CN113182648B - 适用于耐磨钢板的免预热高效焊接方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种适用于耐磨钢板的免预热高效焊接方法,通过合理的母材、焊材配合,采用气电立焊免预热高效焊接工艺,能够避免焊接接头产生冷裂纹,保证焊接接头‑20℃低温冲击功KV2≥24J的综合力学性能,20~32mm厚HBW450硬度级别的耐磨钢板焊接。
Description
技术领域
本发明属于钢铁材料焊接技术领域,特别是涉及一种焊接接头力学综合性能优良的20~32mm厚HBW450硬度级别的耐磨钢板气电立焊技术。
背景技术
耐磨钢焊接所面临的主要问题是焊接冷裂纹。为防止焊接冷裂纹的产生多采用焊前预热工艺。但预热常常恶化劳动条件,使生产工艺复杂化,不合理、过高的预热还会对焊接接头的综合性能带来不利的影响,同时对于一些大型结构件的焊接及修复,预热工艺也很难实现。随着下游用户智能制造技术的推广应用,焊前预热已经成为推行机器人焊接的障碍。耐磨钢的下游用户亟待简化焊接工艺,提高生产效率。
气电立焊为单道或双道连续焊接,能量密度集中,焊接效率高,同时焊接冷速慢,能有效防止冷裂纹的产生。它利用水冷滑块挡住熔融的金属,带走多余热量,使之强迫成形,能实现HBW450硬度级别的耐磨钢板立向位置的焊接。
发明内容
本发明通过对免预热焊接工艺进行研究,提供一种适用于HBW450硬度级别的耐磨钢板气电立焊焊接工艺,保证焊接接头力学性能满足要求。合理的焊接方法和工艺对于HBW450硬度级别的耐磨钢板结构安全使用具有重要的现实意义。
为了实现上述发明目的,本发明采用如下技术方案:
一种适用于耐磨钢板的免预热高效焊接方法,其特征在于包括如下步骤:
(1)准备焊接钢板:
母材的屈服强度≥1050MPa,抗拉强度≥1350MPa,延伸率≥9%,-20℃冲击功KV2≥24J;化学成分及重量百分比为C:≤0.25%,Si:≤0.60%,Mn:≤1.50%,Ni:≤0.50%,Mo:≤0.50%,Al:≤0.06%,P:≤0.012%,S:≤0.002%,余量为Fe和不可避免的杂质;
(2)准备焊接材料:
选用抗拉强度低配的焊丝,焊丝直径Φ1.6mm,所用焊丝化学成分及重量百分比为:C:≤0.12%,Mn:0.5~2.0%,Si:0.20~0.30%,S:≤0.01%,P:≤0.02%,Ni:1.5~3.0%,Cr:0.01~0.10%,Mo:≤0.3%,V:≤0.05%,余量为Fe及不可避免杂质;
(3)采用气电立焊焊接,焊接参数如下:
坡口型式:采用对称X型坡口,正面坡口面为16~18mm,背面坡口面为16~18mm,焊接坡口钝边尺寸为1~2mm,坡口装配留4~6mm间隙;
焊前不预热,层间温度≤150℃;
进行正面气电立焊,形成正面焊缝,于焊接试板的背面加装三角形水冷铜衬垫进行强制冷却;
进行背面气电立焊,形成背面焊缝,于完成的正面焊缝加装带有凹口的水冷铜衬垫进行强制冷却;
气电立焊焊接电流360~380A,电弧电压36~45V,焊接速度11~15cm/min,保护气体CO2,气体流量24~28L/min。
有益效果:
本发明的适用于耐磨钢板的免预热高效焊接方法,通过合理的母材、焊材配合,采用气电立焊免预热高效焊接工艺,保证了焊接接头具有-20℃冲击功KV2≥24J、焊接接头侧弯d=6a,90°合格的优良综合力学性能,适合于20~32mm厚HBW450硬度级别的耐磨钢板的气体保护焊焊接。
附图说明
图1是坡口加工示意图。
具体实施方式
实施例1
一种适用于HBW450硬度级别的耐磨钢板气电立焊焊接方法,包括以下步骤:
