一种热锻模具修复用堆焊焊条[发明专利]

*CN101898284A*

(10)申请公布号 CN 101898284 A(43)申请公布日 2010.12.01

(12)发明专利申请

(21)申请号 201010225376.4(22)申请日 2010.07.14

(71)申请人中国船舶重工集团公司第七二五研

究所

地址471039 河南省洛阳市涧西区西苑路

21号(72)发明人薛旭斌 姚上卫

(74)专利代理机构洛阳市凯旋专利事务所

41112

代理人王自刚(51)Int.Cl.

B23K 35/30(2006.01)B23K 35/365(2006.01)B23K 35/40(2006.01)

权利要求书 1 页 说明书 4 页

(54)发明名称

一种热锻模具修复用堆焊焊条(57)摘要

本发明介绍了一种热锻模具修复用堆焊焊条，包括使用符合GB/T3429要求的低碳钢H08A焊芯，药皮的固体组分质量含量为：大理石：30～40％、萤石：12～20％、锆英砂：1.5～3％、纯碱：0～2％、硅微粉：2～5％、钛白粉：1～3％、金

氟化稀土：1～2％、金属锰：3～云母：0～3％、

7％、硅铁：2～5％、钛铁：4～6％、金属铬：4～8％、钼铁：4～8％、金属镍：6～12％、铝镁合金：1～2％。本发明的焊条性能优良，焊条表面光滑、成品率高、偏心稳定；电弧较易引燃，燃烧平稳；药皮均匀熔化，焊缝成型美观，熔渣易清除；熔敷金属堆焊层焊态硬度适中，达到热锻模具要求，提高热锻模具的使用寿命周期。CN 101898284 ACN 101898284 A

权 利 要 求 书

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1.一种热锻模具修复用堆焊焊条，包括使用符合GB/T3429要求的低碳钢H08A焊芯，其特征是：堆焊焊条药皮的固体组分中各组分及其质量含量为：大理石：30～40％、萤石：12～20％、锆英砂：1.5～3％、纯碱：0～2％、硅微粉：2～5％、钛白粉：1～3％、金云母：0～3％、质量含量REO≥80％，F≥25％的氟化稀土：1～2％、金属锰：3～7％、硅质量含量40.0～47.0％的硅铁：2～5％、钛质量含量25.0～35.0％的钛铁：4～6％、金属铬：4～8％、钼质量含量55～80％的钼铁：4～8％、金属镍：6～12％、铝质量含量47～53％的铝镁合金：1～2％。

2.根据权利要求1所述热锻模具修复用堆焊焊条，其特征是：所述的药皮的固体组分中各组分的质量成分含量以及粒度要求为：大理石：CaCO3≥95％，S≤0.030％，P≤0.030％，100％过目数颗粒度为60目；萤石：CaF2≥95％，SiO2≤3.0％，S≤0.03％，P≤0.02％，100％过目数颗粒度为60目；锆英砂：ZrO2≥63.0％，SiO2≤35.0％，S≤0.03％，P≤0.20％，100％过目数颗粒度为80目；纯碱：NaCO3≥98％，100％过目数颗粒度为80目；硅微粉：SiO2≥97％，S≤0.03％，P≤0.03％，100％过目数颗粒度为200目；钛白粉：TiO2≥98.0％，S≤0.05％，P≤0.05％，100％过目数颗粒度为200目；金云母：SiO2：44～58％，Al2O3：25～40％，K2O≥6％，100％过目数颗粒度为40目；氟化稀土：100％过目数颗粒度为60目；金属锰：Mn≥96％，C≤0.1％，S≤0.03％，P≤0.04％，100％过目数颗粒度为60目；硅铁：Mn≤0.7％，S≤0.02％，P≤0.04％，100％过目数颗粒度为40目；钛铁：S≤0.03％，P≤0.05％，100％过目数颗粒度为40目；金属铬：Cr≥98.0％，C≤0.02％，S≤0.02％，P≤0.01％，100％过目数颗粒度为60目；钼铁：C≤0.20％，S≤0.10％，P≤0.08％，100％过目数颗粒度为60目；金属镍：Ni≥96％，S≤0.03％，P≤0.03％，100％过目数颗粒度为60目；铝镁合金：Al：47～53％，Mg≥47％，Al+Mg≥97％，100％过目数颗粒度为40目。

