CN113210862B - 一种高牌号硅钢的穿带激光焊接方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高牌号硅钢的穿带激光焊接方法，包括：将焊缝中硅含量降低到Si_焊＜1.9%。采用激光+填丝焊接，填丝ER50‑6碳钢焊丝；根据焊缝截面积和激光焊接速度；激光填丝焊接时，激光线能量应足够大，达到填丝在熔池中充分混合，均匀分布，不至于填丝的成分浮在熔池的上半部分。采用此方法使焊缝组织从粗大铁素体变成细小、致密的无碳贝氏体，晶内沉淀相和晶间脆性相相对大幅减少，提高了焊缝韧性和成形性能，保证了高硅硅钢带的穿带焊接和连续生产。

Description

一种高牌号硅钢的穿带激光焊接方法

技术领域

本发明涉及一种焊接方法，具体涉及一种高牌号硅钢的穿带激光焊接方法，属于激光焊接技术领域。

背景技术

穿带激光焊接是冷轧板生产的关键技术之一，是将当前钢带头部与前一钢带尾部在线焊接在一起，保证钢带在机组中连续通过，以达到连续生产的目的。由于轧制生产中钢带要承受一定的运行张力，并经历反复拉伸、弯曲，轧制等过程，若焊缝力学性能不好，焊缝区很容易在轧制过程中发生焊缝断带事故，直接影响着机组的生产效率和产量，因此对焊接接头的弯曲塑性有较高的要求。

硅钢也称为电工钢，是含硅量在0.3％～5％的超低碳钢板。加硅使铁的电阻率明显增高，涡流损耗和磁滞损耗降低，磁导率增高，磁时效现象减轻，特别是硅含量越高，其铁损越低，所以人们一直在努力提高硅钢中的硅含量。硅钢主要用于发电、输变电、电机、电子和家电业。

高牌号的硅钢由于含硅量w(Si)高(3％左右)，焊接加热过程中只有少量奥氏体相变，焊缝晶粒很容易长大，焊缝中心的柱状晶几乎垂直的向焊缝轴向生长，晶粒尺寸几乎达到了焊缝宽度的一半，而且焊接过程会产生少量马氏体以及一种类似魏氏体的非平衡相组织，并且硅钢的导热性能较差，使得焊接接头韧性不足，穿带激光焊接后，焊缝的力学性能不能满足后续工艺的要求，极易在焊缝处断带。图1为现有技术中激光焊接焊缝断面照片，焊缝组织为粗大铁素体。

常规来说，有两种方法可提高焊缝性能，1)降低焊缝硅的含量；2)将焊缝焊后加热850～1000℃，再空冷处理，使晶内沉淀相大大减少，提高塑性，降低脆性。虽然第二种方法通过减少晶内沉淀沉淀相和晶间脆性组织，对提高塑性有一定好处，但由于晶粒大小及数量没有改变，而且正火温度太高不易实施，不能从根本上提高焊缝韧性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高牌号硅钢的穿带激光焊接方法，试图通过降低焊缝中硅的含量，使焊缝组织发生根本改变，细化晶粒，晶内沉淀相及晶间脆性相相对减少，大幅提高焊缝力学性能。

本发明具体是这样实现的：

一种高牌号硅钢的穿带激光焊接方法，包括：

1)通过填丝处理将焊缝中硅的质量百分比含量降低到Si_焊＜1.9％；

2)采用激光+填丝焊接，填丝ER50-6碳钢焊丝；

3)根据焊缝截面积和激光焊接速度，调整填丝速度

其中t为钢板厚度，单位为mm，δ为焊缝间隙，单位为mm，S_焊为激光焊缝断面面积，单位为mm²，V_焊为激光焊接速度，单位为m/min，d_丝为焊丝直径，单位为mm，V_丝为焊丝送丝速度，单位为m/min，Si_丝为焊丝中硅的质量百分比含量，取值为0.88％，Si_钢为钢板中硅的质量百分比含量，Si_焊为焊接后焊缝中硅的质量百分比含量；

