CN113134664B - 一种黄铜H62与低合金铸钢G20Mn5异种材料焊接的工艺方法 - Google Patents

一种黄铜H62与低合金铸钢G20Mn5异种材料焊接的工艺方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种黄铜H62与低合金铸钢G20Mn5异种材料焊接的工艺方法，采用手工钨极氩弧焊方法和直径为φ2.5的S211硅青铜焊丝，焊前预热150℃~200℃，焊接过程保证层间温度高于预热温度，焊接后保温2小时，然后再进行着色探伤。本发明采用钨极氩弧焊焊接方法，工艺手段简单，焊接成型美观，焊接接头根部熔合质量好，对工人的技能水平要求不高，焊接质量稳定，提高了生产效率，降低了生产成本。

Description

一种黄铜H62与低合金铸钢G20Mn5异种材料焊接的工艺方法
技术领域
本发明属于焊接技术领域，具体是一种黄铜H62与低合金铸钢G20Mn5异种材料焊接的工艺方法。
背景技术
移动圆锥式破碎机在矿山生产和建筑垃圾处理等行业广泛应用，主机机架是圆锥破碎站的核心部件，主要由下机架（材质G20Mn5）、机架座衬（材质为铜H62）等零件拼焊而成。主机在破碎物料过程中承受各种外来物料的高速冲击与剧烈磨损，其质量直接决定了破碎站的整机工作寿命，因此黄铜H62与低合金铸钢G20Mn5异种材料焊接的工艺水平对破碎站的整机寿命有非常重要的影响。
黄铜H62与铸钢G20Mn5是两种化学成分完全不同的材料，G20Mn5是一种低碳合金铸钢材料，碳当量约为0.4%，属于焊接性尚可的铸件材料；H62黄铜表示含铜量为62%的普通黄铜，其余成分主要为锌。焊接过程中锌易挥发，容易产生大量烟雾，不利于观察焊接熔池；锌的大量挥发也会影响焊接接头的力学性能，因此黄铜与铸钢之间焊接，要尽可能控制锌的挥发。G20Mn5的力学及物理性能为：抗拉强度（Mpa）：520，熔点为1425，热导率约46W/m²·K，膨胀系数：（25 °C）11.5 µm/m·K。H62力学及物理性能：抗拉强度（Mpa）：323，熔点约905℃，热导率：108 W / m²·K ，膨胀系数：（20°C）20.6µm/m·K。
综上可知，铸钢与黄铜的化学成分、熔点、线膨胀系数、导热率等性能均差异很大，因此H62黄铜与铸钢G20Mn5异种材料之间的焊接难度也非常大，出现焊接缺陷的几率极大。焊接过程中黄铜侧母材和焊材先熔化结合，铸钢侧母材和焊材不易熔化结合，熔合效果差易产生未熔合缺陷。常见的黄铜与铸件之间焊接方法为气焊和手工电弧焊，但其人工作业难度很大，易出现单侧未熔合、焊接成型差等问题，焊接质量不稳定，生产效率低。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种黄铜H62与低合金铸钢G20Mn5异种材料焊接的工艺方法，焊缝成型好、根部熔合质量好、焊接工艺简单。
本发明采用的技术方案：一种黄铜H62与低合金铸钢G20Mn5异种材料焊接的工艺方法，采用手工钨极氩弧焊方法，包括以下步骤：
（1）施焊温度：焊前预热150-200℃，焊接过程中层间温度高于预热温度；
（2）焊接材料：SCu6560（S211）硅青铜焊丝；
（3）保护气体为纯氩气；
（4）作业方法：采用左焊法及短弧方式焊接，起弧回焊15-20mm，焊接电弧作用在焊丝或者铸钢侧，黄铜侧依靠熔池金属的传热进行加热熔化；在铸钢侧收弧，在铸钢侧熔焊5-10mm长度然后用二次电收弧停留2-3秒；
（5）焊接后进行保温，保温完成后进行着色渗透探伤。
优选的，所述的步骤（2）中硅青铜焊丝直径为2.5mm。
优选的，焊接顺序：采用多层多道焊。
优选的，焊接参数：焊接电流为150-200A，焊接速度12-20cm/min，气体流量为10-15L/min，电流极性为直流正接。
优选的，采用焊枪陶瓷喷嘴内径为12.5mm。
优选的，步骤（3）中氩气纯度不低于99.99%。
优选的，步骤（5）中保温时间不低于2小时，保温完成48小时后进行着色渗透探伤。
优选的，焊接位置为平焊或者平角焊。
本发明的有益效果：本发明工艺手段简单，焊接成型美观，焊接接头根部熔合质量好，对工人的技能水平要求不高，焊接质量稳定，提高了生产效率，降低了生产成本。
本发明采用氩气作为保护气体可以极大减少铜的氧化，焊前预热150℃-200℃，焊接过程保证层间温度高于预热温度，焊后保温两小时等；可以延缓焊缝的冷却速度；减少出现根部未熔合现象和防止延迟裂纹的产生；采用多层多道焊，有效减少热输入，控制焊接变形，改善焊接过程的残余应力分布状态。采用左焊法及短弧方式焊接，焊接电弧作用在焊丝或者铸件一侧，减少锌的挥发，有利于控制熔池和提升焊接接头的力学性能。优化收弧方式和方法，在铸件侧母材上收弧，可以有效减少收弧裂纹的产生几率。
具体实施方式
为了进一步说明本发明的技术细节及其优点，现结合实施例进行说明。
一种黄铜H62与低合金铸钢G20Mn5异种材料焊接的工艺方法，采用手工钨极氩弧焊方法，包括以下步骤：
（1）施焊温度：将焊缝两侧75mm区域范围内预热，焊前预热150-200℃，焊接过程中层间温度高于预热温度；
（2）焊接材料：SCu6560（S211）硅青铜焊丝，硅青铜焊丝直径为2.5mm；
（3）保护气体为纯氩气，纯度不低于99.99%；
（4）作业方法：采用左焊法及短弧方式焊接，起弧回焊15-20mm，焊接电弧作用在焊丝或者铸钢侧，黄铜侧依靠熔池金属的传热进行加热熔化；在铸钢侧收弧，在铸钢侧熔焊5-10mm长度然后用二次电收弧停留2-3秒；
（5）焊接后保温2小时，间隔48小时后进行着色探伤。
本实施例中，焊接顺序：采用多层多道焊，焊接位置为平焊或者平角焊；
焊接参数：焊接电流为150-200A，焊接速度12-20cm/min，气体流量为10-15L/min，电流极性为直流正接，采用焊枪陶瓷喷嘴内径为12.5mm。

