薄規(guī)格不銹鋼復合材料一次焊接成形方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種薄規(guī)格不銹鋼復合材料一次焊接成形方法，將兩塊薄規(guī)格不銹鋼復合材料平放，使兩兩待焊端之間的間隙保持0～3.0mm；控制焊絲伸出長度為8～30mm；在焊接電流為80～350A，焊接電壓為18～50V，焊接速度為0.3～2.0m/min，焊接送絲速度為4～30m/min，有保護性氣體條件下，對兩塊薄規(guī)格不銹鋼復合材料的待焊端進行一次焊接就能雙面成型，焊縫經(jīng)1500小時的中性鹽霧試驗，無銹蝕；焊縫抗拉強度高于母材；焊縫無裂紋。本發(fā)明較現(xiàn)有方法更加簡單，在達到耐蝕性好的同時相較于其他焊接的成本更低。
【專利說明】薄規(guī)格不銹鋼復合材料一次焊接成形方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種焊接方法，尤其是一種對薄規(guī)格(厚度< 7mm)不銹鋼復合材料的直縫、超窄間隙、單面焊接雙面熔化成形的一次焊接就能成形的方法，屬于不銹鋼復合材料焊接【技術(shù)領(lǐng)域】。
技術(shù)背景
[0002]不銹鋼復合材料是用碳鋼基層材料與不銹鋼復層材料通過熱軋復合法或爆炸復合法加工制作而成的雙層復合材料。用不銹鋼復合材料加工制作的板材，具有碳鋼基層材料的強度和加工性，同時又具有不銹鋼材料的裝飾性、防腐性；用不銹鋼復合材料加工制作的管材、結(jié)構(gòu)型材等，不僅具有碳鋼結(jié)構(gòu)管的結(jié)構(gòu)強度，還具有不銹鋼結(jié)構(gòu)管的裝飾性、耐蝕性。因此，不銹鋼復合材料可以代替價高且稀有的鉻、鎳金屬材料應用于各行各業(yè)，其作為節(jié)能環(huán)保材料，日益受到人們的青睞，并將逐步代替純不銹鋼及碳鋼的應用領(lǐng)域。但薄規(guī)格(即厚度< 7mm)不銹鋼復合材料的直縫焊接技術(shù)要求很高，焊接過程中必須防止焊縫中的鉻、鎳因稀釋比過大，而造成焊縫耐蝕性降低的問題。同時現(xiàn)有焊接技術(shù)在對薄規(guī)格不銹鋼復合材料的直縫進行焊接時，至少需要焊接二次，即先用碳鋼焊條或焊絲進行打底焊接一次，再用不銹鋼焊條或焊絲進行層蓋面焊接，至少二次焊接，才能達到耐蝕性的要求，不僅費工、費時，而且增加焊接材料用量，導致焊接成本較高。尤其是薄規(guī)格的不銹鋼復合材料的復層厚度相對較薄，焊接難度更高。因此，必須對現(xiàn)有技術(shù)加以改進。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種薄規(guī)格不銹鋼復合材料一次焊成的方法，該方法能對厚度< 7mm的薄規(guī)格不銹鋼復合材料的直縫、超窄間隙一次焊成，同時單面焊接雙面成型，既能保證不銹鋼外復合材料的焊縫強度，又能保證焊縫的耐腐蝕性能。
[0004]本發(fā)明通過下列技術(shù)方案實現(xiàn):一種薄規(guī)格不銹鋼復合材料一次焊成的方法，其特征在于經(jīng)過下列步驟:
A、將兩塊薄規(guī)格不銹鋼復合材料平放，使兩兩待焊端之間的間隙保持O?3.0mm ;
B、控制焊絲伸出長度為8?30mm；
