熱軋納米強(qiáng)化鋼板的焊接方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種熱軋納米強(qiáng)化鋼板的焊接方法，該焊接方法包括如下步驟：S1.對(duì)待焊接的兩塊熱軋納米強(qiáng)化鋼板進(jìn)行凈化處理；S2.將S1中經(jīng)過(guò)凈化處理的兩塊熱軋納米強(qiáng)化鋼板置于工作臺(tái)上，并使兩塊鋼板緊密接觸，兩塊鋼板之間的距離小于鋼板厚度的10%；S3.在保護(hù)氣體氛圍下，利用激光器發(fā)射激光束對(duì)焊縫所在的焊接區(qū)域進(jìn)行照射。本發(fā)明的焊接方法不使用高強(qiáng)度焊絲，有效地降低了生產(chǎn)成本。通過(guò)選擇合適激光功率、掃描速度及離焦量，使得熱軋納米強(qiáng)化鋼板焊接處的強(qiáng)度和韌性與母材持平，改善了利用傳統(tǒng)焊接方法對(duì)700MPa級(jí)熱軋納米強(qiáng)化鋼板焊接后焊接接頭位置處出現(xiàn)強(qiáng)度和韌性驟降的問(wèn)題。
【專利說(shuō)明】熱軋納米強(qiáng)化鋼板的焊接方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及焊接【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種熱軋納米強(qiáng)化鋼板的焊接方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，節(jié)能減排是汽車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展中的一項(xiàng)關(guān)鍵性研究課題。目前，國(guó)內(nèi)重載汽車(chē)產(chǎn)量占汽車(chē)總產(chǎn)量的30%，重載汽車(chē)車(chē)身材料70%為鋼鐵，其中車(chē)廂和大梁用鋼材的屈服強(qiáng)度在350?450MPa之間，因而輕量化成為實(shí)現(xiàn)重載汽車(chē)節(jié)能減排最為快速有效的技術(shù)措施。
[0003]因此，新型熱軋納米強(qiáng)化鋼(Nano -scale Precipitate Strengthened Steel，抗拉強(qiáng)度為700MPa)正是在這一背景下產(chǎn)生的新型材料。該材料充分利用納米析出相(Nb, Ti) C的沉淀強(qiáng)化技術(shù)和抑制晶粒長(zhǎng)大技術(shù)，具有良好的韌性及抗疲勞性能。目前，新型熱軋納米強(qiáng)化鋼已在重載汽車(chē)制造領(lǐng)域得到應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)車(chē)身結(jié)構(gòu)減重20 %。此外，該材料的應(yīng)用也可拓展到機(jī)械制造、軍事裝備制造、石油化工等領(lǐng)域。
[0004]新型熱軋納米強(qiáng)化鋼精細(xì)微觀組織及優(yōu)異性能歸因于其合理的化學(xué)成分體系及熱機(jī)械控制工藝。但在采用熔化極活性氣體保護(hù)焊方式對(duì)該材料進(jìn)行連接時(shí)，焊縫兩側(cè)的母材因受到較大的熱擾動(dòng)而形成熱影響區(qū)。該熱影響區(qū)不但無(wú)法保留母材的精細(xì)微觀組織且組織粗化明顯，引起材料的韌性及抗疲勞性能發(fā)生驟降，最終導(dǎo)致采用該材料的零部件在使用過(guò)程中容易在焊接位置處發(fā)生失效。同時(shí)，上述熱影響區(qū)還可導(dǎo)致產(chǎn)品服役安全性及使用壽命的降低。因此，提高熱影響區(qū)綜合力學(xué)性能，改善焊接接頭品質(zhì)，是促進(jìn)新型熱軋納米強(qiáng)化鋼推廣應(yīng)用的首要任務(wù)。
[0005]針對(duì)上述問(wèn)題，傳統(tǒng)方法有的采用優(yōu)化電弧焊接工藝參數(shù)的方式，但是由于電弧焊接存在熱輸入量大的固有缺陷，導(dǎo)致改善微觀組織及力學(xué)性能的效果有限；此外，有的采用氧化物冶金技術(shù)的方式，但是該方式不適合改善具有固定化學(xué)成分和工藝的新型熱軋納米強(qiáng)化鋼的焊接性能。
[0006]因此，有必要提供一種改良的熱軋納米強(qiáng)化鋼板的焊接方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]有鑒于此，本發(fā)明提供了改良的熱軋納米強(qiáng)化鋼板的焊接方法。
[0008]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種熱軋納米強(qiáng)化鋼板的焊接方法，其中所述熱軋納米強(qiáng)化鋼板的抗拉強(qiáng)度為700MPa，所述焊接方法包括如下步驟:
[0009]S1.對(duì)待焊接的兩塊熱軋納米強(qiáng)化鋼板進(jìn)行凈化處理；
[0010]S2.將SI中經(jīng)過(guò)凈化處理的兩塊熱軋納米強(qiáng)化鋼板置于工作臺(tái)上，并使兩塊鋼板緊密接觸，兩塊鋼板之間的距離小于鋼板厚度的10% ；
