CN103252561B

CN103252561B - 一种不锈钢薄板的无弧光快速焊接方法

Info

Publication number: CN103252561B
Application number: CN201310173066.6A
Authority: CN
Inventors: 李亚江; 王娟; 张永兰
Original assignee: Shandong University
Current assignee: Shandong University
Priority date: 2013-05-10
Filing date: 2013-05-10
Publication date: 2015-02-04
Anticipated expiration: 2033-05-10
Also published as: CN103252561A

Abstract

本发明涉及一种不锈钢薄板的无弧光快速焊接方法，将经过烘干的颗粒状碱性烧结焊剂堆覆在不锈钢薄板对接接头处，采用配以细焊丝送进装置的逆变式CO₂气体保护焊焊机，配合碱性烧结焊剂进行无弧光焊接，焊接工艺参数为：直流反极性，焊接电压34V～36V，焊接电流190A～260A，焊接速度1.10cm/s～1.40cm/s，焊接热输入控制在4.6kJ/cm～8.5kJ/cm。采用本发明提出的不锈钢薄板的无弧光快速焊接方法，避免了CO₂气体保护焊飞溅大、弧光强、烟尘多的焊接难题，同时又避免了不锈钢埋弧焊焊缝组织粗大、接头区耐腐蚀性差的问题，提高了不锈钢薄板焊接的自动化程度和焊接效率，改善了工作环境，提高了焊接质量。

Description

一种不锈钢薄板的无弧光快速焊接方法

技术领域

本发明涉及不锈钢的焊接工艺，尤其涉及一种用于不锈钢薄板的无弧光快速焊接工艺，属于焊接技术领域。

背景技术

奥氏体不锈钢的塑韧性优良，有很好的抗腐蚀性和生物相容性，广泛应用于石油化工、食品工业、化学工业、纺织机械等工业领域。与其他不锈钢相比，奥氏体不锈钢能很好地适用于熔化焊接，包括焊条电弧焊、埋弧焊、氩弧焊、等离子弧焊等。但由于奥氏体不锈钢的热导率小、熔点低、线胀系数大，焊缝金属高温停留时间长，容易形成粗大的铸态组织，产生较大的应力和变形等。残余应力的存在易产生焊接热应力裂纹和应力腐蚀开裂。如果焊接工艺不正确时，还会出现晶间腐蚀或热裂纹等缺陷。

从经济性、技术性等方面考虑，奥氏体不锈钢常采用焊条电弧焊、氩弧焊和等离子弧焊等。焊接不锈钢中厚板时，多采用直径3mm～4mm焊丝的埋弧焊，但存在焊缝组织粗大，焊接接头耐蚀性差等问题。焊接不锈钢薄板时，采用钨极氩弧焊比较合适，但钨极氩弧焊效率低；CO₂气体保护焊用于不锈钢薄板具有成本低、生产效率高的特点，但CO₂气体保护焊时电弧光强、飞溅大、烟尘多，对操作者的身体健康及生产环境有不利的影响。

如果采用CO₂气体保护焊的不锈钢细焊丝，配以埋弧焊烧结焊剂（不加CO₂保护气体）焊接不锈钢薄板，会大大提高焊接效率，而且能避免飞溅、电弧光、烟尘等，这对于改善焊接生产环境，优化焊接工艺具有重要的意义，也符合国家“节能环保”和“绿色制造”的战略方向。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中不锈钢薄板焊接的不足，而提出一种不锈钢薄板的无弧光快速焊接方法。

本发明采取的技术方案为：

一种不锈钢薄板的无弧光快速焊接方法，包括步骤如下：

（1）对不锈钢待焊接头处表面进行清洁处理，将待焊不锈钢薄板接头处压紧，对不锈钢薄板对接处用焊条电弧焊点固牢固；

（2）将经过烘干的颗粒状碱性烧结焊剂堆覆在不锈钢薄板对接接头处，采用配以细焊丝送进装置的逆变式CO₂气体保护焊焊机，用细焊丝配合碱性烧结焊剂进行无弧光焊接，焊接工艺参数为：直流反极性，焊接电压34V～36V，焊接电流190A～260A，焊接速度1.10cm/s～1.40cm/s，焊接热输入控制在4.6kJ/cm～8.5kJ/cm。

