焊接材料、其應(yīng)用及焊接方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種焊接材料、其應(yīng)用及焊接方法。其中，該焊接材料的化學(xué)成分按重量百分比計(jì)如下：C：0.01%～0.04%，Mn：1.2%～1.7%，Si：0.3%～0.6%，B：0.002%～0.004%，Ti：0.08%～0.20%，V：0.01%～0.02%，Ni：2.2%～3.2%，Cu：0.10%～0.30%，Cr：0.10%～0.40%，S≤0.015%，P≤0.015%，以及余量的Fe。應(yīng)用是指該焊接材料在高強(qiáng)鋼激光-電弧復(fù)合焊接中的應(yīng)用。本發(fā)明的技術(shù)方案，采用本發(fā)明的焊接材料，焊縫熔敷金屬中含碳量和碳當(dāng)量很低，降低了馬氏體組織轉(zhuǎn)變的可能性，減小了焊縫的淬硬傾向和裂紋敏感性。
【專利說明】焊接材料、其應(yīng)用及焊接方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及焊接材料和焊接工藝【技術(shù)領(lǐng)域】，具體而言，涉及一種焊接材料、其應(yīng)用及焊接方法。
【背景技術(shù)】
[0002]激光-電弧復(fù)合焊接是將激光焊和電弧焊兩種熱源的能量共同作用于工件，并通過二者的相互作用產(chǎn)生同一個(gè)熔池而實(shí)現(xiàn)的焊接方法，通常具體操作示意圖如圖1至3所示。其中，圖1示出了激光-電弧復(fù)合焊接工藝中各器件相對(duì)位置關(guān)系的主視結(jié)構(gòu)示意圖，圖2為根據(jù)圖1的右視結(jié)構(gòu)示意圖，圖3為激光-電弧復(fù)合焊接工藝中各器件相對(duì)位置關(guān)系的立體結(jié)構(gòu)示意圖，從上述圖中可以看出，激光發(fā)生器2與電弧焊槍3對(duì)準(zhǔn)高強(qiáng)鋼板材I的連接縫，激光發(fā)生器2與電弧焊槍3的相對(duì)位置Dla及夾角α可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行調(diào)整。激光-電弧復(fù)合焊接具有能量集中、熱輸入小等激光焊的特點(diǎn)，焊后冷卻速度比常規(guī)氣保焊大。
[0003]隨著工程機(jī)械向大型化和輕量化方向發(fā)展，高強(qiáng)鋼的應(yīng)用日益廣泛，但是高強(qiáng)鋼具有淬硬傾向大的特點(diǎn)。激光-電弧復(fù)合焊接作為一種新興高效的焊接方法，是焊接領(lǐng)域的開發(fā)熱點(diǎn)，而激光-電弧復(fù)合焊具有熱輸入小、冷卻速度快的特點(diǎn)。采用激光-電弧復(fù)合焊接技術(shù)焊接高強(qiáng)鋼板時(shí)，容易使焊縫生成脆硬的馬氏體組織，增大了冷裂傾向，這對(duì)承受載荷的焊接結(jié)構(gòu)造成極大的安全隱患。
[0004]而且，目前尚無激光-電弧復(fù)合焊接高強(qiáng)鋼的專用焊絲。激光-電弧復(fù)合焊接方法焊接高強(qiáng)鋼，特別是焊接SOOMPa以上的高強(qiáng)鋼時(shí)，所采用的國(guó)產(chǎn)或進(jìn)口焊絲，均是在常規(guī)氣保焊的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)生產(chǎn)的，如GHS90、ED-FK1000、Union GMllO等焊絲。即使使用上述焊絲，也會(huì)因?yàn)榧す?電弧復(fù)合焊的焊接速度比常規(guī)氣保焊大，熱輸入比常規(guī)氣保焊小，焊后熔敷金屬極易生成淬硬的馬氏體組織，降低了焊縫的塑性和韌性，造成焊接結(jié)構(gòu)裂紋敏感性增加、承載能力下降。