CN105312744A - 中锰耐磨钢与30MnSi槽帮钢熔化极气体保护焊工艺 - Google Patents

中锰耐磨钢与30MnSi槽帮钢熔化极气体保护焊工艺 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种中锰耐磨钢与30MnSi槽帮钢熔化极气体保护焊工艺。通过优化焊接电流、焊接电压、焊接速度和道间温度，选用合适的保护气体以及气体流量来获得良好的焊接接头。采用本发明所述的焊接工艺获得的焊接接头抗拉强度≥725MPa，拉伸断裂发生在30MnSi槽帮钢一侧，焊缝区室温冲击功Akv≥120J，焊接接头在弯曲直径为144mm、弯心角为180°的弯曲试验中表现为合格。本发明所述的焊接工艺焊前对母材不需要预热处理，焊后对焊缝不需要去应力退火处理，节约施工成本，提高焊接效率，降低施焊难度，有利于施工现场工业化推广。

Description

中锰耐磨钢与30MnSi槽帮钢熔化极气体保护焊工艺
技术领域
本发明创造属于耐磨钢熔化极气体保护焊焊接工艺领域，尤其是涉及一种中锰耐磨钢与30MnSi槽帮钢熔化极气体保护焊工艺。
背景技术
自20世纪80年代以来，国内外刮板输送机不断向大运量、长运距、大功率、长寿命与高可靠性方向发展，刮板输送机的可靠、稳定、高效运行直接影响着矿井的安全生产和经济效益。刮板输送机中部槽是物料的承载部分，运行过程中承受煤、刮板和链条的剧烈摩擦，是使用量和消耗量最大的部件，刮板输送机的失效，也多由中部槽的过度磨损或断裂引起。所以，中部槽的使用寿命是衡量整机寿命的重要指标。中部槽在恶劣工况条件下，不仅要经受磨粒、冲击等摩擦磨损，还要承受采煤机的运行负荷，推、拉液压支架的侧向力和纵向力，大煤块、岩石卡死在槽中时的挤压、冲击力等。因此，中部槽应具有足够的强度、刚度和耐磨性。
中部槽的中、底板是整个中部槽中磨损最严重的部分，中锰耐磨钢在中、低冲击载荷下就可以发生形变诱导马氏体相变，在钢材表面形成一层耐磨层，当耐磨层在使用过程中被磨损掉，就会在钢材表面重新形成耐磨层，耐磨性能非常好，因此，中锰耐磨钢板特别适合于刮板输送机中部槽的中、底板结构。中部槽的槽帮部分在使用过程中，承受的磨损较小，选用一般耐磨钢就可以满足使用要求。中部槽的中、底板和槽帮由不同的钢种组成，他们之间以焊接的型式连接，因此，研究中锰耐磨钢与槽帮钢之间的焊接性能变的尤为重要。
就目前技术而言，国内专利《一种NM400耐磨钢的焊接方法》(公开号CN104227180A)公开了一种NM400耐磨钢的焊接方法，选用A407不锈钢焊条进行打底焊，ER50-6焊丝进行填充焊，D212焊条进行盖面焊，虽然解决了焊缝根部易产生冷裂纹的问题，但是焊接工艺复杂，最终获得的焊接接头强度不高，仅为540MPa。国内专利《耐磨钢与低碳钢异种金属埋弧焊焊接工艺》(公开号CN104625358A)公开了一种耐磨钢与低碳钢埋弧焊焊接工艺，通过调整和控制焊接位置、焊接参数、层间温度达到高碳、高锰耐磨钢与低碳钢焊接焊缝无裂纹的目的，但是焊前要对母材预热，焊后对焊缝进行热处理，延长了生产周期，提高了生产成本。
发明内容
本发明创造要解决的问题是，提供一种中锰耐磨钢与30MnSi槽帮钢熔化极气体保护焊工艺，解决现有技术中存在的焊接接头强度不高以及生产周期长、生产成本高等问题。
为解决上述技术问题，本发明创造采用的技术方案是：
提供中锰耐磨钢与30MnSi槽帮钢熔化极气体保护焊工艺，在中锰钢和槽帮钢焊接接头开双V型坡口，
(1)在V型坡口正面根部位置进行第1道次的焊接作为打底焊，焊接电流为140～150A，电压为22-24V，焊接速度为25～30cm/min；
(2)在V型坡口正面第二层位置进行第2、3道次焊接作为填充焊，首先在中锰耐磨钢侧进行第2道次焊接，再在槽帮钢侧进行第3道次焊接，焊接电流为200～220A，电压为26～28V，焊接速度为25～30cm/min；
(3)第4道次焊接在V型坡口背面进行，并作为背面焊缝的第一层；
(4)进行正面第三层5～7道次、背面第二层8～9道次、背面第三层10～11道次、正面第四层12～15道次和正面第五层16～19道次，其中10～11道次以及16～19道次为盖面焊，焊接电流为200～220A，电压为26～28V，焊接速度为25～30cm/min；
焊接所用焊丝的化学组分重量百分比为：C：0.05～0.12％，Mn：6.00～8.00％，P≤0.025％，S≤0.02％，Si：0.30～0.80％，Ni：6.00～9.00％，Cr：17.00～19.00％，Cu≤0.20％，Mo≤0.20％，N≤0.10％，其余为铁和不可避免的杂质；
焊接试验选用的保护气体为Ar+2.5％CO2混合气体，气体流量为18～20L/min，焊前不预热、焊后不进行热处理。
进一步的，所述坡口角度为60°，坡口深度为22mm，组装后坡口根部间隙为3mm。
进一步的，道间温度<150℃。
进一步的，焊接接头抗拉强度≥725MPa，拉伸断裂发生在30MnSi槽帮钢一侧，焊缝区室温冲击功Akv≥120J，焊接接头在弯曲直径为144mm、弯心角为180°的弯曲试验中表现为合格。
本发明所述的焊接工艺焊前对母材不需要预热处理，焊后对焊缝不需要去应力退火处理，节约施工成本，提高焊接效率，降低施焊难度，有利于施工现场工业化推广。
附图说明
图1是本发明创造焊接道次顺序示意图，图中1-19代表道次顺序。
具体实施方式
为了更好的说明本发明，下面结合实施例进一步阐述本发明的内容：
实施例
实施例母材以BTW1中锰耐磨钢和ZG30MnSi槽帮钢为例，焊接材料选用φ1.2mm的焊丝，其化学组分及重量百分比为：C：0.05～0.12％，Mn：6.00～8.00％，P≤0.025％，S≤0.02％，Si：0.30～0.80％，Ni：6.00～9.00％，Cr：17.00～19.00％，Cu≤0.20％，Mo≤0.20％，N≤0.10％，其余为铁和不可避免的杂质。BTW1母材力学性能如表1所示。
表1BTW1中锰耐磨钢力学性能
1、BTW1中锰耐磨钢与ZG30MnSi槽帮钢熔化极气体保护焊焊接工艺参数如下：
在BTW1和ZG30MnSi母材焊接接头处开双V型坡口，开口角度为60°，坡口深度为22mm，组装后坡口根部间隙为3mm；选用的保护气体为Ar+2.5％CO2混合气体，气体流量为18～20L/min。打底焊时，电流为140～150A，电压为22～24V；填充焊时，焊接电流为200～220A，电压为26～28V；盖面焊焊接参数与填充焊焊接参数相同。焊接位置为平焊，采用正反面对称焊方式，打底焊正反面各1道，正面打底焊后反面彻底清除焊根部缺陷后施焊，焊接速度为25～30cm/min，道间温度<150℃。焊接前将V型坡口打磨至呈现金属光泽，清除坡口两侧20～40mm范围内的油污及水分。
实施例选取3组不同的工艺参数，各组焊接工艺参数如表2所示。
表2实施例焊接工艺参数
2、对3组实施例焊接接头进行拉伸试验，弯曲试验和冲击韧性试验分析，力学性能分析试验，均在室温下进行。弯曲试验参数为：弯曲直径144mm、弯心角180°，试验结果如表3所示。
表3实施例焊接接头的力学性能
5组实施例中焊缝成型效果较好，在焊缝区没有发现裂纹、气孔、咬边等宏观缺陷，断裂均发生在ZG30MnSi槽帮钢一侧。由表1和表3对比结果可以看出，焊接接头抗拉强度≥725MPa，焊缝区室温冲击功Akv≥120J，焊接接头在弯曲直径144mm、弯心角180°弯曲试验中表现为合格，弯曲性能优于母材，完全能够满足使用工况中焊接性能的要求。
以上实施例是为了描述本发明的基本原理、主要特征以及本发明的优点，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明创造的实施范围。凡依本发明创造申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (4)