采用屈服强度≥1050MPa,抗拉强度≥1350MPa,延伸率≥9%,-20℃冲击功KV2≥24J性能优良的20mm厚HBW450硬度级别的耐磨钢板,母材化学成分及重量百分比为C:≤0.25%,Si:≤0.60%,Mn:≤1.50%,Ni:≤0.50%,Mo:≤0.50%,Al:≤0.06%,P:≤0.012%,S:≤0.002%,余量为Fe和不可避免的杂质;焊接试板组合为20mm+20mm,试板尺寸为500mm(长)×200mm(宽)×20mm(厚);
匹配的焊接材料:化学成分及重量百分比为:C:≤0.12%,Mn:0.5~2.0%,Si:0.20~0.30%,S:≤0.01%,P:≤0.02%,Ni:1.5~3.0%,Cr:0.01~0.10%,Mo:≤0.3%,V:≤0.05%,余量为Fe及不可避免杂质。
焊丝直径为Φ1.6mm;
焊接坡口型式:采用对称X型坡口,正面坡口面为17mm,背面坡口面为17mm,焊接坡口钝边尺寸为2mm,坡口装配留6mm间隙。
焊前不预热,层间温度≤150℃。
进行正面气电立焊,形成正面焊缝,于焊接试板的背面加装三角形水冷铜衬垫进行强制冷却;
进行背面气电立焊,形成背面焊缝,完成的正面焊缝加装带有凹口的水冷铜衬垫进行强制冷却。
采用气电立焊,焊接电流360A,电弧电压38V,焊接速度15cm/min,保护气体CO2,气体流量26L/min。
实施例2
一种适用于HBW450硬度级别的耐磨钢板气电立焊焊接方法,包括以下步骤:
采用屈服强度≥1050MPa,抗拉强度≥1350MPa,延伸率≥9%,-20℃冲击功KV2≥24J性能优良的24mm厚节Ni型低温钢,母材化学成分及重量百分比为C:≤0.25%,Si:≤0.60%,Mn:≤1.50%,Ni:≤0.50%,Mo:≤0.50%,Al:≤0.06%,P:≤0.012%,S:≤0.002%,余量为Fe和不可避免的杂质;焊接试板组合为24mm+24mm,试板尺寸为500mm(长)×200mm(宽)×24mm(厚);
匹配的焊接材料:化学成分及重量百分比为:C:≤0.12%,Mn:0.5~2.0%,Si:0.20~0.30%,S:≤0.01%,P:≤0.02%,Ni:1.5~3.0%,Cr:0.01~0.10%,Mo:≤0.3%,V:≤0.05%,余量为Fe及不可避免杂质。
焊丝直径为Φ1.6mm;
焊接坡口型式:采用对称X型坡口,正面坡口面为16mm,背面坡口面为16mm,焊接坡口钝边尺寸为2mm,坡口装配留5mm间隙。
焊前不预热,层间温度≤150℃。
进行正面气电立焊,形成正面焊缝,于焊接试板的背面加装三角形水冷铜衬垫进行强制冷却;
进行背面气电立焊,形成背面焊缝,完成的正面焊缝加装带有凹口的水冷铜衬垫进行强制冷却。
采用气电立焊,焊接电流360A,电弧电压38V,焊接速度14cm/min,保护气体CO2,气体流量27L/min。
实施例3
另一种适用于HBW450硬度级别的耐磨钢板气电立焊焊接工艺包括以下步骤:
采用屈服强度≥1050MPa,抗拉强度≥1350MPa,延伸率≥9%,-20℃冲击功KV2≥24J性能优良的32mm厚节Ni型低温钢,母材化学成分及重量百分比为C:≤0.25%,Si:≤0.60%,Mn:≤1.50%,Ni:≤0.50%,Mo:≤0.50%,Al:≤0.06%,P:≤0.012%,S:≤0.002%,余量为Fe和不可避免的杂质;焊接试板组合为32mm+32mm,试板尺寸为500mm(长)×200mm(宽)×32mm(厚);
匹配的焊接材料:化学成分及重量百分比为:C:≤0.12%,Mn:0.5~2.0%,Si:0.20~0.30%,S:≤0.01%,P:≤0.02%,Ni:1.5~3.0%,Cr:0.01~0.10%,Mo:≤0.3%,V:≤0.05%,余量为Fe及不可避免杂质。
焊丝直径为Φ1.6mm;
焊接坡口型式:采用对称X型坡口,正面坡口面为18mm,背面坡口面为18mm,焊接坡口钝边尺寸为1mm,坡口装配留4mm间隙。
焊前不预热,层间温度≤150℃。
进行正面气电立焊,形成正面焊缝,于焊接试板的背面加装三角形水冷铜衬垫进行强制冷却;