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明旨在提供一種焊接材料、其應(yīng)用及焊接方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中高強(qiáng)鋼焊接時(shí)，焊縫容易生成脆硬的馬氏體組織，冷裂傾向大的技術(shù)問題。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種焊接材料。該焊接材料的化學(xué)成分按重量百分比計(jì)如下:C:0.01%~0.04%, Mn:1.2%~1.7%, S1:0.3%~0.6%, B:0.002% ~0.004%, T1:0.08% ~0.20%, V:0.01% ~0.02%, N1:2.2% ~3.2%, Cu:0.10% ~0.30%, Cr:0.10% ~0.40%, S ≤ 0.015%, P ≤ 0.015%,以及余量的 Fe。
[0007]進(jìn)一步地，焊接材料的化學(xué)成分按重量百分比計(jì)如下:C:0.02%~0.03%，Mn:1.3% ~1.5%, Si:0.35% ~0.45%, B:0.002% ~0.003%, Ti:0.13% ~0.17%, V:0.014% ~0.018%, N1:2.5% ~3.0%, Cu:0.10% ~0.20%, Cr:0.20% ~0.30%, S ≤ 0.01%, P ≤ 0.01%,以及余量的Fe。[0008]進(jìn)一步地，焊接材料的化學(xué)成分按重量百分比計(jì)如下:C:0.025%, Mn:1.449%，Si:0.411%, B:0.003%, T1:0.158%, V:0.016%, N1:2.879%, Cu:0.142%, Cr:0.258%, S ≤ 0.01%,P≤0.01%，以及余量的Fe。
[0009]進(jìn)一步地，焊接材料是實(shí)芯焊絲或?qū)嵭竞附z盤條。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供上述任一種焊接材料在高強(qiáng)鋼激光-電弧復(fù)合焊接中的應(yīng)用。
[0011]進(jìn)一步地，高強(qiáng)鋼為Weldox960高強(qiáng)鋼。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的再一個(gè)方面，提供一種高強(qiáng)鋼的焊接方法。該焊接方法采用上述任一種的焊接材料進(jìn)行焊接。
[0013]進(jìn)一步地，焊接方法采用激光-電弧復(fù)合焊接工藝進(jìn)行。
[0014]進(jìn)一步地，激光-電弧復(fù)合焊接工藝的焊接條件為:激光功率P=4~6kW，離焦量z=-2~I，激光與電弧相對(duì)位置Dla=I~2mm，焊接電流1=200~300A，焊接電壓U=24~30V,干伸長(zhǎng)L=Il~16mm,焊接速度v=50~80cm/min。
[0015]進(jìn)一步地，激光-電弧復(fù)合焊接工藝中激光保護(hù)氣為30%He+70%Ar，激光保護(hù)器的流量Ql=IO~15L/min，電弧保護(hù)氣為80%Ar+20%C02，電弧保護(hù)氣的流量Q2=20~25L/min。
[0016]應(yīng)用本發(fā)明的技術(shù)方案，采用本發(fā)明的焊接材料，焊縫熔敷金屬中含碳量很低，降低了馬氏體組織轉(zhuǎn)變的可能性，減小了焊縫的淬硬傾向和裂紋敏感性；同時(shí)，通過在焊接材料中配比適量的S1、Mn、Cr、Cu等強(qiáng)化元素，彌補(bǔ)了由于碳含量的減少而導(dǎo)致的強(qiáng)度降低；添加少量的V、T1、B元素增加了熔敷金屬的形核率，使焊縫獲得細(xì)小均勻的針狀鐵素體組織；較多的Ni元素不僅使熔敷金屬的淬硬傾向較小而且能保證焊縫擁有良好強(qiáng)韌性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分的說明書附圖用來提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中:
