CN105312790A - QCr0.8与高强不锈钢的CMT焊接工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种QCr0.8与高强不锈钢的CMT焊接工艺,首先对钢件进行预处理,在钢侧待焊面预置中间层;根据铜侧零件壁厚加工焊接坡口,然后对铜件进行表面洁净处理;将铜、钢零件进行装配后选择焊接姿态,根据待焊零件壁厚和坡口形式选择焊接参数进行焊接;焊后对零件表面进行清理,并进行外观检查。本发明能够提高QCr0.8铬青铜与高强不锈钢连接焊缝连接强度和焊接质量可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及一种焊接工艺方法,适用于壁厚δ1.5mm~5mm的QCr0.8铬青铜与高强不锈钢(壁厚≥δ8mm)搭接接头结构的焊接。
背景技术
现阶段采用手工氩弧焊进行QCr0.8铬青铜与高强不锈钢的焊接。该方法首先对钢侧待焊表面进行打磨,然后使用铜焊丝,采用手工氩弧焊的方法焊接QCr0.8铬青铜与高强不锈钢搭接接头。
QCr0.8铬青铜散热较快,为保证铜侧熔合良好、焊接接头处形成有效的熔池,一般采用低焊速、大电流的方式进行QCr0.8铬青铜与高强不锈钢手工氩弧焊焊接。但是,此种方法容易造成焊接热输入过大。热输入增大时,在焊缝表面容易产生热裂纹,同时,在焊缝内部铜-钢交接处的钢侧将形成液态铜的渗透裂纹,由此造成铜-钢连接焊缝的强度大幅降低。同时,手工焊时焊缝接头较多,接头处因起弧、收弧而多次受热,使得晶粒严重长大,所以此处焊缝的塑性等显著下降。
综上,采用手工氩弧焊进行QCr0.8铬青铜与高强不锈钢的焊接,其焊缝强度较低,焊接质量波动较大。
发明内容
为了克服现有技术的不足,本发明提供一种CMT焊接工艺,能够提高QCr0.8铬青铜与高强不锈钢连接焊缝连接强度和焊接质量可靠性。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案包括以下步骤:
(1)对高强不锈钢零件进行预处理,确保表面光洁度≤3.2μm;在高强不锈钢零件的待焊面预置中间层,中间层的底部为3~6μm的镍,上部为5~15μm的铜;
(2)当QCr0.8零件的壁厚大于2mm时,对QCr0.8零件加工出焊接坡口,坡口角度为30°~50°,钝边不大于1mm;然后对QCr0.8零件进行表面洁净处理;
(3)将高强不锈钢零件和QCr0.8零件装配为待焊件,组成搭接接头结构,装配间隙不大于0.15mm,高强不锈钢零件凸出QCr0.8零件端面长度不小于10mm;
(4)将待焊件装夹,当QCr0.8零件壁厚小于等于2mm时,待焊件与水平方向夹角为50°~70°,焊炬与待焊面垂直,焊丝与QCr0.8零件端面齐平;当QCr0.8零件壁厚大于2mm时,待焊件与水平方向夹角为30°~50°,焊炬与竖直方向夹角为10°~30°,焊丝与坡口边缘水平偏移1~3mm;
(5)进行焊接,当QCr0.8零件壁厚小于等于2mm时,焊接电流为125~145A,焊接电压为15~20V,焊接速度为35~45cm/min,送丝速度为4~5m/min,摆幅为0.2mm,摆速为900cm/min;当QCr0.8零件壁厚大于2mm时,焊接电流为160~200A,焊接电压为17~27V,焊接速度为40~55cm/min,送丝速度为6~8m/min,摆幅为0.5mm,摆速为900cm/min;
(6)焊后对焊缝表面氧化层进行清理,并对焊缝进行外观检查。
本发明的有益效果是:
(1)采用CMT焊接方法,在保证焊接质量的同时,最大程度的降低了焊接热输入量,避免热裂纹等焊接缺陷的产生;
(2)在钢侧待焊表面预置中间层,提高了焊缝的成型质量,避免了焊缝内部铜向钢侧渗入的产生;
(3)实现了QCr0.8和高强不锈钢间的熔钎焊连接,其接头强度达到铜侧母材强度的85%以上;
(4)采用自动化程度较高的CMT焊接工艺,提高了焊接质量的可靠性和稳定性。
附图说明
图1(a)为第一种搭接接头结构示意图;
图1(b)为第一种搭接接头结构形式的焊接姿态示意图;
图2(a)为第二种搭接接头结构形式示意图;
图2(b)为第二种搭接接头结构形式的焊接姿态示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明,本发明包括但不仅限于下述实施例。
本发明采用CMT焊接工艺实现对不同厚度的QCr0.8铬青铜与高强不锈钢零件的熔钎焊连接,包括下列步骤:
(1)对钢件进行预处理后,在钢侧待焊面预置中间层;
(2)根据铜侧零件壁厚,加工合适的焊接坡口,然后对铜件进行表面处理,提高表面洁净度;
(3)将铜、钢零件进行装配,组成搭接接头结构;
(4)将待焊件装夹,选择合适的焊接姿态;
(5)根据待焊零件壁厚和坡口形式,选择合适的焊接参数进行焊接;
(6)焊后对零件表面进行清理,并借助工具进行外观检查。
所述步骤(1)中,钢件预处理后,表面光洁度≤3.2μm;钢表面预置中间层:底层为镍3~6μm,上层为铜5~15μm。
