CN105312790A - QCr0.8与高强不锈钢的CMT焊接工艺 - Google Patents

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李双吉
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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

QCr0.8与高强不锈钢的CMT焊接工艺
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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