C、在焊接電流為80?350A，焊接電壓為18?50V，焊接速度為0.3?2.0m/min，焊接送絲速度為4?30m/min，有保護性氣體條件下，對兩塊薄規(guī)格不銹鋼復合材料的待焊端進行一次焊接即可；所述保護性氣體為下列混合氣體:氬氣(Ar)或氦氣(He)的體積比> 80%，二氧化碳(CO2)或氧氣(O2)的體積比< 20%，壓強為2?15MPa。
[0005]所述焊絲選用鎳、鉻含量大于不銹鋼復層中鎳、鉻含量的焊絲，焊絲直徑^ Φ3.0mm。
[0006]本發(fā)明通過對焊接電壓、焊接電流、焊接速度、送絲速度、焊絲成分、焊絲伸出長度、保護氣氛及壓強等參數(shù)的控制和相互匹配，來實現(xiàn)薄規(guī)格不銹鋼復合材料一次焊成，且單面焊接雙面成型，同時選用鎳、鉻含量大于不銹鋼復層中鎳、鉻含量的焊絲，使焊接得到的不銹鋼復合材料的焊縫，在經(jīng)過表面處理后，以國標GB/T 10125-1997《人造氣氛腐蝕試驗鹽霧試驗》為標準，對焊縫進行中性鹽霧試驗測試，焊縫經(jīng)1500小時的中性鹽霧試驗，無銹蝕；焊縫抗拉強度按國標GB/T228.1 — 2010《金屬材料拉伸試驗第一部分:室溫試驗方法》進行檢驗，焊縫抗拉強度高于母材；焊縫內(nèi)彎和外彎按國標GB/T232—2010《金屬材料彎曲試驗方法》進行檢驗，焊縫無裂紋。本發(fā)明提供的焊接方法較現(xiàn)有方法更加簡單，一次焊接就能成型，加上保護性氣氛是氣體，在達到耐蝕性好的同時相較于其他焊接的成本更低。
[0007]

【專利附圖】

【附圖說明】
圖1為不銹鋼復合材料焊接前示意圖；
圖2為不銹鋼復合材料焊接后示意圖；
圖3為本發(fā)明焊接成形后的復層示意圖；
圖4為本發(fā)明焊接成形后的基層示意圖；
圖5為本發(fā)明焊接成形后的焊縫橫截面示意圖。
[0008]圖中，I為不銹鋼復合材料的碳鋼基層，2為不銹鋼復合材料的不銹鋼復層，3為坡口間隙，4為焊縫的橫截面。

【具體實施方式】
[0009]下面結(jié)合實施例對本發(fā)明做進一步說明。
[0010]實施例1
對1.0mm厚，牌號為SUS304+Q235的不銹鋼復合材料進行焊接，其中碳鋼基層厚度為
0.8mm，外層的不銹鋼復層厚度為0.2mm，不銹鋼復層化學成分見表I ;
選擇直徑為Φ1.0mm的CHM-308不銹鋼焊絲，該焊絲的化學成分見表2，保護氣氛為氬氣和二氧化碳；
具體焊接如下:
A、將兩塊1.0mm厚的不銹鋼復合材料放平，保持待焊端之間的間隙為1mm，如圖1 ;
B、將焊絲伸出長度控制為8mm；
C、在焊接電流為80A，焊接電壓為18V，焊接速度為0.3m/min,焊接送絲速度為4m/min，有保護性氣體條件下，對兩塊1.0mm厚的不銹鋼復合材料的待焊端進行一次焊接即可，且單面焊接雙面成型，如圖2，所述保護性氣體為氬氣和二氧化碳，其中:氬氣(Ar)的體積比為81%，二氧化碳(CO2)的體積比為19%，壓強為2?8MPa。
[0011]以國標GB/T 10125-1997《人造氣氛腐蝕試驗鹽霧試驗》為標準，對焊縫進行中性鹽霧試驗測試，焊縫經(jīng)1500小時的中性鹽霧試驗，無銹蝕；按國標GB/T228.1 — 2010《金屬材料拉伸試驗第一部分:室溫試驗方法》，經(jīng)拉伸試驗，抗拉強度為500MPa,大于母材；按國標GB/T232— 2010《金屬材料彎曲試驗方法》，經(jīng)內(nèi)彎和外彎試驗合格，焊縫無裂紋。
[0012]對于先用碳鋼打底焊，再進行不銹鋼蓋面焊的焊接工藝，厚度為1.0mm不銹鋼復合材料，無法進行碳鋼打底焊接，如果進行碳鋼打底焊，再進行不銹鋼蓋面焊，焊縫余高較高，且焊縫耐蝕性不好。
