[发明专利]一种能使超快冷高强桥壳钢焊接接头硬度匹配并均匀的复合焊接方法

权利要求书

1.一种能使超快冷高强桥壳钢焊接接头硬度匹配并均匀的复合焊接方法，其步骤：

1) 母材性能：钢板厚度在10~20mm，抗拉强度在650~700MPa，HV₁₀硬度在205~230,为C-Si--Mn系钢，且为Nb+Ti微合金化；碳当量CE在0.29~0.33，敏感裂纹系数Pcm在0.13~0.15；

2) 焊缝坡口形式，为双面U型，底部弧度半径R在1.5~2.5mm，钝边在6.0~7.5mm，坡口角度在10~15º；

3）焊接采用激光+气保焊复合焊接方式：激光束在先，气保电弧在后；

4） 焊接工艺条件：保护气体为78~82%Ar与18~22%CO₂混合气，焊接电流在210~280A，焊接电压在17~28V，焊接速度在0.4~0.8m/min；气保焊能量E_g在2.6~10kW，激光焊接功率E₁在1.5~4.5KW，复合焊接线能量在6~12kJ/cm；焊接特征温度冷速在220~500K/h；

按下式控制焊接硬度：

式中：Hv—为维氏硬度，其在设定与母材维氏硬度相同的条件下，根据式中各元素将拟定值代入公式进行计算；当计算焊接热影响区或焊缝硬度时，各元素分别取值为母材或焊缝成分；

Vr—为特征温度的冷却速度，单位为kK/h，它是焊接工艺及热循环的主要指标；

说明：式中未将Nb及Ti加入，是由于母材中这两种元素为微合金化元素，在本技术焊接工艺条件下，其含量对焊接硬度的影响可忽略不计；

5）焊丝成分的确定按照上述公式进行：式中各元素为焊缝成分，其由焊丝及母材共同决定；焊丝各元素重量百分比取值：C≤0.09, Mn1.20～1.50, Si0.40～0.7, Ni0.6～1.0,Cu0.10～0.25, Ti0.04~0.10, Cr+Mo≤0.15, S≤0.015, P ≤0.020；根据所确定的元素及含量范围制备的焊丝直径在Φ0.8~1.0mm；

6）进行焊接

在整个焊接过程中，始终采用激光束在前，气保电弧在后的复合方式进行焊接，并控制激光束与焊丝之间的间距在1.8~2.2mm；为双面焊接；

先进行一道次打底焊接，控制打底焊接时的E₁/E_g在0.7~1.5；

后进行充填焊接直至焊缝达到要求，控制充填焊接时的E₁/E_g在0.2~0.3；

需要说明的是：E₁及E_g均不能为0。

2.如权利要求1所述的一种能使超快冷高强桥壳钢焊接接头硬度匹配并均匀的复合焊接方法，其特征在于：所述母材的组分及重量百分比含量在：C：0.05~0.08%，Si：0.10~0.30%，Mn：1.35~1.70%，P≤0.015%， S≤0.005%，Nb+Ti不超过0.1%，Cu、Cr、Ni为残余元素，其余为Fe及不可避免的其它元素。

3.如权利要求1所述的一种能使超快冷高强桥壳钢焊接接头硬度匹配并均匀的复合焊接方法，其特征在于：打底焊接时的E₁/E_g在0.78~1.35。

4.如权利要求1所述的一种能使超快冷高强桥壳钢焊接接头硬度匹配并均匀的复合焊接方法，其特征在于：充填焊接时的E₁/E_g在0.23~0.28。

5.如权利要求1所述的一种能使超快冷高强桥壳钢焊接接头硬度匹配并均匀的复合焊接方法，其特征在于：激光束与焊丝之间的间距在1.9~2.1mm。