CN115041785B - 一种基于低合金高强异种钢涂胶套接组件的手工tig焊接方法 - Google Patents
一种基于低合金高强异种钢涂胶套接组件的手工tig焊接方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种基于低合金高强异种钢涂胶套接组件的手工TIG焊接方法，具体包括以下步骤：先加工两种低合金高强异种钢涂胶套接组件的焊接坡口，将较厚焊接件的焊接端加工成锁边坡口形式；固化后，用钢丝刷清理坡口内部、坡口两侧30mm范围内的表面以及焊丝无油锈；在较厚焊接件和较薄焊接件接触处的坡口内沿圆周方向进行定位焊接；采用左焊法，全面焊接较厚焊接件和较薄焊接件；将焊接完成的试件立即带温入炉缓冷；采用磁粉探伤法检测焊缝，焊缝表面不允许有裂纹、气孔；目测观察无凹坑、咬边等缺陷。与现有技术相比，本发明能够有效解决高强异种钢自身可焊性差和涂胶后产生大量气孔，使焊接接头成型良好，无焊接缺陷，有良好力学性能。
Description
技术领域
本发明涉及异种钢TIG焊接技术领域，具体涉及一种基于低合金高强异种钢涂胶套接组件的手工TIG焊接方法。
背景技术
随着兵器行业产品的研制与设计的实际需要，35CrMnSiA、50SiMnVB等一系列超高强钢材料在高强度产品焊接结构上开始应用，但35CrMnSiA、50SiMnVB等材料对热的敏感性、脆硬倾向非常强，对热量的输入要求非常严格，碳当量高，焊接范围宽，焊接电流调整宽度变窄，材料的焊接差，给焊接带来困难，尤其是进行异种材料的焊接就更加困难。可是，为了达到产品性能指标的特殊要求，却又在材料为35CrMnSiA的圆筒内侧涂磷酸-氧化铜无机胶，再采用过渡配合的形式套接在材料为50SiMnVB的圆柱体上，随后进行胶体加热固化和焊接。在实际生产过程中，磷酸-氧化铜无机胶自身固化会有大量气泡而生成反应水，而在焊接过程中遇高温加热使固化生成的结晶物分解生成结晶水，结晶水和反应水又伴随整个焊接过程，造成焊后焊缝成形差，在焊缝处产生大量的气孔，甚至有裂纹产生。
对于进行涂磷酸-氧化铜无机胶后异种钢套接组件的焊接，现有的技术文件中还没有提供有关的TIG焊接方法。因此，利用TIG焊接特点并结合产品结构特点，发明一种低合金高强异种钢涂胶套接组件手工TIG焊接方法就具有一定的必要性和现实性。
发明内容
为解决上述缺陷，本发明的目的是提供一种基于低合金高强异种钢涂胶套接组件的手工TIG焊接方法，能够有效解决35CrMnSiA、50SiMnVB高强异种钢自身可焊性差和涂胶后产生大量气孔，甚至裂纹的焊接技术难题，使焊接接头成型良好，无焊接缺陷，有良好力学性能，满足产品设计要求。
为达到上述目的，本发明采取的技术方案是：一种基于低合金高强异种钢涂胶套接组件的手工TIG焊接方法，采用开坡口预先排气和对称分段分层交替退焊控温进行手工TIG焊接，具体包括以下步骤：
步骤1）加工两种低合金高强异种钢涂胶套接组件的焊接坡口：将较厚焊接件的焊接端加工成锁边坡口形式，即锁底接头，所述锁底接头是指将较薄焊接件内壁沿圆周方向均匀涂磷酸-氧化铜无机胶，离焊接端20mm范围的内壁不涂胶，涂胶后静止5min后，套接在较厚焊接件上，直至较薄焊接件的焊接端与较厚焊接件的焊接端之间留有0.4mm～1.2mm的间隙，接着在较厚焊接件接触端一侧加工坡面角度为30°，在较薄焊接件接触端一侧加工坡面角度为30°，根部间隙为 0.5mm～1mm的V形坡口，随后静止30min后进行胶体固化；
步骤2）清理：固化后，用钢丝刷清理坡口内部、坡口两侧30mm范围内的表面以及焊丝无油锈，接着打磨去除油污、铁锈、毛刺、水分污物，直至露出金属光泽，确认焊接部位及其20mm范围内无缺陷；