[0013]實施例2
對3mm厚，牌號為SUS304+Q235的不銹鋼復合材料進行焊接，其中碳鋼基層厚度為
2.7mm，外層的不銹鋼復層厚度為0.3mm，不銹鋼復層化學成分見表I ;選擇直徑為Φ2.0mm的CHM-308不銹鋼焊絲，該焊絲的化學成分見表2，保護氣氛為氦氣和氧氣；
具體焊接如下:
A、將兩塊3mm厚的不銹鋼復合材料放平，保持待焊端之間的間隙為Omm；
B、將焊絲伸出長度控制為15mm;
C、在焊接電流為200A，焊接電壓為30V，焊接速度為lm/min，焊接送絲速度為15m/min，有保護性氣體條件下，對兩塊3_厚的不銹鋼復合材料的待焊端進行一次焊接即可，且單面焊接雙面成型，所述保護性氣體為氦氣和氧氣的混合氣體，其中:氦氣(He)的體積比為90%，氧氣(O2)的體積比為10%，，壓強為1MPaο
[0014]以國標GB/T 10125-1997《人造氣氛腐蝕試驗鹽霧試驗》為標準，對焊縫進行中性鹽霧試驗測試，按國標GB/T228.1—2010《金屬材料拉伸試驗第一部分:室溫試驗方法》，經(jīng)拉伸試驗，抗拉強度為500MPa，大于母材；按國標GB/T232— 2010《金屬材料彎曲試驗方法》，經(jīng)內(nèi)彎和外彎試驗合格，焊縫無裂紋。
[0015]對于先用碳鋼打底焊，再進行不銹鋼蓋面焊的焊接工藝，厚度為3.0mm不銹鋼復合材料，相對于本發(fā)明焊接工藝的焊接工序和工時較多，成本高。
[0016]實施例3
對5mm厚，牌號為SUS304+Q235的不銹鋼復材料進行焊接，其中碳鋼基層厚度為4.5mm,外層的不銹鋼復層厚度為0.5mm,不銹鋼復層化學成分見表I ;選擇直徑為Φ1.5mm的CHM-308L不銹鋼焊絲，該焊絲的化學成分見表3，保護氣氛為氦氣和二氧化碳；
具體焊接如下:
A、將兩塊薄規(guī)格不銹鋼復合材料的待焊端放平，保持待焊端之間的間隙為3mm；
B、將焊絲伸出長度控制為30mm；
C、在焊接電流為350A，焊接電壓為50V，焊接速度為2m/min，焊接送絲速度為30m/min，有保護性氣體條件下，對兩薄規(guī)格不銹鋼復合材料的待焊端進行一次焊接即可，所述保護性氣體為氦氣和二氧化碳的混合氣體，其中:氦氣(Ar)的體積比為85%，二氧化碳(CO2)的體積比為15%，壓強為7?12MPa。
[0017]以國標GB/T 10125-1997《人造氣氛腐蝕試驗鹽霧試驗》為標準，對焊縫進行中性鹽霧試驗測試，按國標GB/T228.1—2010《金屬材料拉伸試驗第一部分:室溫試驗方法》，經(jīng)拉伸試驗，抗拉強度為495MPa，大于母材；按國標GB/T232— 2010《金屬材料彎曲試驗方法》，經(jīng)內(nèi)彎和外彎試驗合格，焊縫無裂紋。
[0018]對于先用碳鋼打底焊，再進行不銹鋼蓋面焊的焊接工藝，厚度為5.0mm不銹鋼復合材料，相對于本發(fā)明焊接工藝的焊接工序和工時多，成本高。
[0019]實施例4
對7mm厚的牌號為SUS304+Q235的不銹鋼復合材料進行焊接，其中碳鋼基層厚度為
6.3mm,外層的不銹鋼復層厚度為0.7mm,不銹鋼復層化學成分見表I ;選擇直徑為Φ3.0mm的CHW-309不銹鋼焊絲，該焊絲的化學成分見表4 ;保護氣氛為氬氣和氧氣；
具體焊接如下:
A、將兩塊薄規(guī)格不銹鋼復合材料的待焊端放平，保持待焊端之間的間隙為2.5mm ；
B、將焊絲伸出長度控制為25mm；