3.一种权利要求1所述热锻模具修复用堆焊焊条的制备方法，其特征是：将符合要求配比的药皮原材料固体组分混合均匀后，加入占固体组分质量20～30％的20℃条件下43～48Be的水玻璃进行湿混，在焊条生产设备上进行焊条制备。

4.根据权利要求3所述热锻模具修复用堆焊焊条的制备方法，其特征是：所述的水玻璃为纯钠水玻璃，各组分含量为：SiO2≥29％，Na2O≥9％，模数为：2.8～3.2M。

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CN 101898284 A

说 明 书

一种热锻模具修复用堆焊焊条

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技术领域

[0001]

本发明涉及一种焊接技术，特别是一种热锻模具修复用堆焊焊条。

背景技术

锻造行业的成本包括原材料、劳动力、模具和能源等，其中模具费用占据相当大的

比例。由于断裂、塌陷、热疲劳、热磨损等原因，模具会发生失效。在传统工艺上，模具失效后，可采用局部焊接或整体下落两种方式进行模具修复。前者经济效益不高，后者则在模具下落3～5次后便告报废，并且由于锻模基材质量的减少，其机械性能加速降低，造成模具提前报废，同时支出比较大的机加工费用和热处理费用。[0003] 根据模具行业的发展，采用堆焊翻新技术可以有以下优势：(1)最大限度利用模块材料，可以保持模块高度，理论上可以无数次反复进行，节约大量基材；(2)可以修复因模块尺寸不够而报废的模具；(3)可只加工型腔部分，其他部位不需要再加工，节约加工费用；(4)提高模具寿命，根据模具不同部位的不同失效方式，选择不同的焊材，使得各部位寿命匹配，从而提高整套模具使用寿命；(5)由于堆焊修复和翻新使得模具的使用寿命提高，减少了换模次数及停机时间，也减轻了工人的劳动强度，使设备利用率大大提高。模具堆焊符合当前国家节能降耗、发展循环经济的政策方向，也有利于节约生产成本，增强企业的市场竞争力。

[0002]

发明内容

[0004] 本发明所要解决的技术问题是提供一种热锻模具修复用堆焊焊条，从而能够适用于结构件制造业、机械行业、重型设备的组装修补领域，在锻锤底座，卡盘、支承板、压床垫板、支柱、锤体和销座的锻造修补作业，以及高合金表面打底，锻模的断裂处的接合修复加工，特别是用于锻钢件和铸钢件的焊接加工；本发明进一步要解决的技术问题是提供的焊条工艺性能好，电弧易引燃，在焊接过程中燃烧平稳，药皮均匀熔化，在焊接过程中飞溅少，焊缝成型美观，熔渣容易清除；从而节约生产成本，增强企业的市场竞争力，[0005] 为了实现解决上述技术问题的目的，本发明采用了如下技术方案：[0006] 本发明的一种热锻模具修复用堆焊焊条，包括使用符合GB/T3429要求的低碳钢H08A焊芯，特征在于药皮固体组分中各组分及其质量含量为：大理石：30～40％、萤石：12～20％、锆英砂：1.5～3％、纯碱：0～2％、硅微粉：2～5％、钛白粉：1～3％、金云母：0～3％、质量含量REO≥80％，F≥25％的氟化稀土：1～2％、金属锰：3～7％、硅质量含量40.0～47.0％的硅铁：2～5％、钛质量含量25.0～35.0％的钛铁：4～6％、金属铬：4～8％、钼质量含量55～80％的钼铁：4～8％、金属镍：6～12％、铝质量含量47～53％的铝镁合金：1～2％。

[0007] 本发明的堆焊焊条，所述的药皮的固体组分中各组分的质量成分含量以及粒度要求为：大理石：CaCO3≥95％，S≤0.030％，P≤0.030％，100％过目数颗粒度为60目；萤石：CaF2≥95％，SiO2≤3.0％，S≤0.03％，P≤0.02％，100％过目数颗粒度为60目；锆英砂：

