一種960MPa高強(qiáng)鋼焊接工藝研究

薛浩

摘 要：文章針對(duì)高空作業(yè)車行業(yè)上應(yīng)用的960MPa等級(jí)的高強(qiáng)板進(jìn)行了工藝研究，對(duì)5mm厚度的薄板類高強(qiáng)板進(jìn)行工藝試驗(yàn)，探究出該種類板材的焊接工藝參數(shù)。經(jīng)拉伸及彎曲試驗(yàn)，同時(shí)對(duì)金相組織進(jìn)行了分析確定了最為合適的工藝參數(shù)，該參數(shù)下的焊接金屬力學(xué)性能最好、焊接變形小，滿足使用要求。

關(guān)鍵詞：960MPa板材焊接；焊接工藝參數(shù)；CO2氣保焊

中圖分類號(hào)：TG44 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2017）28-0064-02

引言

900MPa級(jí)別的高強(qiáng)度鋼板在國(guó)內(nèi)工程機(jī)械行業(yè)已得到了較快的發(fā)展的應(yīng)用，而在國(guó)內(nèi)高空作業(yè)車行業(yè)900MPa級(jí)別的高強(qiáng)鋼還沒有普及。隨著高空作業(yè)車行業(yè)的快速發(fā)展，大高度的作業(yè)車也是逐步上馬，對(duì)900Mpa等級(jí)的高強(qiáng)板進(jìn)行工藝研究已是迫在眉睫。公司開發(fā)的新型高空作業(yè)車臂筒材料首次采用了900MPa級(jí)別的高強(qiáng)鋼。對(duì)這一級(jí)別的高強(qiáng)鋼，我們還沒有相關(guān)的使用經(jīng)驗(yàn)，因此有必要對(duì)該級(jí)別鋼板的焊接性能、折彎及機(jī)加工性能進(jìn)行工藝試驗(yàn)，以獲得相關(guān)的工藝資料為后續(xù)的生產(chǎn)提供第一手資料。

1 試驗(yàn)材料及方法

1.1 試驗(yàn)材料分析

本次試驗(yàn)采用Weldox960E高強(qiáng)板作為焊接母材，該鋼板化學(xué)成分見下表

1.1.1 化學(xué)成分

其中C、Si、Mn、B、Nb、Cr、V、Ti、Al、Mo的元素配比經(jīng)過優(yōu)化，鋼板的晶粒細(xì)化，令其碳當(dāng)量較低、機(jī)械性能更好。

1.1.2 碳當(dāng)量分析

隨著碳當(dāng)量的增加，鋼板的可焊性變差，碳當(dāng)量越低鋼板的焊接性能越好[1]。當(dāng)碳當(dāng)量大于0.6%時(shí)焊接接頭的冷裂紋敏感性將增大，焊接時(shí)需要采取預(yù)熱后熱等工藝措施。采用高強(qiáng)板焊接鋼結(jié)構(gòu)時(shí)盡量減少冷裂至關(guān)重要。Weldox960E的碳當(dāng)量為0.55%，焊接性能較好。

采用如下公式計(jì)算碳當(dāng)量：

CEV=C+（Mo+Cr+V）/5+（Ni+Cu）/15

1.2 焊接工藝設(shè)定

1.2.1 焊接材料的選擇

焊絲選用瑞典伊薩OK13.31、φ1.2mm直徑焊絲，高空作業(yè)車的臂架承受動(dòng)載荷，焊縫金屬不僅要求有較高的強(qiáng)度，還要求有較高的韌性。就焊縫金屬而言，焊縫的強(qiáng)度越高可達(dá)到的韌性水平就越低，因此在高強(qiáng)鋼的焊接中可以采用“低強(qiáng)匹配”原則來選擇焊絲，即可以選擇強(qiáng)度低于母材的焊絲，通常焊絲強(qiáng)度不低于母材強(qiáng)度的87%即可保證接頭強(qiáng)度及韌性[2]。OK13.31焊絲典型抗拉強(qiáng)度為900Mpa，Weldox960E鋼板抗拉強(qiáng)度為980-1150MPa，因此選用OK13.31是合適的。

1.2.2 焊接設(shè)備

該高強(qiáng)板可以使用CO2氣體保護(hù)焊接，根據(jù)實(shí)際工況選擇使用HCJ1100直線焊機(jī)焊接。

1.2.3 焊接線能量的確定

焊接時(shí)使用合理的熱輸入，可使熱影響區(qū)具有良好的機(jī)械性能，在高強(qiáng)板的焊接中熱輸入對(duì)焊接接頭的機(jī)械性能影響很大，在焊接中要嚴(yán)格控制線能量。

線能量的計(jì)算公式如下：Q=

Q：熱輸入（KJ/mm）；U：電壓（V）；I：電流（A）；v：焊接速度（mm/min）；K：焊接方法的熱效率

使用CO2氣體保護(hù)焊接的熱效率為0.8，楊莉[3]等通過試驗(yàn)認(rèn)為高強(qiáng)板熱輸入為0.5KJ/mm可得到好的焊接接頭，本試驗(yàn)以0.5KJ/mm熱輸入進(jìn)行試驗(yàn)尋找合適工藝參數(shù)。

1.2.4 預(yù)熱和層間溫度的控制

對(duì)于3-10mm的薄板，在環(huán)境溫度低于+5℃時(shí)，Weldox960E鋼板需要進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱溫度為75℃，層間溫度控制在150℃到200℃之間。

1.2.5 焊接接頭及坡口形式

焊接道次

對(duì)接焊縫若要滿足抗拉強(qiáng)度的要求：

t≤4mm 焊1道

4mm

6mm