一種鋁青銅與低合金鋼的焊接工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種鋁青銅與低合金鋼的焊接工藝，工藝步驟為：焊前準(zhǔn)備及一次預(yù)熱：母材清理并預(yù)熱250~300℃，并對焊條進行烘焙，烘干溫度是200℃~250℃，烘干時間2h；堆焊過渡層：用焊條電弧焊在低合金鋼母材上堆焊一層過渡層；二次預(yù)熱：將母材及過渡層一起預(yù)熱至150℃~200℃；焊接：用熔化極氬弧焊焊接連接焊縫；焊后保溫緩冷處理，冷卻速度不大于50℃/h，150℃以下空氣中冷卻后即得成品。通過此焊接工藝，可以得到與母材熔合良好、抗裂性好的焊縫，同時提高了焊接效率。
【專利說明】 一種紹青銅與低合金鋼的焊接工藝

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種鋁青銅與低合金鋼的焊接工藝。

【背景技術(shù)】
[0002]鋁青銅具有優(yōu)良的力學(xué)、抗蝕與耐磨性能，是綜合性能優(yōu)越的工程結(jié)構(gòu)材料，因而在民用、軍用工業(yè)中占有重要的地位，被廣泛應(yīng)用于機械、飛機和汽車制造業(yè)、船舶和海洋工業(yè)、冶金、石化工業(yè)以及建筑業(yè)等。而在制造某些金屬結(jié)構(gòu)時，常需要把鋁青銅與鋼焊接在一起，這樣不僅能制造使用性能合理的焊接結(jié)構(gòu)，而且能節(jié)省成本較高的招青銅的使用量。
[0003]鋁青銅與鋼的熔點、熱導(dǎo)率、線膨脹系數(shù)以及力學(xué)性能都有很大的差別。焊接時低熔點的鋁青銅先熔化，而高熔點的鐵仍處在固體加熱狀態(tài)，二者難以熔合。而且焊接過程中接頭處會產(chǎn)生較大的熱應(yīng)力，增加裂紋傾向。目前鋁青銅與低合金鋼的焊接主要有幾種方法:(I)采用釬焊或氧乙炔氣焊，由于需要加入釬焊焊劑，焊接工藝比較繁瑣；(2)采用熱輸入較小的鎢極氬弧焊或焊條電弧焊，該焊接方法效率較低；(3)選用焊接性良好的鎳基焊材進行焊接，而此種焊材成本較高。因此，需要提供一種新的技術(shù)方案來解決上述問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為解決上述問題，本發(fā)明提供一種鋁青銅與低合金鋼的焊接工藝。母材與焊縫熔合良好，焊縫成形美觀，裂紋傾向低，且焊接效率高，成本較低。
[0005]本發(fā)明采用的技術(shù)方案:
一種鋁青銅與低合金鋼的焊接工藝，包括以下步驟:
步驟1:焊前準(zhǔn)備及一次預(yù)熱，焊接前將鋁青銅母材與低合金鋼母材表面的水分、油月旨、雜質(zhì)及金屬氧化膜進行仔細(xì)清理，均要露出金屬光澤；接著對鋁青銅、低合金鋼母材進行預(yù)熱，預(yù)熱溫度為250°c ?30(TC，并對焊條進行烘焙，烘干溫度是200°C ?250°C，烘干時間2h ；
步驟2:堆焊過渡層，用焊條電弧焊在低合金鋼基體上堆焊一層過渡層，焊條電弧堆焊工序中，電流為10(Γ150Α，電壓為2f24V，焊接速度為ri5cm/min，層間溫度控制在2500C?300°C范圍內(nèi)，堆焊完成后將堆焊的過渡層表面打磨光滑；
步驟3: 二次預(yù)熱，將鋁青銅、低合金鋼母材以及過渡層一起預(yù)熱，預(yù)熱溫度為150。。?200。。；
步驟4:焊接，采用熔化極氬弧焊在過渡層上焊接連接焊縫，熔化極氬弧焊接工序中，電流為20(Γ260Α，電壓為22?25Α，焊接速度為3(T50cm/min，層間溫度在150°C "250°C，焊接時起弧、收弧均勻，以焊道無脫層、氣孔、夾渣、裂紋或未熔合缺陷為準(zhǔn)；
步驟5:焊后處理，焊接完成后，立即用保溫棉覆蓋，保溫緩冷，冷卻速度不大于50°C /h，150°C以下空氣中冷卻后即得成品。
