料0.2-0.3％，其余成分为铁及其他无法避免的杂质；
2.根据权利要求1所述的可双极性焊接的金属粉芯焊丝，其特征在于，所述自制原料的制备是将重量百分比为23％的碳酸钾、碳酸镁及碳酸锂以3：4：3比例的混合物，与重量百分比为77％的氧化铁及氧化锰以2：1比例的混合物，湿混后，750℃烘干，加工造粒后过80目筛网制成。
3.根据权利要求1所述可双极性焊接的金属粉芯焊丝,其特征在于，所述金属粉芯焊丝中，粉芯重量占全部焊丝总重量的15.0％～20.0％。
4.根据权利要求3所述可双极性焊接的金属粉芯焊丝,其特征在于，所述金属粉芯焊丝中，粉芯重量占全部焊丝总重量的17.0％-18.0％。
5.根据权利要求1所述的可双极性焊接的金属粉芯焊丝,其特征在于，使用保护气体为5％～25％CO2搭配剩余A
6.根据权利要求1所述的可双极性焊接的金属粉芯焊丝,其特征在于，所述焊丝可使用直流正接或直流反接两种极性焊接。
...【技术特征摘要】
1.一种可双极性焊接的金属粉芯焊丝,由碳钢外皮包覆粉芯组成，其特征在于，所述粉芯各组成成分占全部焊丝的重量百分比如下：锰0.4-0.6％，硅0.2-0.3％，镍4.4-4.9％，铬11.0-12.0％，钼0.4-0.5％，碳<0.040％，自制原料0.2-0.3％，其余成分为铁及其他无法避免的杂质；
2.根据权利要求1所述的可双极性焊接的金属粉芯焊丝，其特征在于，所述自制原料的制备是将重量百分比为23％的碳酸钾、碳酸镁及碳酸锂以3：4：3比例的混合物，与重量百分比为77％的氧化铁及氧化锰以2：1比例的混合物，湿混后，750℃烘干，加工造粒后过...
【专利技术属性】
技术研发人员：周峙宏，林祐禾，高苍宇，胡明芳，
申请(专利权)人：昆山京群焊材科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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