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说 明 书

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ZrO2≥63.0％，SiO2≤35.0％，S≤0.03％，P≤0.20％，100％过目数颗粒度为80目；纯碱：NaCO3≥98％，100％过目数颗粒度为80目；硅微粉：SiO2≥97％，S≤0.03％，P≤0.03％，100％过目数颗粒度为200目；钛白粉：TiO2≥98.0％，S≤0.05％，P≤0.05％，100％过目数颗粒度为200目；金云母：SiO2：44～58％，Al2O3：25～40％，K2O≥6％，100％过目数颗粒度为40目；氟化稀土：100％过目数颗粒度为60目；金属锰：Mn≥96％，C≤0.1％，S≤0.03％，P≤0.04％，100％过目数颗粒度为60目；硅铁：Mn≤0.7％，S≤0.02％，P≤0.04％，100％过目数颗粒度为40目；钛铁：S≤0.03％，P≤0.05％，100％过目数颗粒度为40目；金属铬：Cr≥98.0％，C≤0.02％，S≤0.02％，P≤0.01％，100％过目数颗粒度为60目；钼铁：C≤0.20％，S≤0.10％，P≤0.08％，100％过目数颗粒度为60目；金属镍：Ni≥96％，S≤0.03％，P≤0.03％，100％过目数颗粒度为60目；铝镁合金：Al：47～53％，Mg≥47％，Al+Mg≥97％，100％过目数颗粒度为40目。[0008] 所述的堆焊焊条的制备工艺为：将符合要求配比的药皮原材料固体组分混合均匀后，加入占固体组分质量20～30％的20℃条件下43～48Be的水玻璃进行湿混，在焊条生产设备上进行焊条制备。

[0009] 进一步具体的技术要求是：所述的水玻璃为纯钠水玻璃，各组分含量为：SiO2≥29％，Na2O≥9％，模数为：2.8～3.2M。

[0010] 本焊条药皮中各成分的主要作用简述如下：[0011] 大理石：主要作用是造渣、造气，提高熔渣碱度，稳弧、脱硫，增大熔渣表面张力和界面张力。因而将药皮中大理石含量控制在30～40％。[0012] 萤石：主要作用是造渣，适量的添加可调整熔渣的熔点和粘度，增加其流动性，活化熔池，改善脱渣，除氢。萤石加入过量时，对电弧稳定性不利。[0013] 锆英砂：主要作用是造渣，跟其他粉料配合可改善脱渣性。当锆英砂含量低于1％时，熔渣的脱渣性不好。锆英砂含量过高时，增加焊条成本。[0014] 纯碱、钛白粉：主要作用是稳弧并能改善压涂性能。[0015] 硅微粉：主要起到造渣的作用，细化熔滴。[0016] 金云母：主要作用是造渣，改善压涂性能，稳定电弧，增加药皮的透气性，利于药皮水分排出，避免药皮开裂。加入量过多有增氢的作用，因而应控制在3％以下。[0017] 氟化稀土：主要作用是稀渣，加入量太多时，对熔渣的覆盖性不利，同时增加焊条成本，因而应控制在2％以下。[0018] 金属锰：可以起到脱硫脱氧、防止热脆的作用，还可以向焊缝中过渡Mn元素，能细化晶粒以改善机械性能，提高耐磨性。根据熔敷金属成分要求，限制药皮中金属锰在3～7％。

[0019] 硅铁：主要起到脱氧的作用。其脱氧产物也参与造渣，加入量低于1％时，脱氧不充分，加入量高于5％时，可能增加焊缝中Si含量。根据熔敷金属成分要求，因而控制硅铁加入量为2～5％。[0020] 钛铁：主要起到脱氧的作用。同时在焊接时具有防止晶粒粗大，细化晶粒和固定碳的作用。

[0021] 金属铬：向焊缝中过渡Cr元素，起到合金剂的作用。能够提高焊缝的耐磨性。焊缝中铬元素含量是本发明的关键之一，其含量对熔敷金属焊态和经热处理态后的硬度有关。

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说 明 书

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根据熔敷金属成分要求，控制药皮中金属铬在4～8％。[0022] 钼铁：向焊缝中过渡Mo元素，起到合金剂的作用。能够抑制焊缝金属的回火脆性，有二次硬化作用，能够提高焊缝金属的热强性。焊缝中钼元素含量也是本发明的关键之一，其含量对熔敷金属焊态和经热处理态后的硬度同样有关。根据熔敷金属成分要求，控制药皮中金属铬在4～8％。

