【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及焊接材料，具体的，涉及一种高硬度低开裂性特种焊条。
技术介绍
1、焊条是一种在焊接过程中起着关键作用的材料，它通常由金属焊芯和包裹在焊芯周围的药皮组成。焊条主要起到连接、冶金和保护作用，广泛应用于建筑、机械制造等领域。
2、在现代工业生产中，气锤作为一种重要的工具，因其种类多样且应用广泛，在诸多领域发挥着关键作用。然而，气锤的制造材料及使用过程中存在一些关键问题，需要我们深入探讨。气锤的锤体通常采用球磨铸铁代替铸钢制造。这主要是因为铸铁具有一些独特的优势，首先，从成本角度考虑，铸铁能够显著降低生产成本，这对于大规模使用气锤且对成本控制有较高要求的企业来说至关重要；其次，铸铁相比铸钢在物理性能上具有特殊性，铸铁的抗拉强度及硬度相对较小，但这一特性却使其在实际应用中具有不易变形的优点。在气锤工作过程中，会承受较大的冲击力和震动，铸铁的这种稳定性能够更好地适应工作环境，保证锤体的形状和结构完整性，从而延长气锤的使用寿命。
3、气锤锤体炸裂出现的原因主要有两方面，一方面是过载疲劳使用，过载锤体现象是由于长期使用过程中震动力较大，实际载荷远远超过原设计载荷。在这种情况下，锤体承受了过大的压力，逐渐出现炸裂现象。疲劳过度的锤体则是由其工作性质决定的，气锤工作时，较大震动力集中的部位会产生疲劳裂纹，随着工作时间和作用次数的增多，裂纹不断累积，当裂纹数量超过其极限应力时，就会出现大的炸纹现象。另一方面是镇子座不稳固，工人操作不当导致镇子座不稳固，镇子没有摆正位置，使得气锤打偏，进而出现缸体炸裂，这是一个人为
4、大型气锤锤体成本高昂且使用量较大，在全国及世界范围内广泛应用。一旦锤体炸裂，如果不及时更换，且没有备件，将会严重影响正常生产，给企业带来巨大的经济损失。因此，现场直接补焊修复是一种常见的解决方案，它既符合“绿色再制造”要求，又能为企业减少更换时间、安装及新设备的成本。然而，目前大型气锤锤体修复过程中存在诸多难题。采用传统的堆焊焊条，即使在焊前对锤体预热（约400℃左右），并且焊后进行热处理，在堆焊时热影响区5mm内开裂倾向仍然很大。同时，焊前预热和焊后热处理不仅会浪费大量的能源，使焊接工艺变得复杂，还增加了人工的劳动强度，给企业造成相当大的经济损失。
5、因此研制一种高硬度低开裂性的特种焊条，对铸铁锤体进行堆焊修复，不仅减少了能源消耗，避免了制造过程对环境的污染，通过免预热、免热处理堆焊使报废的铸铁锤体恢复了原来的使用寿命。也对解决我国冶金机械、矿山机械、农业机械、石油化工机械等各行业所普遍存在的铸铁锤体炸裂不能修复的这一难题具有重要的工程意义，并且市场空间非常广阔，正符合国家提倡的循环经济节能减排的方针政策。
技术实现思路
1、本专利技术提出一种高硬度低开裂性特种焊条，解决了相关技术中焊缝硬度低、易开裂的问题。
2、本专利技术的技术方案如下：本专利技术提出一种高硬度低开裂性特种焊条，包括焊芯和包覆在焊芯外的药皮，药皮由以下重量百分比的原料组成：白土子3%~6%、萤石20%~30%、二氧化钛6%~8%、钛铁4%~7%、钼铁2%~5%、高碳锰铁1%~3%、硅铁1%~3%、稀土氧化物4%~7%、金属镍10%~14%、余量为大理石，所述焊芯为h08a钢焊丝；
3、所述萤石中caf2的含量范围为90wt%~97wt%。
4、作为进一步的技术方案，所述稀土氧化物包括氧化铈、氧化镧、氧化钇中的一种或多种。
5、本专利技术中，添加量稀土氧化物为原料，且优选为氧化钇，有助于改善焊后晶体组织，减少变质夹杂物，从而提高堆焊金属的抗开裂性能。
6、作为进一步的技术方案，所述硅铁为纯化硅铁，纯化的温度为720~750℃，保温时间为0.8~1.2h。
7、作为进一步的技术方案，所述高碳锰铁为纯化高碳锰铁，纯化的温度为300~350℃，保温时间为0.8~1.2h。
8、本专利技术还提出一种高硬度低开裂性特种焊条的制备方法，包括以下步骤：称取所述药皮重量百分比的原料，混合均匀后，用粘结剂压涂在所述焊芯上，烘干打磨后，即得高硬度低开裂性特种焊条。
9、作为进一步的技术方案，所述烘干的温度为250~300℃。
10、作为进一步的技术方案，所述粘结剂包括水玻璃、粘土中的一种或两种。
11、作为进一步的技术方案，所述水玻璃包括钠水玻璃、钾水玻璃、钾钠水玻璃中的一种或多种。
12、作为进一步的技术方案，所述水玻璃为钾钠水玻璃时，所述钾钠水玻璃的模数为2.8~3.1；所述钾钠水玻璃中钾元素与钠元素的摩尔比为2:1。
13、本专利技术中，通过限定水玻璃的模数，有助于调节熔渣的粘度和熔点，可以有效阻止氧气、氮气等有害气体进入熔池，减少焊缝中气孔和氧化物、氮化物夹杂的形成，进而提高焊缝的硬度和抗开裂性能。
14、本专利技术中，调节钾钠水玻璃中钾元素与钠元素的摩尔比，使熔渣在焊接过程中具有更好的流动性和覆盖性，促使焊缝金属晶粒细化，提高焊缝的硬度，调节熔池的凝固速度和方式，使熔池凝固更加均匀，减少凝固过程中收缩应力的集中，降低焊缝开裂的风险，增强焊缝的抗开裂性能。
