发明内容
本发明的目的在于提供一种改进的用于合金槽的镍基合金堆焊焊接工艺,能够解决在采用冷金属过渡的焊接方式进行镍基合金堆焊的时候产生的未熔合、漏焊等焊接缺陷,提高焊接质量。
为了实现上述目的,本发明的技术方案是:用于合金槽的镍基合金堆焊焊接工艺,其特征在于:焊接过程采用冷金属过渡焊接方式进行,焊接过程采用熔化极气体进行保护焊,具体的焊接工艺步骤如下:a、焊前准备,首先对气缸盖合金槽待焊接面进行第一次切削处理,然后对气缸盖合金槽待焊面进行清洁处理,接着对气缸盖进行整体预热,以提高材料焊接性能;b焊接过程,对气缸盖合金槽待焊面进行焊接,利用冷金属过渡的焊接方法,采用至少两道的多道堆焊方式,填满合金槽,并保证焊道最低点高于合金气缸开槽面的表面;c、焊接结束后,对整体气缸盖进行保温、冷缓处理;d、对焊接面进行二次切削处理,检验合格后,入库。
优选的,冷金属过渡焊接是指焊接过程中通过不断地回抽焊丝以减少焊接热输入量的方法,熔化极气体保护焊的保护气为氩、氦和氢三元气体的混合气。
进一步,a步骤中,合金槽待焊接面的第一次切削处理,切削深度为2-5mm;清洁处理时,先对待焊接面进行抛磨处理,再用丙酮或者酒精进行清洗;预加热时,先加热至150度以上,并保持该温度4个小时以上。
进一步,b步骤中,气缸盖合金槽采用整体焊接,采用S形进行布道焊接,道与道之间不熄弧,整个焊接面只有一个起弧点和一个熄弧点,焊接时采用冷金属过渡方式的熔化极气体保护焊进行焊接,正常焊道位置时,CMT电流为180A-260A,电压为20V-30V,焊接速度为16-22cm/min,摆幅为12-15mm;S形拐角位置时,CMT电流为120A-160A,电压为15V-20V,焊接速度为40-50cm/min,不摆动,后道焊缝中心线与前道焊缝焊脚边缘距离1.5-2.5mm。
相对于现有技术,本发明的技术方案除了整体技术方案的改进,还包括很多细节方面的改进,具体而言,具有以下有益效果:
1、本发明所述的改进方案,利用冷金属过渡焊接方式进行镍基合金堆焊的焊接工艺,极大的降低了堆焊表面的稀释率,提高了材料的耐高温耐腐蚀性,并节省了焊接材料;
2、本发明的技术方案的中,焊接过程采用至少两道的多道堆焊方式,填满合金槽,能够解决焊接时产生的未熔合、漏焊等焊接缺陷,保证焊接质量;
3、本发明的焊接方法可以对合金槽进行道与道之间无缺陷的镍基合金堆焊焊接,提高了焊接质量和焊接效率;
4、本发明的工艺步骤设置合理,实施便捷,焊接质量高,便于推广和应用。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例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。
本发明提供了一种用于合金槽的镍基合金堆焊焊接工艺,具体参见图1,其与现有技术的区别在于:焊接过程采用冷金属过渡焊接方式进行,焊接过程采用熔化极气体进行保护焊,具体的焊接工艺步骤如下:a、焊前准备,首先对气缸盖合金槽待焊接面进行第一次切削处理,然后对气缸盖合金槽待焊面进行清洁处理,接着对气缸盖进行整体预热,以提高材料焊接性能;b焊接过程,对气缸盖合金槽待焊面进行焊接,利用冷金属过渡的焊接方法,采用至少两道的多道堆焊方式,填满合金槽,并保证焊道最低点高于合金气缸开槽面的表面;c、焊接结束后,对整体气缸盖进行保温、冷缓处理;d、对焊接面进行二次切削处理,检验合格后,入库。
具体来说,本发明针对一种低速柴油机气缸盖合金槽的镍基合金堆焊的整套焊接工艺,极大的降低了堆焊表面的稀释率,提高了材料的耐高温耐腐蚀性,并节省了焊接材料。具体包括焊前准备、焊前清理、焊前预热、焊接过程、焊后处理以及焊后质量检验,焊接过程采用冷金属过渡(CMT)的熔化极气体保护焊,对合金槽进行至少两道且道与道之间无缺陷的镍基合金堆焊。
所述低速柴油机气缸盖材料为不锈钢基体,所述堆焊镍基合金材料为Inconel625,所述熔化极气体保护焊的具体焊接方法为冷金属过渡(CMT)焊接,即在焊接过程中通过不断的回抽焊丝减少焊接热输入量,所述的熔化极气体保护焊的保护气为氩、氦、氢三元混合气。具体过程为在焊接熔滴短路过渡的过程中,每当焊缝熔滴达到短路状态时,焊丝立即进行回抽,形成断路,使熔滴在没有电弧熄灭的情况下过渡到熔池中,然后再重新引燃电弧,频率达到每秒65-85次,优选的是70次以上。
在一个实施例中,具体的焊接工艺步骤如下:a、焊前准备,首先对气缸盖合金槽待焊接面进行第一次切削处理,然后对气缸盖合金槽待焊面进行清洁处理,接着对气缸盖进行整体预热,以提高材料焊接性能;b焊接过程,对气缸盖合金槽待焊面进行焊接,利用冷金属过渡、氩、氦和氢三元混合气保护的焊接方法,采用至少两道的多道堆焊方式,填满合金槽,并保证焊道最低点高于合金气缸开槽面的表面;c、焊接结束后,对整体气缸盖进行保温、冷缓处理;d、对焊接面进行二次切削处理,检验合格后,入库。a步骤中,合金槽待焊接面的第一次切削处理,切削深度为2-5mm;清洁处理时,先对待焊接面进行抛磨处理,再用丙酮或者酒精进行清洗;预加热时,先加热至150度以上,并保持该温度4个小时以上。