金属镍：向焊缝中过渡Ni元素，起到合金剂的作用。它与铬、钼联合作用，可以提

高焊缝金属的热强性。焊缝中镍元素含量也是本发明的关键之一，其含量对熔敷金属焊态和经热处理态后的硬度同样有关。根据熔敷金属成分要求，控制药皮中金属镍在6～12％。[0024] 铝镁合金：主要起到脱氧的作用，其脱氧产物也参与造渣。大量试验确定铝镁合金的含量控制在2％以下较为合适。

[0025] 本发明的堆焊焊条熔敷金属化学成分容易控制，其化学成分质量百分比含量见表1，本发明焊条焊接规范及焊后热处理制度见表2。[0026] 表1本发明焊条熔敷金属化学成分，％

[0023] [0027]

[0028] [0029]

表2焊条焊接规范及热处理制度

本发明的堆焊焊条在上述焊接规范及焊后热处理制度下得到的熔敷金属硬度平

均值为35～38HRC。

[0031] 通过采用上述技术方案，本发明的热锻模具修复用堆焊焊条效果为：[0032] 1)焊条性能优良，焊条表面光滑、成品率高、偏心稳定；[0033] 2)焊条电弧较易引燃，在焊接过程中燃烧平稳；[0034] 3)焊条的药皮均匀熔化，无成块脱落现象；[0035] 4)焊缝成型美观，熔渣容易清除；[0036] 5)熔敷金属堆焊层焊态硬度适中，有利于机械加工，焊接完毕经热处理后硬度达到热锻模具的使用性能要求、提高了热锻模具的使用寿命周期。

[0030]

具体实施方式[0037] 实施例1

[0038] 本发明的堆焊焊条采用的药皮各组分及其质量份数如下：大理石：30％；萤石：20％；锆英砂：3％；纯碱：2％；硅微粉：5％；钛白粉：3％；金云母：3％；氟化稀土：2％；金属锰：3％；硅铁：2％；钛铁：4％；金属铬：8％；钼铁：8％；金属镍：6％；铝镁合金：1％。[0039] 该实施例熔敷金属化学成分质量百分比为：C：0.068；S：0.0085；P：0.016；Si：

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说 明 书

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0.259；Mn：1.54；Cr：2.06；Ni：2.87；Mo：1.12；V：0.24；Fe：余量。[0040] 将上述药皮原材料混合均匀后，按照固体组分质量的加入占固体组分质量含量20～30％的43～48Be(20℃)的纯钠水玻璃，制备出药皮用膏体，用常规工艺在焊条生产设备上进行焊条制备。

[0041] 按照上述工艺生产的焊条，生产工艺性能优良，焊条表面光滑、成品率高、偏心稳定；电弧较易引燃，在焊接过程中燃烧平稳；药皮均匀熔化，无成块脱落现象；焊缝成型美观，熔渣容易清除；熔敷金属堆焊层硬度为37.4HRC，硬度适中。[0042] 实施例2

[0043] 药皮各组分及其质量份数如下：大理石：36％；萤石：14％；锆英砂：2％；纯碱：1％；硅微粉：2％；钛白粉：1％；金云母：1％；氟化稀土：1％；金属锰：5％；硅铁：5％；钛铁：6％；金属铬：4％；钼铁：8％；金属镍：12％；铝镁合金：2％。[0044] 其他条件与实施例1相同。[0045] 按照上述工艺生产的焊条，生产工艺性能优良，焊条表面光滑、成品率高、偏心稳定；电弧较易引燃，在焊接过程中燃烧平稳；药皮均匀熔化，无成块脱落现象；焊缝成型美观，熔渣容易清除；熔敷金属堆焊层硬度适中。[0046] 实施例3

[0047] 药皮各组分及其质量份数如下：大理石：40％；萤石：12％；锆英砂：1.5％；纯碱：0.5％；硅微粉：3％；钛白粉：1％；金云母：0.5％；氟化稀土：1％；金属锰：7％；硅铁：3％；钛铁：5％；金属铬：8％；钼铁：4％；金属镍：12％；铝镁合金：1.5％。[0048] 其他条件与实施例1相同。[0049] 按照上述工艺生产的焊条，生产工艺性能优良，焊条表面光滑、成品率高、偏心稳定；电弧较易引燃，在焊接过程中燃烧平稳；药皮均匀熔化，无成块脱落现象；焊缝成型美观，熔渣容易清除；熔敷金属堆焊层硬度适中。

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