[0018]圖1示出了激光-電弧復(fù)合焊接工藝中各器件相對(duì)位置關(guān)系的主視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖2示出了根據(jù)圖1的右視結(jié)構(gòu)示意圖；以及
[0020]圖3示出了激光-電弧復(fù)合焊接工藝中各器件相對(duì)位置關(guān)系的立體結(jié)構(gòu)示意圖。【具體實(shí)施方式】
[0021]需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請(qǐng)中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例來詳細(xì)說明本發(fā)明。
[0022]本領(lǐng)域中所稱的“高強(qiáng)鋼”是指屈服強(qiáng)度在390級(jí)別以上的鋼。
[0023]現(xiàn)有技術(shù)中高強(qiáng)鋼焊接時(shí)，焊縫容易生成脆硬的馬氏體組織，冷裂傾向大。為了解決該技術(shù)問題，發(fā)明人創(chuàng)造性的提出了發(fā)明的技術(shù)方案。
[0024]根據(jù)本發(fā)明一種典型的實(shí)施方式，提供一種焊接材料。該焊接材料的化學(xué)成分按重量百分比計(jì)如下:c:0.01% ~0.04%, Mn:1.2% ~1.7%, Si:0.3% ~0.6%, B:0.002% ~0.004%, T1:0.08% ~0.20%, V:0.01% ~0.02%, N1:2.2% ~3.2%, Cu:0.10% ~0.30%, Cr:
0.10% ~0.40%, S ≤ 0.015%, P ≤ 0.015%,以及余量的 Fe。
[0025]本發(fā)明的焊接材料化學(xué)成分比的設(shè)計(jì)原理如下:[0026]C是焊縫金屬中最重要的合金元素之一，是保證焊縫金屬?gòu)?qiáng)度的元素，但是C含量的增加會(huì)促進(jìn)形成脆硬的馬氏體，增加了焊縫的淬硬性，嚴(yán)重影響焊縫金屬的抗裂性和沖擊韌性；但是若C含量過低，會(huì)使焊縫的強(qiáng)度過低。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)中的焊接材料，如GHS90、ED-FK1000, Union GMllO等其碳當(dāng)量(CE)均達(dá)到0.75以上，使得焊縫熔敷金屬的淬硬傾向很大。因此本發(fā)明的焊接材料中C含量控制在0.01%~0.04%。
[0027]Si和Mn元素主要是的起到脫氧作用，當(dāng)Μη/Si ^ 3時(shí)具有良好的脫氧效果。同時(shí)Mn可推遲奧氏體組織轉(zhuǎn)變溫度，有助于增加針狀鐵素體含量，但Mn、Si含量的過量增加會(huì)顯著提高焊縫的淬硬傾向，惡化焊縫的沖擊韌性，因此焊接材料中的Mn含量控制為1.2%~
1.7%, Si含量控制為0.3%~0.6%。
[0028]B元素通過向奧氏體晶界偏聚，并在晶界處形成與奧氏體共格的細(xì)小硼相，可阻礙先共析鐵素體相在奧氏體晶界形成，擴(kuò)大了針狀鐵素體轉(zhuǎn)變的區(qū)域，使焊縫獲得大量的針狀鐵素體。為了防止B被氧化和氮化，在焊縫中加入V、Ti元素，在焊縫中形成高熔點(diǎn)的碳氮化合物質(zhì)點(diǎn)，在焊后冷卻過程中，特別是復(fù)合焊較快的冷卻速度下，增加了熔敷金屬形核率，細(xì)化了焊縫晶粒。B的含量為0.002%~0.004%,Ti的含量控制為0.08%~0.20%, V的含量控制為0.01%~0.02%。
[0029]Ni元素具有增強(qiáng)奧氏體的穩(wěn)定性作用，使焊縫獲得較多的殘余奧氏體，可顯著提高焊縫的低溫韌性，且對(duì)焊縫有一定的強(qiáng)化作用。Ni的含量控制在2.2%~3.2%。
