一种激光熔敷多股绞合焊丝及其制备工艺
阅读说明：本技术 一种激光熔敷多股绞合焊丝及其制备工艺 (Laser deposited multi-strand stranded welding wire and preparation process thereof ) 是由 梁裕 李宏伟 高金良 于 2019-11-21 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种激光熔敷多股绞合焊丝的制备工艺,包括如下步骤：将药芯粉末的原料分别进行热处理3-6h,热处理温度为150-220℃,冷却,混合均匀得到药芯粉末；采用钢带包裹药芯粉末,粗拉拔,再进行精拉拔,绞制得到激光熔敷多股绞合焊丝。本发明公开了上述激光熔敷多股绞合焊丝焊接工艺,包括如下步骤：将母材表面去污,接着进行热处理；将上述激光熔敷多股绞合焊丝进行预热,然后进行激光熔覆；激光熔覆过程中,采用上述预热后激光熔敷多股绞合焊丝以焊缝为中心线进行两侧对称熔敷；激光熔敷后打磨焊接接头表面,去除表面发黑区域。(The invention discloses a preparation process of a laser deposited multi-strand stranded welding wire, which comprises the following steps: respectively carrying out heat treatment on the raw materials of the flux-cored powder for 3-6h at the heat treatment temperature of 150-; and coating the flux-cored powder by using a steel belt, roughly drawing, finely drawing and stranding to obtain the laser deposited multi-strand stranded welding wire. The invention discloses a welding process of the laser deposited multi-strand stranded welding wire, which comprises the following steps of: decontaminating the surface of the parent metal, and then carrying out heat treatment; preheating the laser cladding multi-strand stranded welding wire, and then carrying out laser cladding; in the laser cladding process, the preheated laser cladding stranded welding wires are adopted to carry out bilateral symmetry cladding by taking the welding seam as a central line; and polishing the surface of the welding joint after laser cladding, and removing a blackened surface area.)
技术领域
本发明涉及绞合焊丝技术领域，尤其涉及一种激光熔敷多股绞合焊丝及其制备工艺、焊接工艺。
背景技术