上述方法中：步骤（1）所述的清洁处理为机械处理或化学处理，机械处理是用钢丝刷将待焊表面及其周围10～15mm处清除干净，使其露出金属光泽；所述的化学处理是将不锈钢接头处的待焊表面及其周围10～15mm处置于酸洗液中浸泡15min～20min，然后用清水将待焊件表面洗净，最后烘干。所述酸洗液是指常规稀硫酸，或稀盐酸与稀硫酸按体积比1：2相混合的混合溶液。

步骤（1）对不锈钢薄板对接处点固牢固，所用的点固方法是焊条电弧焊，焊条直径2.5mm，焊接电流80A～90A。

步骤（2）所述的烘干的颗粒状碱性烧结焊剂粒度1.25mm～0.28mm（14目～60目），小于规定粒度的颗粒质量含量不大于5%，大于规定粒度的颗粒质量含量不大于2%。

颗粒状碱性烧结焊剂其组成成分（质量百分含量）为：SiO₂2%～3%，，TiO₂5%～8%，，Al₂O₃30%～35%，MnO3%～6%，CaO5%～8%，MgO1%～2%，CaF₂40%～50%，S≤0.06%，P≤0.06%。颗粒状碱性烧结焊剂的烘干温度为150℃～200℃，保温1h～2h。

步骤（2）所述的细焊丝优选直径1.2mm的不锈钢焊丝，其熔敷金属的化学成分以质量百分比计为：C0.03%～0.04%,Cr18.0%～21.0%%,Ni9.0%～12.0%，Nb0.60%～0.75%，Mn0.50%～2.50%，Si0.6%～0.8%，Cu0.5%～0.7%，S≤0.030%，P≤0.040%，余量为Fe；熔敷金属的力学性能为：抗拉强度σ_b>550MPa，伸长率δ₅>35%。

本发明采用直径1.2mm的CO₂气体保护焊不锈钢实芯焊丝，配合碱性烧结焊剂，通过控制焊接热输入实现奥氏体不锈钢薄板的无弧光快速焊接。

采用本发明提出的不锈钢薄板的无弧光快速焊接方法，避免了CO₂气体保护焊飞溅大、弧光强、烟尘多的焊接难题，同时又避免了不锈钢埋弧焊焊缝组织粗大、接头区耐腐蚀性差的问题，提高了不锈钢薄板焊接的自动化程度和焊接效率，改善了工作环境，提高了焊接质量。获得的不锈钢焊接接头抗拉强度能够满足不锈钢薄板焊接接头的使用要求。本发明所述的不锈钢薄板的无弧光快速焊接方法操作简便、生产成本低、便于推广应用。

具体实施方式

下面结合实施例进一步说明。

实施例1：

长度为180mm、宽度为120mm、厚度为4mm的两块不锈钢薄板的对接焊，采用直径为1.2mm的不锈钢焊丝配合碱性烧结焊剂进行无弧光快速焊接，工艺步骤为：

（1）焊前用钢丝刷将不锈钢接头处待焊表面及周边10mm范围清除干净，直至露出金属光泽。

（2）用工装板将两块待焊不锈钢薄板接头处压紧。

（3）采用NB-300型逆变式CO₂气体保护焊焊机，用直径1.2mm的不锈钢焊丝配合碱性烧结焊剂进行无弧光焊接，将经过150℃×1.5h烘干的颗粒状碱性烧结焊剂（可市购）堆覆在不锈钢薄板对接接头处。不锈钢焊丝熔敷金属的化学成分以质量百分比计为：C0.03%%,Cr19.5%,Ni10.5%，Nb0.65%，Mn1.50%，Si0.65%，Cu0.6%，S≤0.030%，P≤0.040%，余量为Fe；颗粒状碱性烧结焊剂的组成成分（质量百分含量）为：SiO₂3%，TiO₂7%，Al₂O₃30%，MnO5.9%，CaO6%，MgO2%，CaF₂46%，S≤0.06%，P≤0.06%。

（4）焊接工艺参数为：直流反极性，焊接电压34V～35V，焊接电流190A～220A，焊接速度1.30cm/s，焊接热输入控制在4.9kJ/cm～5.9kJ/cm。