[0030]Cu和Cr元素含量較少時(shí)，具有固溶強(qiáng)化作用，可抑制先共析鐵素體，獲得較多的針狀鐵素體，但當(dāng)Cu、Cr含量較多時(shí)會(huì)顯著增加焊縫的淬硬傾向。因此Cu含量控制在
0.1%~0.3%, Cr含量控制在0.1%~0.4%。
[0031]S、P元素為有害元素，故將其控制在較低范圍內(nèi)，本焊接材料中控制為S^0.015%、P < 0.015%。
[0032]綜合上述因素，發(fā)明人提出了本發(fā)明的焊接材料。采用本發(fā)明的焊接材料，焊縫熔敷金屬中含碳量很低，降低了馬氏體組織轉(zhuǎn)變的可能性，減小了焊縫的淬硬傾向和裂紋敏感性；同時(shí)，通過在焊接材料中配比適量的S1、Mn、Cr、Cu等強(qiáng)化元素，彌補(bǔ)了由于碳含量的減少而導(dǎo)致的強(qiáng)度降低；添加少量的V、T1、B元素增加了熔敷金屬的形核率，使焊縫獲得細(xì)小均勻的針狀鐵素體組織；較多的Ni元素不僅使熔敷金屬的淬硬傾向較小而且能保證焊縫擁有良好強(qiáng)韌性。具體原理分析如下:
[0033]焊縫的淬硬傾向與焊縫中的化學(xué)成分有著直接的關(guān)系，其實(shí)質(zhì)是反映了不同的金相組織和性能。現(xiàn)有的高強(qiáng)鋼焊絲中由于含有較多碳元素和合金元素，碳當(dāng)量較高，其焊縫熔敷金屬的淬硬傾向很大。而激光-電弧復(fù)合焊焊接速度很快，熱輸入較小，焊縫的焊后冷卻速度極易超過熔敷金屬的臨界淬火速度，當(dāng)焊縫冷卻到Ms以下時(shí)，來不及轉(zhuǎn)變成珠光體的過冷奧氏體發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變，而馬氏體是碳在α-鐵中的過飽和固溶體，碳以間隙原子存在于晶格之中，使鐵原子偏離平衡位置，晶格發(fā)生較大的畸變，致使組織處于硬化狀態(tài)，降低了熔敷金屬的塑性和韌性，造成焊接結(jié)構(gòu)裂紋敏感性增加、承載能力下降。
[0034]而本發(fā)明的焊絲化學(xué)成分中，將碳含量控制在0.04%以下，且激光-電弧復(fù)合焊能量集中、母材稀釋率低，因而焊縫熔敷金屬的含碳量低，大大降低馬氏體轉(zhuǎn)變的可能性；通過加入適量的V、T1、B元素能夠抑制先共析鐵素體的形成，使焊縫獲得大量的針狀鐵素體，且V、Ti元素形成的高熔點(diǎn)碳氮化合物質(zhì)點(diǎn)，增加了熔敷金屬的形核率，使焊縫獲得細(xì)小均勻的針狀鐵素體晶粒；通過加入適量的N1、Cu、Cr元素，彌補(bǔ)了由于碳含量的減少而導(dǎo)致的強(qiáng)度降低，且稍多的Ni含量能夠保證焊縫金屬在較高的抗拉強(qiáng)度下獲得良好韌性。通過上述焊絲成分的合理配比，減小了焊縫金屬的碳當(dāng)量，獲得大量細(xì)小均勻的針狀鐵素體組織，針狀鐵素體組織比馬氏體組織要軟，呈大角度晶界，具有較強(qiáng)的抗裂紋擴(kuò)展能力，可以同時(shí)改善焊縫金屬的強(qiáng)度和韌性。
[0035]優(yōu)選地，焊接材料的化學(xué)成分按重量百分比計(jì)如下:C:0.02%~0.03%, Mn:
1.3% ~1.5%, Si:0.35% ~0.45%, B:0.002% ~0.003%, Ti:0.13% ~0.17%, V:0.014% ~0.018%, Ni:2.5% ~3.0%, Cu:0.10% ~0.20%, Cr:0.20% ~0.30%, S ≤ 0.01%, P ≤ 0.01%,以及余量的Fe?；瘜W(xué)成分在上述范圍內(nèi)的焊接材料性能更加優(yōu)越，更能夠使熔敷金屬的淬硬傾向較小而且能保證焊縫擁有良好強(qiáng)韌性。
[0036]優(yōu)選地，焊接材料的化學(xué)成分按重量百分比計(jì)如下:C:0.025%, Mn:1.449%，Si:0.411%, B:0.003%, T1:0.158%, V:0.016%, N1:2.879%, Cu:0.142%, Cr:0.258%, S ≤ 0.01%,P≤0.01%，以及余量的Fe。