[0011]S3.在保護(hù)氣體氛圍下，利用激光器發(fā)射激光束對(duì)焊縫所在的焊接區(qū)域進(jìn)行照射，照射時(shí)，離焦量為-3?0mm，掃描速度為1000?1800mm/min，激光的功率為3.0?4.0kw。
[0012]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述步驟SI中凈化處理包括:利用角向磨光機(jī)將焊縫附近O?15mm區(qū)域表面氧化鐵皮層去除，并用丙酮溶液對(duì)焊縫周側(cè)進(jìn)行清洗。
[0013]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述步驟S2中利用夾具將兩塊鋼板進(jìn)行夾緊固定。
[0014]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述兩塊鋼板之間的距離為毫米量級(jí)。
[0015]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述保護(hù)氣為氬氣，其自保護(hù)氣管中輸送出，所述保護(hù)氣管與激光束之間的角度為30°?60°，所述氬氣的流量為10?15L/min。
[0016]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述激光器為3.0?6.0kff的光纖激光器。
[0017]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述利用激光束照射焊縫所在焊接區(qū)域時(shí)，掃描次數(shù)為I次。
[0018]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明的熱軋納米強(qiáng)化鋼板的焊接方法通過(guò)優(yōu)化工藝參數(shù)、精確控制熱作用區(qū)及區(qū)內(nèi)的溫度分布，控制激光功率、掃描速度及離焦量，能夠相應(yīng)獲得低應(yīng)力的焊接接頭。
[0019]本發(fā)明的熱軋納米強(qiáng)化鋼板的焊接方法焊接效率高，焊接速度最高可達(dá)到1800mm/min，顯著地高于傳統(tǒng)的焊接方法的焊接速度。
[0020]此外，本發(fā)明的熱軋納米強(qiáng)化鋼板的焊接方法不使用高強(qiáng)度焊絲，有效地降低了生產(chǎn)成本。且焊接時(shí)，通過(guò)選擇合適激光功率、掃描速度及離焦量，使得熱軋納米強(qiáng)化鋼板焊接處的強(qiáng)度和韌性與母材持平，顯著地改善了利用傳統(tǒng)焊接方法對(duì)700MPa級(jí)熱軋納米強(qiáng)化鋼板焊接后焊接接頭位置處出現(xiàn)強(qiáng)度和韌性驟降的問(wèn)題。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0021]為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明中記載的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0022]圖1為本發(fā)明的熱軋納米強(qiáng)化鋼板的焊接方法一【具體實(shí)施方式】的方法流程示意圖；
[0023]圖2為發(fā)明的熱軋納米強(qiáng)化鋼板的焊接方法中鋼板焊接時(shí)的布置示意圖；
[0024]圖3為實(shí)施例1中編號(hào)I條件下兩塊軋納米強(qiáng)化鋼板焊接后的圖片；
[0025]圖4為實(shí)施例1中編號(hào)4條件下兩塊軋納米強(qiáng)化鋼板焊接后的圖片；
[0026]圖5為實(shí)施例1中編號(hào)6條件下兩塊軋納米強(qiáng)化鋼板焊接后的圖片；
[0027]圖6為對(duì)在編號(hào)1、4、6的相應(yīng)條件下焊接的鋼板進(jìn)行拉伸測(cè)試的結(jié)果圖片，其中矩形虛線線框突出顯示了焊接位置，橢圓虛線框突出顯示了斷裂位置。
【具體實(shí)施方式】
[0028]如圖1所示，本發(fā)明提供一種熱軋納米強(qiáng)化鋼板的焊接方法，其中該熱軋納米強(qiáng)化鋼板的抗拉強(qiáng)度為700MPa，所述焊接方法包括如下步驟:
[0029]S1.對(duì)待焊接的兩塊熱軋納米強(qiáng)化鋼板進(jìn)行凈化處理。
[0030]具體地，所述凈化處理包括:利用角向磨光機(jī)將焊縫附近0?15_區(qū)域表面氧化鐵皮層去除，并用丙酮溶液對(duì)焊縫周側(cè)進(jìn)行清洗，以進(jìn)一步去除油和其他污垢。
[0031]S2.將SI中經(jīng)過(guò)凈化處理的兩塊熱軋納米強(qiáng)化鋼板置于工作臺(tái)上，并使兩塊鋼板緊密接觸，兩塊鋼板之間的距離小于鋼板厚度的10%。
[0032]為了使兩塊鋼板緊密接觸，利用夾具將兩塊鋼板進(jìn)行夾緊固定。鋼板位置固定后，兩塊待焊接的熱軋納米強(qiáng)化鋼板相抵靠的邊緣及其周?chē)欢▍^(qū)域形成焊接區(qū)域。優(yōu)選地，兩塊鋼板之間的距離為毫米量級(jí)。