所述步骤(2)中,QCr0.8和高强不锈钢的壁厚组合有两种:当铜侧壁厚小于等于2mm时,铜侧不加工焊接坡口,如附图1(a)所示,主要由壁厚δ1.5mm~2mm的QCr0.8铬青铜1-1和高强不锈钢(壁厚≥δ8mm)2组成,其中L1为钢凸出铜侧的长度;当铜侧壁厚大于2mm时,对铜件加工出焊接坡口,坡口角度30°~50°,钝边不大于1mm,如图2(a),主要由壁厚δ2mm~5mm的QCr0.8铬青铜1-2和高强不锈钢(壁厚≥δ8mm)2组成,其中α为铜件的焊接坡口角度,L2为钢凸出铜侧的长度。
所述步骤(3)中,铜、钢装配后,两零件装配间隙不大于0.15mm,钢凸出铜端面长度不小于10mm。
所述步骤(4)中,根据QCr0.8和高强不锈钢的壁厚组合,可将工件的焊接姿态分为两种:当铜侧壁厚小于等于2mm时,工件与水平方向夹角为50°~70°,焊炬与工件垂直,焊丝与铜端面齐平,如附图1(b)所示,其中为工件与水平方向的夹角;当铜侧壁厚大于2mm时,工件与水平方向夹角为30°~50°,焊炬与竖直方向夹角为10°~30°,焊丝与坡口边缘水平偏移1~3mm,如附图2(b)所示,其中γ为工件与水平方向的夹角,β为焊炬与垂直方向的夹角,L3为焊丝至铜侧坡口边缘的距离。
所述步骤(5)中焊接参数见下表:
表2QCr0.8与高强不锈钢的CMT焊接工艺参数
所述步骤(6)中,焊后用工具对焊缝表面氧化层进行清理,然后对焊缝进行外观检查。
针对图1(a)所示的第一种搭接接头结构形式,QCr0.8铬青铜壁厚为2mm,高强不锈钢壁厚为15mm,本发明用下优选实施例详细说明本发明的实施方式:
(1)对高强不锈钢待焊表面进行抛光,表面光洁度3.2μm;
(2)在钢侧待焊表面预置中间层:底层镍层厚度5μm,上层铜层厚度10μm;对铜表面进行预处理,去除表面氧化层;
(3)装配QCr0.8和高强不锈钢,保证两零件间隙不大于0.15mm,钢侧凸出铜侧L1为10mm;
(4)将工件装夹上变位机,使得工件与水平方向夹角为65°,同时焊炬与工件平面垂直,焊丝与铜端面齐平;
(5)采用CMT工艺进行焊接,工艺参数为:焊接电流140A,焊接电压20V,焊接速度42cm/min,送丝速度5m/min,摆动偏量0.2mm,摆动速度900cm/min。
针对图2(a)所示的第二种搭接接头结构形式,QCr0.8铬青铜壁厚为5mm,高强不锈钢壁厚为20mm,本发明用下优选实施例详细说明本发明的实施方式:
(1)对高强不锈钢待焊表面进行抛光,表面光洁度3.2μm;
(2)在钢侧待焊表面预置中间层:底层镍层厚度6μm,上层铜层厚度15μm;
(3)对铜件加工焊接坡口,角度α为45°,钝边1mm,在对铜表面进行预处理,去除表面氧化层;
(4)装配QCr0.8和高强不锈钢,保证两零件间隙不大于0.15mm,钢侧凸出铜侧L2为10mm;
(5)将工件装夹上变位机,使得工件与水平方向夹角γ为45°,焊炬与竖直方向夹角β为20°,焊丝与坡口水平方向偏移量L3为3mm;
(6)采用CMT工艺进行焊接,工艺参数为:焊接电流195A,焊接电压22V,焊接速度53cm/min,送丝速度7.5m/min,摆动偏量0.5mm,摆动速度900cm/min。
Claims (1)
1.一种QCr0.8与高强不锈钢的CMT焊接工艺,其特征在于包括下述步骤:
(1)对高强不锈钢零件进行预处理,确保表面光洁度≤3.2μm;在高强不锈钢零件的待焊面预置中间层,中间层的底部为3~6μm的镍,上部为5~15μm的铜;
(2)当QCr0.8零件的壁厚大于2mm时,对QCr0.8零件加工出焊接坡口,坡口角度为30°~50°,钝边不大于1mm;然后对QCr0.8零件进行表面洁净处理;
(3)将高强不锈钢零件和QCr0.8零件装配为待焊件,组成搭接接头结构,装配间隙不大于0.15mm,高强不锈钢零件凸出QCr0.8零件端面长度不小于10mm;
(4)将待焊件装夹,当QCr0.8零件壁厚小于等于2mm时,待焊件与水平方向夹角为50°~70°,焊炬与待焊面垂直,焊丝与QCr0.8零件端面齐平;当QCr0.8零件壁厚大于2mm时,待焊件与水平方向夹角为30°~50°,焊炬与竖直方向夹角为10°~30°,焊丝与坡口边缘水平偏移1~3mm;
(5)进行焊接,当QCr0.8零件壁厚小于等于2mm时,焊接电流为125~145A,焊接电压为15~20V,焊接速度为35~45cm/min,送丝速度为4~5m/min,摆幅为0.2mm,摆速为900cm/min;当QCr0.8零件壁厚大于2mm时,焊接电流为160~200A,焊接电压为17~27V,焊接速度为40~55cm/min,送丝速度为6~8m/min,摆幅为0.5mm,摆速为900cm/min;
(6)焊后对焊缝表面氧化层进行清理,并对焊缝进行外观检查。
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