[发明专利]一种铝青铜与低合金钢的焊接工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种铝青铜与低合金钢的焊接工艺。

背景技术

铝青铜具有优良的力学、抗蚀与耐磨性能，是综合性能优越的工程结构材料，因而在民用、军用工业中占有重要的地位，被广泛应用于机械、飞机和汽车制造业、船舶和海洋工业、冶金、石化工业以及建筑业等。而在制造某些金属结构时，常需要把铝青铜与钢焊接在一起，这样不仅能制造使用性能合理的焊接结构，而且能节省成本较高的铝青铜的使用量。

铝青铜与钢的熔点、热导率、线膨胀系数以及力学性能都有很大的差别。焊接时低熔点的铝青铜先熔化，而高熔点的铁仍处在固体加热状态，二者难以熔合。而且焊接过程中接头处会产生较大的热应力，增加裂纹倾向。目前铝青铜与低合金钢的焊接主要有几种方法：（1）采用钎焊或氧乙炔气焊，由于需要加入钎焊焊剂，焊接工艺比较繁琐；（2）采用热输入较小的钨极氩弧焊或焊条电弧焊，该焊接方法效率较低；（3）选用焊接性良好的镍基焊材进行焊接，而此种焊材成本较高。因此，需要提供一种新的技术方案来解决上述问题。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种铝青铜与低合金钢的焊接工艺。母材与焊缝熔合良好，焊缝成形美观，裂纹倾向低，且焊接效率高，成本较低。

本发明采用的技术方案：

一种铝青铜与低合金钢的焊接工艺，包括以下步骤：

步骤1：焊前准备及一次预热，焊接前将铝青铜母材与低合金钢母材表面的水分、油脂、杂质及金属氧化膜进行仔细清理，均要露出金属光泽；接着对铝青铜、低合金钢母材进行预热，预热温度为250℃~300℃，并对焊条进行烘焙，烘干温度是200℃~250℃，烘干时间2h；

步骤2：堆焊过渡层，用焊条电弧焊在低合金钢基体上堆焊一层过渡层，焊条电弧堆焊工序中，电流为100~150A，电压为21~24V，焊接速度为7~15cm/min，层间温度控制在250℃~300℃范围内，堆焊完成后将堆焊的过渡层表面打磨光滑；

步骤3：二次预热，将铝青铜、低合金钢母材以及过渡层一起预热，预热温度为150℃~200℃；

步骤4：焊接，采用熔化极氩弧焊在过渡层上焊接连接焊缝，熔化极氩弧焊接工序中，电流为200~260A，电压为22~25A，焊接速度为30~50cm/min，层间温度在150℃~250℃，焊接时起弧、收弧均匀，以焊道无脱层、气孔、夹渣、裂纹或未熔合缺陷为准；

步骤5：焊后处理，焊接完成后，立即用保温棉覆盖，保温缓冷，冷却速度不大于50℃/h，150℃以下空气中冷却后即得成品。

铝青铜材料具有以下质量百分含量的成分：Al：5%~15%，Ni：2%~6%，Mn：≤5%，Cu：≥75% ；低合金钢材料具有以下质量百分含量的成分：C：≤0.18%，Si：≤0.6%，Mn：≤2.5%，碳当量Ceq≤0.45。

步骤２中，堆焊过渡层焊条的熔敷金属化学成分范围为：Si≤1.5%，6%≤Al≤10%，Fe≤8%，Pb≤0.02%，Cu≥80% 。

步骤4中，熔化极氩弧焊采用的焊丝的熔敷金属化学成分范围为：Mn≤15%，1.5%≤Ni≤5%，5%≤Al≤12%，Fe≤8%，Pb≤0.02%，Cu≥70%。

本发明的有益效果是：采用上述焊接工艺，施焊完毕检验焊缝外观，焊缝成形良好，未发现裂纹、气孔、咬边等缺陷，48小时后对焊评试板进行了100％渗透探伤检查，焊接接头未发现任何焊接缺陷。 

附图说明

图1是本发明的焊接接头形式的示意图；

图2是本发明焊接工艺的步骤流程图；

图3是本发明焊接工艺得到的焊缝金相组织图。

其中，1、铝青铜母材，2、 低合金钢母材，3、 过渡层，4、焊缝。

具体实施方式

下述实施例仅用于说明本发明，但并不能限定本发明的保护范围。

实施例1

图1、2、3所示，一种铝青铜与低合金钢的焊接工艺，包括以下步骤：

步骤1：焊前准备及一次预热，焊接前将铝青铜母材1与低合金钢母材2表面的水分、油脂、杂质及金属氧化膜进行仔细清理，均要露出金属光泽；接着对铝青铜、低合金钢母材1、2进行预热，预热温度为250℃，并对焊条进行烘焙，烘干温度是200℃，烘干时间2h；

步骤2：堆焊过渡层3，用焊条电弧焊在低合金钢基体上堆焊一层过渡层3，焊条电弧堆焊工序中，电流为100A，电压为21V，焊接速度为7cm/min，层间温度控制在250℃范围内，堆焊完成后将堆焊的过渡层表面打磨光滑；