CN101138802B - 一种复合弧焊焊接方法 - Google Patents

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Abstract

一种复合弧焊焊接方法，其特征在于：焊接前对接头坡口及其附近的表面进行清除；工件组对间隙2～3mm，点固，将点固处打磨平滑；焊接过程：MAG焊接方法，第一层焊缝电流260～280A，电压28～30V，焊后，层间清理，层间温度不低于200℃，第二层焊缝电流240～250A，电压26～28V，焊后，层间清理，层间温度不低于200℃，第三层焊缝电流240～250A，电压26～28V，焊后，层间清理，层间温度不低于200℃，第三层焊后冷却2～3小时，直至冷却到室温；焊缝焊址处打磨光滑，采用TIG熔覆，将焊址处重熔，电流85～100A。本发明可以减少焊缝淬硬组织，使晶粒细化，增大焊缝韧性，从而避免或减小管板交界端头处出现冷裂纹甚至撕裂现象。

Description

一种复合弧焊焊接方法
技术领域
本发明涉及一种焊接方法，尤其是涉及一种复合弧焊焊接方法。
背景技术
国内地铁转向架构架中各种吊座与横梁焊接时普遍存在管-板对接接头型式，采用MAG焊接方法，焊接后打磨并圆滑过渡。由于吊座是受力集中部位，在长期的动载荷的作用下，在管与板交界的端头处往往会出现冷裂纹并沿焊缝纵向扩展，甚至发生撕裂现象。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对管板交界端头处易出现冷裂纹并沿焊缝纵向扩展，甚至发生撕裂现象，提出一种可以减少焊缝淬硬组织，使晶粒细化，增大焊缝韧性，从而避免或减小管板交界端头处出现冷裂纹现象的复合弧焊焊接方法，以克服背景技术存在的缺陷。
本发明的焊接方法如下：
焊前准备：焊接前对接头坡口及其附近的表面进行清除；
工件组对：组对间隙2～3mm，点固，将点固处打磨平滑；
焊接过程：MAG焊接方法，第一层焊缝电流260～280A，电压28～30V，焊后，层间清理，层间温度不低于200℃，第二层焊缝电流240～250A，电压26～28V，焊后，层间清理，层间温度不低于200℃，第三层焊缝电流240～250A，电压26～28V，焊后，层间清理，层间温度不低于200℃，第三层焊后冷却2～3小时，直至冷却到室温；
焊缝焊趾处打磨光滑，采用TIG熔覆，将焊趾处重熔，电流85～100A。
MAG是指熔化极氧化性混合气体保护焊。
TIG是指不熔化极惰性气体保护焊。
本发明可以减少焊缝淬硬组织，使晶粒细化，增大焊缝韧性，从而避免或减小管板交界端头处出现冷裂纹甚至撕裂现象。
附图说明
图1是S355细晶粒钢原始组织形貌图；
图2是MAG焊接接头热影响区金相组织图；
图3是MAG+TIG焊接接头热影响区金相组织图。
下面通过试验例进一步说明本发明效果。
试验例1
1、试验材料及方法：
试验用钢选用S355细晶粒钢(板厚12mm)，其化学成分见表1，主要性能指标见表2，原始组织形貌见图1。
表1S355细晶粒钢的化学成分(ω％)
Table 1 Chemical material contents of S355 fine grained steel
Figure G2007100558906D00021
表2S355主要性能指标
Table 2 Main mechanical properties of S355 fine grained steel
Figure G2007100558906D00031
试验中分别采用MAG焊接方法和MAG+TIG复合焊接方法进行焊接，焊件坡口形式为V型，坡口角度为60度，具体焊接工艺见表3。
表3焊接工艺
Table 3 Process of welding
焊接方法  层数  焊接电流  焊接电压  电源种  焊丝直径
                (A)       (V)       类      (mm)
          1     260～280  28～30    直流    φ1.2
MAG       2     240～250  26～28    直流    φ1.2
          3     240～250  26～28    直流    φ1.2
TIG       1     85～100             直流
2、试验结果与分析
2.1焊接接头热影响区的金相组织
将表3中两种焊接工艺条件下的焊接试件制作成金相试样进行焊接接头热影响区的金相组织观察，观察结果见图2(MAG焊)、图3(MAG+TIG焊)所示。