[0006]鋁青銅材料具有以下質(zhì)量百分含量的成分:A1:5%?15%’ N1:2%?6%，Mn: ( 5%，Cu 75% ;低合金鋼材料具有以下質(zhì)量百分含量的成分:C:彡0.18%，S1:彡0.6%，Mn:(2.5%，碳當(dāng)量 Ceq < 0.45。
[0007]步驟2中，堆焊過渡層焊條的熔敷金屬化學(xué)成分范圍為:Si彡1.5%，6% ^ Al ^ 10%, Fe ( 8%, Pb ( 0.02%, Cu 彡 80%。
[0008]步驟4中，熔化極氬弧焊采用的焊絲的熔敷金屬化學(xué)成分范圍為:Mn彡15%，1.5% ^ Ni ^ 5%, 5% ^ Al ^ 12%, Fe ( 8%, Pb ( 0.02%, Cu 彡 70%。
[0009]本發(fā)明的有益效果是:采用上述焊接工藝，施焊完畢檢驗焊縫外觀，焊縫成形良好，未發(fā)現(xiàn)裂紋、氣孔、咬邊等缺陷，48小時后對焊評試板進行了 100%滲透探傷檢查，焊接接頭未發(fā)現(xiàn)任何焊接缺陷。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1是本發(fā)明的焊接接頭形式的示意圖；
圖2是本發(fā)明焊接工藝的步驟流程圖；
圖3是本發(fā)明焊接工藝得到的焊縫金相組織圖。
[0011]其中，1、鋁青銅母材，2、低合金鋼母材，3、過渡層，4、焊縫。

【具體實施方式】
[0012]下述實施例僅用于說明本發(fā)明，但并不能限定本發(fā)明的保護范圍。
[0013]實施例1
圖1、2、3所示，一種鋁青銅與低合金鋼的焊接工藝，包括以下步驟:
步驟1:焊前準(zhǔn)備及一次預(yù)熱，焊接前將鋁青銅母材I與低合金鋼母材2表面的水分、油脂、雜質(zhì)及金屬氧化膜進行仔細(xì)清理，均要露出金屬光澤；接著對鋁青銅、低合金鋼母材1、2進行預(yù)熱，預(yù)熱溫度為250°C，并對焊條進行烘焙，烘干溫度是200°C，烘干時間2h ；步驟2:堆焊過渡層3，用焊條電弧焊在低合金鋼基體上堆焊一層過渡層3，焊條電弧堆焊工序中，電流為100A，電壓為21V，焊接速度為7cm/min，層間溫度控制在250°C范圍內(nèi)，堆焊完成后將堆焊的過渡層表面打磨光滑；
步驟3:二次預(yù)熱，將鋁青銅、低合金鋼母材1、2以及過渡層3 —起預(yù)熱，預(yù)熱溫度為150。。；
步驟4:焊接，采用熔化極氬弧焊在過渡層上焊接連接焊縫4，熔化極氬弧焊接工序中，電流為200A，電壓為22A，焊接速度為30cm/min，層間溫度在150°C，焊接時起弧、收弧均勻，以焊道無脫層、氣孔、夾渣、裂紋或未熔合缺陷為準(zhǔn)；
步驟5:焊后處理，焊接完成后，立即用保溫棉覆蓋，保溫緩冷，冷卻速度不大于50°C /h，150°C以下空氣中冷卻后即得成品。
[0014]鋁青銅材料具有以下質(zhì)量百分含量的成分:A1:5%?15%’ N1:2%?6%，Mn: ( 5%，Cu:彡75% ;低合金鋼材料具有以下質(zhì)量百分含量的成分:C:彡0.18%，S1:彡0.6%，Mn:(2.5%，碳當(dāng)量 Ceq < 0.45。
[0015]步驟2中，堆焊過渡層焊條的熔敷金屬化學(xué)成分范圍為:Si彡1.5%，6% ^ Al ^ 10%, Fe ( 8%, Pb ( 0.02%, Cu 彡 80%。
[0016]步驟4中，熔化極氬弧焊采用的焊絲的熔敷金屬化學(xué)成分范圍為:Mn彡15%，1.5% ^ Ni ^ 5%, 5% ^ Al ^ 12%, Fe ( 8%, Pb ( 0.02%, Cu 彡 70%。
[0017]實施例2
圖1、2、3所示，一種鋁青銅與低合金鋼的焊接工藝，包括以下步驟:
