薄规格不锈钢复合材料一次焊接成形方法
【专利摘要】本发明提供一种薄规格不锈钢复合材料一次焊接成形方法，将两块薄规格不锈钢复合材料平放，使两两待焊端之间的间隙保持0～3.0mm；控制焊丝伸出长度为8～30mm；在焊接电流为80～350A，焊接电压为18～50V，焊接速度为0.3～2.0m/min，焊接送丝速度为4～30m/min，有保护性气体条件下，对两块薄规格不锈钢复合材料的待焊端进行一次焊接就能双面成型，焊缝经1500小时的中性盐雾试验，无锈蚀；焊缝抗拉强度高于母材；焊缝无裂纹。本发明较现有方法更加简单，在达到耐蚀性好的同时相较于其他焊接的成本更低。
【专利说明】薄规格不锈钢复合材料一次焊接成形方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种焊接方法，尤其是一种对薄规格(厚度< 7mm)不锈钢复合材料的直缝、超窄间隙、单面焊接双面熔化成形的一次焊接就能成形的方法，属于不锈钢复合材料焊接【技术领域】。
技术背景
[0002]不锈钢复合材料是用碳钢基层材料与不锈钢复层材料通过热轧复合法或爆炸复合法加工制作而成的双层复合材料。用不锈钢复合材料加工制作的板材，具有碳钢基层材料的强度和加工性，同时又具有不锈钢材料的装饰性、防腐性；用不锈钢复合材料加工制作的管材、结构型材等，不仅具有碳钢结构管的结构强度，还具有不锈钢结构管的装饰性、耐蚀性。因此，不锈钢复合材料可以代替价高且稀有的铬、镍金属材料应用于各行各业，其作为节能环保材料，日益受到人们的青睐，并将逐步代替纯不锈钢及碳钢的应用领域。但薄规格(即厚度< 7mm)不锈钢复合材料的直缝焊接技术要求很高，焊接过程中必须防止焊缝中的铬、镍因稀释比过大，而造成焊缝耐蚀性降低的问题。同时现有焊接技术在对薄规格不锈钢复合材料的直缝进行焊接时，至少需要焊接二次，即先用碳钢焊条或焊丝进行打底焊接一次，再用不锈钢焊条或焊丝进行层盖面焊接，至少二次焊接，才能达到耐蚀性的要求，不仅费工、费时，而且增加焊接材料用量，导致焊接成本较高。尤其是薄规格的不锈钢复合材料的复层厚度相对较薄，焊接难度更高。因此，必须对现有技术加以改进。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于提供一种薄规格不锈钢复合材料一次焊成的方法，该方法能对厚度< 7mm的薄规格不锈钢复合材料的直缝、超窄间隙一次焊成，同时单面焊接双面成型，既能保证不锈钢外复合材料的焊缝强度，又能保证焊缝的耐腐蚀性能。
[0004]本发明通过下列技术方案实现:一种薄规格不锈钢复合材料一次焊成的方法，其特征在于经过下列步骤:
A、将两块薄规格不锈钢复合材料平放，使两两待焊端之间的间隙保持O?3.0mm ;
B、控制焊丝伸出长度为8?30mm；
C、在焊接电流为80?350A，焊接电压为18?50V，焊接速度为0.3?2.0m/min，焊接送丝速度为4?30m/min，有保护性气体条件下，对两块薄规格不锈钢复合材料的待焊端进行一次焊接即可；所述保护性气体为下列混合气体:氩气(Ar)或氦气(He)的体积比> 80%，二氧化碳(CO2)或氧气(O2)的体积比< 20%，压强为2?15MPa。
[0005]所述焊丝选用镍、铬含量大于不锈钢复层中镍、铬含量的焊丝，焊丝直径^ Φ3.0mm。
[0006]本发明通过对焊接电压、焊接电流、焊接速度、送丝速度、焊丝成分、焊丝伸出长度、保护气氛及压强等参数的控制和相互匹配，来实现薄规格不锈钢复合材料一次焊成，且单面焊接双面成型，同时选用镍、铬含量大于不锈钢复层中镍、铬含量的焊丝，使焊接得到的不锈钢复合材料的焊缝，在经过表面处理后，以国标GB/T 10125-1997《人造气氛腐蚀试验盐雾试验》为标准，对焊缝进行中性盐雾试验测试，焊缝经1500小时的中性盐雾试验，无锈蚀；焊缝抗拉强度按国标GB/T228.1 — 2010《金属材料拉伸试验第一部分:室温试验方法》进行检验，焊缝抗拉强度高于母材；焊缝内弯和外弯按国标GB/T232—2010《金属材料弯曲试验方法》进行检验，焊缝无裂纹。本发明提供的焊接方法较现有方法更加简单，一次焊接就能成型，加上保护性气氛是气体，在达到耐蚀性好的同时相较于其他焊接的成本更低。
