CN111774748A - 一种异质复合坯的高质量组坯、焊接方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种异质复合坯的高质量组坯、焊接方法，异质复合坯从上至下依次为，上基板A、上过渡板E、上复材板C、中间隔离板G、下复材板D、下过渡板F、下基板B，板材加工后进行组坯、焊接。先焊接复材，再将复材与基板组坯，将组合好的坯料送至真空电子束***进行抽真空焊接，真空度＜10‑2Pa，点焊顺序是先焊接两头窄边，再焊接长边，在每边焊接时要求先焊接下部焊缝，焊接原则对称焊接，先焊窄边；本方法增加简易限位对中装置，加快了复板对中速度与对中质量，防止了隔离剂刮碰掉影响隔离效果，边部对齐效果更好，提高了氩弧焊质量。该技术生产的异质复合坯轧制过程平稳，轧制后的板坯探伤结果均合格，各项性能远高于用户要求。
Description
技术领域
本发明涉及冶金行业中的复合坯生产技术领域，特别涉及一种异质复合坯的高质量组坯、焊接方法。
背景技术
采用真空制坯热轧复合技术，可将强度、熔点、热膨胀系数差异较大的金属冶金结合，形成金属层状复合板，使其具有不同金属的优异性能，满足不同环境的要求。目前的异质复合坯主要包括钛钢复合坯以及不锈钢-碳钢复合坯，对于钛钢复合坯就是以钛或钛合金为覆材，普通碳钢为基材的钛/钢复合板，不仅具备覆层材料的耐蚀性，同时还具备基层材料的强度和塑性，减少贵重金属钛的使用量，同时降低了材料的生产成本，在不同领域都有应用需求。在海洋工程中，钛/钢复合板能很好地满足海洋环境下的耐蚀要求，日本跨海大桥将钛/钢复合板应用到桥柱飞溅区。在火力发电站烟囱、卫星燃料喷注器、石油化工电解槽、海水淡化热交换器等领域均采用钛/钢复合板。随着各领域对钛/钢复合板需求量的不断提升，制备结合强度高、深加工性能良好的钛/钢复合板具有较大的应用价值。
但是异质复合坯目前基本都采用***复合的方法，该方法有比较大的限制性，不能生产薄规格以及宽度较大的规格，且性能不稳定。采用真空电子束焊接，能够很好的克服上述缺点，但是真空电子束焊接，要求各个结合面洁净度教高，并且密封要好，如果一旦漏气，将造成不可挽回的结果。因此，组坯以及焊接工序是异质复合坯是否能够成功的关键，目前国内外对于异质复合坯的组坯方法以及焊接方法介绍的都比较含糊。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种异质复合坯的高质量组坯、焊接方法，实现异质复合钢板的批量生产要求。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
一种异质复合坯的高质量组坯、焊接方法，异质复合坯从上至下依次为，上基板A、上过渡板E、上复材板C、中间隔离板G、下复材板D、下过渡板F、下基板B，板材加工后进行组坯、焊接，具体步骤如下：
1)在加工完成后的上复材板C、下复材板D的一面涂抹隔离剂，涂抹隔离剂面的边部5mm内以及侧面涂抹隔离剂前先使用粘性布带粘上，隔离剂厚度为0.4-0.6mm，隔离剂涂抹后放置在干燥空气中晾干≥10h，然后将布带撕下；
2)先将下复板D的涂隔离剂一面朝上放在铁质垫板上，紧靠相邻的一个窄边和宽边将长方体钢块点焊在垫板上，形成一个限位对中装置，然后将中间隔离板G放在隔离剂面上，最后将上复材板C的隔离剂面向下，紧靠限位对中装置落下，完成复板组坯；使用多组夹持器将复材边部夹紧，确保两复材之间的缝隙不大于1mm，使用高纯氩气的氩弧焊机先对四边进行点焊，要求对称点焊，焊点要求20-30mm宽，每隔50-60mm一个焊点，点焊后使用氩弧焊机进行三边满焊，熔深要求2-3mm，最后一条边连续焊接两头，中间留50-100mm不进行焊接，中间留的空隙进入真空室进行真空电子束封焊，封焊电流50-80mA，速度10mm/s，使得复材形成密闭的整体；
3)将形成整体复材的上下打磨到没有酸洗液及可见氧化物，擦拭干净；
4)将过渡板擦干净；
5)将下基板B结合面朝上放在对中机上，将用边条拼焊成的边框放置在下基板B上，在边框内依次放入下过渡板F、焊接后的整体复材、上过渡板E，使用翻板机将上基板A翻至结合面朝下，至对中机放在最上面组坯对中，对中后，在组好的复合坯上压一块厚度不小于250mm，长宽和复合坯相当的钢坯，使得组坯后接合面的缝隙不大于0.5mm；