激光具有亮度高、方向性强、单色性强等特点，作为一种新兴的表面处理技术越来越多的应用于各个领域。激光熔覆原理就是利用高能激光束熔化药芯焊丝在母材表面，并形成一层与母材呈冶金结合的熔覆层。很多设备的生产率和产品质量都是由其使用寿命决定的，而采用激光熔覆技术可以提高设备的使用特性，使其表面具有耐磨、耐高温、抗冲击等性能，从而提高设备的使用寿命。
激光熔覆需要使用特定的药芯焊丝熔融填覆，目前应用广泛的激光熔覆材料主要有：镍基、钴基、铁基合金、碳化钨复合材料等，而目前现有的药芯焊丝一般达不到激光熔覆操作的要求，其接头抗拉强度较低，易磨损，力学性能较差。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种激光熔敷多股绞合焊丝及其制备工艺、焊接工艺。
一种激光熔敷多股绞合焊丝的制备工艺，包括如下步骤：
S1、将药芯粉末的原料分别进行热处理3-6h，热处理温度为150-220℃，冷却，混合均匀得到药芯粉末；
S2、采用钢带包裹药芯粉末，粗拉拔，再进行精拉拔，绞制得到激光熔敷多股绞合焊丝。
优选地，S1中，药芯粉末的原料按质量百分比包括：碳化硅12-18％，长石2-8％，锰铁2-3％，高碳铬铁10-16％，钼粉1-4％，氟化钙1-5％，碳化硼0.5-1.8％，钪硅铁灰石1-2％，余量为碳化钨。
优选地，碳化硅粒径为50-100μm；碳化钨粒径为38-74μm；高碳铬铁、长石、氟化钙、碳化硼、锰铁、钼粉、钪硅铁灰石的目数为100-200目。
优选地，S2中，钢带与药芯粉末的质量比为5-7：3-4。
优选地，S2中，粗拉拔过程中采用孔径为4-6mm拉拔模具。
优选地，S2中，激光熔敷多股绞合焊丝的直径为1-2mm。
一种激光熔敷多股绞合焊丝，采用上述预热后激光熔敷多股绞合焊丝的制备工艺制得。
上述激光熔敷多股绞合焊丝焊接工艺，包括如下步骤：
(1)将母材表面去污，接着进行热处理；
(2)将权利要求7所述激光熔敷多股绞合焊丝进行预热，然后进行激光熔覆；激光熔覆过程中，采用上述预热后激光熔敷多股绞合焊丝以焊缝为中心线进行两侧对称熔敷，送丝速度为0.8-1.2m/min，熔敷速度为1.8-2.2m/min，激光功率为7.5-8.5kW，光斑直径为4mm；
(3)激光熔敷后打磨焊接接头表面，去除表面发黑区域。
优选地，步骤(1)中，热处理使母材温度为200-300℃。
本发明技术效果如下：
(1)钪硅铁灰石在本发明激光熔敷过程中，可形成形成弥散相粒子分布于焊缝内，促进晶体发生交滑移和均匀变形，而碳化硅可以提高金属的流动性，使得焊丝易于成型，配合钪硅铁灰石作用，即使激光熔敷的熔池冷却凝固结晶速度快，也显著抑制凝固裂纹的产生，并且所得焊接接头表面均匀、成形良好，减少激光熔覆层出现裂纹、气孔等缺陷的几率，提高激光熔覆层表面的磨损系数，增长使用寿命；
(2)通过对焊材、母材均进行预热，使得母材与焊材在激光熔敷焊接之前就已经具备大量能量，光斑能够充分熔化母材表面形成熔池，让焊丝与母材充分冶炼从而形成冶金结合，成分均匀分布，保证熔覆层的成型性；
(3)采用本发明焊丝经激光熔覆，熔覆层厚度为0.8-1.2mm，表面平整，无裂纹、气孔等缺陷，熔覆层与母材结合为冶金结合，综合性能良好，对熔敷完成后的接头按《GB/T228-2002金属材料室温拉伸试验方法》进行室温拉伸力学性能测试，焊接接头抗拉强度可达420MPa，熔覆层硬度为50-56HRC，磨损系数ε为30-34，适合要求具有高的耐磨性、力学性能要求高的机械零件或设备使用。
具体实施方式
下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
一种激光熔敷多股绞合焊丝的制备工艺，包括如下步骤：