15、作为进一步的技术方案，所述二氧化钛由锐钛二氧化钛和金红石二氧化钛组成，所述锐钛二氧化钛和金红石二氧化钛的质量比为2:5~6。
16、本专利技术中，同时添加锐钛二氧化钛和金红石二氧化钛为原料，发挥两者的协同作用，促进材料内部应力的均匀分布，减少裂纹的产生，提高焊缝的硬度。
17、作为进一步的技术方案，所述钛铁中铁含量为30wt%~80wt%，所述钼铁中钼含量为60wt%~90wt%；所述高碳锰铁中碳含量6wt%~7wt%；所述硅铁中硅含量为70wt%~75wt%。
18、本专利技术的工作原理及有益效果为：
19、1、本专利技术中，以大理石、萤石、白土子等为原料，起到造渣、脱氧作用，通过限定萤石中caf2的含量，调节熔渣的熔点和粘度，有利于焊缝金属的结晶，进而提高焊缝的硬度。在焊接过程中，氢是导致焊缝开裂的重要因素之一，caf2作为主要的去氢成分，可以降低焊缝中的氢含量，减少氢致裂纹的产生，提高焊缝的抗开裂性能。
20、2、本专利技术中添加金属镍为原料之一，可以提高堆焊金属中奥氏体稳定性，改善堆焊组织，改善残余应力的分布状态，提高焊缝的抗开裂性能。
21、3、本专利技术中加入适量的钼铁，保证堆焊金属具有一定的强硬性，加入适量的钛铁、锰铁和硅铁进行脱氧，并起到合金化作用，提高焊缝的硬度。
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1.一种高硬度低开裂性特种焊条，其特征在于，包括焊芯和包覆在所述焊芯外的药皮，所述药皮包括以下重量百分比的原料：白土子3%~6%、萤石20%~30%、二氧化钛6%~8%、钛铁4%~7%、钼铁2%~5%、高碳锰铁1%~3%、硅铁1%~3%、稀土氧化物4%~7%、金属镍10%~14%、余量为大理石，所述焊芯为H08A钢焊丝；所述萤石中CaF2的含量范围为90wt%~97wt%。
2.根据权利要求1所述的一种高硬度低开裂性特种焊条，其特征在于，所述稀土氧化物包括氧化铈、氧化镧、氧化钇中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的一种高硬度低开裂性特种焊条，其特征在于，所述硅铁为纯化硅铁，纯化的温度为720~750℃，保温时间为0.8~1.2h。
4.根据权利要求1所述的一种高硬度低开裂性特种焊条，其特征在于，所述高碳锰铁为纯化高碳锰铁，纯化的温度为300~350℃，保温时间为0.8~1.2h。
5.根据权利要求1~4任意一项所述的一种高硬度低开裂性特种焊条的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：按照所述重量百分比，称取所述药皮的原料，混合均匀后
6.根据权利要求5所述的一种高硬度低开裂性特种焊条的制备方法，其特征在于，所述烘干的温度为250~300℃。
7.根据权利要求5所述的一种高硬度低开裂性特种焊条的制备方法，其特征在于，所述粘结剂包括水玻璃、粘土中的一种或两种。
8.根据权利要求7所述的一种高硬度低开裂性特种焊条的制备方法，其特征在于，所述水玻璃包括钠水玻璃、钾水玻璃、钾钠水玻璃中的一种或多种。
9.根据权利要求8所述的一种高硬度低开裂性特种焊条的制备方法，其特征在于，所述水玻璃为钾钠水玻璃时，所述钾钠水玻璃的模数为2.8~3.1，所述钾钠水玻璃中钾元素与钠元素的摩尔比为2:1。
10.根据权利要求9所述的一种高硬度低开裂性特种焊条的制备方法，其特征在于，所述二氧化钛由锐钛二氧化钛和金红石二氧化钛组成，所述锐钛二氧化钛和金红石二氧化钛的质量比为2:5~6。
...【技术特征摘要】
1.一种高硬度低开裂性特种焊条，其特征在于，包括焊芯和包覆在所述焊芯外的药皮，所述药皮包括以下重量百分比的原料：白土子3%~6%、萤石20%~30%、二氧化钛6%~8%、钛铁4%~7%、钼铁2%~5%、高碳锰铁1%~3%、硅铁1%~3%、稀土氧化物4%~7%、金属镍10%~14%、余量为大理石，所述焊芯为h08a钢焊丝；所述萤石中caf2的含量范围为90wt%~97wt%。
2.根据权利要求1所述的一种高硬度低开裂性特种焊条，其特征在于，所述稀土氧化物包括氧化铈、氧化镧、氧化钇中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的一种高硬度低开裂性特种焊条，其特征在于，所述硅铁为纯化硅铁，纯化的温度为720~750℃，保温时间为0.8~1.2h。
4.根据权利要求1所述的一种高硬度低开裂性特种焊条，其特征在于，所述高碳锰铁为纯化高碳锰铁，纯化的温度为300~350℃，保温时间为0.8~1.2h。
5.根据权利要求1~4任意一项所述的一种高硬度低开裂性特种焊条的制备方法，其特征在于...
【专利技术属性】
技术研发人员：王志利，王兆玉，
申请(专利权)人：唐山蓝燕焊接材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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