由图2、图3可以看出：两种焊接工艺条件下焊接接头热影响区晶粒均有明显的长大；MAG+TIG焊接接头热影响区的宽度和晶粒长大趋势与单纯采用MAG焊条件下相比要小得多。在多层多道焊缝焊接工艺过程中，底层组织多为细小的铁素体和珠光体组织，其韧性较大，这是因为后焊层对前一有退火的作用，故而晶粒得以细小，韧性、塑性增大。但是，多层多道焊接的多次大热输入，使焊缝热影响区宽大，晶粒粗大，热影响区的脆性较大，这一现象在焊缝的外层体现的较为明显。但是，应用TIG重熔焊接工艺，会使外层组织细化，晶粒球化。
2.2焊接接头机械性能检测
按表3中的焊接工艺完成焊接以后，分别把两种焊接工艺条件下的试件加工成拉伸试样和冲击试样(检测部位为过热区)进行性能检测，检测结果见表4。
表4焊接接头机械性能检测结果
Fig 4 Character test results of welding joints
Figure G2007100558906D00041
从表4焊接接头机械性能检测结果可以看出：①MAG焊条件下焊接接头屈服强度和抗拉强度与母材相比均有明显的下降，而MAG+TIG焊条件下焊接接头屈服强度和抗拉强度与母材相比没有明显下降。这是因为：TIG和MAG虽然都属弧焊，但是二者有本质上的不同。TIG与MAG相比，其焊接热入量大约是MAG的几十倍。又因为TIG焊接热输入比较密集，而MAG焊接热输入比较疏散，致使MAG焊接影响区较大，组织粗大，脆性大。所以，应用TIG表面熔覆原理，对外层焊缝焊趾进行TIG重熔，可以细化晶粒、提高焊缝韧性、塑性的作用。
3、结论
MAG条件下焊接接头屈服强度和抗拉强度与母材相比均有明显的下降，而MAG+TIG焊条件下焊接接头屈服强度和抗拉强度与母材相比没有明显下降，且接头韧性比MAG焊条件高。
管板焊接接头采用MAG+TIG复合焊接方法可以改善焊接接头组织性能。
实施例1
焊前准备：焊接前对接头坡口及其附近的表面进行清除；
工件组对：组对间隙2mm，点固，将点固处打磨平滑；
焊接过程：MAG焊接方法，第一层焊缝电流260A，电压28V，焊后，层间清理，层间温度不低于200℃，第二层焊缝电流240A，电压26V，焊后，层间清理，层间温度不低于200℃，第三层焊缝电流240A，电压26V，焊后，层间清理，层间温度不低于200℃，第三层焊后冷却2小时，直至冷却到室温；
焊缝焊趾处打磨光滑，采用TIG熔覆，将焊趾处重熔，电流85A。
实施例2
焊前准备：焊接前对接头坡口及其附近的表面进行清除；
工件组对：组对间隙3mm，点固，将点固处打磨平滑；
焊接过程：MAG焊接方法，第一层焊缝电流280A，电压30V，焊后，层间清理，层间温度不低于200℃，第二层焊缝电流250A，电压28V，焊后，层间清理，层间温度不低于200℃，第三层焊缝电流250A，电压28V，焊后，层间清理，层间温度不低于200℃，第三层焊后冷却3小时，直至冷却到室温；
焊缝焊趾处打磨光滑，采用TIG熔覆，将焊趾处重熔，电流100A。
实施例3
焊前准备：焊接前对接头坡口及其附近的表面进行清除；
工件组对：组对间隙2.5mm，点固，将点固处打磨平滑；
焊接过程：MAG焊接方法，第一层焊缝电流270A，电压29V，焊后，层间清理，层间温度不低于200℃，第二层焊缝电流245A，电压27V，焊后，层间清理，层间温度不低于200℃，第三层焊缝电流245A，电压27V，焊后，层间清理，层间温度不低于200℃，第三层焊后冷却2.5小时，直至冷却到室温；
焊缝焊趾处打磨光滑，采用TIG熔覆，将焊趾处重熔，电流90A。
焊接设备：
(OTC)PCVM 350与(OTC)IGBT INVERTER ACCUTIG 300P。

Claims (1)

1.一种复合弧焊焊接方法，其特征在于是按照如下方法实现的：
焊前准备：焊接前对接头坡口及其附近的表面进行清除；
工件组对：组对间隙2～3mm，点固，将点固处打磨平滑；
焊接过程：MAG焊接方法，第一层焊缝电流260～280A，电压28～30V，焊后，层间清理，层间温度不低于200℃，第二层焊缝电流240～250A，电压26～28V，焊后，层间清理，层间温度不低于200℃，第三层焊缝电流240～250A，电压26～28V，焊后，层间清理，层间温度不低于200℃，第三层焊后冷却2～3小时，直至冷却到室温；
焊缝焊趾处打磨光滑，采用TIG熔覆，将焊趾处重熔，电流85～100A。
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