b步骤中,气缸盖合金槽采用整体焊接,采用S形进行布道焊接,道与道之间不熄弧,整个焊接面只有一个起弧点和一个熄弧点,焊接时采用冷金属过渡方式的熔化极气体保护焊进行焊接,正常焊道位置时,CMT电流为180A-260A,电压为20V-30V,焊接速度为16-22cm/min,摆幅为12-15mm;S形拐角位置时,CMT电流为120A-160A,电压为15V-20V,焊接速度为40-50cm/min,不摆动,后道焊缝中心线与前道焊缝焊脚边缘距离1.5-2.5mm。采用S形布道不熄弧焊接,可以有效避免拐角处由于起熄弧而产生的焊接缺陷,且拐角位置调小参数,可降低焊接余高,使该位置不出现卷边等缺陷。焊接过程中,采用氩、氦和氢三元混合气进行保护,在氩气为主体的情况下,加入氦气与氢气,可以加大CMT焊接的熔深,避免产生未熔合现象。
c步骤中,焊接结束后的气缸盖立刻用石棉布包裹,保温至少24小时,后在空气中缓冷至室温。
d步骤中,焊后检测,对冷却至室温的气缸盖合金槽焊接表面进行切削,至与母材平齐。
冷金属过渡焊接是指焊接过程中通过不断地回抽焊丝以减少焊接热输入量的方法,熔化极气体保护焊的保护气为氩、氦和氢三元气体的混合气。氩氦氢三元混合气的各气体的摩尔体积比为30-34:12-16:1。
在另一实施例中,整套焊接工艺包括以下步骤:
1、焊前准备:对气缸盖合金槽待焊面进行机加工,切削到一定深度。
2、焊前清理:对气缸盖合金槽待焊面进行清洁。
3、焊前预热:对气缸盖进行整体预热。
4、焊接过程:对气缸盖合金槽待焊面进行焊接,利用冷金属过渡的焊接方法,采用多道焊接,填满合金槽,并保证焊道最低点高于母材表面。
5、焊后处理:焊接结束后,对整体气缸盖进行保温、缓冷。
6、焊后检验:对待焊面进行切削处理后,进行VT、UT、PT检验。
进一步的,前述的冷金属过渡(CMT)焊接方法,选用CMT焊接电源,采用冷金属过渡焊接方法。
进一步的,前述的熔化极气体保护焊,采用的焊接保护气体为氩、氦、氢三元混合气进行保护,配比分别是68%、30%、2%。
进一步的,前述对气缸盖合金槽待焊面进行机加工,表面切削至距母材表面3-4mm深。
进一步的,前述对气缸盖合金槽待焊面进行清洁,先用钢丝刷、砂纸等进行抛磨处理,再用丙酮、酒精等进行清洗,保证待焊面的清洁。
进一步的,前述对气缸盖进行预热,需加热至150℃以上,并保持该温度至少四个小时,目的为提高母材焊接性。
进一步的,在焊接过程中,气缸盖合金槽采用整体焊接,采用S形进行布道焊接,道与道之间不熄弧,整个焊接面只有一个起弧点和一个熄弧点。
进一步的,前述的采用冷金属过渡方式的熔化极气体保护焊进行镍基合金堆焊的焊接工艺,正常焊道位置时,CMT电流为180A-260A,电压为20V-30V,焊接速度为16-22cm/min,摆幅为12-15mm;S形拐角位置时,CMT电流为120A-160A,电压为15V-20V,焊接速度为40-50cm/min,不摆动。
进一步的,后道焊缝中心线与前道焊缝焊脚边缘距离2mm。
进一步的,前述的焊后处理,对焊接结束后的气缸盖立刻用石棉布包裹,保温至少24小时,后在空气中缓冷至室温。
进一步的,前述的焊后检测,对冷却至室温的气缸盖合金槽焊接表面进行切削,至与母材平齐,进行VT、UT、PT检测。要求每个焊接面不允许出现三个及以上缺陷,包括点状未熔合、气孔、夹渣、漏焊等。
在一个具体实施例中,包括如下步骤:
1、将气缸盖合金槽用砂纸打磨干净,并用丙酮清洗,用无残留物的棉布擦拭干净。
2、 将气缸盖放入加热炉内,设置150℃,加热四小时。
3、 母材材料:S17MoS,焊接材料:Inconel 625 Ф1.2,焊接方法:冷金属过渡(CMT)焊接方式的熔化极气体保护焊,焊接气体:氩氦氢三元混合气(68%+30%+2%),焊接位置:平位置。
4、 对预热好的气缸盖进行焊接,按照S形布道进行焊接,期间不熄弧,正常焊道位置参数为:电流200A,电压22V,气体流量18L/min,焊接速度16cm/min,摆幅13mm;拐角位置参数为:电流120A,电压14V,气体流量18L/min,焊接速度40cm/min。
5、 合金槽尺寸为130mm x200mm,共焊接9道,后一道焊缝中心位置距前一道焊缝焊脚位置2mm。
6、 焊接后,用石棉布将气缸盖包裹好,缓冷24小时,后空冷至室温。
7、 对堆焊表面进行切削处理。
8、 进行VT(目视检测)、UT(超声波检测)、PT(渗透检测)检验,符合少于三个缺陷的要求。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明,不能认定本发明具体实施只局限于上述这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干简单推演或替换,都应当视为属于本发明的保护范围。