【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種焊接方法，尤其涉及一種復合板的焊接方法。
技術介紹
1、雙金屬復合板由于包含兩種不同的組元金屬，因此可以兼顧結構性和功能性需求，例如由高強度低合金結構鋼和鎳基合金構成的鎳基合金復合板可以在保證足夠強韌性的前提下提供良好的耐蝕性，目前已在工程中實現一定規模的應用。
2、但是，多組元金屬的設計特點給材料賦予多層次性能的同時也給焊接過程提出了挑戰，兩種金屬的化學成分很容易在焊接時相互影響，進而惡化接頭的機械或耐蝕性能，因此工程中對于鎳基合金復合板的連接一般采用多層多道焊，也就是將焊縫分為復層和過渡層鎳基合金焊縫以及基層碳鋼焊縫，分別焊接。對于這樣的焊接過程存在兩種焊接順序，分別是基層-過渡層-復層的焊接順序和復層-過渡層-基層的焊接順序。
3、其中工程中常用的是第一種焊接順序，在這種焊接順序中，通過添加過渡層焊縫實現碳鋼向鎳基合金焊縫的成分過渡，可以有效地避免復層焊縫的耐蝕性的下降；而對于某些特殊的場景，如小型復合構件的封閉焊，由于操作空間有限而必須采用后一種焊接順序，此時盡管復層先焊，但仍需要添加過渡層以實現鎳基合金向碳鋼的成分過渡，以避免碳鋼焊縫的機械性能下降，但由于鎳基合金中含有非常高含量的cr、ni等合金元素，碳鋼焊縫很容易因為焊接稀釋率過高而產生硬脆的馬氏體組織，論文《additive?manufacturing?offunctionally?graded?transition?joints?between?ferritic?and?austenitic?alloys》中對這一現象進
4、目前工程中對此問題的常用解決辦法是對全焊縫使用鎳基合金焊材，但是這種做法大幅度的增加了鎳基合金焊材的使用量，而鎳基合金焊材的單價往往是碳鋼焊材的數十倍，因此大幅增加了焊材成本；另一方面，由于鎳基合金屈服強度較低，全鎳基合金焊縫會降低了接頭整體的結構強度，這對于一些有著高強度要求的復合板構件而言是安全隱患。換言之，鎳基合金復合板在復層-過渡層-基層焊接順序下混合焊材使用和接頭組織及性能控制之間存在矛盾問題。
5、公開號為cn112122783a，公開日為2020年12月25日，名稱為“一種碳鋼-含鎳合金復合板激光對接焊方法”的中國專利文獻公開了：激光焊自熔或填絲焊的方法實現了復合板在復層-過渡層-基層焊接順序下的連接，但是該專利技術要解決的主要是復合板構件在封閉焊工況下的焊接無法操作的問題，沒有關注接頭組織惡化的問題。
技術實現思路
1、本專利技術的目的之一在于一種優化鎳基合金復合板焊縫組織的自動化焊接方法，該方法在應用混合焊材的前提下，基于復材層-過渡層-基材層的焊接順序，對坡口和焊道布置進行特殊設計，綜合使用多種焊接方法并合理化工藝窗口，避免了基材層碳鋼焊縫組織整體發生馬氏體化，實現了該焊接順序下復合板的可靠連接。
2、為了實現上述目的，本專利技術提供了一種優化鎳基合金復合板焊縫組織的自動化焊接方法，所述鎳基合金復合板包括基材層、鎳基合金復材層，所述基材層和鎳基合金復材層的結合界面處具有過渡層；所述自動化焊接方法包括步驟：
3、在鎳基合金復合板的焊接截面上對應基材層的位置加工梯形坡口；在鎳基合金的焊接截面上對應過渡層的位置加工u型坡口；在鎳基合金復合板的焊接截面上對應鎳基合金復材層的位置不加工坡口；
4、采用激光焊對鎳基合金復材層進行自熔焊；
5、使用與基材層匹配的碳鋼焊絲，采用激光焊對過渡層進行填絲焊接；