[0037]本發(fā)明中的焊接材料可以采用本領(lǐng)域常規(guī)的加工手段加工成型，優(yōu)選地，焊接材料是實(shí)芯焊絲或?qū)嵭竞附z盤條。因?yàn)椋瑢?shí)心焊絲制作相對(duì)簡(jiǎn)單，具有成本低、不易吸潮、含氫量低等優(yōu)點(diǎn)。
[0038]根據(jù)本發(fā)明一種典型的實(shí)施方式，提供一種上述焊接材料在高強(qiáng)鋼激光-電弧復(fù)合焊接中的應(yīng)用。
[0039]進(jìn)一步地，高強(qiáng)鋼為Weldox960高強(qiáng)鋼。
[0040]根據(jù)本發(fā)明一種典型的實(shí)施方式，提供一種高強(qiáng)鋼的焊接方法。該焊接方法是采用上述焊接材料進(jìn)行焊接。采用了該焊接材料，焊縫熔敷金屬中含碳量很低，降低了馬氏體組織轉(zhuǎn)變的可能性，減小了焊縫的淬硬傾向和裂紋敏感性，提高接頭的力學(xué)性能。
[0041]優(yōu)選地，焊接方法采用激光-電弧復(fù)合焊接工藝進(jìn)行。
[0042]優(yōu)選地，激光-電弧復(fù)合焊接工藝的焊接條件為:激光功率P=4~6kW，離焦量z=-2~1，激光與電弧相對(duì)位置Dla=1~2mm，焊接電流1=200~300A，焊接電壓U=24~30V,干伸長(zhǎng)L=11~16mm,焊接速度v=50~80cm/min。在此種焊接條件下焊接,可以進(jìn)一步提高接頭的力學(xué)性能。
[0043]優(yōu)選地，激光-電弧復(fù)合焊接工藝中激光保護(hù)氣為30%He+70%Ar，激光保護(hù)器的流量Q1=10~15L/min，電弧保護(hù)氣為80%Ar+20%C02，電弧保護(hù)氣的流量Q2=20~25L/min。
[0044]下面結(jié)合實(shí)施例進(jìn)一步說明本發(fā)明的有益效果。
[0045]在本發(fā)明一種典型的實(shí)施方式中，焊接材料是通過如下工藝制備的實(shí)芯焊絲:采用電爐，選用低S、P的工業(yè)純鐵進(jìn)行焊絲鋼冶煉，先精冶煉出焊絲用鑄錠，再經(jīng)過鍛造軋制、拉絲、繞線等工序制作成焊絲。該技術(shù)為本領(lǐng)域的現(xiàn)有技術(shù)，沒有詳細(xì)描述的具體參數(shù)均采用本領(lǐng)域的常規(guī)參數(shù)實(shí)現(xiàn)。
[0046]實(shí)施例1
[0047]焊絲直徑為1.2mm，焊絲的化學(xué)成分為 C:0.025%, Mn:1.449%, Si:0.411%, B:0.003%, Ti:0.158%，V:0.016%, Ni:2.879%, Cu:0.142%, Cr:0.258%, S ≤0.01%，P≤ 0.01%,
以及余量的Fe。
[0048]下面利用本發(fā)明的焊接材料和現(xiàn)有同級(jí)別的對(duì)比例焊絲進(jìn)行激光-電弧復(fù)合焊接試驗(yàn)，兩種焊絲的化學(xué)成分如表1所示，其中本焊絲的碳當(dāng)量(CE)比同級(jí)別的對(duì)比例焊絲低25.1%。
[0049]試驗(yàn)鋼板采用Weldox960高強(qiáng)鋼板，板厚12mm、坡口角度30°、Y形坡口的平板對(duì)接。焊接工藝參數(shù)為:激光功率P=5kW，離焦量ζ=-1，激光與電弧相對(duì)位置Dla=2mm，焊接電流1=230~260A，焊接電壓U=26~28V，干伸長(zhǎng)L=12mm，激光保護(hù)氣為30%He+70%Ar、流量Ql=12L/min,電弧保護(hù)氣為 80%Ar+20%C02、流量 Q2=22L/min，焊接速度 v=60cm/min。
