CN113001059B - 440MPa级高强钢焊丝及激光-电弧复合焊接工艺 - Google Patents

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Abstract

一种440MPa级高强钢焊丝及激光‑电弧复合焊接工艺，属于材料加工技术领域。焊丝化学成分重量百分比为：C：0.03～0.08，Si：0.40～0.80，Mn：1.2～2.0，Cr：0.20～0.60，Ni：1.00～1.40，Cu：0.005～0.015，P：≤0.01，S：≤0.01，余量为铁和通常炼钢存在的杂质。上述焊丝的激光‑电弧复合焊接工艺：激光功率3～10kW，焦点处光斑直径0.2～0.4mm，离焦量0，光丝间距5～10mm，焊接速度0.8～1.5m/min，电弧电压20～25V，电流165～230A，送丝速度5～8m/min，保护气体为Ar+2％～5％O2混合气体。优点在于，焊接接头具有良好的力学性能。

Description

440MPa级高强钢焊丝及激光-电弧复合焊接工艺
技术领域
本发明属于材料加工技术领域，特别是涉及一种适用于440MPa级船用高强钢激光-电弧复合焊接的焊丝及焊接工艺。
背景技术
随着船舶制造技术的发展，440MPa级船用高强钢薄板在大型船舶甲板、平台、舱壁、平直围壁和上层建筑结构等部位大量应用。薄板焊接中结构易变形，平整度控制困难；传统焊接方法如手工电弧焊、气体保护焊(CO2气体保护焊、熔化极活性气体保护焊)、埋弧自动焊等存在焊接效率低、焊接质量难以控制等问题。为此，迫切需要开展440MPa级船用高强钢结构高效高质量焊接技术研究。
作为一种高效焊接方法，激光-电弧复合焊接具有焊接速度快、熔深大、精度高、适应性好等特点。激光-电弧复合焊与目前普遍使用的熔化极活性气体保护焊(MAG焊)相比，其焊接效率是MAG焊的4～8倍，焊材消耗量只有MAG焊的20％～30％，焊接变形只有MAG焊的1/3。
综上所述，船用高强钢结构采用激光-电弧复合焊接，可有效减少焊接变形，提高船舶薄板结构的焊接质量和焊接效率，满足精益造船的需求，提升我国的船舶制造核心能力。然而，鉴于激光-电弧复合焊接的特点，目前尚缺乏船用高强钢激光-电弧复合焊配套焊接材料。因此，开展440MPa级船用高强钢激光-电弧复合焊接配套焊接材料的研究对于行业焊接技术研究具有示范和带动作用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种适用于440MPa级船用高强钢激光-电弧复合焊接的焊丝及焊接工艺，解决现有440MPa级船用高强钢激光-电弧复合焊接缺乏配套焊接材料的问题。
本发明提供的适用于440MPa级船用高强钢激光-电弧复合焊接的焊丝的化学成分重量百分比为：C：0.03～0.08，Si：0.40～0.80，Mn：1.2～2.0，Cr：0.20～0.60，Ni：1.00～1.40，Cu：0.005～0.015，P：≤0.01，S：≤0.01，余量为铁和通常炼钢存在的杂质。
适用于440MPa级船用高强钢焊接，焊接接头具有良好的力学性能，抗拉强度≥580MPa，-40℃冲击吸收能量≥100J/cm2，焊缝平均腐蚀速率≤0.18mm/年，复合焊接接头疲劳强度≥420MPa。
为保证配套焊丝焊缝金属的强度，在铁素体焊丝的基础上，选择性的增加合金元素添加量，获得良好的显微组织，保证焊缝金属优良的力学性能。
在满足强度的前提下，尽量将焊丝中C和Cr含量控制在较低的范围内，以降低焊缝金属的碳当量、淬硬倾向及裂纹敏感系数。
焊丝中Mn、Si等合金元素的含量应保持在一定的水平，一方面用于固溶强化基体组织，以弥补降C导致的强度损失；另一方面，合理配比的Mn、Si含量可进行联合脱氧，降低焊缝中增氧引起的韧性损失。
加入适当含量的Ni，保证焊缝金属的韧性。
采用先进的冶炼技术，严格控制焊丝中S、P、O、N和其他杂质元素，保证焊缝金属的纯净化，改善焊缝金属的强韧性。
铜在焊丝中的突出作用是改善抗大气腐蚀性能，而且能够提高强度和屈服比。
本发明所述的焊丝的激光-电弧复合焊接工艺：所述焊丝适用于3～15mm厚440MPa级船用高强钢激光-电弧复合焊接；所述激光-电弧复合焊接工艺，激光功率3～10kW，焦点处光斑直径0.2～0.4mm，离焦量0，光丝间距5～10mm，焊接速度0.8～1.5m/min，电弧电压20～25V，电流165～230A，送丝速度5～8m/min，保护气体为Ar+2％～5％O2混合气体。
