[发明专利]焊接材料、其应用及焊接方法

说明书

技术领域

本发明涉及焊接材料和焊接工艺技术领域，具体而言，涉及一种焊接材料、其应用及焊接方法。

背景技术

激光-电弧复合焊接是将激光焊和电弧焊两种热源的能量共同作用于工件，并通过二者的相互作用产生同一个熔池而实现的焊接方法，通常具体操作示意图如图1至3所示。其中，图1示出了激光-电弧复合焊接工艺中各器件相对位置关系的主视结构示意图，图2为根据图1的右视结构示意图，图3为激光-电弧复合焊接工艺中各器件相对位置关系的立体结构示意图，从上述图中可以看出，激光发生器2与电弧焊枪3对准高强钢板材1的连接缝，激光发生器2与电弧焊枪3的相对位置Dla及夹角α可以根据实际需要进行调整。激光-电弧复合焊接具有能量集中、热输入小等激光焊的特点，焊后冷却速度比常规气保焊大。

随着工程机械向大型化和轻量化方向发展，高强钢的应用日益广泛，但是高强钢具有淬硬倾向大的特点。激光-电弧复合焊接作为一种新兴高效的焊接方法，是焊接领域的开发热点，而激光-电弧复合焊具有热输入小、冷却速度快的特点。采用激光-电弧复合焊接技术焊接高强钢板时，容易使焊缝生成脆硬的马氏体组织，增大了冷裂倾向，这对承受载荷的焊接结构造成极大的安全隐患。

而且，目前尚无激光-电弧复合焊接高强钢的专用焊丝。激光-电弧复合焊接方法焊接高强钢，特别是焊接800MPa以上的高强钢时，所采用的国产或进口焊丝，均是在常规气保焊的基础上设计生产的，如GHS90、ED-FK1000、Union GM110等焊丝。即使使用上述焊丝，也会因为激光-电弧复合焊的焊接速度比常规气保焊大，热输入比常规气保焊小，焊后熔敷金属极易生成淬硬的马氏体组织，降低了焊缝的塑性和韧性，造成焊接结构裂纹敏感性增加、承载能力下降。

发明内容

本发明旨在提供一种焊接材料、其应用及焊接方法，以解决现有技术中高强钢焊接时，焊缝容易生成脆硬的马氏体组织，冷裂倾向大的技术问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种焊接材料。该焊接材料的化学成分按重量百分比计如下：C：0.01%～0.04%，Mn：1.2%～1.7%，Si：0.3%～0.6%，B：0.002%～0.004%，Ti：0.08%～0.20%，V：0.01%～0.02%，Ni：2.2%～3.2%，Cu：0.10%～0.30%，Cr：0.10%～0.40%，S≤0.015%，P≤0.015%，以及余量的Fe。

进一步地，焊接材料的化学成分按重量百分比计如下：C：0.02%～0.03%，Mn：1.3%～1.5%，Si：0.35%～0.45%，B：0.002%～0.003%，Ti：0.13%～0.17%，V：0.014%～0.018%，Ni：2.5%～3.0%，Cu：0.10%～0.20%，Cr：0.20%～0.30%，S≤0.01%，P≤0.01%，以及余量的Fe。

进一步地，焊接材料的化学成分按重量百分比计如下：C：0.025%，Mn：1.449%，Si：0.411%，B：0.003%，Ti：0.158%，V：0.016%，Ni：2.879%，Cu：0.142%，Cr：0.258%，S≤0.01%，P≤0.01%，以及余量的Fe。

进一步地，焊接材料是实芯焊丝或实芯焊丝盘条。

根据本发明的另一个方面，提供上述任一种焊接材料在高强钢激光-电弧复合焊接中的应用。

进一步地，高强钢为Weldox960高强钢。

根据本发明的再一个方面，提供一种高强钢的焊接方法。该焊接方法采用上述任一种的焊接材料进行焊接。

进一步地，焊接方法采用激光-电弧复合焊接工艺进行。

进一步地，激光-电弧复合焊接工艺的焊接条件为：激光功率P=4～6kW，离焦量z=-2～1，激光与电弧相对位置Dla=1～2mm，焊接电流I=200～300A，焊接电压U=24～30V，干伸长L=11～16mm，焊接速度v=50～80cm/min。

进一步地，激光-电弧复合焊接工艺中激光保护气为30%He+70%Ar，激光保护器的流量Q1=10～15L/min，电弧保护气为80%Ar+20%CO₂，电弧保护气的流量Q2=20～25L/min。