CN113182648A - 适用于耐磨钢板的免预热高效焊接方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种适用于耐磨钢板的免预热高效焊接方法，通过合理的母材、焊材配合，采用气电立焊免预热高效焊接工艺，能够避免焊接接头产生冷裂纹，保证焊接接头‑20℃低温冲击功KV2≥24J的综合力学性能，20~32mm厚HBW450硬度级别的耐磨钢板焊接。

Description

适用于耐磨钢板的免预热高效焊接方法
技术领域
本发明属于钢铁材料焊接技术领域，特别是涉及一种焊接接头力学综合性能优良的20～32mm厚HBW450硬度级别的耐磨钢板气电立焊技术。
背景技术
耐磨钢焊接所面临的主要问题是焊接冷裂纹。为防止焊接冷裂纹的产生多采用焊前预热工艺。但预热常常恶化劳动条件，使生产工艺复杂化，不合理、过高的预热还会对焊接接头的综合性能带来不利的影响，同时对于一些大型结构件的焊接及修复，预热工艺也很难实现。随着下游用户智能制造技术的推广应用，焊前预热已经成为推行机器人焊接的障碍。耐磨钢的下游用户亟待简化焊接工艺，提高生产效率。
气电立焊为单道或双道连续焊接，能量密度集中，焊接效率高，同时焊接冷速慢，能有效防止冷裂纹的产生。它利用水冷滑块挡住熔融的金属，带走多余热量，使之强迫成形，能实现HBW450硬度级别的耐磨钢板立向位置的焊接。
发明内容
本发明通过对免预热焊接工艺进行研究，提供一种适用于HBW450硬度级别的耐磨钢板气电立焊焊接工艺，保证焊接接头力学性能满足要求。合理的焊接方法和工艺对于HBW450硬度级别的耐磨钢板结构安全使用具有重要的现实意义。
为了实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：
一种适用于耐磨钢板的免预热高效焊接方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)准备焊接钢板：
母材的屈服强度≥1050MPa，抗拉强度≥1350MPa，延伸率≥9％，-20℃冲击功KV2≥24J；化学成分及重量百分比为C：≤0.25％，Si：≤0.60％，Mn：≤1.50％，Ni：≤0.50％，Mo：≤0.50％，Al：≤0.06％，P：≤0.012％，S：≤0.002％，余量为Fe和不可避免的杂质；
(2)准备焊接材料：
选用抗拉强度低配的焊丝，焊丝直径Φ1.6mm，所用焊丝化学成分及重量百分比为：C：≤0.12％，Mn：0.5～2.0％，Si：0.20～0.30％，S：≤0.01％，P：≤0.02％，Ni：1.5～3.0％，Cr：0.01～0.10％，Mo：≤0.3％，V：≤0.05％，余量为Fe及不可避免杂质；
(3)采用气电立焊焊接，焊接参数如下：
坡口型式：采用对称X型坡口，正面坡口面为16～18mm，背面坡口面为16～18mm，焊接坡口钝边尺寸为1～2mm，坡口装配留4～6mm间隙；
焊前不预热，层间温度≤150℃；
进行正面气电立焊，形成正面焊缝，于焊接试板的背面加装三角形水冷铜衬垫进行强制冷却；
进行背面气电立焊，形成背面焊缝，于完成的正面焊缝加装带有凹口的水冷铜衬垫进行强制冷却；
气电立焊焊接电流360～380A，电弧电压36～45V，焊接速度11～15cm/min，保护气体CO2，气体流量24～28L/min。
有益效果：
本发明的适用于耐磨钢板的免预热高效焊接方法，通过合理的母材、焊材配合，采用气电立焊免预热高效焊接工艺，保证了焊接接头具有-20℃冲击功KV2≥24J、焊接接头侧弯d＝6a，90°合格的优良综合力学性能，适合于20～32mm厚HBW450硬度级别的耐磨钢板的气体保护焊焊接。
附图说明
图1是坡口加工示意图。
具体实施方式
实施例1
一种适用于HBW450硬度级别的耐磨钢板气电立焊焊接方法，包括以下步骤：