[0033]S3.在保護(hù)氣體氛圍下，利用激光器發(fā)射激光束對(duì)焊縫所在的焊接區(qū)域進(jìn)行照射，照射時(shí)，離焦量為-3~0mm，掃描速度為1000~1800mm/min，激光的功率為3.0~4.0kw。
[0034]其中，所述保護(hù)氣可以為氬氣，也可以為其他惰性氣體或不活潑氣體。所述氬氣自保護(hù)氣管中輸送出，且所述保護(hù)氣管與激光束之間的角度為30°~60°，所述氬氣的流量為10~15L/min。所述激光器為3.0~6.0kW的光纖激光器。此外，所述利用激光束照射焊縫所在焊接區(qū)域時(shí)，掃描次數(shù)為I次。從而本發(fā)明的熱軋納米強(qiáng)化鋼板的焊接方法具有較高的效率和焊接速度。
[0035]為了使本【技術(shù)領(lǐng)域】的人員更好地理解本發(fā)明中的技術(shù)方案，下面將結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都應(yīng)當(dāng)屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0036]實(shí)施例1
[0037]如圖2所示，首先對(duì)抗拉強(qiáng)度為700MPa的待焊接熱軋納米強(qiáng)化鋼板的焊縫附近區(qū)域表面氧化鐵皮層利用角向磨光機(jī)去除，然后用丙酮溶液對(duì)焊縫周側(cè)進(jìn)行清洗。將兩塊待焊接的熱軋納米強(qiáng)化鋼板放置于工作臺(tái)上，并用專用夾具將兩者夾緊，其中，鋼板尺寸的長(zhǎng)X寬X厚為200X150X4.5mm。在流量為15L/min的100%氬氣的保護(hù)下，利用激光器發(fā)射激光束沿兩塊待焊接的熱軋納米強(qiáng)化鋼板的對(duì)接位置進(jìn)行掃描，掃描過(guò)程中激光器的激光頭不動(dòng)，工作臺(tái)沿X或Y方向作直線運(yùn)動(dòng)，完成焊接過(guò)程。其中，采用不同的激光頻率、焊接速度、和離焦量對(duì)鋼板進(jìn)行焊接，焊接質(zhì)量如下表1所示:
[0038]
【權(quán)利要求】
1.一種熱軋納米強(qiáng)化鋼板的焊接方法，所述熱軋納米強(qiáng)化鋼板的抗拉強(qiáng)度為700MPa，其特征在于，所述焊接方法包括如下步驟: 51.對(duì)待焊接的兩塊熱軋納米強(qiáng)化鋼板進(jìn)行凈化處理； 52.將SI中經(jīng)過(guò)凈化處理的兩塊熱軋納米強(qiáng)化鋼板置于工作臺(tái)上，并使兩塊鋼板緊密接觸，兩塊鋼板之間的距離小于鋼板厚度的10% ； 53.在保護(hù)氣體氛圍下，利用激光器發(fā)射激光束對(duì)焊縫所在的焊接區(qū)域進(jìn)行照射，照射時(shí)，離焦量為-3?0mm，掃描速度為1000?1800mm/min，激光的功率為3.0?4.0kw。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱軋納米強(qiáng)化鋼板的焊接方法，其特征在于，所述步驟SI中凈化處理包括:利用角向磨光機(jī)將焊縫附近0?15_區(qū)域表面氧化鐵皮層去除，并用丙酮溶液對(duì)焊縫周側(cè)進(jìn)行清洗。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱軋納米強(qiáng)化鋼板的焊接方法，其特征在于，所述步驟S2中利用夾具將兩塊鋼板進(jìn)行夾緊固定。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱軋納米強(qiáng)化鋼板的焊接方法，其特征在于，所述兩塊鋼板之間的距離為毫米量級(jí)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱軋納米強(qiáng)化鋼板的焊接方法，其特征在于，所述保護(hù)氣為氬氣，其自保護(hù)氣管中輸送出，所述保護(hù)氣管與激光束之間的角度為30°?60°，所述氬氣的流量為10?15L/min。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱軋納米強(qiáng)化鋼板的焊接方法，其特征在于，所述激光器為3.0?6.0kff的光纖激光器。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱軋納米強(qiáng)化鋼板的焊接方法，其特征在于，所述利用激光束照射焊縫所在焊接區(qū)域時(shí)，掃描次數(shù)為I次。
【文檔編號(hào)】B23K26/32GK103753023SQ201410051694
【公開(kāi)日】2014年4月30日 申請(qǐng)日期:2014年2月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月14日
【發(fā)明者】王曉南, 張敏, 陳長(zhǎng)軍, 侯紀(jì)新, 章順虎 申請(qǐng)人:蘇州大學(xué)