本發(fā)明涉及焊接材料
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體涉及一種堆焊電焊條及其制備方法。
背景技術(shù)：
：堆焊作為材料表面改性的一種經(jīng)濟(jì)而快速的工藝方法，越來(lái)越廣泛地應(yīng)用于各個(gè)工業(yè)部門零件的制造修復(fù)中。為了最有效地發(fā)揮堆焊層的作用，希望采用的堆焊方法有較小的母材稀釋、較高的熔敷速度和優(yōu)良的堆焊層性能，即優(yōu)質(zhì)、高效、低稀釋率的堆焊技術(shù)。采用堆焊的方法來(lái)制造產(chǎn)品或修復(fù)機(jī)械零部件，不僅可以恢復(fù)零部件原來(lái)的尺寸，還可以進(jìn)一步提高工件的耐磨抗壓性能，這對(duì)降低生產(chǎn)成本，節(jié)約材料，提高使用壽命都有著重要意義。目前廣泛采用的堆焊焊條均具有良好的力學(xué)性能和機(jī)械性能，但是抗拉性能和屈服強(qiáng)度仍有待進(jìn)一步提高，而且在制備時(shí)會(huì)產(chǎn)生較多焊渣，難以清理，藥皮的含濕量較高，且形成的焊縫易開裂。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種堆焊電焊條及其制備方法，該堆焊電焊條成分配比合理，具有優(yōu)良的抗拉強(qiáng)度、韌性、屈服強(qiáng)度，制備過(guò)程中產(chǎn)生的焊渣較少，熔融完全，工藝高效節(jié)能污染小，提高了焊接的工作效率。本發(fā)明解決技術(shù)問(wèn)題采用如下技術(shù)方案：一種堆焊電焊條，包括焊芯和藥皮，焊芯選自h08a或h08e低碳鋼焊芯，所述藥皮包括以下重量份的原料：大理石40～60份、螢石10～20份、霧化硅鐵5～12份、碳化硅0.2～1.5份、納米鐵粉8～16份、鈦白粉10～20份、錳鐵5～12份、鉻粉3～10份、鎳粉3～6份、海泡石10～25份、硅酸鈉8～18份、輕質(zhì)碳酸鈣2～6份、增塑劑0.5～3份。優(yōu)選地，所述藥皮包括以下重量份的原料：大理石52份、螢石16份、霧化硅鐵8份、碳化硅0.8份、納米鐵粉13份、鈦白粉18份、錳鐵10份、鉻粉5份、鎳粉4份、海泡石18份、硅酸鈉15份、輕質(zhì)碳酸鈣3份、增塑劑1份。優(yōu)選地，所述增塑劑為鄰苯二甲酸二辛酯、環(huán)氧脂肪酸丁酯、三丙酸甘油酯中的一種或多種的組合。上述堆焊電焊條的制備方法，包括以下步驟：1）海泡石發(fā)酵：稱取海泡石，使用行星式球磨機(jī)干法球磨30～50min后，過(guò)200～300目篩，倒入發(fā)酵罐中，恒溫密閉發(fā)酵28～36小時(shí)；發(fā)酵結(jié)束后，過(guò)濾干燥得到海泡石濾渣；2）合金料燒結(jié)：向高溫窯爐內(nèi)依次加入霧化硅鐵、納米鐵粉、錳鐵、鉻粉、鎳粉、步驟1）制備的海泡石濾渣，關(guān)上爐門，并以80～100ml/min的速率吹入氮?dú)?，恒速升溫?50～850℃，保溫30～50min；再以60～80ml/min的速率吹入還原性氣體，恒速升溫至1150～1250℃，保溫20～40min；停止吹入氣體，自然冷卻至室溫，得到燒結(jié)合金料；3）藥皮干料制備：將燒結(jié)合金料、大理石、螢石、碳化硅、鈦白粉、輕質(zhì)碳酸鈣、增塑劑混合攪拌均勻，得到藥皮濕料；使用微波進(jìn)行兩段微波干燥，得到含水量小于1.5wt%的藥皮干料；4）壓制成型：將藥皮干料與焊芯放置于焊條涂料機(jī)上，加入硅酸鈉壓制成型，于300～350℃干燥保溫2～3小時(shí)，得到該堆焊焊條。優(yōu)選地，所述步驟1）干法球磨使用陶瓷研磨罐，公轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速為200～300r/min，自轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速為400～650r/min。優(yōu)選地，所述步驟2）恒速升溫至750～850℃的速率為8～15℃/min，恒速升溫至1150～1250℃的速率為15～25℃/min。優(yōu)選地，所述步驟2）還原性氣體選自氫氣、一氧化碳、甲烷中的一種或多種的組合。