[0027] 下面结合具体实施方式对本发明进行详细说明。
[0028] 本发明51CrV4弹簧钢用自保护型药芯焊丝，包括药芯和焊皮，其中药芯按质量百分比由以下组分组成：锰粉8％-12％，铬粉6％-10％，钒粉2％-5％，硅粉1％-2％，氟化钡28％-33％，大理石7％-10％，铝镁合金6％-11％，金红石10％-13％，石英砂10％-15％，以上组分质量百分比之和为100％；焊皮为低碳钢钢带；焊丝中的药芯粉末的填充量为
20wt％-30wt％。
[0029] 本发明药芯焊丝中各组分的作用和功能如下：
[0030] 铬的作用主要是增加焊缝的淬透性，作用机理是Cr元素溶入奥氏体后，使得珠光体转变C曲线显著右移，甚至珠光体转变的C曲线在图上消失，其特点是在珠光体转变区，过冷奥氏体具有十分高的稳定性，降低了临界冷却速度，从而提高焊缝的淬透性；
[0031] 钒是碳化物形成元素，起着降低热敏感性与回火脆性，消除某些冶金缺陷，进一步提高淬透性，与此同时还能细化晶粒，从而提高焊缝的强度；
[0032] 硅在钢中不形成碳化物，而是以固溶体形态存在于铁素体或奥氏体中。
[0033] 锰是较好的脱氧剂和脱硫剂，在钢中添加适量Mn能够显著提高钢的淬透性。锰对钢的硬度和冲击韧性影响也很大，硬度随锰含量的提高而上升，冲击韧度则随之下降。锰既可以和铁形成固溶体，从而提高钢的硬度和强度；同时又是碳化物形成元素，进入渗碳体中取代一部分铁原子。此外，锰在钢中可以降低临界转变温度，起到细化珠光体的作用。
[0034] 氟化钡的加入比较容易获得理想的气保护和渣保护气氛，能起到很好的造渣、造气和去氢的作用，另外BaF2还具有更好的脱磷作用；
[0035] 大理石主要成分为CaCO3，其不存在融化相，在电弧空间能直接由固相分解，形成CaO和大量的CO2气体，一方面可以提高熔渣碱度、净化焊缝，另一方面生成的气体能够包围在焊接反应区外，将熔熔池与有害的空气隔离开，起到有效的气体保护作用；
[0036] 铝和镁都是很好的脱氧剂，在自保护药芯焊丝中加入适量的Al和Mg可以起到很好的先期脱氧以及固氮的作用，其氧化反应产物Al2O3和MgO是作为重要的中性氧化物和碱性氧化物，能够调节熔渣的碱度，改善焊丝的工艺性能；
[0037] 金红石的加入，可以使焊丝药芯在焊接熔化的过程中实现“短渣”的特性，由于TiO2在焊接高温下粘度较低，对焊缝熔态金属的铺展十分有利，而当电弧移开某一区域，这一区域TiO2的粘度将急剧增加，从而可以有效保证焊丝对全位置立向下的焊接的适应性。同时金红石还可以起到稳定电弧的作用；
[0038] 石英砂主要用作造渣剂，另外可与氧化铁反应可以脱去焊缝中的气体，并加速焊速。
[0039] 51CrV4弹簧钢用自保护型药芯焊丝的制备方法，具体按照以下步骤实施：
[0040] 步骤1，按质量百分比分别称取锰粉8％-12％，铬粉6％-10％，钒粉2％-5％，硅粉1％-2％，氟化钡28％-33％，大理石7％-10％，铝镁合金6％-11％，金红石10％-13％，石英砂10％-15％，以上组分质量百分比之和为100％；
[0041] 步骤2，将步骤1称取的氟化钡、大理石、铝镁合金、石英砂混合得到混合药粉A，向混合药粉A中加入水玻璃粘结剂并混合均匀，混合药粉A与水玻璃粘结剂的质量比为5:1，然后放置于加热炉中烧结，碾碎、过筛，得到混合药粉B，其中，烧结温度为650℃-750℃，烧结时间为4h-6h，过筛粒度60目-140目；
[0042] 步骤3，将步骤1称取的锰粉、铬粉、钒粉、硅粉、金红石粉与步骤2得到的混合药粉B混合均匀，置于真空烘干炉中烘干，得到药芯粉末，其中，烘干温度为200℃-250℃，烘干时间为2h；
[0043] 步骤4，通过药芯焊丝制丝机把步骤3得到的药芯粉末包裹在低碳钢钢带内，焊丝中药芯粉末的的填充量为20wt％-30wt％，并采用成型机将低碳钢钢带闭合，得到焊丝半成品，然后进行第一道拉拔工序，第一道拉拔工序采用的磨具孔径为2.6mm，第一道拉拔工序前用丙酮将低碳钢钢带擦拭干净，其中，低碳钢钢带的宽度为7mm，厚度为0.3mm；