6)将组合好的坯料送至真空电子束***进行抽真空焊接，真空度＜10-2Pa，点焊顺序是先焊接两头窄边，再焊接长边，在每边焊接时要求先焊接下部焊缝，所有焊缝均需要点焊，点焊焊接电流100-150mA，焊接速度8-10mm/s，每个点焊点长度50mm，点焊点之间距离不得大于100mm。之后连续焊接，连续焊接电流350-400mA，焊接速度6-8mm/s，焊接原则对称焊接，先焊窄边；
7)焊后检查焊缝质量。
所述的中间隔离板G的厚度不大于0.5mm。
与现有的技术相比，本发明的有益效果是：
1)解决了异质复合坯由于隔离剂散落严重剪切强度低的技术难题，2)解决了由于隔离效果不佳，隔离层粘连的问题，提高了异质复合坯的成材率；3)解决了焊接过程，由于复合坯受热不均，焊缝变形严重无法焊接的问题。4)增加简易限位对中装置，加快了复板对中速度与对中质量，防止了隔离剂刮碰掉影响隔离效果，边部对齐效果更好，提高了氩弧焊质量。该技术生产的异质复合坯轧制过程平稳，轧制后的板坯探伤结果均合格，各项性能远高于用户要求。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进一步说明：
以下实施例对本发明进行详细描述。这些实施例仅是对本发明的最佳实施方案进行描述，并不对本发明的范围进行限制。
一种异质复合坯的高质量组坯、焊接方法，异质复合坯从上至下依次为，上基板A、上过渡板E、上复材板C、中间隔离板G、下复材板D、下过渡板F、下基板B，板材加工后进行组坯、焊接，具体步骤如下：
1)在加工完成后的上复材板C、下复材板D的一面涂抹隔离剂，涂抹隔离剂面的边部5mm内以及侧面涂抹隔离剂前先使用粘性布带粘上，隔离剂厚度为0.4-0.6mm，隔离剂涂抹后放置在干燥空气中晾干≥10h，然后将布带撕下；
2)先将下复板D的涂隔离剂一面朝上放在铁质垫板上，紧靠相邻的一个窄边和宽边将长方体钢块点焊在垫板上，形成一个简易对中装置，然后将中间隔离板G(厚度不大于0.5mm，面积和涂隔离剂的面积相当或略小)放在隔离剂面上，最后将上复材板C(隔离剂面向下)，紧靠对中装置落下，完成复板组坯；使用多组夹持器(每隔300mm)将复材边部夹紧，确保两复材之间的缝隙不大于1mm，使用高纯氩气的氩弧焊机先对四边进行点焊，要求对称点焊，焊点要求20-30mm宽，每隔50-60mm一个焊点，点焊后使用氩弧焊机进行三边满焊，熔深要求2-3mm，最后一条边连续焊接两头，中间留50-100mm不进行焊接，中间留的空隙进入真空室进行真空电子束封焊，封焊电流50-80mA，速度10mm/s，使得复材形成密闭的整体；
3)将形成整体复材的上下面使用砂带机打磨到没有酸洗液及可见氧化物，擦拭干净；
4)使用钢丝球和五洁粉将过渡板油渍完全擦拭掉，再使用高纯酒精将污物擦伤干净；
5)将下基板B结合面朝上放在对中机上，将用边条拼焊成的边框放置在下基板B上，在边框内依次放入下过渡板F、焊接后的整体复材、上过渡板E，使用翻板机将上基板A翻至结合面朝下，至对中机放在最上面组坯对中，对中后，在组好的复合坯上压一块厚度不小于250mm，长宽和复合坯相当的钢坯，使得组坯后接合面的缝隙不大于0.5mm；
6)将组合好的坯料送至真空电子束***进行抽真空焊接，真空度＜10-2Pa，点焊顺序是先焊接两头窄边，再焊接长边，在每边焊接时要求先焊接下部焊缝，所有焊缝均需要点焊，点焊焊接电流100-150mA，焊接速度8-10mm/s，每个点焊点长度50mm，点焊点之间距离不得大于100mm。之后连续焊接，连续焊接电流350-400mA，焊接速度6-8mm/s，焊接原则对称焊接，先焊窄边，每边先焊下部焊缝；
7)焊后检查焊缝质量。
实施例
TA2与Q345B的钛钢复合板：成品厚度1.5+6mm，宽度4500mm，长度10000mm，上基板A和下基板B为Q345B，上复材板C和下复材板D为钛板TA2，上过渡板E、下过渡板F、中间隔离板G为IF钢，具体实施方案如下：
1、坯料准备：钛板TA2两块，尺寸均为10×2000×3500mm；基材Q345B两块：基板尺寸为90×2100×3600mm；IF钢三块，两块尺寸为1.0*2000*3500mm，一块尺寸为0.5*1950*3450mm(中间隔离板G)；边条：尺寸25*50*3500两条，25*50*3400两条。