S1、将药芯粉末的原料分别置于真空加热炉中进行热处理3h，热处理温度为220℃，冷却至室温，送入混料机中混合均匀得到药芯粉末；
药芯粉末的原料按质量百分比包括：粒径为50-100μm的碳化硅12％，200目长石8％，200目锰铁2％，200目高碳铬铁16％，200目钼粉1％，200目氟化钙5％，200目碳化硼0.5％，200目钪硅铁灰石2％，余量为粒径为38-74μm的碳化钨；
S2、采用钢带包裹药芯粉末，钢带与药芯粉末的质量比为5：4；经孔径为5.5mm拉拔模具粗拉拔，再进行精拉拔，绞制得到直径为2mm的激光熔敷多股绞合焊丝。
上述激光熔敷多股绞合焊丝焊接工艺，包括如下步骤：
(1)将母材表面Q345钢板表面油污除去，接着进行热处理使母材温度为200℃；
(2)将上述激光熔敷多股绞合焊丝预热40min，预热温度为245℃，然后采用YLS-4000连续光纤激光器作为热源进行激光熔覆；激光熔覆过程中，采用上述预热后激光熔敷多股绞合焊丝以焊缝为中心线进行两侧对称熔敷，送丝速度为1.2m/min，熔敷速度为1.8m/min，激光功率为8.5kW，光斑直径为4mm；
(3)激光熔敷后打磨焊接接头表面，去除表面发黑区域。
实施例2
一种激光熔敷多股绞合焊丝的制备工艺，包括如下步骤：
S1、将药芯粉末的原料分别置于真空加热炉中进行热处理6h，热处理温度为150℃，冷却至室温，送入混料机中混合均匀得到药芯粉末；
药芯粉末的原料按质量百分比包括：粒径为50-100μm的碳化硅18％，160目长石2％，160目锰铁3％，160目高碳铬铁10％，160目钼粉4％，160目氟化钙1％，160目碳化硼1.8％，160目钪硅铁灰石1％，余量为粒径为38-74μm的碳化钨；
S2、采用钢带包裹药芯粉末，钢带与药芯粉末的质量比为7：3；经孔径为6mm拉拔模具粗拉拔，再进行精拉拔，绞制得到直径为1.8mm的激光熔敷多股绞合焊丝。
上述激光熔敷多股绞合焊丝焊接工艺，包括如下步骤：
(1)将母材表面Q345钢板表面油污除去，接着进行热处理使母材温度为300℃；
(2)将上述激光熔敷多股绞合焊丝预热20min，预热温度为350℃，然后采用YLS-4000连续光纤激光器作为热源进行激光熔覆；激光熔覆过程中，采用上述预热后激光熔敷多股绞合焊丝以焊缝为中心线进行两侧对称熔敷，送丝速度为0.8m/min，熔敷速度为2.2m/min，激光功率为7.5kW，光斑直径为4mm；
(3)激光熔敷后打磨焊接接头表面，去除表面发黑区域。
实施例3
一种激光熔敷多股绞合焊丝的制备工艺，包括如下步骤：
S1、将药芯粉末的原料分别置于真空加热炉中进行热处理5h，热处理温度为170℃，冷却至室温，送入混料机中混合均匀得到药芯粉末；
药芯粉末的原料按质量百分比包括：粒径为50-100μm的碳化硅16％，150目长石6％，150目锰铁2.2％，150目高碳铬铁14％，150目钼粉2％，150目氟化钙4％，150目碳化硼0.8％，150目钪硅铁灰石1.7％，余量为粒径为38-74μm的碳化钨；
S2、采用钢带包裹药芯粉末，钢带与药芯粉末的质量比为5.5：3.7；经孔径为5.2mm拉拔模具粗拉拔，再进行精拉拔，绞制得到直径为1.6mm的激光熔敷多股绞合焊丝。
上述激光熔敷多股绞合焊丝焊接工艺，包括如下步骤：
(1)将母材表面Q345钢板表面油污除去，接着进行热处理使母材温度为220℃；
(2)将上述激光熔敷多股绞合焊丝预热35min，预热温度为270℃，然后采用YLS-4000连续光纤激光器作为热源进行激光熔覆；激光熔覆过程中，采用上述预热后激光熔敷多股绞合焊丝以焊缝为中心线进行两侧对称熔敷，送丝速度为1.1m/min，熔敷速度为1.9m/min，激光功率为8.2kW，光斑直径为4mm；
(3)激光熔敷后打磨焊接接头表面，去除表面发黑区域。
实施例4