[0050]焊接冷卻后，對(duì)熔敷金屬進(jìn)行顯微硬度測(cè)量和力學(xué)性能測(cè)試，具體的測(cè)試方式為:鋼板焊完之后，切割為各種相同尺寸的小試樣，這些小試樣均是從同一塊焊接鋼板上切取的，并對(duì)試樣進(jìn)行硬度、拉伸和沖擊試驗(yàn)，試驗(yàn)所得數(shù)據(jù)如表2所示。
[0051]實(shí)施例2
[0052]焊絲直徑為1.2_，焊絲的化學(xué)成分為 C:0.011%, Mn:1.198%, S1:0.302%, B:0.002%, Ti:0.081%，V:0.009%, Ni:2.196%, Cu:0.102%, Cr:0.101%, S≤ 0.01%，P ≤ 0.01%,
以及余量的Fe。
[0053]本焊絲的碳當(dāng)量(CE)比同級(jí)別的對(duì)比例焊絲低44.7%。
[0054]試驗(yàn)鋼板采用Weldox960高強(qiáng)鋼板，板厚12mm、坡口角度30°、Y形坡口的平板對(duì)接。焊接工藝參數(shù)為:激光功率P=4kW，離焦量ζ=1，激光與電弧相對(duì)位置Dla=Imm,焊接電流1=200~230Α，焊接電壓U=24~26V，干伸長(zhǎng)L=16mm，激光保護(hù)氣為30%He+70%Ar、流量Ql=15L/min,電弧保護(hù)氣為 80%Ar+20%C02、流量 Q2=25L/min，焊接速度 v=50cm/min。
[0055]焊接冷卻后，對(duì)熔敷金屬進(jìn)行顯微硬度測(cè)量和力學(xué)性能測(cè)試，具體的測(cè)試方式為:鋼板焊完之后，切割為各種相同尺寸的小試樣，這些小試樣均是從同一塊焊接鋼板上切取的，并對(duì)試樣進(jìn)行硬度、拉伸和沖擊試驗(yàn)，試驗(yàn)所得數(shù)據(jù)如表2所示。
[0056]實(shí)施例3
[0057]焊絲直徑為1.2mm,焊絲的化學(xué)成分為 C:0.04%, Mn:1.696%, S1:0.595%, B:
0.004%, T1:0.20%, V:0.02%, N1:3.20%, Cu:0.299%, Cr:0.40%, S ≤ 0.015%, P ≤ 0.015%,
以及余量的Fe。
[0058]本焊絲的碳當(dāng)量(CE)比同級(jí)別的對(duì)比例焊絲低6.1%。
[0059]試驗(yàn)鋼板采用Weldox960高強(qiáng)鋼板，板厚12mm、坡口角度30°、Y形坡口的平板對(duì)接。焊接工藝參數(shù)為:激光功率P=6kW，離焦量ζ=-2，激光與電弧相對(duì)位置Dla=2mm，焊接電流1=270~300A，焊接電壓U=28~30V，干伸長(zhǎng)L=Ilmm,激光保護(hù)氣為30%He+70%Ar、流量Ql=10L/min,電弧保護(hù)氣為 80%Ar+20%C02、流量 Q2=20L/min，焊接速度 v=80cm/min。
[0060]焊接冷卻后，對(duì)熔敷金屬進(jìn)行顯微硬度測(cè)量和力學(xué)性能測(cè)試，具體的測(cè)試方式為:鋼板焊完之后，切割為各種相同尺寸的小試樣，這些小試樣均是從同一塊焊接鋼板上切取的，并對(duì)試樣進(jìn)行硬度、拉伸和沖擊試驗(yàn)，試驗(yàn)所得數(shù)據(jù)如表2所示。
[0061]實(shí)施例4
[0062]焊絲直徑為1.2_，焊絲的化學(xué)成分為 C:0.021%, Mn:1.297%, S1:0.351%, B:
0.002%, Ti:0.131%，V:0.014%, Ni:2.498%, Cu:0.102%, Cr:0.201%, S ≤ 0.01%，P ≤ 0.01%,
以及余量的Fe。
[0063]本焊絲的碳當(dāng)量(CE)比同級(jí)別的對(duì)比例焊絲低35.1%。
