CN108941913A - 一种厚板船用高强钢的高效激光-mag复合焊接方法 - Google Patents

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刘祥宇
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Abstract

本发明涉及船舶工业技术领域，提供了一种厚板船用高强钢的激光‑MAG复合焊接方法，针对传统的焊接方法熔深浅、易形成咬边及焊瘤等问题，基于激光‑MAG焊的特点，通过正交试验的方法优化了单道成形的焊接工艺参数以及坡口尺寸，与现有技术相比，本发明的焊接方法具有焊接效率高、熔深大、变形小等优点，单道一次实现14mm板厚的熔透焊接，焊接成形良好。

Description

一种厚板船用高强钢的高效激光-MAG复合焊接方法
技术领域
本发明广泛涉及船舶工业领域和材料加工技术领域，具体是的一种厚板船用高强钢的激光-MAG复合焊接方法。
背景技术
船用高强钢具有耐低温，且在低温下仍具有高强度、高韧性、耐腐蚀的特点，广泛应用于船舶工业领域。目前，船用高强钢常用传统焊接方法(埋弧焊、气保焊)，虽然传统焊接方法的成本相对较低，但是易产生未熔合、咬边以及焊瘤等缺陷，随着世界经济技术的发展，传统焊接方法已渐渐满足不了使用需求，所以新型焊接技术逐步出现。
激光-电弧复合焊接方法具有高效率、高性能和高适应性，对于厚板的焊接具有较大优势。随着世界经济的发展，各国的旅游业持续发展，客船、旅游船的需求量不断加大，传统的焊接方法虽能满足船级社的要求，但是其焊接接头性能已经渐渐满足不了使用要求，世界发达国家已经对激光-MAG复合焊接做了大量的研究，但是我国对此种焊接方法还处于初级阶段。因此，此种焊接方法对造船业的应用前景更为广阔，大幅度地提高了造船业的生产效率。
发明内容
本发明所要解决的问题是针对传统焊接方法的不足，而提供一种针对于船用高强钢的高效激光-MAG复合焊接方法，为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案包括以下工艺步骤：
a)坡口加工：船用高强钢接头形式为Y型坡口对接，坡口角度θ=20-30°，钝边高度h=6-8mm，通过减小坡口角度和增大钝边高度可以减小热输入，进而提高生产效率；
b) 焊接材料：直径为1.2mm的焊接填充材料，牌号GHS50NS，保证焊接接头的力学性能；
c) 激光-MAG复合焊接：采用体积分数为80%-90%Ar及体积分数为20%-10%CO2混合保护气体，流量为小于等于20L/min，激光功率6.5-8kW、离焦量为-2-0mm、光丝间距1-3mm、焊接电流270A-300A、焊枪与水平面倾斜角度25-45°、焊接速度1-1.2m/min，以防止产生未熔合、咬边以及焊瘤等缺陷，改善表面成型，提高焊接质量。
进一步的，所述焊接材料可以选择牌号为ST-80CM或牌号为THQ-80的填充材料。
进一步的，所述对接的被焊船用高强钢板材的坡口纵向与水平面倾斜角度为20-45°，以改善厚板焊接咬边等缺陷。
进一步的，所述船用高强钢板厚大于10mm，坡口角度θ=25°-30°。
与其它焊接技术相比，本发明具有如下优点：
1、本发明与传统焊接方法相比，可以提高焊接效率，并且可以解决传统焊接方法产生的未熔合、咬边以及焊瘤等缺陷；
2、本发明与激光焊接相比，由于添加了电弧，减小了焊接裂纹的产生，以及降低了激光对工件装配间隙、错边以及对中的要求；
3、对于板厚大于10mm的板材来说，传统的焊接方法一般是采用先打底后盖面的焊接方法；采用7kW输出功率的激光-MAG复合焊接方法可以单道一次熔透，并达到单面焊双面成形的目的，不仅可以减小焊后残余应力、焊接变形和裂纹倾向，而且可以极大提高焊接效率，并且焊接接头的力学性能得到改良。
附图说明
图1为船用高强钢激光-MAG复合焊接的坡口示意图
图2焊接坡口纵向与水平面倾斜角度示意图
图3是船用高强钢激光-MAG复合焊接正面焊缝成形
图4是船用高强钢激光-MAG复合焊接背面焊缝成形
图5是船用高强钢激光-MAG复合焊接接头横截面示意图
图1中：H-母材厚度，θ-坡口角度，h-钝边高度，α-焊枪与水平面夹角。
图2中：β-焊接坡口纵向与水平面间夹角。
图5中：W-激光-MAG复合焊焊缝，HAZ-热影响区，B-母材。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式进行详细说明。
参见附图1-5，采用本发明对14mm厚的船用高强钢EH36钢板进行激光-MAG复合焊；接头形式为Y型坡口对接，坡口角度θ=30°，钝边高度h=8mm；采用Φ=1.2mm的GHS50NS焊丝和单道成形焊接工艺；激光-MAG复合焊工艺参数：激光功率7kW、焊接电流295A、焊接速度1.2m/min；焊接过程中采用体积分数为80%Ar和体积分数为20%CO2混合保护气，气体流量20L/min，激光-MAG复合焊接焊缝成形良好，没有裂纹等焊接缺陷；焊接接头拉伸试验的断裂位置在母材区域，接头弯曲180°，表面没有裂纹出现，满足使用性能要求。
焊接接头物理性能实验参数
试样号 拉伸强度(MPa) 屈服强度(MPa) 延伸率(%)
1 572.7 425.54 38.51
2 565.3 417.40 38.51
3 570.2 423.82 38.51
超过一侧母材EH36的抗拉强度（490-550MPa）、屈服强度（大于355MPa）。

Claims (5)

1.一种厚板船用高强钢的高效激光-MAG复合焊接方法，其特征在于：包括以下工艺步骤：
a)坡口加工：船用高强钢接头形式为Y型坡口对接，坡口角度θ=20-30°，钝边高度h=6-8mm；
b) 焊接材料：直径为1.2mm的焊接填充材料，牌号GHS50NS；
c) 激光-MAG复合焊接：采用体积分数为80%-90%Ar及体积分数为20%-10%CO2混合保护气体，激光功率6.5-8kW、离焦量为-2-0mm、光丝间距1-3mm、焊接电流270A-300A、焊枪与水平面倾斜角度25-45°、焊接速度1-1.2m/min。
2.根据权利要求1所述的一种厚板船用高强钢的高效激光-MAG复合焊接方法，其特征在于：所述焊接材料可以选择牌号为ST-80CM或牌号为THQ-80的填充材料。
3.根据权利要求1所述的一种厚板船用高强钢的高效激光-MAG复合焊接方法，其特征在于：所述对接的被焊船用高强钢板材的坡口纵向与水平面倾斜角度为20-45°。
4.根据权利要求1所述的一种厚板船用高强钢的高效激光-MAG复合焊接方法，其特征在于：所述船用高强钢板厚大于10mm，坡口角度θ=25°-30°。
5.根据权利要求1所述的一种厚板船用高强钢的高效激光-MAG复合焊接方法，其特征在于：所述体积分数为80%-90%Ar及体积分数为20%-10%CO2混合保护气体的流量为小于等于20L/min。
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