[0007]
【专利附图】
【附图说明】
图1为不锈钢复合材料焊接前示意图；
图2为不锈钢复合材料焊接后示意图；
图3为本发明焊接成形后的复层示意图；
图4为本发明焊接成形后的基层示意图；
图5为本发明焊接成形后的焊缝横截面示意图。
[0008]图中，I为不锈钢复合材料的碳钢基层，2为不锈钢复合材料的不锈钢复层，3为坡口间隙，4为焊缝的横截面。
【具体实施方式】
[0009]下面结合实施例对本发明做进一步说明。
[0010]实施例1
对1.0mm厚，牌号为SUS304+Q235的不锈钢复合材料进行焊接，其中碳钢基层厚度为
0.8mm，外层的不锈钢复层厚度为0.2mm，不锈钢复层化学成分见表I ;
选择直径为Φ1.0mm的CHM-308不锈钢焊丝，该焊丝的化学成分见表2，保护气氛为氩气和二氧化碳；
具体焊接如下:
A、将两块1.0mm厚的不锈钢复合材料放平，保持待焊端之间的间隙为1mm，如图1 ;
B、将焊丝伸出长度控制为8mm；
C、在焊接电流为80A，焊接电压为18V，焊接速度为0.3m/min,焊接送丝速度为4m/min，有保护性气体条件下，对两块1.0mm厚的不锈钢复合材料的待焊端进行一次焊接即可，且单面焊接双面成型，如图2，所述保护性气体为氩气和二氧化碳，其中:氩气(Ar)的体积比为81%，二氧化碳(CO2)的体积比为19%，压强为2?8MPa。
[0011]以国标GB/T 10125-1997《人造气氛腐蚀试验盐雾试验》为标准，对焊缝进行中性盐雾试验测试，焊缝经1500小时的中性盐雾试验，无锈蚀；按国标GB/T228.1 — 2010《金属材料拉伸试验第一部分:室温试验方法》，经拉伸试验，抗拉强度为500MPa,大于母材；按国标GB/T232— 2010《金属材料弯曲试验方法》，经内弯和外弯试验合格，焊缝无裂纹。
[0012]对于先用碳钢打底焊，再进行不锈钢盖面焊的焊接工艺，厚度为1.0mm不锈钢复合材料，无法进行碳钢打底焊接，如果进行碳钢打底焊，再进行不锈钢盖面焊，焊缝余高较高，且焊缝耐蚀性不好。
[0013]实施例2
对3mm厚，牌号为SUS304+Q235的不锈钢复合材料进行焊接，其中碳钢基层厚度为
2.7mm，外层的不锈钢复层厚度为0.3mm，不锈钢复层化学成分见表I ;选择直径为Φ2.0mm的CHM-308不锈钢焊丝，该焊丝的化学成分见表2，保护气氛为氦气和氧气；
具体焊接如下:
A、将两块3mm厚的不锈钢复合材料放平，保持待焊端之间的间隙为Omm；
B、将焊丝伸出长度控制为15mm;
C、在焊接电流为200A，焊接电压为30V，焊接速度为lm/min，焊接送丝速度为15m/min，有保护性气体条件下，对两块3_厚的不锈钢复合材料的待焊端进行一次焊接即可，且单面焊接双面成型，所述保护性气体为氦气和氧气的混合气体，其中:氦气(He)的体积比为90%，氧气(O2)的体积比为10%，，压强为1MPaο
[0014]以国标GB/T 10125-1997《人造气氛腐蚀试验盐雾试验》为标准，对焊缝进行中性盐雾试验测试，按国标GB/T228.1—2010《金属材料拉伸试验第一部分:室温试验方法》，经拉伸试验，抗拉强度为500MPa，大于母材；按国标GB/T232— 2010《金属材料弯曲试验方法》，经内弯和外弯试验合格，焊缝无裂纹。
[0015]对于先用碳钢打底焊，再进行不锈钢盖面焊的焊接工艺，厚度为3.0mm不锈钢复合材料，相对于本发明焊接工艺的焊接工序和工时较多，成本高。
[0016]实施例3
对5mm厚，牌号为SUS304+Q235的不锈钢复材料进行焊接，其中碳钢基层厚度为4.5mm,外层的不锈钢复层厚度为0.5mm,不锈钢复层化学成分见表I ;选择直径为Φ1.5mm的CHM-308L不锈钢焊丝，该焊丝的化学成分见表3，保护气氛为氦气和二氧化碳；
具体焊接如下:
A、将两块薄规格不锈钢复合材料的待焊端放平，保持待焊端之间的间隙为3mm；
B、将焊丝伸出长度控制为30mm；
