CN108098171A - 一种高效的焊接方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高效的焊接方法，包括以下方法步骤，a、对焊接钢材进行预热，降低钢材整体的最高硬度，防止产生冷裂纹，改善接头塑性，减小焊后残余应力，35和45钢的预热温度为150～250℃，含碳量再高或者因厚度和刚度很大，裂纹倾向大时，将预热温度提高至250～400℃；b，将焊件尽量开成U形坡口式进行焊接；c，采用小电流、慢焊接速度，以减小母材的熔深，控制母材熔化到第一层焊缝金属中的比例最高达30%左右，完成后进行强化脱氧操作；d，焊后应在200‑350℃下保温2‑6小时；e，完成步骤d后，再次进行冷却，冷却控制在常温15‑40℃，然后进行清洗处理，完成焊接。本发明提高了焊接的效率，同时加强焊接工件的牢固性，方法简单，易于实现。
Description
技术领域
本发明涉及焊接工艺技术领域，尤其是一种焊接方法。
背景技术
全球焊接学会对各处焊接或连接方法做出了非常详细的定义，读者量不用查询其他定义就能准确理解其含义。全球焊接学会给出了焊接、连接、热切割或热喷涂中使用的各种基本方法的定义，连接涵盖了用于材料连接的任何一种方法，包括机械连接法、胶接法以及各种焊接或连接方法。硬钎焊和软钎焊明确地确定为连接方法。全球焊接学会将焊接能量的转换方式作为主要因素进行分类。毛细作用是区分焊接方法与连接方法的主要依据。而区分各种焊接方法的主要因素是能量转换方式。焊接工艺和焊接方法等因素有关，操作时需根据被焊工件的材质、牌号、化学成分，焊件结构类型，焊接性能要求来确定。首先要确定焊接方法，如手弧焊、埋弧焊、钨极氩弧焊、熔化极气体保护焊等等，焊接方法的种类非常多，只能根据具体情况选择。确定焊接方法后，再制定焊接工艺参数，焊接工艺参数的种类各不相同，如手弧焊主要包括：焊条型号（或牌号）、直径、电流、电压、焊接电源种类、极性接法、焊接层数、道数、检验方法等。
尽管目前焊接的方式方法多种多样，但是多数的焊接方法存在被焊接物体因焊接过程期间的热畸变或残余应力而发生变形，并且传统工艺在焊接的时候产生高温，容易对焊接的产生较多的氧化反应，产生的杂质影响产品连接的稳定性能，针对以上的问题，在此我们提出一种焊接方法。
发明内容
本发明焊接的密封性好，适于制造各类容器，焊接变形和残余应力较小，可以制成大型、经济合理的铸焊结构和锻焊结构，经济效益很高，在强化脱氧操作中填充金属量少，焊接变形小和坡口加工费用低，整个方法工艺成本较低，使用环保。
本发明为解决上述现象，采用以下改性的技术方案，一种焊接方法，包括以下方法步骤，
a、对焊接钢材进行预热，降低钢材整体的最高硬度，防止产生冷裂纹，改善接头塑性，减小焊后残余应力，35和45钢的预热温度为150～250℃，含碳量再高或者因厚度和刚度很大，裂纹倾向大时，将预热温度提高至250～400℃；
b，将焊件尽量开成U形坡口式进行焊接，若铸件缺陷，铲挖出的坡口外形应圆滑，减少母材熔入焊缝金属中的比例，以降低焊缝中的含碳量，防止裂纹产生；
c，采用小电流、慢焊接速度，以减小母材的熔深，控制母材熔化到第一层焊缝金属中的比例最高达30%，完成后进行强化脱氧操作；
d，焊后应在200-350℃下保温2-6小时，进一步减缓冷却速度，增加塑性、韧性，并减小淬硬倾向，消除接头内的扩散氢，焊后对焊件立即进行消除应力热处理，对于大厚度焊件、高刚性结构件以及严厉条件下工作的焊件采用回火工序进行消除应力；
e，完成步骤d后，再次进行冷却，冷却控制在常温15-40℃，然后进行清洗处理，完成焊接。
作为本发明的进一步优选方式，步骤c中，焊接速度的顺送与逆送的反复不是周期性地进行，而是若检测到焊接状态为短路状态则进行逆送，若检测到所述焊接状态为电弧状态则进行顺送。
作为本发明的进一步优选方式，步骤a中，若焊件太大，整体预热有困难时，可进行局部预热，局部预热的加热范围为焊口两侧各150～200mm，dbd预热温度为110℃，时间为30分钟。
作为本发明的进一步优选方式，步骤d中，所述回火工序包括以下，
S1，在回火升温到达200℃前启动抽真空设备对回火炉抽真空，去除空气；