6、采用熱絲擺動鎢極氬弧焊對基材層進行焊接。
7、在本專利技術中，專利技術人通過特殊的坡口設計，綜合使用多種焊接方法并合理化工藝，實現了復材層-過渡層-基材層焊接順序下鎳基合金復合板的可靠連接。其中，本專利技術所述的優化鎳基合金復合板焊縫組織的自動化焊接方法可以有效避免鎳基合金復合板在復材層-過渡層-基材層焊接順序下基材層碳鋼焊縫組織整體發生馬氏體化，進而提高接頭的連接可靠性。與現有技術相比，本專利技術所述的優化鎳基合金復合板焊縫組織的自動化焊接方法可以大幅減少鎳基合金焊材使用量，在降低焊接成本的同時提高接頭的結構強度。并且，本專利技術提出的復合板焊接方法采用的均為自動化焊接技術和參數化的焊接工藝，對焊接操作人員的焊接資質和技能水平依賴程度較小，顯示出良好的可推廣性。
8、進一步地，在本專利技術所述的優化鎳基合金復合板焊縫組織的自動化焊接方法中，所述梯形坡口的傾斜部與豎直方向的夾角α≥(1.5b1)°，式中b1表示表示基材層表面至其與鎳基合金復材層的結合界面的距離，其單位參量為mm。
9、進一步地，在本專利技術所述的優化鎳基合金復合板焊縫組織的自動化焊接方法中，所述梯形坡口的單邊底部寬度w2≥(5+0.1b1)，式中b1表示基材層表面至其與鎳基合金復材層的結合界面的距離，其單位參量為mm。
10、進一步地，在本專利技術所述的優化鎳基合金復合板焊縫組織的自動化焊接方法中，所述梯形坡口的底部與基材層和鎳基合金復材層的結合界面之間的距離b4為1-2mm。
11、在這種實施方式中，可以將基層焊縫位置加工為梯形坡口。考慮到基層焊縫熱絲擺動鎢極氬弧焊施焊的可操作性，可以將梯形坡口的傾斜部與豎直方向的夾角α控制在α≥(1.5b1)°，梯形坡口的單邊底部寬度w2控制在w2≥(5+0.1b1)，梯形坡口的底部與基材層和鎳基合金復材層的結合界面之間的距離b4控制在1-2mm之間。
12、進一步地，在本專利技術所述的優化鎳基合金復合板焊縫組織的自動化焊接方法中，所述u型坡口的單邊寬度w1/2為1-1.5mm。
13、進一步地，在本專利技術所述的優化鎳基合金復合板焊縫組織的自動化焊接方法中，所述u型坡口的弧形部的半徑r≥0.25w1，式中w1表示兩倍的所述u型坡口的單邊寬度，其單位參量為mm。
14、在這種實施方式中，為保證復材層激光自熔焊順利施焊并且不熔化碳鋼，且由于鎳基合金熔池粘度大、流動性差，為保證不產生未熔合缺陷，可以將過渡層焊縫位置加工為u型坡口。同時為了使得復層焊縫能夠順利焊接的同時不熔化碳鋼母材，u型坡口的寬度w1應大于激光光斑直徑。為了讓熔池氣體順利排出，可以將u型坡口的直邊角度保持為90度，且w1在大于激光光斑直徑的同時不宜太小，控制在2-3mm的范圍內，即將u型坡口的單邊寬度w1/2控制在1-1.5mm之間，并將u型坡口的弧形部的半徑r控制在r≥0.25w1。
15、進一步地，在本專利技術所述的優化鎳基合金復合板焊縫組織的自動化焊接方法中，在采用激光焊對鎳基合金復材層進行自熔焊的步驟中：采用的激光光斑直徑≤1mm，控制激光功率為3.0-4.0kw，焊接速度為2.0-2.5m/min，正離焦量為0-5mm。
16、進一步地，在本專利技術所述的優化鎳基合金復合板焊縫組織的自動化焊接方法中，在采用激光焊對過渡層進行填絲焊接的步驟中，采用的激光光斑直徑≤1mm。
17、進一步地，在本專利技術所述的優化鎳基合金復合板焊縫組織的自動化本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種優化鎳基合金復合板焊縫組織的自動化焊接方法，所述鎳基合金復合板包括基材層、鎳基合金復材層，所述基材層和鎳基合金復材層的結合界面處具有過渡層；其特征在于，所述自動化焊接方法包括步驟：