優(yōu)選地，所述步驟3）兩段微波干燥具體過(guò)程為：設(shè)置微波輸出功率2.6～3.8kw，以5～10℃/min的速率升溫至50～65℃，保溫5～10min，再以8～15℃/min的速率升溫至80～100℃，保溫3～8min。優(yōu)選地，所述步驟4）焊條涂料機(jī)的轉(zhuǎn)速為60～100r/min，壓制壓力為5～15mpa。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果：（1）本發(fā)明的堆焊電焊條，成分配比合理，藥皮成分中的穩(wěn)弧劑、造渣劑、造氣劑、脫氧劑、合金劑、稀渣劑、粘結(jié)劑等多種成分復(fù)配，協(xié)同作用，具有優(yōu)良的抗拉強(qiáng)度、韌性、屈服強(qiáng)度，制備過(guò)程中產(chǎn)生的焊渣較少，熔融完全，焊縫牢固，不易開裂，工藝高效節(jié)能污染小，提高了焊接的工作效率。（2）本發(fā)明的堆焊電焊條，大理石、螢石作為穩(wěn)弧劑、造渣劑或造氣劑，能夠保持電弧穩(wěn)定燃燒，保護(hù)焊縫金屬中的氧含量，防止空氣中氧和氮的侵入；霧化硅鐵、碳化硅、納米鐵粉、錳鐵、鉻粉、鎳粉作為脫氧劑或合金劑，能夠提高焊縫的金屬性能，補(bǔ)償燒損及向焊縫中補(bǔ)充合金元素，保證焊縫的化學(xué)性能；輕質(zhì)碳酸鈣燃燒后能夠產(chǎn)生二氧化碳的惰性氣氛，防止氧化；硅酸鈉又稱水玻璃，具有良好的粘結(jié)性，能夠牢固地將藥皮與焊芯粘接。（3）本發(fā)明的堆焊電焊條的制備中，海泡石的微孔結(jié)構(gòu)發(fā)酵能能夠吸附沼液，去除海泡石內(nèi)部的酸性雜質(zhì)，輔助合金材料的燒結(jié)，能夠在惰性和還原性氣氛下，發(fā)生氧化放熱反應(yīng)，促進(jìn)焊條熔融；球磨和微波干燥的方法，均具有高效、能耗低、清潔等特點(diǎn)，不會(huì)產(chǎn)生焊渣和粉塵，精確的溫控保證了干燥的均勻度。具體實(shí)施方式以下結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述。實(shí)施例1一種堆焊電焊條，包括焊芯和藥皮，焊芯選自h08a低碳鋼焊芯，所述藥皮包括以下重量的原料：大理石52kg、螢石16kg、霧化硅鐵8kg、碳化硅0.8kg、納米鐵粉13kg、鈦白粉18kg、錳鐵10kg、鉻粉5kg、鎳粉4kg、海泡石18kg、硅酸鈉15kg、輕質(zhì)碳酸鈣3kg、增塑劑鄰苯二甲酸二辛酯1kg。上述堆焊電焊條的制備方法，包括以下步驟：1）海泡石發(fā)酵：稱取海泡石，使用行星式球磨機(jī)干法球磨45min后，過(guò)200～300目篩，倒入發(fā)酵罐中，恒溫密閉發(fā)酵34小時(shí)；發(fā)酵結(jié)束后，過(guò)濾干燥得到海泡石濾渣；其中，干法球磨使用陶瓷研磨罐，公轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速為200～300r/min，自轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速為400～650r/min。2）合金料燒結(jié)：向高溫窯爐內(nèi)依次加入霧化硅鐵、納米鐵粉、錳鐵、鉻粉、鎳粉、步驟1）制備的海泡石濾渣，關(guān)上爐門，并以80～100ml/min的速率吹入氮?dú)?，?0℃/min速率恒速升溫至800℃，保溫45min；再以60～80ml/min的速率吹入一氧化碳，以20℃/min速率恒速升溫至1200℃，保溫35min；停止吹入氣體，自然冷卻至室溫，得到燒結(jié)合金料。3）藥皮干料制備：將燒結(jié)合金料、大理石、螢石、碳化硅、鈦白粉、輕質(zhì)碳酸鈣、增塑劑混合攪拌均勻，得到藥皮濕料；使用微波進(jìn)行兩段微波干燥，得到含水量小于1.5wt%的藥皮干料；其中，兩段微波干燥具體過(guò)程為：設(shè)置微波輸出功率2.6～3.8kw，以10℃/min的速率升溫至60℃，保溫9min，再以12℃/min的速率升溫至95℃，保溫8min。4）壓制成型：將藥皮干料與焊芯放置于焊條涂料機(jī)上，加入硅酸鈉壓制成型，于350℃干燥保溫3小時(shí)，得到該堆焊焊條。