[0044] 步骤5：第一道拉拔工序完毕后，将磨具孔径依次换至2.3mm、2.0mm、1.8mm、1.6mm、1.42mm、1.34mm、1.28mm、1.24mm进行后序拉拔，最终拉拔药芯焊丝至直径为1.2mm；
[0045] 步骤6：焊丝拉拔完毕后，用蘸有丙酮的棉布去除药芯焊丝表面的油污，得到51CrV4弹簧钢用自保护型药芯焊丝，用绕丝机将得到的药芯焊丝缠绕在焊丝盘上待用。
[0046] 实施例1
[0047] 51CrV4弹簧钢用自保护型药芯焊丝的制备方法，具体按照以下步骤实施：
[0048] 步骤1，按质量百分比分别称取锰粉12％，铬粉8％，钒粉4％，硅粉：1％，氟化钡32％，大理石10％，铝镁合金10％，金红石13％，石英砂10％，以上组分质量百分比之和为
100％；
[0049] 步骤2，将步骤1称取的氟化钡、大理石、铝镁合金、石英砂混合得到混合药粉A，向混合药粉A中加入水玻璃粘结剂并混合均匀，混合药粉A与水玻璃粘结剂的质量比为5:1，然后放置于加热炉中烧结，碾碎、过筛，得到混合药粉B，其中，烧结温度为750℃，烧结时间为5.5h，过筛粒度60目-140目；
[0050] 步骤3，将步骤1称取的锰粉、铬粉、钒粉、硅粉、金红石粉与步骤2得到的混合药粉B混合均匀，置于真空烘干炉中烘干，得到药芯粉末，其中，烘干温度为250℃，烘干时间为2h；
[0051] 步骤4，通过药芯焊丝制丝机把步骤3得到的药芯粉末包裹在低碳钢钢带内，焊丝中药芯粉末的的填充量为20wt％，并采用成型机将低碳钢钢带闭合，得到焊丝半成品，然后进行第一道拉拔工序，第一道拉拔工序采用的磨具孔径为2.6mm，第一道拉拔工序前用丙酮将低碳钢钢带擦拭干净，其中，低碳钢钢带的宽度为7mm，厚度为0.3mm；
[0052] 步骤5：第一道拉拔工序完毕后，将磨具孔径依次换至2.3mm、2.0mm、1.8mm、1.6mm、1.42mm、1.34mm、1.28mm、1.24mm进行后序拉拔，最终拉拔药芯焊丝至直径为1.2mm；
[0053] 步骤6：焊丝拉拔完毕后，用蘸有丙酮的棉布去除药芯焊丝表面的油污，得到51CrV4弹簧钢用自保护型药芯焊丝，用绕丝机将得到的药芯焊丝缠绕在焊丝盘上待用。
[0054] 实施例1制得的药芯焊丝适用于药芯焊丝电弧焊(FCAW-S)。焊接条件为：焊接电流为190-240A，焊接电压为21-25.0V。经测试，焊接接头的抗拉强度为1035Mpa，屈服极限为569Mpa，延伸率15.4％，断面收缩率62％，冲击功为84J。性能符合51CrV4弹簧钢的使用要求。
[0055] 实施例2
[0056] 51CrV4弹簧钢用自保护型药芯焊丝的制备方法，具体按照以下步骤实施：
[0057] 步骤1，按质量百分比分别称取锰粉12％，铬粉6％，钒粉3.5％，硅粉1.5％，氟化钡29％，大理石9％，铝镁合金11％，金红石13％，石英砂15％，以上组分质量百分比之和为
100％；
[0058] 步骤2，将步骤1称取的氟化钡、大理石、铝镁合金、石英砂混合得到混合药粉A，向混合药粉A中加入水玻璃粘结剂并混合均匀，混合药粉A与水玻璃粘结剂的质量比为5:1，然后放置于加热炉中烧结，碾碎、过筛，得到混合药粉B，其中，烧结温度为650℃，烧结时间为4h，过筛粒度60目-140目；
[0059] 步骤3，将步骤1称取的锰粉、铬粉、钒粉、硅粉、金红石粉与步骤2得到的混合药粉B混合均匀，置于真空烘干炉中烘干，得到药芯粉末，其中，烘干温度为225℃，烘干时间为2h；
[0060] 步骤4，通过药芯焊丝制丝机把步骤3得到的药芯粉末包裹在低碳钢钢带内，焊丝中药芯粉末的的填充量为23wt％，并采用成型机将低碳钢钢带闭合，得到焊丝半成品，然后进行第一道拉拔工序，第一道拉拔工序采用的磨具孔径为2.6mm，第一道拉拔工序前用丙酮将低碳钢钢带擦拭干净，其中，低碳钢钢带的宽度为7mm，厚度为0.3mm；