步骤3）定位焊接较厚焊接件和较薄焊接件：取清理后的两个焊件水平放置于滚轮托架上，采用手工TIG焊接，在较厚焊接件和较薄焊接件接触处的坡口内沿圆周方向进行定位焊接，分别定位焊接8点，焊点以圆心对称焊接，焊道相互错开，焊缝均匀分布，焊缝长度为3mm～4mm，钨极应选用铈钨极，钨极直径为φ2.0mm，焊接电流为100A～130A，焊丝直径为1.2mm，气体流量为9L/min～12L/min；氩气纯度为99.99%；确认焊后焊缝无裂纹缺陷；
步骤4）全面焊接较厚焊接件和较薄焊接件：采用左焊法，将待焊件毛坯放置于滚轮支架上，利用记号笔在毛坯表面沿圆周方向均分8段，并以圆心两两对称；沿顺时针方向依次交错对称手工TIG焊接；转动滚轮始终使焊接位置处于水平位置；焊接采用双层焊接，每层分别焊接8段，在进行第一层焊接时，每道焊接前应先压低电弧进行不填丝预先焊接后，沿顺时针方向焊完第一道焊缝后，将焊件转动180°，沿逆时针焊接第二道焊缝，等第二道焊缝焊接完成后，随后依次交错焊接完成第一层焊缝，整个焊接过程确保起弧位置始终位于上道焊缝的熄弧位置；随后进行第二层焊接，焊接顺序与第一层焊接顺序相同；钨极应选用铈钨极，钨极直径为φ2.0mm，钨极端头为锥台形，角度为30°，最小端直径为1.1mm；焊接开始处于冷焊，电流取上限值，慢速不摆动，每段中途不停顿连续焊完，随着焊接毛坯的温度升高，适当降低焊接电流，当毛坯温度超过150℃时，应待毛坯温度缓慢下降至100℃～150℃后，再进行下一段焊接，焊完后焊缝应缓慢冷却至100℃～150℃；
步骤5）缓冷：焊接完毕，将焊接完成的试件立即带温入炉，炉温初始温度为60℃～80℃，炉温为190℃±10℃，保温时间为6h～8h，然后随炉冷至60℃出炉空冷至室温；
步骤⑹检测：采用磁粉探伤法检测焊缝，焊缝表面不允许有裂纹、气孔；目测观察无凹坑和咬边缺陷。
进一步地，步骤1）中，较薄焊接件2的厚度为4mm，较厚焊接件1的厚度为较薄焊接件2壁厚的3倍～5倍。
步骤4）的不填丝预热焊接工序中，气体流量为9L/min～12L/min，氩气纯度为99.99%；焊接电流为100A～120A，直流正接；焊接电流采用TIG焊接进行第一层焊，焊丝选用H18CrMoA，焊丝直径为φ1.2mm，气体流量为9L/min～12L/min，氩气纯度为99.99%；焊接电流为100A～120A，直流正接；采用TIG焊接进行第二层焊，焊丝选用H18CrMoA，焊丝直径为φ1.2mm，气体流量为9L/min～12L/min，氩气纯度为99.99%；焊接电流为130A～140A，直流正接；焊接后焊缝余高为0.5mm～1.0mm。
本发明的有益效果在于：充分发挥TIG焊的优点，合理的低强匹配，能够保证50SiMnVB和35CrMnSiA钢的焊缝熔合良好，经磁粉探伤，焊缝及热影响区没发现裂纹缺陷，焊缝成型良好。
合理选用小的线能量输入，采用预先开坡口排气、对称分段分层交错焊接和焊接毛坯缓慢降温，以及控制热影响区宽度和焊缝焊前、焊后和层间温度，是能够避免焊缝因磷酸-氧化铜无机胶带来气孔和裂纹缺陷，得到高质量焊缝。
本发明的方法适用于低合金高强异种钢涂胶套接手工TIG焊接，可以推广到低合金钢高强异种钢对接TIG焊、不等壁厚低合金高强钢TIG焊接等。
附图说明
下面结合附图及实施例，对本发明的技术特征作进一步描述。
图1为材料为50SiMnVB的较厚焊接件和材料为35CrMnSiA的较薄焊接件进行焊接时的示意图。
附图1中，1.材料为50SiMnVB的较厚焊接件，2. 材料为35CrMnSiA的较薄焊接件，3.焊缝。
具体实施方式
参看附图1是本发明的一种实施例，公开了一种基于低合金高强异种钢涂胶套接组件的手工TIG焊接方法，本实施例是基于低合金高强钢为35CrMnSiA、50SiMnVB的异种钢材套接组件接头TIG焊接，采用开坡口预先排气和对称分段分层交替退焊控温进行手工TIG焊接，该焊接方法是通过以下步骤来实现的：