C、在焊接电流为350A，焊接电压为50V，焊接速度为2m/min，焊接送丝速度为30m/min，有保护性气体条件下，对两薄规格不锈钢复合材料的待焊端进行一次焊接即可，所述保护性气体为氦气和二氧化碳的混合气体，其中:氦气(Ar)的体积比为85%，二氧化碳(CO2)的体积比为15%，压强为7?12MPa。
[0017]以国标GB/T 10125-1997《人造气氛腐蚀试验盐雾试验》为标准，对焊缝进行中性盐雾试验测试，按国标GB/T228.1—2010《金属材料拉伸试验第一部分:室温试验方法》，经拉伸试验，抗拉强度为495MPa，大于母材；按国标GB/T232— 2010《金属材料弯曲试验方法》，经内弯和外弯试验合格，焊缝无裂纹。
[0018]对于先用碳钢打底焊，再进行不锈钢盖面焊的焊接工艺，厚度为5.0mm不锈钢复合材料，相对于本发明焊接工艺的焊接工序和工时多，成本高。
[0019]实施例4
对7mm厚的牌号为SUS304+Q235的不锈钢复合材料进行焊接，其中碳钢基层厚度为
6.3mm,外层的不锈钢复层厚度为0.7mm,不锈钢复层化学成分见表I ;选择直径为Φ3.0mm的CHW-309不锈钢焊丝，该焊丝的化学成分见表4 ;保护气氛为氩气和氧气；
具体焊接如下:
A、将两块薄规格不锈钢复合材料的待焊端放平，保持待焊端之间的间隙为2.5mm ；
B、将焊丝伸出长度控制为25mm；
C、在焊接电流为300A，焊接电压为40V，焊接速度为1.5m/min,焊接送丝速度为25m/min，有保护性气体条件下，对两薄规格不锈钢复合材料的待焊端进行一次焊接即可，所述保护性气体为氩气和氧气的混合气体，其中:氩气(He)的体积比为95%，氧气(O2)的体积比为5%，压强为9?15MPa。
[0020]以国标GB/T 10125-1997《人造气氛腐蚀试验盐雾试验》为标准，对焊缝进行中性盐雾试验测试，按国标GB/T228.1—2010《金属材料拉伸试验第一部分:室温试验方法》，经拉伸试验，抗拉强度为480MPa，大于母材；按国标GB/T232— 2010《金属材料弯曲试验方法》，经内弯和外弯试验合格，焊缝无裂纹。
[0021]对于先用碳钢打底焊，再进行不锈钢盖面焊的焊接工艺，厚度为7.0mm不锈钢复合材料，相对于本发明焊接工艺的焊接工序和工时多，成本高。
[0022]表I不锈钢复合材料复层化学成分(％)
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不锈钢焊丝化学成分(％)
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不锈钢焊丝化学成分(％)
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不锈钢焊丝化学成分(％)
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~
【权利要求】
1.一种薄规格不锈钢复合材料一次焊接成形方法，其特征在于经过下列步骤: A、将两块薄规格不锈钢复合材料平放，使两两待焊端之间的间隙保持O?3.0mm ; B、控制焊丝伸出长度为8?30mm； C、在焊接电流为80?350A，焊接电压为18?50V，焊接速度为0.3?2.0m/min，焊接送丝速度为4?30m/min，有保护性气体条件下，对两块薄规格不锈钢复合材料的待焊端进行一次焊接即可；所述保护性气体为下列混合气体:氩气(Ar)或氦气(He)的体积比> 80%，二氧化碳(CO2)或氧气(O2)的体积比< 20%，压强为2?15MPa。
2.如权利要求1所述的薄规格不锈钢复合材料一次焊接成形方法，其特征在于所述焊丝用镍、铬含量大于不锈钢复层中镍、铬含量的焊丝，焊丝直径< Φ3.0mm。
【文档编号】B23K9/16GK104174976SQ201410365959
【公开日】2014年12月3日 申请日期:2014年7月29日 优先权日:2014年7月29日
【发明者】张竹明, 杜顺林, 尹正培, 张跃, 李俊兴, 王云春, 武绍权, 李志刚, 姜庆伟, 张凤珍, 王庭昆, 邓增勇 申请人:云南昆钢新型复合材料开发有限公司