步驟1:焊前準(zhǔn)備及一次預(yù)熱，焊接前將鋁青銅母材I與低合金鋼母材2表面的水分、油脂、雜質(zhì)及金屬氧化膜進行仔細(xì)清理，均要露出金屬光澤；接著對鋁青銅、低合金鋼母材1、2進行預(yù)熱，預(yù)熱溫度為280°C，并對焊條進行烘焙，烘干溫度是225°C，烘干時間2h ；步驟2:堆焊過渡層3，用焊條電弧焊在低合金鋼基體上堆焊一層過渡層3，焊條電弧堆焊工序中，電流為125A，電壓為23V，焊接速度為llcm/min，層間溫度控制在280°C范圍內(nèi)，堆焊完成后將堆焊的過渡層表面打磨光滑；
步驟3:二次預(yù)熱，將鋁青銅、低合金鋼母材1、2以及過渡層3 —起預(yù)熱，預(yù)熱溫度為180 0C ；
步驟4:焊接，采用熔化極氬弧焊在過渡層上焊接連接焊縫4，熔化極氬弧焊接工序中，電流為230A，電壓為23A，焊接速度為40cm/min，層間溫度在200°C，焊接時起弧、收弧均勻，以焊道無脫層、氣孔、夾渣、裂紋或未熔合缺陷為準(zhǔn)；
步驟5:焊后處理，焊接完成后，立即用保溫棉覆蓋，保溫緩冷，冷卻速度不大于50°C /h，150°C以下空氣中冷卻后即得成品。
[0018]鋁青銅材料具有以下質(zhì)量百分含量的成分:A1:5%?15%’ N1:2%?6%，Mn: ( 5%，Cu:彡75% ;低合金鋼材料具有以下質(zhì)量百分含量的成分:C:彡0.18%，S1:彡0.6%，Mn:(2.5%，碳當(dāng)量 Ceq < 0.45。
[0019]步驟2中，堆焊過渡層焊條的熔敷金屬化學(xué)成分范圍為:Si彡1.5%，6% ^ Al ^ 10%, Fe ( 8%, Pb ( 0.02%, Cu 彡 80%。
[0020]步驟4中，熔化極氬弧焊采用的焊絲的熔敷金屬化學(xué)成分范圍為:Mn彡15%，1.5% ^ Ni ^ 5%, 5% ^ Al ^ 12%, Fe ( 8%, Pb ( 0.02%, Cu 彡 70%。
[0021]實施例3
圖1、2、3所示，一種鋁青銅與低合金鋼的焊接工藝，包括以下步驟:
步驟1:焊前準(zhǔn)備及一次預(yù)熱，焊接前將鋁青銅母材I與低合金鋼母材2表面的水分、油脂、雜質(zhì)及金屬氧化膜進行仔細(xì)清理，均要露出金屬光澤；接著對鋁青銅、低合金鋼母材1、2進行預(yù)熱，預(yù)熱溫度為300°C，并對焊條進行烘焙，烘干溫度是250°C，烘干時間2h ；步驟2:堆焊過渡層3，用焊條電弧焊在低合金鋼基體上堆焊一層過渡層3，焊條電弧堆焊工序中，電流為150A，電壓為24V，焊接速度為15cm/min，層間溫度控制在300°C范圍內(nèi)，堆焊完成后將堆焊的過渡層表面打磨光滑；
步驟3:二次預(yù)熱，將鋁青銅、低合金鋼母材1、2以及過渡層3 —起預(yù)熱，預(yù)熱溫度為200 0C ；
步驟4:焊接，采用熔化極氬弧焊在過渡層上焊接連接焊縫4，熔化極氬弧焊接工序中，電流為260A，電壓為25A，焊接速度為50cm/min，層間溫度在250°C，焊接時起弧、收弧均勻，以焊道無脫層、氣孔、夾渣、裂紋或未熔合缺陷為準(zhǔn)；
步驟5:焊后處理，焊接完成后，立即用保溫棉覆蓋，保溫緩冷，冷卻速度不大于50°C /h，150°C以下空氣中冷卻后即得成品。
[0022]鋁青銅材料具有以下質(zhì)量百分含量的成分:A1:5%?15%’ N1:2%?6%，Mn: ( 5%，Cu 75% ;低合金鋼材料具有以下質(zhì)量百分含量的成分:C:彡0.18%，S1:彡0.6%，Mn:(2.5%，碳當(dāng)量 Ceq < 0.45。
[0023]步驟2中，堆焊過渡層焊條的熔敷金屬化學(xué)成分范圍為:Si彡1.5%，6% ^ Al ^ 10%, Fe ( 8%, Pb ( 0.02%, Cu 彡 80%。
[0024]步驟4中，熔化極氬弧焊采用的焊絲的熔敷金屬化學(xué)成分范圍為:Mn彡15%，1.5% ^ Ni ^ 5%, 5% ^ Al ^ 12%, Fe ( 8%, Pb ( 0.02%, Cu 彡 70%。