4)激光填丝焊接时，激光线能量应足够大，达到填丝在熔池中充分混合，均匀分布，不至于填丝的成分浮在熔池的上半部分。

更进一步的方案是：

所述ER50-6碳钢焊丝的直径为1mm。

更进一步的方案是：

所述ER50-6焊丝的质量百分比成分为C＝0.08％，Si＝0.88％，Mn＝1.52％，P＝0.02％，S＝0.015％。

更进一步的方案是：

激光线能量不低于激光+填丝焊接时正好焊透的激光线能量的1.5倍。

更进一步的方案是：

所述激光线能量采用如下公式确定：

其中w为激光线能量，单位为kJ/cm，t为钢板厚度，单位为mm。

采用此方法使焊缝组织从粗大铁素体变成细小、致密的无碳贝氏体，晶内沉淀相和晶间脆性相相对大幅减少，提高了焊缝韧性和成形性能，保证了高硅硅钢带的穿带焊接和连续生产。

附图说明

图1为激光焊接焊缝断面宏观照片；

图2为激光+填丝焊接焊缝断面宏观照片；

图3为图2中焊缝熔合区放大图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明。

实施例一

2.3mm硅钢，硅含量3.0％。Ronfin3500激光器功率3500W，焊接速度2.5m/min，激光线能量0.84kJ/cm；拼缝间隙0.20mm；填丝材料：ER50-6，直径1mm，填丝速度3.8m/min；焊缝检测结果：硅含量1.65％，组织为无碳贝氏体，焊缝力学性能满足要求。

实施例二

2.8mm硅钢，硅含量3.0％,Ronfin3500激光器功率3500W，焊接速度2.0m/min,激光线能量1.05kJ/cm；拼缝间隙0.20mm；填丝材料：ER50-6，直径1mm，填丝速度3.5m/min；焊缝检测结果：硅含量1.75％，组织为无碳贝氏体，焊缝力学性能满足要求。

实施例三

2.3mm硅钢，硅含量3.5％，Ronfin3500激光器功率3500W，焊接速度2.5m/min,激光线能量0.84kJ/cm；拼缝间隙0.20mm；填丝材料：ER50-6，直径1mm，填丝速度4.2m/min；焊缝检测结果：硅含量1.75％，组织为无碳贝氏体，焊缝力学性能满足要求。

利用本发明实施例的方法，焊接后焊缝断面照片如附图2和图3所示，可以看出缝组织为细小、致密的无碳贝氏体。

尽管这里参照本发明的解释性实施例对本发明进行了描述，上述实施例仅为本发明较佳的实施方式，本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。

Claims (3)

1.一种高牌号硅钢的穿带激光焊接方法，其特征在于包括：

1)通过填丝处理将焊缝中硅的质量百分比含量降低到Si_焊＜1.9％；

2)采用激光+填丝焊接，填丝ER50-6碳钢焊丝；

3)根据焊缝截面积和激光焊接速度，调整填丝速度

其中t为钢板厚度，单位为mm，δ为焊缝间隙，单位为mm，S_焊为激光焊缝断面面积，单位为mm²，V_焊为激光焊接速度，单位为m/min，d_丝为焊丝直径，单位为mm，V_丝为焊丝送丝速度，单位为m/min，Si_丝为焊丝中硅的质量百分比含量，取值为0.88％，Si_钢为钢板中硅的质量百分比含量，Si_焊为焊接后焊缝中硅的质量百分比含量；

4)激光填丝焊接时，激光线能量应足够大，达到填丝在熔池中充分混合，均匀分布，不至于填丝的成分浮在熔池的上半部分；

所述激光线能量不低于激光+填丝焊接时正好焊透的激光线能量的1.5倍；或，所述激光线能量采用如下公式确定：

其中w为激光线能量，单位为kJ/cm，t为钢板厚度，单位为mm。

2.根据权利要求1所述高牌号硅钢的穿带激光焊接方法，其特征在于：

所述ER50-6碳钢焊丝的直径为1mm。

3.根据权利要求1所述高牌号硅钢的穿带激光焊接方法，其特征在于：

所述ER50-6焊丝的质量百分比成分为C＝0.08％，Si＝0.88％，Mn＝1.52％，P＝0.02％，S＝0.015％。

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