1.中锰耐磨钢与30MnSi槽帮钢熔化极气体保护焊工艺，在中锰钢和槽帮钢焊接接头开双V型坡口，其特征在于：
(1)在V型坡口正面根部位置进行第1道次的焊接作为打底焊，焊接电流为140～150A，电压为22-24V，焊接速度为25～30cm/min；
(2)在V型坡口正面第二层位置进行第2、3道次焊接作为填充焊，首先在中锰耐磨钢侧进行第2道次焊接，再在槽帮钢侧进行第3道次焊接，焊接电流为200～220A，电压为26～28V，焊接速度为25～30cm/min；
(3)第4道次焊接在V型坡口背面进行，并作为背面焊缝的第一层；
(4)进行正面第三层5～7道次、背面第二层8～9道次、背面第三层10～11道次、正面第四层12～15道次和正面第五层16～19道次，其中10～11道次以及16～19道次为盖面焊，焊接电流为200～220A，电压为26～28V，焊接速度为25～30cm/min；
焊接所用焊丝的化学组分重量百分比为：C：0.05～0.12％，Mn：6.00～8.00％，P≤0.025％，S≤0.02％，Si：0.30～0.80％，Ni：6.00～9.00％，Cr：17.00～19.00％，Cu≤0.20％，Mo≤0.20％，N≤0.10％，其余为铁和不可避免的杂质；
焊接试验选用的保护气体为Ar+2.5％CO2混合气体，气体流量为18～20L/min，焊前不预热、焊后不进行热处理。
2.根据权利要求1所述的中锰耐磨钢与30MnSi槽帮钢熔化极气体保护焊工艺，其特征在于：所述坡口角度为60°，坡口深度为22mm，组装后坡口根部间隙为3mm。
3.根据权利要求1所述的中锰耐磨钢与30MnSi槽帮钢熔化极气体保护焊工艺，其特征在于：道间温度<150℃。
4.根据权利要求1至权利要求3中任意一项所述的中锰耐磨钢与30MnSi槽帮钢熔化极气体保护焊工艺焊接的焊接接头，其特征在于：焊接接头抗拉强度≥725MPa，拉伸断裂发生在30MnSi槽帮钢一侧，焊缝区室温冲击功Akv≥120J，焊接接头在弯曲直径为144mm、弯心角为180°的弯曲试验中表现为合格。
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