一种奥氏体中锰耐磨钢熔化极气体保护焊焊接工艺的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于耐磨钢熔化极气体保护焊焊接工艺技术领域，特别涉及一种奥氏体中 锰耐磨钢熔化极气体保护焊焊接工艺。
【背景技术】
[0002] 中锰钢是在高锰钢的基础上研制出的一种抗磨材料，在中、低冲击载荷下在钢的 表面发生形变诱导马氏体相变，产生加工硬化，使工件表面的耐磨性提高，而心部仍保持较 高的韧性，表现出表硬里韧的综合机械性能。中锰耐磨钢在矿山机械设备中的应用多以焊 接件的型式存在，做为新型的奥氏体耐磨钢，其焊接性能的研究显得尤为重要。
[0003] 熔化极气体保护焊是利用焊丝与工件间产生的电弧作热源将金属熔化的焊接方 法。焊接过程中，电弧熔化焊丝和母材形成的熔池及焊接区域在惰性气体或活性气体的保 护下，可以有效地阻止周围环境空气的有害作用。
[0004] 就现有技术来看，国内专利《耐磨钢与低碳钢异种金属熔化极气体保护焊焊接工 艺》（公开号CN104625352A)公开了一种高锰耐磨钢与低碳钢熔化极气体保护焊焊接工艺， 其焊接材料焊前需要预热，焊后需要进行热处理，增加了焊接工艺的复杂性。国内专利《熔 化极气体保护焊焊接方法》（公开号CN104308335A)公开了一种熔化极气体保护焊焊接方 法，虽然解决了手工电弧焊焊接变形大、效率低和成本高的问题，但是焊前仍然需要对焊接 件进行预热处理，增加了生产成本，延长了生产周期。
【发明内容】
[0005] 本发明创造要解决的问题是，提供一种奥氏体中锰钢熔化极气体保护焊焊接工 艺，通过调整焊接速度、道间温度和控制热输入量来保证焊接接头的质量，同时实现焊前母 材不需要进行预热处理，焊后焊缝不需要去应力退火。
[0006] 为解决上述技术问题，本发明创造采用的技术方案是：
[0007] 提供一种奥氏体中锰耐磨钢熔化极气体保护焊焊接工艺。采用双V型坡口焊接 件，焊接工艺流程如下：
[0008] (1)在V型坡口正面根部位置进行第1道次的焊接作为打底焊，打底焊电流为 150~180A，电压为20~24V，焊接速度为20~30cm/min，热输入彡10.OKJ/cm;
[0009] (2)在V型坡口正面第二层位置进行第2、3道次焊接作为填充焊，在两侧母材分别 进行一次焊接，填充焊电流为190~230A，电压为24~26V，焊接速度为30~40cm/min，热 输入彡 12.OKJ/cm;
[0010] (3)第4道次焊接在V型坡口背面进行，并作为背面焊缝的第一层；
[0011] (4)第5~7、12~19道次焊接在V型坡口正面进行，第8~11道次焊接在V型坡 口背面进行，其中10~11，16~19道次为盖面焊，盖面焊电流为190~230A，电压为24~ 26V，焊接速度为30~40cm/min，热输入彡12.OKJ/cm;
[0012] 焊接选用焊丝的化学组分重量百分比为：C:0. 05~0. 12%，Μη:6. 00~8. 00%， P彡 0· 02%，S彡 0· 02%，Si:0· 70 ~1· 00%，Cr:17. 00 ~19. 00 %，Mo彡 0· 10 %， V< 0. 10 %，其余为铁和不可避免的杂质；
[0013] 焊接选用95%Ar+5%C02富氩气混合熔化极气保护焊，气体流量为15~20L/min， 焊前不预热、焊后不进行热处理。
[0014]进一步的，所述的双V型坡口焊接件坡口角度为60°，坡口深度为18mm，组装时母 材之间间隙为2~4mm。
[0015] 进一步的，道间温度彡150°C。
[0016] 进一步的，焊接接头的抗拉强度彡750MPa，拉伸断裂发生在奥氏体中锰钢母材上， 焊缝区冲击韧性>105J，焊接接头在弯曲直径为16d、弯心角为180°的弯曲试验中表现为 合格。
[0017] 采用本发明所述的焊接工艺，不仅可以获得良好的焊接接头，而且焊前不预热、焊 后不进行热处理，可以节省能源，提高生产效率。
【附图说明】
[0018] 图1是本发明创造焊接道次顺序示意图，图中1-19代表道次顺序。
【具体实施方式】
[0019] 1、材料及参数选择
[0020] 母材选取BTW1奥氏体中锰耐磨钢，焊接材料选用Φ1. 2mm焊丝，其化学组分及重 量百分比为：C:0· 05 ~0· 12%，Μη:6· 00 ~8. 00%，P彡 0· 02%，S彡 0· 02%，Si:0· 70 ~ 1. 00%，Cr:17· 00~19. 00%，M〇彡0· 10%，V彡0· 10%，其余为铁和不可避免的杂质。BTW1 母材力学性能如表1所示。
[0021] 表1BTW1奥氏体中锰钢力学性能
[0022]