[0061] 步骤5：第一道拉拔工序完毕后，将磨具孔径依次换至2.3mm、2.0mm、1.8mm、1.6mm、1.42mm、1.34mm、1.28mm、1.24mm进行后序拉拔，最终拉拔药芯焊丝至直径为1.2mm；
[0062] 步骤6：焊丝拉拔完毕后，用蘸有丙酮的棉布去除药芯焊丝表面的油污，得到51CrV4弹簧钢用自保护型药芯焊丝，用绕丝机将得到的药芯焊丝缠绕在焊丝盘上待用。
[0063] 实施例2制得的药芯焊丝适用于药芯焊丝电弧焊(FCAW-S)。焊接条件为：焊接电流为190-240A，焊接电压为21-25.0V。经测试，焊接接头的抗拉强度为1125Mpa，屈服极限为549Mpa，延伸率17％，断面收缩率65％，冲击功为89J。性能符合51CrV4弹簧钢的使用要求。
[0064] 实施例3
[0065] 51CrV4弹簧钢用自保护型药芯焊丝的制备方法，具体按照以下步骤实施：
[0066] 步骤1，按质量百分比分别称取锰粉11％，铬粉10％，钒粉5％，硅粉2％，氟化钡28％，大理石10％，铝镁合金6％，金红石13％，石英砂15％，以上组分质量百分比之和为
100％；
[0067] 步骤2，将步骤1称取的氟化钡、大理石、铝镁合金、石英砂混合得到混合药粉A，向混合药粉A中加入水玻璃粘结剂并混合均匀，混合药粉A与水玻璃粘结剂的质量比为5:1，然后放置于加热炉中烧结，碾碎、过筛，得到混合药粉B，其中，烧结温度为670℃，烧结时间为6h，过筛粒度60目-140目；
[0068] 步骤3，将步骤1称取的锰粉、铬粉、钒粉、硅粉、金红石粉与步骤2得到的混合药粉B混合均匀，置于真空烘干炉中烘干，得到药芯粉末，其中，烘干温度为230℃，烘干时间为2h；
[0069] 步骤4，通过药芯焊丝制丝机把步骤3得到的药芯粉末包裹在低碳钢钢带内，焊丝中药芯粉末的的填充量为30wt％，并采用成型机将低碳钢钢带闭合，得到焊丝半成品，然后进行第一道拉拔工序，第一道拉拔工序采用的磨具孔径为2.6mm，第一道拉拔工序前用丙酮将低碳钢钢带擦拭干净，其中，低碳钢钢带的宽度为7mm，厚度为0.3mm；
[0070] 步骤5：第一道拉拔工序完毕后，将磨具孔径依次换至2.3mm、2.0mm、1.8mm、1.6mm、1.42mm、1.34mm、1.28mm、1.24mm进行后序拉拔，最终拉拔药芯焊丝至直径为1.2mm；
[0071] 步骤6：焊丝拉拔完毕后，用蘸有丙酮的棉布去除药芯焊丝表面的油污，得到51CrV4弹簧钢用自保护型药芯焊丝，用绕丝机将得到的药芯焊丝缠绕在焊丝盘上待用。
[0072] 实施例3制得的药芯焊丝适用于药芯焊丝电弧焊(FCAW-S)。焊接条件为：焊接电流为190-240A，焊接电压为21-25.0V。经测试，焊接接头的抗拉强度为1145Mpa，屈服极限为589Mpa，延伸率16.8％，断面收缩率63％，冲击功为86J。性能符合51CrV4弹簧钢的使用要求。
[0073] 实施例4
[0074] 51CrV4弹簧钢用自保护型药芯焊丝的制备方法，具体按照以下步骤实施：
[0075] 步骤1，按质量百分比分别称取锰粉12％，铬粉8％，钒粉2％，硅粉1％，氟化钡33％，大理石10％，铝镁合金9％，金红石10％，石英砂15％，以上组分质量百分比之和为
100％；
[0076] 步骤2，将步骤1称取的氟化钡、大理石、铝镁合金、石英砂混合得到混合药粉A，向混合药粉A中加入水玻璃粘结剂并混合均匀，混合药粉A与水玻璃粘结剂的质量比为5:1，然后放置于加热炉中烧结，碾碎、过筛，得到混合药粉B，其中，烧结温度为720℃，烧结时间为5h，过筛粒度60目-140目；
