帶渣系類焊接材料無需進行配方調試的配方設計方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種焊接材料配方設計領域，更具體的說，本發明主要涉及一種帶渣 系類焊接材料無需進行配方調試的配方確定方法。
【背景技術】
[0002] 帶渣系類焊接材料包括焊條、埋弧焊焊劑、電渣焊焊劑、藥芯焊絲、釬焊焊劑等產 品，其組成成分通常包括礦物、化合物、合金、有機物、粘結劑，組成物可達十幾種，各組分在 焊接過程中分別發揮造氣、造渣、脫氧、合金化等重要作用，其配方特點直接決定了焊接過 程的工藝穩定性和焊縫質量，是焊接材料研究和制造的核心技術。目前，通常的焊接材料的 配方設計實現流程如圖1所示，具體為根據應用對象類型，設定一個基本的組成物框架，即 確定組成物的基本成分構成;再根據配方設計理論，對組成物的比例進行粗略分配;然后進 行焊接試驗，觀察焊接試驗的工藝效果、化學成分、力學性能等特征，最后根據試驗結果的 結果反饋，進行配方組分的大量調整;進行重復試驗，直至達到配方設計預期目標。
[0003] 上述的焊接材料的配方設計方法主要存在以下問題:一是基本組分框架的體系落 后，多衍生于常規配方，對于特殊礦物和特殊化合物的理解和應用不足，其成分體系框架在 高強鋼、不銹鋼、鎳基等特種焊接材料中適應性差。二是每個組分在焊接過程中通常同時發 揮多種作用，配方調整試驗以單因素逐個調整為主，調整過程顧此失彼，難以實現整個焊接 材料的多項工藝性和機械性能要求的平衡。三是配方設計理論落后，在特種焊接材料中缺 乏支撐，無法對組成物及其比例的調整進行有效指導。從而最常見的一種結果就是，焊接材 料經過高達上千個配方調試后，所形成的產品的焊接工藝性和焊縫金屬性能仍與技術要求 差距很大，無法符合用戶需求。特別是在不銹鋼、鎳基、耐熱鋼等高端焊接材料的配方研究 中，很難通過常規配方設計方法獲得高質量的焊接材料配方。因此有必要針對先進水平的 焊接材料配方的設計方法進行研究和改進。
【發明內容】
[0004] 本發明的目的之一在于針對上述不足，提供一種帶渣系類焊接材料無需進行配方 調試的配方確定方法，基于群組分析測試、計算、篩選的方式，以期望解決現有技術中焊接 材料組分框架設計體系落后，配方調整過程中易顧此失彼，以及對于特種焊接材料配方設 計缺乏支撐，形成的焊接材料產品的焊接工藝性和焊縫金屬性能與技術要求差距較大，無 法滿足用戶的需求等技術問題。
[0005] 為解決上述的技術問題，本發明采用以下技術方案：
[0006] 根據本發明的一個方面，提供了一種帶渣系類焊接材料無需進行配方調試的配方 設計方法，所述的方法包括如下步驟：
[0007] 步驟A、分離參照目標樣品中的藥粉，將藥粉進行粉碎，以進一步細化藥粉的顆粒 度；
[0008] 步驟B、將粉碎后的藥粉樣品送入觀測裝置，在觀測裝置的視場范圍內，記錄藥粉 樣品中具有獨立物相的組分種類數量和/或形貌結構；
[0009]步驟C、采用成分分析裝置，對視場范圍內每種獨立物相的化學成分進行識別，并 分別將每種獨立物相所對應的化學成分與化學元素列出；
[0010]步驟D、采用X射線衍射法或X射線熒光法，測量粉碎后的藥粉樣品所包含的化學成 分和化學元素信息，并與上一步驟中列出的化學成分及化學元素進行對照，校驗上一步驟 中列出的化學成分及化學元素是否有缺相；當結果為當前步驟測量得到的化學成分及化學 元素信息中包含了上一步驟中列出的全部化學成分及化學元素時，則判斷結果合格，確定 參照目標樣品的藥粉組分;反之，重復步驟B與步驟C;
[0011] 步驟E、將參照目標樣品中分離的藥粉均分為至少8份獨立樣品；分別采用化學成 分測試法對已確定的藥粉組分中，各種化學成分在每份獨立樣品中的含量百分比進行測 定;然后將測定得到的至少8份獨立樣品中各種化學成分的含量百分比數據進行匯總并分 別列出；
[0012] 步驟F、按照確定的參照目標樣品的藥粉組分，以及上一步驟中確定的至少8份獨 立樣品中各種化學成分的含量百分比數據，分別進行焊接材料試驗樣品的制備，得到至少8 份焊接材料試驗樣品；
[0013] 步驟G、將至少8份焊接材料試驗樣品與參照目標樣品分別進行焊接試驗，記錄試 驗數據并匯總，將至少8份焊接材料試驗樣品的試驗數據與參照目標樣品的試驗數據進行 對比和配方篩選，進而在至少8份焊接材料試驗樣品中篩選出與參照目標樣品最為接近的 焊接材料試驗樣品，將篩選出的焊接材料試驗樣品的各種化學成分的含量百分比數據確定 為參照目標樣品的配方。