本发明所述的焊丝及其激光-电弧复合焊接工艺，适用于440MPa级船用高强钢焊接，焊接接头具有良好的强韧性，抗拉强度≥580MPa，-40℃冲击吸收能量≥100J/cm2，焊缝平均腐蚀速率≤0.18mm/年，复合焊接接头疲劳强度≥420MPa。
附图说明
图1为本发明实施例1所得到的激光-电弧复合焊接焊缝区显微组织图。
具体实施方式
以下结合实施例和附图，对本发明提供的440MPa级船用高强钢激光-电弧复合焊接焊丝及其焊接工艺进行详细说明。
实施例1
针对8mm厚440MPa级船用高强钢，采用本发明焊丝进行激光-电弧复合焊接，焊丝化学成分如表1所示。激光功率6kW，焦点处光斑直径0.2mm，离焦量0，光丝间距5mm，焊接速度1.2m/min，电弧电压22V，电流185A，送丝速度6m/min，保护气体为Ar+2％O2混合气体。激光-电弧复合焊接焊缝区组织主要为针状铁素体和贝氏体(如图1所示)。焊接接头具有良好的力学性能，抗拉强度597MPa，-40℃冲击吸收能量241J/cm2，焊缝平均腐蚀速率0.15mm/年，复合焊接接头疲劳强度440MPa。
表1焊丝化学成分(wt％)，余量为铁和通常炼钢存在的杂质
C Si Mn P S Ni Cr Cu
0.050 0.60 1.52 0.003 0.003 1.10 0.43 0.008
实施例2
针对15mm厚440MPa级船用高强钢，采用本发明焊丝进行激光-电弧复合焊接，焊丝化学成分如表2所示。激光功率10kW，焦点处光斑直径0.2mm，离焦量0，光丝间距10mm，焊接速度0.8m/min，电弧电压24V，电流228A，送丝速度8m/min，保护气体为Ar+5％O2混合气体。焊接接头具有良好的力学性能，抗拉强度586MPa，-40℃冲击吸收能量127J/cm2，焊缝平均腐蚀速率0.17mm/年，复合焊接接头疲劳强度420MPa。
表2焊丝化学成分(wt％)，余量为铁和通常炼钢存在的杂质
C Si Mn P S Ni Cr Cu
0.074 0.50 1.22 0.008 0.005 1.38 0.42 0.010
实施例3
针对3mm厚440MPa级船用高强钢，采用本发明焊丝进行激光-电弧复合焊接，焊丝化学成分如表3所示。激光功率3kW，焦点处光斑直径0.2mm，离焦量0，光丝间距5mm，焊接速度1.5m/min，电弧电压21V，电流165A，送丝速度5m/min，保护气体为Ar+2％O2混合气体。焊接接头具有良好的力学性能，抗拉强度608MPa，焊缝平均腐蚀速率0.14mm/年，复合焊接接头疲劳强度450MPa。
表3焊丝化学成分(wt％)，余量为铁和通常炼钢存在的杂质
C Si Mn P S Ni Cr Cu
0.062 0.41 1.46 0.002 0.004 1.20 0.28 0.009
实施例4
针对6mm厚440MPa级船用高强钢，采用本发明焊丝进行激光-电弧复合焊接，焊丝化学成分如表4所示。激光功率5kW，焦点处光斑直径0.3mm，离焦量0，光丝间距5mm，焊接速度1.0m/min，电弧电压22V，电流185A，送丝速度6m/min，保护气体为Ar+2％O2混合气体。焊接接头具有良好的力学性能，抗拉强度598MPa，-40℃冲击吸收能量192J/cm2，焊缝平均腐蚀速率0.15mm/年，复合焊接接头疲劳强度440MPa。
表4焊丝化学成分(wt％)，余量为铁和通常炼钢存在的杂质
C Si Mn P S Ni Cr Cu
0.046 0.75 1.86 0.005 0.005 1.20 0.35 0.006
实施例5
针对12mm厚440MPa级船用高强钢，采用本发明焊丝进行激光-电弧复合焊接，焊丝化学成分如表5所示。激光功率10kW，焦点处光斑直径0.4mm，离焦量0，光丝间距5mm，焊接速度1.0m/min，电弧电压23V，电流207A，送丝速度7m/min，保护气体为Ar+5％O2混合气体。焊接接头具有良好的力学性能，抗拉强度593MPa，-40℃冲击吸收能量155J/cm2，焊缝平均腐蚀速率0.16mm/年，复合焊接接头疲劳强度430MPa。
表5焊丝化学成分(wt％)，余量为铁和通常炼钢存在的杂质
C Si Mn P S Ni Cr Cu
0.031 0.68 1.49 0.005 0.004 1.02 0.52 0.007