[0064]試驗(yàn)鋼板采用Weldox960高強(qiáng)鋼板，板厚12mm、坡口角度30°、Y形坡口的平板對(duì)接。焊接工藝參數(shù)為:激光功率P=5kW，離焦量z=-l，激光與電弧相對(duì)位置Dla=2mm，焊接電流1=230~260A，焊接電壓U=26~28V，干伸長(zhǎng)L=12mm，激光保護(hù)氣為30%He+70%Ar、流量Ql=12L/min,電弧保護(hù)氣為 80%Ar+20%C02、流量 Q2=22L/min，焊接速度 v=60cm/min。
[0065]焊接冷卻后，對(duì)熔敷金屬進(jìn)行顯微硬度測(cè)量和力學(xué)性能測(cè)試，具體的測(cè)試方式為:鋼板焊完之后，切割為各種相同尺寸的小試樣，這些小試樣均是從同一塊焊接鋼板上切取的，并對(duì)試樣進(jìn)行硬度、拉伸和沖擊試驗(yàn)，試驗(yàn)所得數(shù)據(jù)如表2所示。
[0066]實(shí)施例5
[0067]焊絲直徑為1.2mm,焊絲的化學(xué)成分為 C:0.03%, Mn:1.50%, S1:0.448%, B:0.003%, Ti:0.17%, V:0.018%, Ni:3.00%, Cu:0.20%, Cr:0.30%, S ≤ 0.01%, P ν 0.01%,以
及余量的Fe。
[0068]本焊絲的碳當(dāng)量(CE)比同級(jí)別的現(xiàn)有焊絲低19.6%。
[0069]試驗(yàn)鋼板采用Weldox960高強(qiáng)鋼板，板厚12mm、坡口角度30°、Y形坡口的平板對(duì)接。焊接工藝參數(shù)為:激光功率P=5kW，離焦量ζ=-1，激光與電弧相對(duì)位置Dla=2mm，焊接電流1=230~260A，焊接電壓U=26~28V，干伸長(zhǎng)L=12mm，激光保護(hù)氣為30%He+70%Ar、流量Ql=12L/min,電弧保護(hù)氣為 80%Ar+20%C02、流量 Q2=22L/min，焊接速度 v=60cm/min。
[0070]焊接冷卻后，對(duì)熔敷金屬進(jìn)行顯微硬度測(cè)量和力學(xué)性能測(cè)試，具體的測(cè)試方式為:鋼板焊完之后，切割為各種相同尺寸的小試樣，這些小試樣均是從同一塊焊接鋼板上切取的，并對(duì)試樣進(jìn)行硬度、拉伸和沖擊試驗(yàn)，試驗(yàn)所得數(shù)據(jù)如表2所示。
[0071]對(duì)比例
[0072]對(duì)比例中的焊絲為市售的強(qiáng)度達(dá)SOOMPa以上同級(jí)別的現(xiàn)有焊絲。
[0073]焊絲直徑為1.2mm,焊絲的化學(xué)成分為 C:0.092%, Mn:1.718%, S1:0.713%, Ti:0.071%, Mo:0.478%, Ni:1.869%, Cu:0.216%, Cr:0.356%, S ≤ 0.01%, P ≤ 0.01%,以及余量
的Fe。
[0074]試驗(yàn)鋼板采用Weldox960高強(qiáng)鋼板，板厚12mm、坡口角度30°、Y形坡口的平板對(duì)接。焊接工藝參數(shù)為:激光功率P=5kW，離焦量ζ=-1，激光與電弧相對(duì)位置Dla=2mm，焊接電流1=230~260A，焊接電壓U=26~28V，干伸長(zhǎng)L=12mm，激光保護(hù)氣為30%He+70%Ar、流量Ql=12L/min,電弧保護(hù)氣為 80%Ar+20%C02、流量 Q2=22L/min，焊接速度 v=60cm/min。
[0075]焊接冷卻后，對(duì)熔敷金屬進(jìn)行顯微硬度測(cè)量和力學(xué)性能測(cè)試，具體的測(cè)試方式為:鋼板焊完之后，切割為各種相同尺寸的小試樣，這些小試樣均是從同一塊焊接鋼板上切取的，并對(duì)試樣進(jìn)行硬度、拉伸和沖擊試驗(yàn)，試驗(yàn)所得數(shù)據(jù)如表2所示。
[0076]表1焊絲化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%)
[0077]
【權(quán)利要求】