2.如權利要求1所述的自動化焊接方法，其特征在于，所述梯形坡口的傾斜部與豎直方向的夾角α≥(1.5b1)°，式中b1表示表示基材層表面至其與鎳基合金復材層的結合界面的距離，其單位參量為mm。
3.如權利要求1所述的自動化焊接方法，其特征在于，所述梯形坡口的單邊底部寬度w2≥(5+0.1b1)，式中b1表示基材層表面至其與鎳基合金復材層的結合界面的距離，其單位參量為mm。
4.如權利要求1所述的自動化焊接方法，其特征在于，所述梯形坡口的底部與基材層和鎳基合金復材層的結合界面之間的距離b4為1-2mm。
5.如權利要求1所述的自動化焊接方法，其特征在于，所述U型坡口的單邊寬度w1/2為1-1.5mm。
6.如權利要求1所述的自動化焊接方法，其特征在于，所述U型坡口的弧形部的半徑r≥0.25w1，式中w1表示兩倍的所述U型坡口的單邊寬度，其
7.如權利要求1所述的自動化焊接方法，其特征在于，在采用激光焊對鎳基合金復材層進行自熔焊的步驟中：采用的激光光斑直徑≤1mm，控制激光功率為3.0-4.0KW，焊接速度為2.0-2.5m/min，正離焦量為0-5mm。
8.如權利要求1所述的自動化焊接方法，其特征在于，在采用激光焊對過渡層進行填絲焊接的步驟中，采用的激光光斑直徑≤1mm。
9.如權利要求1所述的自動化焊接方法，其特征在于，在采用激光焊對過渡層進行填絲焊接的步驟中：控制激光功率為4.0-5.0KW，焊接速度為2.0-3.0m/min，正離焦量為5-10mm，送絲速度為1.5-2.0m/min，送絲角度為30-45°。
10.如權利要求1所述的自動化焊接方法，其特征在于，在采用熱絲擺動鎢極氬弧焊對基材層進行焊接的步驟中：控制焊接電壓為12.0-14.0V，焊接電流為140-180A，焊接速度為120-150mm/min，送絲速度為1.8-2.6m/min，熱絲電流為60-100A，擺寬為1-4mm。
...【技術特征摘要】
1.一種優化鎳基合金復合板焊縫組織的自動化焊接方法，所述鎳基合金復合板包括基材層、鎳基合金復材層，所述基材層和鎳基合金復材層的結合界面處具有過渡層；其特征在于，所述自動化焊接方法包括步驟：
2.如權利要求1所述的自動化焊接方法，其特征在于，所述梯形坡口的傾斜部與豎直方向的夾角α≥(1.5b1)°，式中b1表示表示基材層表面至其與鎳基合金復材層的結合界面的距離，其單位參量為mm。
3.如權利要求1所述的自動化焊接方法，其特征在于，所述梯形坡口的單邊底部寬度w2≥(5+0.1b1)，式中b1表示基材層表面至其與鎳基合金復材層的結合界面的距離，其單位參量為mm。
4.如權利要求1所述的自動化焊接方法，其特征在于，所述梯形坡口的底部與基材層和鎳基合金復材層的結合界面之間的距離b4為1-2mm。
5.如權利要求1所述的自動化焊接方法，其特征在于，所述u型坡口的單邊寬度w1/2為1-1.5mm。
6.如權利要求1所述的自動化焊接方法，其特征在于，所述u型坡口的弧形部的半徑r≥0.25w1，式中w1表示兩倍的...
【專利技術屬性】
技術研發人員：朱敏，吳巍，錢偉方，王寶森，
申請(專利權)人：寶山鋼鐵股份有限公司，
類型：發明
國別省市：
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。