一种激光熔敷多股绞合焊丝的制备工艺，包括如下步骤：
S1、将药芯粉末的原料分别置于真空加热炉中进行热处理5h，热处理温度为170℃，冷却至室温，送入混料机中混合均匀得到药芯粉末；
药芯粉末的原料按质量百分比包括：粒径为50-100μm的碳化硅16％，120目长石4％，120目锰铁2.8％，120目高碳铬铁12％，120目钼粉3％，120目氟化钙2％，120目碳化硼1.6％，120目钪硅铁灰石1.3％，余量为粒径为38-74μm的碳化钨；
S2、采用钢带包裹药芯粉末，钢带与药芯粉末的质量比为6.5：3.3；经孔径为5.4mm拉拔模具粗拉拔，再进行精拉拔，绞制得到直径为1.4mm的激光熔敷多股绞合焊丝。
上述激光熔敷多股绞合焊丝焊接工艺，包括如下步骤：
(1)将母材表面Q345钢板表面油污除去，接着进行热处理使母材温度为280℃；
(2)将上述激光熔敷多股绞合焊丝预热25min，预热温度为330℃，然后采用YLS-4000连续光纤激光器作为热源进行激光熔覆；激光熔覆过程中，采用上述预热后激光熔敷多股绞合焊丝以焊缝为中心线进行两侧对称熔敷，送丝速度为0.9m/min，熔敷速度为2.1m/min，激光功率为7.8kW，光斑直径为4mm；
(3)激光熔敷后打磨焊接接头表面，去除表面发黑区域。
实施例5
一种激光熔敷多股绞合焊丝的制备工艺，包括如下步骤：
S1、将药芯粉末的原料分别置于真空加热炉中进行热处理4.5h，热处理温度为185℃，冷却至室温，送入混料机中混合均匀得到药芯粉末；
药芯粉末的原料按质量百分比包括：粒径为50-100μm的碳化硅15％，100目长石5％，100目锰铁2.5％，100目高碳铬铁13％，100目钼粉2.5％，100目氟化钙3％，100目碳化硼1.2％，100目钪硅铁灰石1.5％，余量为粒径为38-74μm的碳化钨；
S2、采用钢带包裹药芯粉末，钢带与药芯粉末的质量比为6：3.5；经孔径为5mm拉拔模具粗拉拔，再进行精拉拔，绞制得到直径为1mm的激光熔敷多股绞合焊丝。
上述激光熔敷多股绞合焊丝焊接工艺，包括如下步骤：
(1)将母材表面Q345钢板表面油污除去，接着进行热处理使母材温度为250℃；
(2)将上述激光熔敷多股绞合焊丝预热30min，预热温度为300℃，然后采用YLS-4000连续光纤激光器作为热源进行激光熔覆；激光熔覆过程中，采用上述预热后激光熔敷多股绞合焊丝以焊缝为中心线进行两侧对称熔敷，送丝速度为1m/min，熔敷速度为2m/min，激光功率为8kW，光斑直径为4mm；
(3)激光熔敷后打磨焊接接头表面，去除表面发黑区域。
对比例1
一种激光熔敷焊丝的制备工艺，包括如下步骤：
S1、将药芯粉末的原料分别置于真空加热炉中进行热处理4.5h，热处理温度为185℃，冷却至室温，送入混料机中混合均匀得到药芯粉末；
药芯粉末的原料按质量百分比包括：粒径为50-100μm的碳化硅15％，100目长石5％，100目锰铁2.5％，100目高碳铬铁13％，100目钼粉2.5％，100目氟化钙3％，100目碳化硼1.2％，余量为粒径为38-74μm的碳化钨；
S2、采用钢带包裹药芯粉末，钢带与药芯粉末的质量比为6：3.5；经孔径为5mm拉拔模具粗拉拔，再进行精拉拔，绞制得到直径为1mm的激光熔敷焊丝。
上述激光熔敷焊丝焊接工艺，包括如下步骤：
(1)将母材表面Q345钢板表面油污除去，接着进行热处理使母材温度为250℃；
(2)将上述激光熔敷焊丝预热30min，预热温度为300℃，然后采用YLS-4000连续光纤激光器作为热源进行激光熔覆；激光熔覆过程中，采用上述预热后激光熔敷焊丝以焊缝为中心线进行两侧对称熔敷，送丝速度为1m/min，熔敷速度为2m/min，激光功率为8kW，光斑直径为4mm；
(3)激光熔敷后打磨焊接接头表面，去除表面发黑区域。