1.一種焊接材料，其特征在于，所述焊接材料的化學(xué)成分按重量百分比計(jì)如下:C:0.01% ~0.04%, Mn:1.2% ~1.7%, S1:0.3% ~0.6%, B:0.002% ~0.004%, T1:0.08% ~0.20%, V:0.01% ~0.02%, N1:2.2% ~3.2%, Cu:0.10% ~0.30%, Cr:0.10% ~0.40%,S^0.015%, P^0.015%,以及余量的 Fe。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的焊接材料，其特征在于，所述焊接材料的化學(xué)成分按重量百分比計(jì)如下:C:0.02% ~0.03%, Mn:1.3% ~1.5%, Si:0.35% ~0.45%, B:0.002% ~0.003%,T1:0.13% ~0.17%, V:0.014% ~0.018%, N1:2.5% ~3.0%, Cu:0.10% ~0.20%, Cr:0.20% ~0.30%, S^0.01%, P^0.01%,以及余量的 Fe。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的焊接材料，其特征在于，所述焊接材料的化學(xué)成分按重量百分比計(jì)如下:C:0.025%, Mn:1.449%, S1:0.411%, B:0.003%, T1:0.158%, V:0.016%, Ni:2.879%, Cu:0.142%, Cr:0.258%, S ≤ 0.01%, P ≤ 0.01%,以及余量的 Fe。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的焊接材料，其特征在于，所述焊接材料是實(shí)芯焊絲或?qū)嵭竞附z盤條。
5.如權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的焊接材料在高強(qiáng)鋼激光-電弧復(fù)合焊接中的應(yīng)用。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的應(yīng)用，其特征在于，所述高強(qiáng)鋼為WeldoX960高強(qiáng)鋼。
7.一種高強(qiáng)鋼的焊接方法，其特征在于，采用如權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的焊接材料進(jìn)行焊接。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的 焊接方法，其特征在于，所述焊接方法采用激光-電弧復(fù)合焊接工藝進(jìn)行。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的焊接方法，其特征在于，所述激光-電弧復(fù)合焊接工藝的焊接條件為:激光功率P=4~6kW，離焦量z=-2~1，激光與電弧相對(duì)位置Dla=I~2mm，焊接電流1=200~300A,焊接電壓U=24~30V,干伸長(zhǎng)L=Il~16mm,焊接速度v=50~80cm/min。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的焊接方法，其特征在于，所述激光-電弧復(fù)合焊接工藝中激光保護(hù)氣為30%He+70%Ar，所述激光保護(hù)器的流量Ql=IO~15L/min，電弧保護(hù)氣為80%Ar+20%C02，所述電弧保護(hù)氣的流量Q2=20~25L/min。
【文檔編號(hào)】B23K28/02GK103495815SQ201310462179
【公開日】2014年1月8日 申請(qǐng)日期:2013年9月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月30日
【發(fā)明者】王霄騰, 譚星, 任會(huì)禮, 付玲 申請(qǐng)人:中聯(lián)重科股份有限公司