步骤1）加工材料为50SiMnVB较厚焊接件1和材料为35CrMnSiA较薄焊接件2的焊接坡口：将较厚焊接件1的焊接端加工成锁边坡口形式，即锁底接头，所述锁底接头是指将较薄焊接件2内壁沿圆周方向均匀涂磷酸-氧化铜无机胶，离焊接端20mm范围内的内壁不涂胶，涂胶后静止5min后，套接在较厚焊接件1上，直至较薄焊接件2的焊接端与较厚焊接件1的焊接端之间留有0.4mm～1.2mm的间隙，接着在较厚焊接件1接触端一侧加工坡面角度为30°，在较薄焊接件2接触端一侧加工坡面角度为30°根部间隙为 0.5mm～1mm的V形坡口，随后静止30min后进行胶体固化；
步骤2）清理：用钢丝清理坡口内、坡口两侧30mm范围内的表面以及焊丝无油锈，并打磨去除油污、铁锈、毛刺等污物，直至露出金属光泽，确认焊接部位及其20mm范围内无缺陷；
步骤3）定位焊接较厚焊接件1和较薄焊接件2：取清理后的待焊件水平放置于滚轮托架上，采用手工TIG焊接，在较厚焊接件1和较薄焊接件2接触处坡口内沿圆周方向进行定位焊接，分别定位焊接8点，焊点以圆心对称焊接，焊道相互错开，焊缝均匀分布，焊缝长度为3mm～4mm，钨极应选用 铈钨极，钨极直径为φ2.0mm，焊接电流为100A～130A，焊丝直径为1.2mm，焊丝牌号为H18CrMoA,气体流量为9L/min～12L/min；氩气纯度为99.99%；确认焊后焊缝无气孔、裂纹等缺陷；
步骤4）全面焊接较厚焊接件1和较薄焊接件2：采用左焊法；将待焊件毛坯放置于滚轮支架上，利用记号笔在毛坯表面沿圆周方向均分8段，并以圆心两两对称；沿顺时针方向依次交错对称手工TIG焊接；转动滚轮始终使焊接位置处于水平位置；焊接采用双层焊接，每层分别焊接8段，在进行第一层焊接时，每道焊接前应先压低电弧进行不填丝预热焊接，气体流量为9L/min～12L/min，氩气纯度为99.99%；焊接电流为100A～120A，直流正接；沿顺时针方向焊完第一道焊缝后，将焊件转动180°，沿逆时针焊接第二道焊缝，等第二道焊缝焊接完成后，随后依次交错焊接完成第一层焊缝，整个焊接过程确保起弧位置始终位于上道焊缝的熄弧位置，焊丝选用H18CrMoA，焊丝直径为φ1.2mm，气体流量为9L/min～12L/min，氩气纯度为99.99%，焊接电流为100A～120A，直流正接；随后进行第二层焊接，焊接顺序与第一层焊接顺序相同，焊丝选用H18CrMoA，焊丝直径为φ1.2mm，气体流量为9L/min～12L/min，氩气纯度为99.99%；焊接电流为130A～140A，直流正接；焊接后焊缝余高为0.5mm～1.0mm。钨极应选用铈钨极，钨极直径为φ2.0mm，钨极端头为锥台形，角度为30°，最小端直径为1.1mm；焊接开始处于冷焊，电流取上限值，慢速不摆动，每段中途不停顿连续焊完，随着焊接毛坯的温度升高，可适当降低焊接电流，当毛坯温度超过150℃时，应待毛坯温度缓慢下降至100℃～150℃后，再进行下一段焊接，焊完后焊缝应缓慢冷却至100℃～150℃；
步骤5）缓冷：焊接完毕，将焊接完成的试件立即带温入炉，炉温初始温度为60℃～80℃，炉温为190℃±10℃，保温时间为6h～8h，然后随炉冷至60℃出炉空冷至室温；
步骤6）检测：采用磁粉探伤法检测焊缝，焊缝表面不允许有裂纹、气孔；目测观察无凹坑、咬边等缺陷。
该实施例稳定了产品焊接质量，避免了磷酸-氧化铜胶粘剂对焊接接头性能的影响，满足产品在制造、运输、储存和安全使用等方面的要求。
以上仅是本申请的具体实施方式，应当指出，在于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。
Claims (3)
1.一种基于低合金高强异种钢涂胶套接组件的手工TIG焊接方法，采用开坡口预先排气和对称分段分层交替退焊控温进行手工TIG焊接，其特征在于包括以下步骤：