进行背面气电立焊,形成背面焊缝,完成的正面焊缝加装带有凹口的水冷铜衬垫进行强制冷却。
采用气电立焊,焊接电流370A,电弧电压40V,焊接速度12cm/min,保护气体CO2,气体流量26L/min。
经过上述实施例1~3的焊接方法对HBW450硬度级别的耐磨钢板进行气电立焊后,对焊接接头的力学性能进行检测。焊接接头的冲击和弯曲性能如表1所示。
表1焊接接头的拉伸及侧弯性能
可见,实施例1~3能够保证焊接接头完整性,避免焊接接头产生冷裂纹,得到的焊接接头的综合力学性能优良。焊缝及热影响区-20℃冲击功KV2≥24J、焊接接头侧弯d=6a,90°合格。并且本专利提供的工艺实施方式简单,适用性很强。
Claims (6)
1.一种适用于耐磨钢板的免预热高效焊接方法,其特征在于包括如下步骤:
(1)准备焊接钢板:
母材的屈服强度≥1050MPa,抗拉强度≥1350MPa,延伸率≥9%,-20℃冲击功KV2≥24J;化学成分及重量百分比为C:≤0.25%,Si:≤0.60%,Mn:≤1.50%,Ni:≤0.50%,Mo:≤0.50%,Al:≤0.06%,P:≤0.012%,S:≤0.002%,余量为Fe和不可避免的杂质;
(2)准备焊接材料:
选用抗拉强度低配的焊丝,所用焊丝化学成分及重量百分比为:C:≤0.12%,Mn:0.5~2.0%,Si:0.20~0.30%,S:≤0.01%,P:≤0.02%,Ni:1.5~3.0%,Cr:0.01~0.10%,Mo:≤0.3%,V:≤0.05%,余量为Fe及不可避免杂质;
(3)采用气电立焊焊接,焊接参数如下:
坡口型式:采用对称X型坡口,正面坡口面为16~18mm,背面坡口面为16~18mm,焊接坡口钝边尺寸为1~2mm,坡口装配留4~6mm间隙;
焊前不预热,层间温度≤150℃;
进行正面气电立焊,形成正面焊缝,于焊接试板的背面加装三角形水冷铜衬垫进行强制冷却;
进行背面气电立焊,形成背面焊缝,于完成的正面焊缝加装带有凹口的水冷铜衬垫进行强制冷却;
气电立焊焊接电流360~380A,电弧电压36~45V,焊接速度11~15cm/min,保护气体CO2,气体流量24~28L/min。
2.如权利要求1所述的一种适用于耐磨钢板的免预热高效焊接方法,其特征在于所述焊丝直径Φ1.6mm。
3.如权利要求1所述的一种适用于耐磨钢板的免预热高效焊接方法,其特征在于焊接试板组合为20mm+20mm,试板尺寸为500mm(长)×200mm(宽)×20mm(厚);对称X型坡口正面坡口面为17mm,背面坡口面为17mm,焊接坡口钝边尺寸为2mm,坡口装配留6mm间隙;气电立焊焊接电流360A,电弧电压38V,焊接速度15cm/min,保护气体CO2,气体流量26L/min。
4.如权利要求1所述的一种适用于耐磨钢板的免预热高效焊接方法,其特征在于焊接试板组合为24mm+24mm,试板尺寸为500mm(长)×200mm(宽)×24mm(厚);对称X型坡口正面坡口面为16mm,背面坡口面为16mm,焊接坡口钝边尺寸为2mm,坡口装配留5mm间隙;气电立焊焊接电流360A,电弧电压38V,焊接速度14cm/min,保护气体CO2,气体流量27L/min。
5.如权利要求1所述的一种适用于耐磨钢板的免预热高效焊接方法,其特征在于焊接试板组合为32mm+32mm,试板尺寸为500mm(长)×200mm(宽)×32mm(厚);对称X型坡口正面坡口面为18mm,背面坡口面为18mm,焊接坡口钝边尺寸为1mm,坡口装配留4mm间隙;气电立焊焊接电流370A,电弧电压40V,焊接速度12cm/min,保护气体CO2,气体流量26L/min。
6.如权利要求1所述的一种适用于耐磨钢板的免预热高效焊接方法,其特征在于所述耐磨钢板为20~32mm厚HBW450硬度级别的耐磨钢板。
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