采用屈服强度≥1050MPa，抗拉强度≥1350MPa，延伸率≥9％，-20℃冲击功KV2≥24J性能优良的20mm厚HBW450硬度级别的耐磨钢板，母材化学成分及重量百分比为C：≤0.25％，Si：≤0.60％，Mn：≤1.50％，Ni：≤0.50％，Mo：≤0.50％，Al：≤0.06％，P：≤0.012％，S：≤0.002％，余量为Fe和不可避免的杂质；焊接试板组合为20mm+20mm，试板尺寸为500mm(长)×200mm(宽)×20mm(厚)；
匹配的焊接材料：化学成分及重量百分比为：C：≤0.12％，Mn：0.5～2.0％，Si：0.20～0.30％，S：≤0.01％，P：≤0.02％，Ni：1.5～3.0％，Cr：0.01～0.10％，Mo：≤0.3％，V：≤0.05％，余量为Fe及不可避免杂质。
焊丝直径为Φ1.6mm；
焊接坡口型式：采用对称X型坡口，正面坡口面为17mm，背面坡口面为17mm，焊接坡口钝边尺寸为2mm，坡口装配留6mm间隙。
焊前不预热，层间温度≤150℃。
进行正面气电立焊，形成正面焊缝，于焊接试板的背面加装三角形水冷铜衬垫进行强制冷却；
进行背面气电立焊，形成背面焊缝，完成的正面焊缝加装带有凹口的水冷铜衬垫进行强制冷却。
采用气电立焊，焊接电流360A，电弧电压38V，焊接速度15cm/min，保护气体CO2,气体流量26L/min。
实施例2
一种适用于HBW450硬度级别的耐磨钢板气电立焊焊接方法，包括以下步骤：
采用屈服强度≥1050MPa，抗拉强度≥1350MPa，延伸率≥9％，-20℃冲击功KV2≥24J性能优良的24mm厚节Ni型低温钢，母材化学成分及重量百分比为C：≤0.25％，Si：≤0.60％，Mn：≤1.50％，Ni：≤0.50％，Mo：≤0.50％，Al：≤0.06％，P：≤0.012％，S：≤0.002％，余量为Fe和不可避免的杂质；焊接试板组合为24mm+24mm，试板尺寸为500mm(长)×200mm(宽)×24mm(厚)；
匹配的焊接材料：化学成分及重量百分比为：C：≤0.12％，Mn：0.5～2.0％，Si：0.20～0.30％，S：≤0.01％，P：≤0.02％，Ni：1.5～3.0％，Cr：0.01～0.10％，Mo：≤0.3％，V：≤0.05％，余量为Fe及不可避免杂质。
焊丝直径为Φ1.6mm；
焊接坡口型式:采用对称X型坡口，正面坡口面为16mm，背面坡口面为16mm，焊接坡口钝边尺寸为2mm，坡口装配留5mm间隙。
焊前不预热，层间温度≤150℃。
进行正面气电立焊，形成正面焊缝，于焊接试板的背面加装三角形水冷铜衬垫进行强制冷却；
进行背面气电立焊，形成背面焊缝，完成的正面焊缝加装带有凹口的水冷铜衬垫进行强制冷却。
采用气电立焊，焊接电流360A，电弧电压38V，焊接速度14cm/min，保护气体CO2,气体流量27L/min。
实施例3
另一种适用于HBW450硬度级别的耐磨钢板气电立焊焊接工艺包括以下步骤：
采用屈服强度≥1050MPa，抗拉强度≥1350MPa，延伸率≥9％，-20℃冲击功KV2≥24J性能优良的32mm厚节Ni型低温钢，母材化学成分及重量百分比为C：≤0.25％，Si：≤0.60％，Mn：≤1.50％，Ni：≤0.50％，Mo：≤0.50％，Al：≤0.06％，P：≤0.012％，S：≤0.002％，余量为Fe和不可避免的杂质；焊接试板组合为32mm+32mm，试板尺寸为500mm(长)×200mm(宽)×32mm(厚)；
匹配的焊接材料：化学成分及重量百分比为：C：≤0.12％，Mn：0.5～2.0％，Si：0.20～0.30％，S：≤0.01％，P：≤0.02％，Ni：1.5～3.0％，Cr：0.01～0.10％，Mo：≤0.3％，V：≤0.05％，余量为Fe及不可避免杂质。
焊丝直径为Φ1.6mm；
焊接坡口型式：采用对称X型坡口，正面坡口面为18mm，背面坡口面为18mm，焊接坡口钝边尺寸为1mm，坡口装配留4mm间隙。
焊前不预热，层间温度≤150℃。
进行正面气电立焊，形成正面焊缝，于焊接试板的背面加装三角形水冷铜衬垫进行强制冷却；