步骤1）加工两种低合金高强异种钢涂胶套接组件的焊接坡口：将较厚焊接件的焊接端加工成锁边坡口形式，即锁底接头，所述锁底接头是指将较薄焊接件内壁沿圆周方向均匀涂磷酸-氧化铜无机胶，离焊接端20mm范围的内壁不涂胶，涂胶后静止5min后，套接在较厚焊接件上，直至较薄焊接件的焊接端与较厚焊接件的焊接端之间留有0.4mm～1.2mm的间隙，接着在较厚焊接件接触端一侧加工坡面角度为30°，在较薄焊接件接触端一侧加工坡面角度为30°，根部间隙为 0.5mm～1mm的V形坡口，随后静止30min后进行胶体固化；
步骤2）清理：固化后，用钢丝刷清理坡口内部、坡口两侧30mm范围内的表面以及焊丝无油锈，接着打磨去除油污、铁锈、毛刺、水分污物，直至露出金属光泽，确认焊接部位及其20mm范围内无缺陷；
步骤3）定位焊接较厚焊接件和较薄焊接件：取清理后的两个焊件水平放置于滚轮托架上，采用手工TIG焊接，在较厚焊接件和较薄焊接件接触处的坡口内沿圆周方向进行定位焊接，分别定位焊接8点，焊点以圆心对称焊接，焊道相互错开，焊缝均匀分布，焊缝长度为3mm～4mm，钨极应选用铈钨极，钨极直径为φ2.0mm，焊接电流为100A～130A，焊丝直径为1.2mm，气体流量为9L/min～12L/min；氩气纯度为99.99%；确认焊后焊缝无裂纹缺陷；
步骤4）全面焊接较厚焊接件和较薄焊接件：采用左焊法，将待焊件毛坯放置于滚轮支架上，利用记号笔在毛坯表面沿圆周方向均分8段，并以圆心两两对称；沿顺时针方向依次交错对称手工TIG焊接；转动滚轮始终使焊接位置处于水平位置；焊接采用双层焊接，每层分别焊接8段，在进行第一层焊接时，每道焊接前应先压低电弧进行不填丝预先焊接后，沿顺时针方向焊完第一道焊缝后，将焊件转动180°，沿逆时针焊接第二道焊缝，等第二道焊缝焊接完成后，随后依次交错焊接完成第一层焊缝，整个焊接过程确保起弧位置始终位于上道焊缝的熄弧位置；随后进行第二层焊接，焊接顺序与第一层焊接顺序相同；钨极应选用铈钨极，钨极直径为φ2.0mm，钨极端头为锥台形，角度为30°，最小端直径为1.1mm；焊接开始处于冷焊，电流取上限值，慢速不摆动，每段中途不停顿连续焊完，随着焊接毛坯的温度升高，适当降低焊接电流，当毛坯温度超过150℃时，应待毛坯温度缓慢下降至100℃～150℃后，再进行下一段焊接，焊完后焊缝应缓慢冷却至100℃～150℃；
步骤5）缓冷：焊接完毕，将焊接完成的试件立即带温入炉，炉温初始温度为60℃～80℃，炉温为190℃±10℃，保温时间为6h～8h，然后随炉冷至60℃出炉空冷至室温；
步骤6）检测：采用磁粉探伤法检测焊缝，焊缝表面不允许有裂纹、气孔；目测观察无凹坑和咬边缺陷。
2.根据权利要求1所述的基于低合金高强异种钢涂胶套接组件的手工TIG焊接方法，其特征在于：步骤1）中，较薄焊接件（2）的厚度为4mm，较厚焊接件（1）的厚度为较薄焊接件（2）壁厚的3倍～5倍。
3.根据权利要求1所述的基于低合金高强异种钢涂胶套接组件的手工TIG焊接方法，其特征在于：步骤4）的不填丝预热焊接工序中，气体流量为9L/min～12L/min，氩气纯度为99.99%；焊接电流为100A～120A，直流正接；焊接电流采用TIG焊接进行第一层焊，焊丝选用H18CrMoA，焊丝直径为φ1.2mm，气体流量为9L/min～12L/min，氩气纯度为99.99%；焊接电流为100A～120A，直流正接；采用TIG焊接进行第二层焊，焊丝选用H18CrMoA，焊丝直径为φ1.2mm，气体流量为9L/min～12L/min，氩气纯度为99.99%；焊接电流为130A～140A，直流正接；焊接后焊缝余高为0.5mm～1.0mm。
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| CN115041785A (zh) | 2022-09-13 |
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