其中，焊條涂料機(jī)的轉(zhuǎn)速為60～100r/min，壓制壓力為5～15mpa。實(shí)施例2一種堆焊電焊條，包括焊芯和藥皮，焊芯選自h08e低碳鋼焊芯，所述藥皮包括以下重量的原料：大理石46kg、螢石12kg、霧化硅鐵8kg、碳化硅0.9kg、納米鐵粉12kg、鈦白粉15kg、錳鐵7kg、鉻粉6kg、鎳粉4kg、海泡石15kg、硅酸鈉14kg、輕質(zhì)碳酸鈣3kg、增塑劑鄰苯二甲酸二辛酯2.3kg。上述堆焊電焊條的制備方法，包括以下步驟：1）海泡石發(fā)酵：稱取海泡石，使用行星式球磨機(jī)干法球磨30min后，過(guò)200～300目篩，倒入發(fā)酵罐中，恒溫密閉發(fā)酵36小時(shí)；發(fā)酵結(jié)束后，過(guò)濾干燥得到海泡石濾渣；其中，干法球磨使用陶瓷研磨罐，公轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速為200～300r/min，自轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速為400～650r/min。2）合金料燒結(jié)：向高溫窯爐內(nèi)依次加入霧化硅鐵、納米鐵粉、錳鐵、鉻粉、鎳粉、步驟1）制備的海泡石濾渣，關(guān)上爐門，并以80～100ml/min的速率吹入氮?dú)?，?5℃/min速率恒速升溫至835℃，保溫42min；再以60～80ml/min的速率吹入氫氣，以18℃/min速率恒速升溫至1180℃，保溫34min；停止吹入氣體，自然冷卻至室溫，得到燒結(jié)合金料。3）藥皮干料制備：將燒結(jié)合金料、大理石、螢石、碳化硅、鈦白粉、輕質(zhì)碳酸鈣、增塑劑混合攪拌均勻，得到藥皮濕料；使用微波進(jìn)行兩段微波干燥，得到含水量小于1.5wt%的藥皮干料；其中，兩段微波干燥具體過(guò)程為：設(shè)置微波輸出功率2.6～3.8kw，以7℃/min的速率升溫至68℃，保溫7min，再以13℃/min的速率升溫至96℃，保溫8min。4）壓制成型：將藥皮干料與焊芯放置于焊條涂料機(jī)上，加入硅酸鈉壓制成型，于300～350℃干燥保溫2～3小時(shí)，得到該堆焊焊條。其中，焊條涂料機(jī)的轉(zhuǎn)速為60～100r/min，壓制壓力為5～15mpa。實(shí)施例3一種堆焊電焊條，包括焊芯和藥皮，焊芯選自h08a低碳鋼焊芯，所述藥皮包括以下重量的原料：大理石53kg、螢石12kg、霧化硅鐵10kg、碳化硅0.7kg、納米鐵粉12kg、鈦白粉15kg、錳鐵6kg、鉻粉4kg、鎳粉5kg、海泡石17kg、硅酸鈉13kg、輕質(zhì)碳酸鈣5kg、增塑劑環(huán)氧脂肪酸丁酯2.3kg。上述堆焊電焊條的制備方法，包括以下步驟：1）海泡石發(fā)酵：稱取海泡石，使用行星式球磨機(jī)干法球磨50min后，過(guò)200～300目篩，倒入發(fā)酵罐中，恒溫密閉發(fā)酵36小時(shí)；發(fā)酵結(jié)束后，過(guò)濾干燥得到海泡石濾渣；其中，干法球磨使用陶瓷研磨罐，公轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速為200～300r/min，自轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速為400～650r/min。2）合金料燒結(jié)：向高溫窯爐內(nèi)依次加入霧化硅鐵、納米鐵粉、錳鐵、鉻粉、鎳粉、步驟1）制備的海泡石濾渣，關(guān)上爐門，并以80～100ml/min的速率吹入氮?dú)?，?5℃/min速率恒速升溫至850℃，保溫30min；再以60～80ml/min的速率吹入甲烷，以25℃/min速率恒速升溫至1250℃，保溫30min；停止吹入氣體，自然冷卻至室溫，得到燒結(jié)合金料。3）藥皮干料制備：將燒結(jié)合金料、大理石、螢石、碳化硅、鈦白粉、輕質(zhì)碳酸鈣、增塑劑混合攪拌均勻，得到藥皮濕料；使用微波進(jìn)行兩段微波干燥，得到含水量小于1.5wt%的藥皮干料；其中，兩段微波干燥具體過(guò)程為：設(shè)置微波輸出功率2.6～3.8kw，以8℃/min的速率升溫至65℃，保溫8min，再以12℃/min的速率升溫至95℃，保溫5min。