S2，在炉温升至200℃时，充惰性气体进炉胆，然后启动循环风机升温回火，在此过程中需保证炉内惰性气体压力>大气压力，并且保持稳定；
S3，回火结束后放掉热的惰性气体，再充惰性气体冷却至≤400℃时，工件出炉空冷。
作为本发明的进一步优选方式，步骤d中，焊接完成后，进行表面清理去除分型面和芯头处的披缝、毛刺、冒口切除痕迹，通过金刚石砂轮片进行棱角磨平，并打磨抛光控制平整度，可选择，配置浓度为18％～22％的硫酸作为清洗剂，将其喷在焊接口产生反应，然后用PH为8的碱液进行清洗。
作为本发明的进一步优选方式，所述强化脱氧操作，在焊接融合时注入少量Zr、Ti、B、稀土等金属元素，以减少原始元素氧化烧损，提高收得率和完整性，减少夹杂物含量，Zr为0.5份、Ti0.3份、B0.5份、稀土0.25份（如 铈），按重量份计。
本发明专利的方法焊接的密封性好，适于制造各类容器，焊接变形和残余应力较小，可以制成大型、经济合理的铸焊结构和锻焊结构，经济效益很高，在强化脱氧操作中填充金属量少，焊接变形小和坡口加工费用低，整个方法工艺成本较低，使用环保，在焊接技术领域具备较大的技术突破。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
一种焊接方法，包括以下方法步骤，
a、对焊接钢材进行预热，降低钢材整体的最高硬度，防止产生冷裂纹，改善接头塑性，减小焊后残余应力，35和45钢的预热温度为150～250℃，含碳量再高或者因厚度和刚度很大，裂纹倾向大时，将预热温度提高至250～400℃；
b，将焊件尽量开成U形坡口式进行焊接，若铸件缺陷，铲挖出的坡口外形应圆滑，减少母材熔入焊缝金属中的比例，以降低焊缝中的含碳量，防止裂纹产生；
c，采用小电流、慢焊接速度，以减小母材的熔深，控制母材熔化到第一层焊缝金属中的比例最高达30%左右，完成后进行强化脱氧操作；
d，焊后应在200-350℃下保温2-6小时，进一步减缓冷却速度，增加塑性、韧性，并减小淬硬倾向，消除接头内的扩散氢，焊后对焊件立即进行消除应力热处理，对于大厚度焊件、高刚性结构件以及严厉条件下工作的焊件采用回火工序进行消除应力；
e，完成步骤d后，再次进行冷却，冷却控制在常温15-40℃，然后进行清洗处理，完成焊接。
步骤c中，焊接速度的顺送与逆送的反复不是周期性地进行，而是若检测到焊接状态为短路状态则进行逆送，若检测到所述焊接状态为电弧状态则进行顺送。
步骤a中，若焊件太大，整体预热有困难时，可进行局部预热，局部预热的加热范围为焊口两侧各150～200mm。
步骤d中，所述回火工序包括以下，
S1，在回火升温到达200℃前启动抽真空设备对回火炉抽真空，去除空气；
S2，在炉温升至200℃时，充惰性气体进炉胆，然后启动循环风机升温回火，在此过程中需保证炉内惰性气体压力>大气压力，并且保持稳定；
S3，回火结束后放掉热的惰性气体（如氦气），再充惰性气体冷却至≤400℃时，工件出炉空冷。
步骤d中，焊接完成后，进行表面清理去除分型面和芯头处的披缝、毛刺、冒口切除痕迹，通过金刚石砂轮片进行棱角磨平，并打磨抛光控制平整度，可选择用清洗剂喷在焊接口产生反应，然后用PH为8的碱液进行清洗。清单剂可为质量百分比浓度为18％～22％的硫酸作为清洗剂，也可配制清单剂，该清洗剂由乳酸钾盐、乙醇、乙基甲基苯、丙酮、醋酸丁酯及硅酸镁铝组成，所述乳酸钾盐：乙醇：乙基甲基苯：丙酮：醋酸丁酯：硅酸镁铝为1：2：1：0.85：1.5：0.8，按质量比计，将乳酸钾盐、乙基甲基苯、丙酮、醋酸丁酯及硅酸镁铝材料混合搅拌均匀，并加热至60℃，再加入乙醇，冷却后即可。
所述强化脱氧操作，在焊接融合时注入少量Zr、Ti、B、稀土，以减少原始元素氧化烧损，提高收得率和完整性，减少夹杂物含量。
实例一取40和55钢材进行测试焊接
a、对焊接钢材进行预热，降低钢材整体的最高硬度，防止产生冷裂纹，改善接头塑性，减小焊后残余应力，35和45钢的预热温度为150～250℃，含碳量再高或者因厚度和刚度很大，裂纹倾向大时，将预热温度提高至250～400℃；
b，将焊件尽量开成U形坡口式进行焊接，若铸件缺陷，铲挖出的坡口外形应圆滑，减少母材熔入焊缝金属中的比例，以降低焊缝中的含碳量，防止裂纹产生；