[0077] 步骤3，将步骤1称取的锰粉、铬粉、钒粉、硅粉、金红石粉与步骤2得到的混合药粉B混合均匀，置于真空烘干炉中烘干，得到药芯粉末，其中，烘干温度为220℃，烘干时间为2h；
[0078] 步骤4，通过药芯焊丝制丝机把步骤3得到的药芯粉末包裹在低碳钢钢带内，焊丝中药芯粉末的的填充量为25wt％，并采用成型机将低碳钢钢带闭合，得到焊丝半成品，然后进行第一道拉拔工序，第一道拉拔工序采用的磨具孔径为2.6mm，第一道拉拔工序前用丙酮将低碳钢钢带擦拭干净，其中，低碳钢钢带的宽度为7mm，厚度为0.3mm；
[0079] 步骤5：第一道拉拔工序完毕后，将磨具孔径依次换至2.3mm、2.0mm、1.8mm、1.6mm、1.42mm、1.34mm、1.28mm、1.24mm进行后序拉拔，最终拉拔药芯焊丝至直径为1.2mm；
[0080] 步骤6：焊丝拉拔完毕后，用蘸有丙酮的棉布去除药芯焊丝表面的油污，得到51CrV4弹簧钢用自保护型药芯焊丝，用绕丝机将得到的药芯焊丝缠绕在焊丝盘上待用。
[0081] 实施例4制得的药芯焊丝适用于药芯焊丝电弧焊(FCAW-S)。焊接条件为：焊接电流为190-240A，焊接电压为21-25.0V。经测试，焊接接头的抗拉强度为1098Mpa，屈服极限为553Mpa，延伸率18.5％，断面收缩率67％，冲击功为82J。性能符合51CrV4弹簧钢的使用要求。
[0082] 实施例5
[0083] 51CrV4弹簧钢用自保护型药芯焊丝的制备方法，具体按照以下步骤实施：
[0084] 步骤1，按质量百分比分别称取锰粉8％，铬粉10％，钒粉5％，硅粉2％，氟化钡33％，大理石7％，铝镁合金10％，金红石12％，石英砂13％，以上组分质量百分比之和为
100％；
[0085] 步骤2，将步骤1称取的氟化钡、大理石、铝镁合金、石英砂混合得到混合药粉A，向混合药粉A中加入水玻璃粘结剂并混合均匀，混合药粉A与水玻璃粘结剂的质量比为5:1，然后放置于加热炉中烧结，碾碎、过筛，得到混合药粉B，其中，烧结温度为700℃，烧结时间为4.5h，过筛粒度60目-140目；
[0086] 步骤3，将步骤1称取的锰粉、铬粉、钒粉、硅粉、金红石粉与步骤2得到的混合药粉B混合均匀，置于真空烘干炉中烘干，得到药芯粉末，其中，烘干温度为240℃，烘干时间为2h；
[0087] 步骤4，通过药芯焊丝制丝机把步骤3得到的药芯粉末包裹在低碳钢钢带内，焊丝中药芯粉末的的填充量为28wt％，并采用成型机将低碳钢钢带闭合，得到焊丝半成品，然后进行第一道拉拔工序，第一道拉拔工序采用的磨具孔径为2.6mm，第一道拉拔工序前用丙酮将低碳钢钢带擦拭干净，其中，低碳钢钢带的宽度为7mm，厚度为0.3mm；
[0088] 步骤5：第一道拉拔工序完毕后，将磨具孔径依次换至2.3mm、2.0mm、1.8mm、1.6mm、1.42mm、1.34mm、1.28mm、1.24mm进行后序拉拔，最终拉拔药芯焊丝至直径为1.2mm；
[0089] 步骤6：焊丝拉拔完毕后，用蘸有丙酮的棉布去除药芯焊丝表面的油污，得到51CrV4弹簧钢用自保护型药芯焊丝，用绕丝机将得到的药芯焊丝缠绕在焊丝盘上待用。
[0090] 实施例5制得的药芯焊丝适用于药芯焊丝电弧焊(FCAW-S)。焊接条件为：焊接电流为190-240A，焊接电压为21-25.0V。经测试，焊接接头的抗拉强度为1210Mpa，屈服极限为596Mpa，延伸率19.8％，断面收缩率69％，冲击功为88J。性能符合51CrV4弹簧钢的使用要求。
[0091] 本发明51CrV4弹簧钢用自保护型药芯焊丝和合金钢焊条、实心焊丝相比，具有焊接飞溅少、焊缝成型美观、良好焊接工艺性能的优点，可用于连续送丝自动焊机，具有节约保护气体和较高的生产线率；利用矿物渣系产生熔渣和保护气体，使焊接时形成的熔池得到保护，起到了自保护的作用；本发明51CrV4弹簧钢用自保护型药芯焊丝的制备方法简单，操作方便，适用性强，可用于批量化生产。