进行背面气电立焊，形成背面焊缝，完成的正面焊缝加装带有凹口的水冷铜衬垫进行强制冷却。
采用气电立焊，焊接电流370A，电弧电压40V，焊接速度12cm/min，保护气体CO2,气体流量26L/min。
经过上述实施例1～3的焊接方法对HBW450硬度级别的耐磨钢板进行气电立焊后，对焊接接头的力学性能进行检测。焊接接头的冲击和弯曲性能如表1所示。
表1焊接接头的拉伸及侧弯性能
Figure BDA0003029267840000041
可见，实施例1～3能够保证焊接接头完整性，避免焊接接头产生冷裂纹，得到的焊接接头的综合力学性能优良。焊缝及热影响区-20℃冲击功KV2≥24J、焊接接头侧弯d＝6a，90°合格。并且本专利提供的工艺实施方式简单，适用性很强。

Claims (6)

1.一种适用于耐磨钢板的免预热高效焊接方法，其特征在于包括如下步骤：
（1）准备焊接钢板：
母材的屈服强度≥1050MPa，抗拉强度≥1350MPa，延伸率≥9%，-20℃冲击功KV2≥24J；化学成分及重量百分比为C：≤0.25%，Si：≤0.60%，Mn：≤1.50%，Ni：≤0.50%，Mo：≤0.50%，Al：≤0.06%，P：≤0.012%，S：≤0.002%，余量为Fe和不可避免的杂质；
（2）准备焊接材料：
选用抗拉强度低配的焊丝，所用焊丝化学成分及重量百分比为：C：≤0.12%，Mn：0.5~2.0%，Si：0.20~0.30%，S：≤0.01%，P：≤0.02%，Ni：1.5~3.0%，Cr：0.01~0.10%，Mo：≤0.3%，V：≤0.05%，余量为Fe及不可避免杂质；
（3）采用气电立焊焊接，焊接参数如下：
坡口型式：采用对称X型坡口，正面坡口面为16~18mm，背面坡口面为16~18mm，焊接坡口钝边尺寸为1~2mm，坡口装配留4~6mm间隙；
焊前不预热，层间温度≤150℃；
进行正面气电立焊，形成正面焊缝，于焊接试板的背面加装三角形水冷铜衬垫进行强制冷却；
进行背面气电立焊，形成背面焊缝，于完成的正面焊缝加装带有凹口的水冷铜衬垫进行强制冷却；
气电立焊焊接电流360~380A，电弧电压36~45V，焊接速度11~15cm/min，保护气体CO2，气体流量24~28L/min。
2.如权利要求1所述的一种适用于耐磨钢板的免预热高效焊接方法，其特征在于所述焊丝直径Φ1.6mm。
3.如权利要求1所述的一种适用于耐磨钢板的免预热高效焊接方法，其特征在于焊接试板组合为20mm+20mm，试板尺寸为500mm（长）×200mm（宽）×20mm（厚）；对称X型坡口正面坡口面为17mm，背面坡口面为17mm，焊接坡口钝边尺寸为2mm，坡口装配留6mm间隙；气电立焊焊接电流360A，电弧电压38V，焊接速度15cm/min，保护气体CO2，气体流量26L/min。
4.如权利要求1所述的一种适用于耐磨钢板的免预热高效焊接方法，其特征在于焊接试板组合为24mm+24mm，试板尺寸为500mm（长）×200mm（宽）×24mm（厚）；对称X型坡口正面坡口面为16mm，背面坡口面为16mm，焊接坡口钝边尺寸为2mm，坡口装配留5mm间隙；气电立焊焊接电流360A，电弧电压38V，焊接速度14cm/min，保护气体CO2，气体流量27L/min。
5.如权利要求1所述的一种适用于耐磨钢板的免预热高效焊接方法，其特征在于焊接试板组合为32mm+32mm，试板尺寸为500mm（长）×200mm（宽）×32mm（厚）；对称X型坡口正面坡口面为18mm，背面坡口面为18mm，焊接坡口钝边尺寸为1mm，坡口装配留4mm间隙；气电立焊焊接电流370A，电弧电压40V，焊接速度12cm/min，保护气体CO2，气体流量26L/min。
6.如权利要求1所述的一种适用于耐磨钢板的免预热高效焊接方法，其特征在于所述耐磨钢板为20~32mm厚HBW450硬度级别的耐磨钢板。
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