Claims (2)

1.一种440MPa级高强钢焊丝，其特征在于，其化学成分重量百分比为：C：0.03～0.08，Si：0.40～0.80，Mn：1.2～2.0，Cr：0.20～0.60，Ni：1.00～1.40，Cu：0.005～0.015，P：≤0.01，S：≤0.01，余量为铁和通常炼钢存在的杂质；
该焊丝适用于440MPa级船用高强钢激光-电弧复合焊接，焊接接头具有良好的力学性能，抗拉强度≥580MPa，-40℃冲击吸收能量≥100J/cm2，焊缝平均腐蚀速率≤0.18mm/年，复合焊接接头疲劳强度≥420MPa。
2.一种根据权利要求1所述焊丝的激光-电弧复合焊接工艺，其特征在于：所述焊丝适用于3～15mm厚440MPa级船用高强钢激光-电弧复合焊接；工艺中控制的技术参数为：激光功率3～10kW，焦点处光斑直径0.2～0.4mm，离焦量0，光丝间距5～10mm，焊接速度0.8～1.5m/min，电弧电压20～25V，电流165～230A，送丝速度5～8m/min，保护气体为Ar+2％～5％O2混合气体。
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Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1611321A (zh) * 2003-10-27 2005-05-04 宝山钢铁股份有限公司 耐候气体保护焊丝
CN1709635A (zh) * 2005-07-07 2005-12-21 武汉钢铁(集团)公司 用于焊接高强钢的气体保护焊丝
CN101020279A (zh) * 2007-03-30 2007-08-22 沈阳航空工业学院 一种600MPa级气体保护焊丝
CN102029481A (zh) * 2009-09-30 2011-04-27 鞍钢股份有限公司 一种具有较高耐候性的气体保护焊丝
CN105195919A (zh) * 2014-06-11 2015-12-30 鞍钢股份有限公司 一种高强度耐候钢用气体保护焊丝用钢及焊丝
CN106312365A (zh) * 2015-06-16 2017-01-11 鞍钢股份有限公司 一种高强度高韧性耐候钢用气体保护焊丝
CN107350657A (zh) * 2017-05-27 2017-11-17 内蒙古包钢钢联股份有限公司 焊接铁道车辆用钢气体保护焊丝
CN108941913A (zh) * 2018-08-14 2018-12-07 辽宁增材制造产业技术研究院有限公司 一种厚板船用高强钢的高效激光-mag复合焊接方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111032275B (zh) * 2017-09-20 2021-10-08 杰富意钢铁株式会社 激光-电弧复合焊接方法

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1611321A (zh) * 2003-10-27 2005-05-04 宝山钢铁股份有限公司 耐候气体保护焊丝
CN1709635A (zh) * 2005-07-07 2005-12-21 武汉钢铁(集团)公司 用于焊接高强钢的气体保护焊丝
CN101020279A (zh) * 2007-03-30 2007-08-22 沈阳航空工业学院 一种600MPa级气体保护焊丝
CN102029481A (zh) * 2009-09-30 2011-04-27 鞍钢股份有限公司 一种具有较高耐候性的气体保护焊丝
CN105195919A (zh) * 2014-06-11 2015-12-30 鞍钢股份有限公司 一种高强度耐候钢用气体保护焊丝用钢及焊丝
CN106312365A (zh) * 2015-06-16 2017-01-11 鞍钢股份有限公司 一种高强度高韧性耐候钢用气体保护焊丝
CN107350657A (zh) * 2017-05-27 2017-11-17 内蒙古包钢钢联股份有限公司 焊接铁道车辆用钢气体保护焊丝
CN108941913A (zh) * 2018-08-14 2018-12-07 辽宁增材制造产业技术研究院有限公司 一种厚板船用高强钢的高效激光-mag复合焊接方法

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