[0023]焊接试验母材采用双V型开口，开口角度为60°，坡口深度为18mm;保护气体选 用95%Ar+5%C02，气体流量为15~20L/min;打底焊时，电流为150~180A，电压为20~ 24V，焊接速度为20~30cm/min，热输入彡10.OKJ/cm;填充焊时，电流为190~230A，电压 为24~26V，焊接速度为30~40cm/min，热输入彡12.OKJ/cm;盖面焊工艺参数与填充焊 相同。焊接位置为平焊，正面焊完两层后，背面用砂轮打磨清根，道间温度< 150°C。焊接前 将待焊接母材坡口打磨至呈现金属光泽，清除坡口两侧30mm范围内的油污及水分。
[0024] 实施例选取三组不同的工艺参数，各组坡口尺寸和焊接工艺参数如表2所示。
[0025] 表2实施例坡口尺寸与焊接工艺参数
[0026]
[0027] 2、对三组实施例焊接接头进行无损检测、拉伸力学性能、冲击韧性、硬度和弯曲性 能试验分析，力学性能分析试验均在室温下进行，试验结果如表3所示。
[0028] 表3实施例焊接接头的力学性能
[0029]
[0030] 三组实施例中焊缝成型效果较好，没有连续缺陷存在，拉伸断裂发生在奥氏体中 锰耐磨钢母材上。由表1、表3对比结果可以看出，焊接接头的抗拉强度多750MPa，焊缝区 冲击功>105J，焊接接头在弯曲直径为16d、弯心角为180°的弯曲试验中表现为合格，焊接 接头完全能够满足母材连接要求。
[0031] 以上实施例是为了描述本发明的基本原理、主要特征以及本发明的优点，但所述 内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明创造的实施范围。凡依本发明 创造申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。
【主权项】
1. 一种奥氏体中锰耐磨钢熔化极气体保护焊焊接工艺，其特征在于：采用双V型坡口 焊接件，焊接工艺流程如下： (1) 在V型坡口正面根部位置进行第1道次的焊接作为打底焊，打底焊电流为150~ 180A，电压为20~24V，焊接速度为20~30cm/min，热输入彡10.OKJ/cm; (2) 在V型坡口正面第二层位置进行第2、3道次焊接作为填充焊，在两侧母材分别进行 一次焊接，填充焊电流为190~230A，电压为24~26V，焊接速度为30~40cm/min，热输入 ^ 12.OKJ/cm； (3) 第4道次焊接在V型坡口背面进行，并作为背面焊缝的第一层； (4) 第5~7、12~19道次焊接在V型坡口正面进行，第8~11道次焊接在V型坡口 背面进行，其中10~11，16~19道次为盖面焊，盖面焊电流为190~230A，电压为24~ 26V，焊接速度为30~40cm/min，热输入彡12.OKJ/cm; 焊接选用焊丝的化学组分重量百分比为：C:0.05~0. 12%，Μη:6. 00~8.00%，P彡 0· 02%，S彡 0· 02%，Si:0· 70 ~1. 00%，Cr:17· 00 ~19. 00%，Mo彡 0· 10 %， V< 0. 10 %，其余为铁和不可避免的杂质； 焊接选用95%Ar+5%C02富氩气混合熔化极气保护焊，气体流量为15~20L/min，焊 前不预热、焊后不进行热处理。2. 根据权利要求1所述的奥氏体中锰耐磨钢熔化极气体保护焊焊接工艺，其特征在 于：所述的双V型坡口焊接件坡口角度为60 °，坡口深度为18mm，组装时母材之间间隙为 2~4mm〇3. 根据权利要求1所述的奥氏体中锰耐磨钢熔化极气体保护焊焊接工艺，其特征在 于：道间温度< 150°C。4. 根据权利要求1~3中任意一项所述的奥氏体中锰耐磨钢熔化极气体保护焊焊接工 艺焊接的焊接接头，其特征在于：焊接接头的抗拉强度多750MPa，拉伸断裂发生在奥氏体 中锰钢母材上，焊缝区冲击韧性>105J，焊接接头在弯曲直径为16d、弯心角为180°的弯曲 试验中表现为合格。
【专利摘要】本发明创造提供一种奥氏体中锰耐磨钢熔化极气体保护焊焊接工艺。通过调整焊接速度、道间温度和控制热输入量来保证焊接接头的质量。本发明创造的有益效果是，焊前母材不需要进行预热处理，焊后焊缝不需要去应力退火；获得的焊接接头的抗拉强度≥750MPa，拉伸断裂发生在奥氏体中锰钢母材上，焊缝区冲击韧性>105J，焊接接头在弯曲直径为16d、弯心角为180°的弯曲试验中表现为合格。采用本发明所述的焊接工艺，不仅可以获得良好的焊接接头，而且可以节省能源，提高生产效率。
【IPC分类】B23K9/173
【公开号】CN105345232
【申请号】CN201510862400
【发明人】王军祥, 岳宏霖, 范桂霞, 高继萍, 王斐, 牛广义
【申请人】天津威尔朗科技有限公司
【公开日】2016年2月24日
【申请日】2015年11月30日