[0025]采用上述焊接工藝，施焊完畢檢驗焊縫外觀，焊縫成形良好，未發(fā)現(xiàn)裂紋、氣孔、咬邊等缺陷，48小時后對焊評試板進行了 100%滲透探傷檢查，焊接接頭未發(fā)現(xiàn)任何焊接缺陷。
[0026]本發(fā)明的鋁青銅與低合金鋼的焊接工藝，包含一次預(yù)熱和二次預(yù)熱兩個預(yù)熱過程，能夠減小熱應(yīng)力，避免燒裂(因為合金鋼的導(dǎo)熱性差)，在兩次預(yù)熱中間需要用焊條電弧焊堆焊過渡層，堆焊過渡層的作用:1、銜接面層與母材；2、稀釋母材表面應(yīng)力，防止焊接及使用中開裂。二次預(yù)熱之后采用熔化極氬弧焊在過渡層上焊接連接焊縫，為了減少焊縫裂紋，焊前預(yù)熱，控制層間溫度，保證焊接環(huán)境溫度相對高一點，焊后需要保溫緩冷。
【權(quán)利要求】
1.一種鋁青銅與低合金鋼的焊接工藝，其特征在于，包括以下步驟: 步驟1:焊前準(zhǔn)備及一次預(yù)熱，焊接前將鋁青銅母材與低合金鋼母材表面的水分、油月旨、雜質(zhì)及金屬氧化膜進行仔細(xì)清理，均要露出金屬光澤；接著對鋁青銅、低合金鋼母材進行預(yù)熱，預(yù)熱溫度為250°c ?30(TC，并對焊條進行烘焙，烘干溫度是200°C ?250°C，烘干時間2h ； 步驟2:堆焊過渡層，用焊條電弧焊在低合金鋼基體上堆焊一層過渡層，焊條電弧堆焊工序中，電流為10(Γ150Α，電壓為2f24V，焊接速度為ri5cm/min，層間溫度控制在250°C?300°C范圍內(nèi)，堆焊完成后將堆焊的過渡層表面打磨光滑； 步驟3: 二次預(yù)熱，將鋁青銅、低合金鋼母材以及過渡層一起預(yù)熱，預(yù)熱溫度為150。。?200。。； 步驟4:焊接，采用熔化極氬弧焊在過渡層上焊接連接焊縫，熔化極氬弧焊接工序中，電流為20(Γ260Α，電壓為22?25Α，焊接速度為3(T50cm/min，層間溫度在150°C?250°C，焊接時起弧、收弧均勻，以焊道無脫層、氣孔、夾渣、裂紋或未熔合缺陷為準(zhǔn)； 步驟5:焊后處理，焊接完成后，立即用保溫棉覆蓋，保溫緩冷，冷卻速度不大于50°C /h，150°C以下空氣中冷卻后即得成品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋁青銅與低合金鋼的焊接工藝，其特征在于:鋁青銅材料具有以下質(zhì)量百分含量的成分:A1:5%?15%，N1:2%?6%，Μη:彡5%，Cu:彡75% ;低合金鋼材料具有以下質(zhì)量百分含量的成分:C:彡0.18%，Si: ^ 0.6%, Μη:彡2.5%，碳當(dāng)量Ceq ^ 0.45。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋁青銅與低合金鋼的焊接工藝，其特征在于:步驟2中，堆焊過渡層焊條的熔敷金屬化學(xué)成分范圍為:Si ( 1.5%,6%^ A1 ( 10%, Fe彡8%，Pb ( 0.02%, Cu 彡 80%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋁青銅與低合金鋼的焊接工藝，其特征在于:步驟4中，熔化極氬弧焊采用的焊絲的熔敷金屬化學(xué)成分范圍為:Mn ( 15%，1.5%彡Ni ( 5%，5% 彡 A1 彡 12%, Fe ( 8%, Pb ( 0.02%, Cu 彡 70%。
【文檔編號】B23K9/235GK104384676SQ201410401043
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年8月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月15日
【發(fā)明者】伍道亮, 吳海建 申請人:招商局重工（江蘇）有限公司, 招商局重工(深圳)有限公司