[0014]根據本發明的另一個方面，進一步的技術方案是:所述步驟E中匯總并分別列出的 至少8份獨立樣品中各種化學成分的含量百分比數據后，還對至少8份獨立樣品中各種化學 成分的含量百分比數據進行校驗，校驗要求項為每份獨立樣品中各種成分含量相加在99% 至101%的區間內；至少8份獨立樣品中同一成分的平均值在獨立樣品中的含量占比大于等 于10%時，每份獨立樣品中對應成分的測量值與平均值之間的絕對誤差小于等于1%;至少 8份獨立樣品中同一成分的平均值在獨立樣品中的含量占比小于10%時，每份獨立樣品中 對應成分的測量值與平均值之間的絕對誤差小于等于0.5%;當至少8份獨立樣品中任意一 份或多份的化學成分的含量百分比數據不滿足校驗要求項時，刪除不滿足校驗要求項的獨 立樣品，重新從參照目標樣品中分離的藥粉中送樣與刪除數量相同的獨立樣品，重復步驟 E;反之則確定至少8份獨立樣品中各種化學成分的含量百分比數據，繼續執行下一步驟；
[0015] 更進一步的技術方案是:所述步驟E中的化學成分測試法包括X射線熒光測試法與 化學法或兩者當中的任意一種。
[0016] 更進一步的技術方案是:所述步驟A中的參照目標樣品包括焊條樣品、藥芯焊絲樣 品、焊劑樣品和釬劑樣品;所述焊條樣品采用機械敲擊的方式剝離焊條外側的藥粉，所述藥 芯焊絲樣品采用剪切或磨削的方式破壞藥芯焊絲的金屬外皮后取得內部藥粉，所述焊劑樣 品和釬劑樣品直接取用。
[0017] 更進一步的技術方案是:所述步驟A中采用機械研磨或碾壓的方式將分離出的藥 粉粉碎至均相顆粒度小于300微米。
[0018] 更進一步的技術方案是:所述步驟B中在觀測裝置的視場范圍內，還采用標尺測量 顆粒度數據，并將顆粒度數據與每種獨立物相所對應的化學成分及化學元素列出、形貌結 構分別列出。
[0019] 更進一步的技術方案是:所述步驟F中首先對制備焊接材料試驗樣品的原材料進 行復檢，且當所述原材料的化學成分含量的純凈度與上一步驟中至少8份獨立樣品中各種 化學成分的含量百分比數據之間的偏差在2%以內，且顆粒度偏差在10%以內時，再進行焊 接材料試驗樣品的制備。
[0020] 更進一步的技術方案是:所述步驟G中的焊接試驗包括焊接工藝性試驗、焊接缺陷 檢測、焊接熔敷金屬化學成分檢測、焊縫熔敷金屬性能檢測。
[0021] 更進一步的技術方案是:所述焊接工藝性試驗為焊縫的寬度、直線度、高度、平度 試驗，以及焊接電弧的穩定性、焊接飛濺、焊接脫渣與焊接熔渣流動性試驗中的任意一種或 多種;所述焊接缺陷檢測為對焊縫裂紋、氣孔、咬邊、壓坑與夾渣中的任意一種或多種進行 檢測;所述焊縫熔敷金屬化學成分檢測為對焊縫熔敷中碳、錳、硅、鐵、鉻、鎳、鉬、銅、硫、磷、 砷、錫、銻、硼、鋁、鈦、釩、鉛、鑭中的任意一種或多種進行檢測;所述焊縫熔敷金屬性能檢測 包括焊縫熔敷的拉伸試驗、彎曲試驗、沖擊試驗、腐蝕試驗、高溫蠕變試驗與高溫持久試驗 中的任意一種或多種。
[0022] 更進一步的技術方案是:所述步驟G中與參照目標樣品最為接近的焊接材料試驗 樣品為與參照目標樣品相比，焊接工藝性中可量化的特征數據偏差在20%以內，不可量化 的特征大于或等于參照目標樣品，且焊縫熔敷金屬化學成分和焊縫熔敷金屬性能的數據與 參照目標樣品相同或接近，并符合參照目標樣品對應的技術標準要求。
[0023] 與現有技術相比，本發明的主要有益效果是：
[0024] 1)焊接材料配方基本能夠實現一次性篩選和定型，配方數量少，避免了常規焊接 材料設計時需要大量配方調試的環節，效率高，周期短，性能可靠，特別是產品的抗缺陷能 力和機械性能。
[0025] 2)以該焊接材料應用要求的試驗項目作為考核指標，保證篩選出的配方結果可 靠，技術水平可以達到或基本接近參照目標焊接材料的技術水平。
【附圖說明】
[0026] 圖1為常規焊接材料配方設計的流程示意框圖；
[0027] 圖2為用于說明本發明一個實施例的方法流程示意框圖；
[0028] 圖3為用于說明本發明實施例1的衍射分析圖；
[0029]圖4為用于說明本發明實施例2的衍射分析圖；
[0030]圖5為用于說明本發明實施例3的衍射分析圖；
[0031 ]圖6為用于說明本發明