c，采用小电流、慢焊接速度，以减小母材的熔深，控制母材熔化到第一层焊缝金属中的比例最高达30%左右，完成后进行强化脱氧操作；
d，焊后应在200-350℃下保温2-6小时，进一步减缓冷却速度，增加塑性、韧性，并减小淬硬倾向，消除接头内的扩散氢，焊后对焊件立即进行消除应力热处理，对于大厚度焊件、高刚性结构件以及严厉条件下工作的焊件采用回火工序进行消除应力；
e，完成步骤d后，再次进行冷却，冷却控制在常温15-40℃，然后进行清洗处理，完成焊接。
产品合格率统计表
| 序号 | 生产工艺 | 工艺出品率（%） | 工艺合格率（%） | 焊接时间 |
| 1 | 传统工艺 | 34.68 | 82 | 10.5h |
| 2 | 本发明工艺 | 56 | 98 | 8.5h |
；
参数统计表
| 序号 | 生产工艺 | Rm (≥MPa) | Rel（≥MPa） | A（≥%） |
| 1 | 传统工艺 | 440 | 240 | 3 |
| 2 | 本发明工艺 | 480 | 268 | 2.6 |
通过表格明显可以看出该种方法焊接效果得到提高。
综上，本发明专利的方法焊接的密封性好，适于制造各类容器，焊接变形和残余应力较小，可以制成大型、经济合理的铸焊结构和锻焊结构，经济效益很高，在强化脱氧操作中填充金属量少，焊接变形小和坡口加工费用低，整个方法工艺成本较低，使用环保，在焊接技术领域具备较大的技术突破。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种高效的焊接方法，其特征在于：包括以下方法步骤，
a、对焊接钢材进行预热，降低钢材整体的最高硬度，防止产生冷裂纹，改善接头塑性，减小焊后残余应力，35和45钢的预热温度为150～250℃，含碳量再高或者因厚度和刚度很大，裂纹倾向大时，将预热温度提高至250～400℃；
b，将焊件尽量开成U形坡口式进行焊接，若铸件缺陷，铲挖出的坡口外形应圆滑，减少母材熔入焊缝金属中的比例，以降低焊缝中的含碳量，防止裂纹产生；
c，采用小电流、慢焊接速度，以减小母材的熔深，控制母材熔化到第一层焊缝金属中的比例最高达30%，完成后进行强化脱氧操作；
d，焊后应在200-350℃下保温2-6小时，进一步减缓冷却速度，增加塑性、韧性，并减小淬硬倾向，消除接头内的扩散氢，焊后对焊件立即进行消除应力热处理，对于大厚度焊件、高刚性结构件以及严厉条件下工作的焊件采用回火工序进行消除应力；
e，完成步骤d后，再次进行冷却，冷却控制在常温15-40℃，然后进行清洗处理，完成焊接。
2.根据权利要求1所述的一种高效的焊接方法，其特征在于，步骤c中，焊接速度的顺送与逆送的反复不是周期性地进行，而是若检测到焊接状态为短路状态则进行逆送，若检测到所述焊接状态为电弧状态则进行顺送。
3.根据权利要求1所述的一种高效的焊接方法，其特征在于，步骤a中，若焊件太大，整体预热有困难时，可进行局部预热，局部预热的加热范围为焊口两侧各150～200mm。
4.根据权利要求1所述的一种高效的焊接方法，其特征在于，步骤d中，所述回火工序包括以下，
S1，在回火升温到达200℃前启动抽真空设备对回火炉抽真空，去除空气；
S2，在炉温升至200℃时，充惰性气体进炉胆，然后启动循环风机升温回火，在此过程中需保证炉内惰性气体压力>大气压力，并且保持稳定；
S3，回火结束后放掉热的惰性气体，再充惰性气体冷却至≤400℃时，工件出炉空冷。
5.根据权利要求1所述的一种高效的焊接方法，其特征在于，步骤d中，焊接完成后，进行表面清理去除分型面和芯头处的披缝、毛刺、冒口切除痕迹，通过金刚石砂轮片进行棱角磨平，并打磨抛光控制平整度，可选择清洗剂，喷在焊接口产生反应，然后用PH为8的碱液进行清洗。
6.根据权利要求1所述的一种高效的焊接方法，其特征在于，所述强化脱氧操作，在焊接融合时注入Zr、Ti、B、稀土金属元素，以减少原始元素氧化烧损，提高收得率和完整性，减少夹杂物含量。
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