4）壓制成型：將藥皮干料與焊芯放置于焊條涂料機(jī)上，加入硅酸鈉壓制成型，于330℃干燥保溫2.2小時(shí)，得到該堆焊焊條。其中，焊條涂料機(jī)的轉(zhuǎn)速為60～100r/min，壓制壓力為5～15mpa。實(shí)施例4一種堆焊電焊條，包括焊芯和藥皮，焊芯選自h08e低碳鋼焊芯，所述藥皮包括以下重量的原料：大理石57kg、螢石18kg、霧化硅鐵11kg、碳化硅1.3kg、納米鐵粉15kg、鈦白粉18kg、錳鐵10kg、鉻粉7kg、鎳粉5kg、海泡石22kg、硅酸鈉16kg、輕質(zhì)碳酸鈣5kg、增塑劑三丙酸甘油酯2.8kg。上述堆焊電焊條的制備方法，包括以下步驟：1）海泡石發(fā)酵：稱取海泡石，使用行星式球磨機(jī)干法球磨46min后，過(guò)200～300目篩，倒入發(fā)酵罐中，恒溫密閉發(fā)酵34小時(shí)；發(fā)酵結(jié)束后，過(guò)濾干燥得到海泡石濾渣；其中，干法球磨使用陶瓷研磨罐，公轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速為200～300r/min，自轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速為400～650r/min。2）合金料燒結(jié)：向高溫窯爐內(nèi)依次加入霧化硅鐵、納米鐵粉、錳鐵、鉻粉、鎳粉、步驟1）制備的海泡石濾渣，關(guān)上爐門，并以80～100ml/min的速率吹入氮?dú)猓?2℃/min速率恒速升溫至786℃，保溫45min；再以60～80ml/min的速率吹入一氧化碳，以22℃/min速率恒速升溫至1176℃，保溫35min；停止吹入氣體，自然冷卻至室溫，得到燒結(jié)合金料。3）藥皮干料制備：將燒結(jié)合金料、大理石、螢石、碳化硅、鈦白粉、輕質(zhì)碳酸鈣、增塑劑混合攪拌均勻，得到藥皮濕料；使用微波進(jìn)行兩段微波干燥，得到含水量小于1.5wt%的藥皮干料；其中，兩段微波干燥具體過(guò)程為：設(shè)置微波輸出功率2.6～3.8kw，以6℃/min的速率升溫至60℃，保溫8min，再以12℃/min的速率升溫至88℃，保溫6min。4）壓制成型：將藥皮干料與焊芯放置于焊條涂料機(jī)上，加入硅酸鈉壓制成型，于340℃干燥保溫2.5小時(shí)，得到該堆焊焊條。其中，焊條涂料機(jī)的轉(zhuǎn)速為60～100r/min，壓制壓力為5～15mpa。性能測(cè)試：對(duì)上述實(shí)施例1-4制備的堆焊電焊條進(jìn)行了抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度、拉伸率的測(cè)量，這三個(gè)測(cè)量指標(biāo)的最低標(biāo)準(zhǔn)值分別為490mpa、410mpa、22%。具體測(cè)量結(jié)果見下表。實(shí)施例抗拉強(qiáng)度/mpa屈服強(qiáng)度/mpa拉伸率/%176857238272854327369751824471453729由上表可以看出，本發(fā)明的堆焊電焊條的力學(xué)性能如抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度、拉伸率大大超過(guò)了標(biāo)準(zhǔn)值，焊縫牢固，不易開裂，實(shí)現(xiàn)了焊條的細(xì)顆粒溶滴過(guò)渡。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，本發(fā)明的保護(hù)范圍并不僅局限于上述實(shí)施例，凡屬于本發(fā)明思路下的技術(shù)方案均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本
技術(shù)領(lǐng)域：
的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理前提下的若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。當(dāng)前第1頁(yè)12