对比例2
一种激光熔敷焊丝的制备工艺，包括如下步骤：
S1、将药芯粉末的原料分别置于真空加热炉中进行热处理4.5h，热处理温度为185℃，冷却至室温，送入混料机中混合均匀得到药芯粉末；
药芯粉末的原料按质量百分比包括：100目长石5％，100目锰铁2.5％，100目高碳铬铁13％，100目钼粉2.5％，100目氟化钙3％，100目碳化硼1.2％，100目钪硅铁灰石1.5％，余量为粒径为38-74μm的碳化钨；
S2、采用钢带包裹药芯粉末，钢带与药芯粉末的质量比为6：3.5；经孔径为5mm拉拔模具粗拉拔，再进行精拉拔，绞制得到直径为1mm的激光熔敷焊丝。
上述激光熔敷焊丝焊接工艺，包括如下步骤：
(1)将母材表面Q345钢板表面油污除去，接着进行热处理使母材温度为250℃；
(2)将上述激光熔敷焊丝预热30min，预热温度为300℃，然后采用YLS-4000连续光纤激光器作为热源进行激光熔覆；激光熔覆过程中，采用上述预热后激光熔敷焊丝以焊缝为中心线进行两侧对称熔敷，送丝速度为1m/min，熔敷速度为2m/min，激光功率为8kW，光斑直径为4mm；
(3)激光熔敷后打磨焊接接头表面，去除表面发黑区域。
对比例3
一种激光熔敷焊丝的制备工艺，包括如下步骤：
S1、将药芯粉末的原料分别置于真空加热炉中进行热处理4.5h，热处理温度为185℃，冷却至室温，送入混料机中混合均匀得到药芯粉末；
药芯粉末的原料按质量百分比包括：粒径为50-100μm的碳化硅15％，100目长石5％，100目锰铁2.5％，100目高碳铬铁13％，100目钼粉2.5％，100目氟化钙3％，100目碳化硼1.2％，100目钪硅铁灰石1.5％，余量为粒径为38-74μm的碳化钨；
S2、采用钢带包裹药芯粉末，钢带与药芯粉末的质量比为6：3.5；经孔径为5mm拉拔模具粗拉拔，再进行精拉拔，绞制得到直径为1mm的激光熔敷焊丝。
上述激光熔敷焊丝焊接工艺，包括如下步骤：
(1)将母材表面Q345钢板表面油污除去；
(2)将上述激光熔敷焊丝预热30min，预热温度为300℃，然后采用YLS-4000连续光纤激光器作为热源进行激光熔覆；激光熔覆过程中，采用上述预热后激光熔敷焊丝以焊缝为中心线进行两侧对称熔敷，送丝速度为1m/min，熔敷速度为2m/min，激光功率为8kW，光斑直径为4mm；
(3)激光熔敷后打磨焊接接头表面，去除表面发黑区域。
对比例4
一种激光熔敷焊丝的制备工艺，包括如下步骤：
S1、将药芯粉末的原料分别置于真空加热炉中进行热处理4.5h，热处理温度为185℃，冷却至室温，送入混料机中混合均匀得到药芯粉末；
药芯粉末的原料按质量百分比包括：粒径为50-100μm的碳化硅15％，100目长石5％，100目锰铁2.5％，100目高碳铬铁13％，100目钼粉2.5％，100目氟化钙3％，100目碳化硼1.2％，100目钪硅铁灰石1.5％，余量为粒径为38-74μm的碳化钨；
S2、采用钢带包裹药芯粉末，钢带与药芯粉末的质量比为6：3.5；经孔径为5mm拉拔模具粗拉拔，再进行精拉拔，绞制得到直径为1mm的激光熔敷焊丝。
上述激光熔敷焊丝焊接工艺，包括如下步骤：
(1)将母材表面Q345钢板表面油污除去，接着进行热处理使母材温度为250℃；
(2)采用YLS-4000连续光纤激光器作为热源进行激光熔覆；激光熔覆过程中，采用上述预热后激光熔敷焊丝以焊缝为中心线进行两侧对称熔敷，送丝速度为1m/min，熔敷速度为2m/min，激光功率为8kW，光斑直径为4mm；
(3)激光熔敷后打磨焊接接头表面，去除表面发黑区域。
将实施例5和对比例1-4所得焊接接头进行测试，其结果如下：
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。