Claims (8)

1.一种黄铜H62与低合金铸钢G20Mn5异种材料焊接的工艺方法，采用手工钨极氩弧焊方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）施焊温度：焊前预热150-200℃，焊接过程中层间温度高于预热温度；
（2）焊接材料：SCu6560（S211）硅青铜焊丝；
（3）保护气体为纯氩气；
（4）作业方法：采用左焊法及短弧方式焊接，起弧回焊15-20mm，焊接电弧作用在焊丝或者铸钢侧，黄铜侧依靠熔池金属的传热进行加热熔化；在铸钢侧收弧，在铸钢侧熔焊5-10mm长度然后用二次电收弧停留2-3秒；
（5）焊接后进行保温，保温完成后进行着色渗透探伤。
2.根据权利要求1所述的一种黄铜H62与低合金铸钢G20Mn5异种材料焊接的工艺方法，其特征在于：所述的步骤（2）中硅青铜焊丝直径为2.5mm。
3.根据权利要求1所述的一种黄铜H62与低合金铸钢G20Mn5异种材料焊接的工艺方法，其特征在于：焊接顺序：采用多层多道焊。
4.根据权利要求1所述的一种黄铜H62与低合金铸钢G20Mn5异种材料焊接的工艺方法，其特征在于：焊接参数：焊接电流为150-200A，焊接速度12-20cm/min，气体流量为10-15L/min，电流极性为直流正接。
5.根据权利要求1所述的一种黄铜H62与低合金铸钢G20Mn5异种材料焊接的工艺方法，其特征在于：采用焊枪陶瓷喷嘴内径为12.5mm。
6.根据权利要求1所述的一种黄铜H62与低合金铸钢G20Mn5异种材料焊接的工艺方法，其特征在于：步骤（3）中氩气纯度不低于99.99%。
7.根据权利要求1所述的一种黄铜H62与低合金铸钢G20Mn5异种材料焊接的工艺方法，其特征在于：步骤（5）中保温时间不低于2小时，保温完成48小时后进行着色渗透探伤。
8.根据权利要求1所述的一种黄铜H62与低合金铸钢G20Mn5异种材料焊接的工艺方法，其特征在于：焊接位置为平焊或者平角焊。
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