2、基材加工：表面粗糙度Ra＜5.5μm，结合层为完全金属。
3、边条加工：将加工后的边条拼焊成为边框，边条接合部位打坡口焊接，要求焊缝成形应均匀、致密、平滑地向母材过渡，不应有裂纹、未熔合以及超出规定的咬边、气孔、夹渣、弧坑等缺陷。
4、复材加工：组装前对复材进行归方加工及表面清理，加工后的复材不得有脱方且表面平整无缺陷，不允许出现楔形、镰刀弯，不平度≤3mm/m，粗糙度Ra＜5.5μm；
5、涂抹隔离剂。加工完成后的复材均先将一面的油污灰尘等擦拭干净，然后在该面涂抹隔离剂，隔离剂厚度为0.5mm，隔离剂涂抹后放置在干燥空气中晾干10h。
6、将复材涂抹隔离剂的一面向内组合在一起，中间插放冷轧板，边部要求打磨到无任何油污以及氧化物，能够完全见到复材金属，使用夹持器将复材边部夹紧，确保复材直接的缝隙不大于1mm，使用高纯氩气的氩弧焊机先对四边进行点焊，要求对称点焊，焊点要求20mm宽左右，每隔50mm一个焊点，确保复材点焊后能够均匀固定，点焊后使用氩弧焊机进行三边满焊，熔深要求3mm，最后一条边焊接两头，中间留100mm不进行焊接。中间留的空隙进入真空室进行真空电子束封焊，封焊电流50mA，速度10mm/s。
7、封焊后，将钛板的另一面(结合面)使用砂带机轻打磨到表面没有酸洗液，用无纺布蘸酒精擦拭干净。
8、依照基坯、冷轧板、复材钛板、冷轧板、基坯顺序组坯，组坯后接合面的缝隙不大于0.5mm。
9、将组合好的坯料送至真空电子束***进行抽真空焊接，真空度＜10-2Pa，四边点焊，对称点焊，点焊焊接电流100mA，焊接速度8mm/s，连续焊接电流400mA，焊接速度6mm/s，焊接原则对称焊接，先焊窄边。
10、焊后利用真空焊接***的二次成像检查焊缝质量，然后入炉加热、轧制。
Claims (2)
1.一种异质复合坯的高质量组坯、焊接方法，异质复合坯从上至下依次为，上基板A、上过渡板E、上复材板C、中间隔离板G、下复材板D、下过渡板F、下基板B，板材加工后进行组坯、焊接，其特征在于，具体步骤如下：
1)在加工完成后的上复材板C、下复材板D的一面涂抹隔离剂，涂抹隔离剂面的边部5mm内以及侧面涂抹隔离剂前先使用粘性布带粘上，隔离剂厚度为0.4-0.6mm，隔离剂涂抹后放置在干燥空气中晾干≥10h，然后将布带撕下；
2)先将下复板D的涂隔离剂一面朝上放在铁质垫板上，紧靠相邻的一个窄边和宽边将长方体钢块点焊在垫板上，形成一个限位对中装置，然后将中间隔离板G放在隔离剂面上，最后将上复材板C的隔离剂面向下，紧靠限位对中装置落下，完成复板组坯；使用多组夹持器将复材边部夹紧，确保两复材之间的缝隙不大于1mm，使用高纯氩气的氩弧焊机先对四边进行点焊，要求对称点焊，焊点要求20-30mm宽，每隔50-60mm一个焊点，点焊后使用氩弧焊机进行三边满焊，熔深要求2-3mm，最后一条边连续焊接两头，中间留50-100mm不进行焊接，中间留的空隙进入真空室进行真空电子束封焊，封焊电流50-80mA，速度10mm/s，使得复材形成密闭的整体；
3)将形成整体复材的上下打磨到没有酸洗液及可见氧化物，擦拭干净；
4)将过渡板擦干净；
5)将下基板B结合面朝上放在对中机上，将用边条拼焊成的边框放置在下基板B上，在边框内依次放入下过渡板F、焊接后的整体复材、上过渡板E，使用翻板机将上基板A翻至结合面朝下，至对中机放在最上面组坯对中，对中后，在组好的复合坯上压一块厚度不小于250mm，长宽和复合坯相当的钢坯，使得组坯后接合面的缝隙不大于0.5mm；
6)将组合好的坯料送至真空电子束***进行抽真空焊接，真空度＜10-2Pa，点焊顺序是先焊接两头窄边，再焊接长边，在每边焊接时要求先焊接下部焊缝，所有焊缝均需要点焊，点焊焊接电流100-150mA，焊接速度8-10mm/s，每个点焊点长度50mm，点焊点之间距离不得大于100mm。之后连续焊接，连续焊接电流350-400mA，焊接速度6-8mm/s，焊接原则对称焊接，先焊窄边。
2.根据权利要求1所述的一种异质复合坯的高质量组坯、焊接方法，所述的中间隔离板G的厚度不大于0.5mm。
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