C、在焊接電流為300A，焊接電壓為40V，焊接速度為1.5m/min,焊接送絲速度為25m/min，有保護性氣體條件下，對兩薄規(guī)格不銹鋼復合材料的待焊端進行一次焊接即可，所述保護性氣體為氬氣和氧氣的混合氣體，其中:氬氣(He)的體積比為95%，氧氣(O2)的體積比為5%，壓強為9?15MPa。
[0020]以國標GB/T 10125-1997《人造氣氛腐蝕試驗鹽霧試驗》為標準，對焊縫進行中性鹽霧試驗測試，按國標GB/T228.1—2010《金屬材料拉伸試驗第一部分:室溫試驗方法》，經(jīng)拉伸試驗，抗拉強度為480MPa，大于母材；按國標GB/T232— 2010《金屬材料彎曲試驗方法》，經(jīng)內(nèi)彎和外彎試驗合格，焊縫無裂紋。
[0021]對于先用碳鋼打底焊，再進行不銹鋼蓋面焊的焊接工藝，厚度為7.0mm不銹鋼復合材料，相對于本發(fā)明焊接工藝的焊接工序和工時多，成本高。
[0022]表I不銹鋼復合材料復層化學成分(％)
C [Mn [Si Is Ip [Cr [Ni [N
0.058 |?.26 |θ.39 |θ.029 |θ.028 |l8.14 |8.02 |θ.0520
表2 CHM-308不銹鋼焊絲化學成分(％)
C [Mn [Si Is Ip [Cr [Ni [Mo [Cu.0.05 |?.79 |θ.48 |θ.013 |θ.022 |?9.72 \9.40 |θ.008 |θ.09
表3 CHM-308L不銹鋼焊絲化學成分(％)
C [Mn [Si Is Ip [Cr [Ni [Mo [Cu —

0.024 |?.72 |θ.48 |θ.010 |θ.018 |?9.76 \9.83 |θ.010 |θ.09~
表4 CHM-309不銹鋼焊絲化學成分(％)
C [Mn [Si Is Ip [Cr [Ni [Mo [Cu —

0.06 丨2.05 |θ.40 |θ.011 |θ.020 丨23.83 |?3.26 |θ.007 |θ.06~
【權(quán)利要求】
1.一種薄規(guī)格不銹鋼復合材料一次焊接成形方法，其特征在于經(jīng)過下列步驟: A、將兩塊薄規(guī)格不銹鋼復合材料平放，使兩兩待焊端之間的間隙保持O?3.0mm ; B、控制焊絲伸出長度為8?30mm； C、在焊接電流為80?350A，焊接電壓為18?50V，焊接速度為0.3?2.0m/min，焊接送絲速度為4?30m/min，有保護性氣體條件下，對兩塊薄規(guī)格不銹鋼復合材料的待焊端進行一次焊接即可；所述保護性氣體為下列混合氣體:氬氣(Ar)或氦氣(He)的體積比> 80%，二氧化碳(CO2)或氧氣(O2)的體積比< 20%，壓強為2?15MPa。
2.如權(quán)利要求1所述的薄規(guī)格不銹鋼復合材料一次焊接成形方法，其特征在于所述焊絲用鎳、鉻含量大于不銹鋼復層中鎳、鉻含量的焊絲，焊絲直徑< Φ3.0mm。
【文檔編號】B23K9/16GK104174976SQ201410365959
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2014年7月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月29日
【發(fā)明者】張竹明, 杜順林, 尹正培, 張躍, 李俊興, 王云春, 武紹權(quán), 李志剛, 姜慶偉, 張鳳珍, 王庭昆, 鄧增勇 申請人:云南昆鋼新型復合材料開發(fā)有限公司