焊后不锈钢焊缝外观平整光洁，焊缝成形良好，脱渣容易，无表面和内部焊接缺陷；获得的不锈钢焊接接头的抗拉强度620MPa，能满足不锈钢焊接接头的使用性能要求。

实施例2：

长度为340mm、宽度为180mm、厚度为6mm的两块不锈钢薄板的对接焊，采用直径为1.2mm的不锈钢焊丝配合碱性烧结焊剂进行无弧光快速焊接，工艺步骤为：

（1）焊前用钢丝刷将不锈钢接头处待焊表面及周边10mm～15mm范围清除干净，直至露出金属光泽。

（2）用工装板将两块待焊不锈钢薄板接头处压紧，对不锈钢薄板对接处用焊条电弧焊点固牢固，焊接电流85A。

（3）采用NB-300型逆变式CO₂气体保护焊焊机，用直径1.2mm的不锈钢焊丝配合碱性烧结焊剂进行无弧光焊接，将经过150℃×2h烘干的颗粒状碱性烧结焊剂堆覆在不锈钢薄板对接接头处。不锈钢焊丝熔敷金属的化学成分以质量百分比计为：C0.03%%,Cr19.5%,Ni10.5%，Nb0.65%，Mn1.50%，Si0.65%，Cu0.6%，S≤0.030%，P≤0.040%，余量为Fe；颗粒状碱性烧结焊剂的组成成分（质量百分含量）为：SiO₂3%，TiO₂6%，Al₂O₃31.9%，MnO5%，CaO6%，MgO2%，CaF₂46%，S≤0.06%，P≤0.06%。

（4）焊接工艺参数为：直流反极性，焊接电压35V～36V，焊接电流210A～240A，焊接速度1.20cm/s，焊接热输入控制在6.1kJ/cm～7.2kJ/cm。

焊接完成的不锈钢焊缝成形良好，焊缝外观平整光洁，无表面和内部焊接缺陷。获得的不锈钢焊接接头的抗拉强度610MPa，能满足不锈钢焊接接头的使用性能要求。

Claims

1.一种不锈钢薄板的无弧光快速焊接方法，其特征是，包括步骤如下：

(1)对不锈钢待焊接头处表面进行清洁处理，将待焊不锈钢薄板接头处压紧，对不锈钢薄板对接处用焊条电弧焊点固牢固；

(2)将经过烘干的颗粒状碱性烧结焊剂堆覆在不锈钢薄板对接接头处，采用配以细焊丝送进装置的逆变式CO₂气体保护焊焊机，用细焊丝配合碱性烧结焊剂进行无弧光焊接，焊接工艺参数为：直流反极性，焊接电压34V～36V，焊接电流190A～260A，焊接速度1.10cm/s～1.40cm/s，焊接热输入控制在4.6kJ/cm～8.5kJ/cm；颗粒状碱性烧结焊剂其质量百分组成为：SiO₂ 2％～3％，TiO₂ 5％～8％，Al₂O₃ 30％～35％，MnO 3％～6％，CaO 5％～8％，MgO 1％～2％，CaF₂ 40％～50％，S≤0.06％，P≤0.06％。

2.根据权利要求1所述的一种不锈钢薄板的无弧光快速焊接方法，其特征是，步骤(1)所述的清洁处理为机械处理或化学处理，机械处理是用钢丝刷将待焊表面及其周围10～15mm处清除干净，使其露出金属光泽；所述的化学处理是将不锈钢接头处的待焊表面及其周围10～15mm处置于酸洗液中浸泡15min～20min，然后用清水将待焊件表面洗净，最后烘干。

3.根据权利要求1所述的一种不锈钢薄板的无弧光快速焊接方法，其特征是，步骤(2)所述的烘干的颗粒状碱性烧结焊剂的粒度为1.25mm～0.28mm，小于规定粒度的颗粒质量含量不大于5％，大于规定粒度的颗粒质量含量不大于2％。

4.根据权利要求1所述的一种不锈钢薄板的无弧光快速焊接方法，其特征是，颗粒状碱性烧结焊剂的烘干温度为150℃～200℃，保温1h～2h。

5.根据权利要求1所述的一种不锈钢薄板的无弧光快速焊接方法，其特征是，步骤(2)所述的细焊丝为直径1.2mm的不锈钢焊丝，其熔敷金属的化学成分以质量百分比计为：C0.03％～0.04％， Cr 18.0％～21.0％， Ni 9.0％～12.0％，Nb 0.60％～0.75％，Mn 0.50％～2.50％，Si0.6％～0.8％，Cu 0.5％～0.7％，S≤0.030％，P≤0.040％，余量为Fe；熔敷金属的力学性能为：抗拉强度σ_b>550MPa，伸长率δ₅>35％。