[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

说明书

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：母材性能：钢板厚度10~20mm，抗拉强度650~700MPa，HV₁₀硬度205~23；坡口形式为双面U型；采用激光+气保焊复合焊接方式；焊接条件：保护气体为78~82%Ar与18~22%CO₂混合，焊接电流210~280A，焊接电压17~28V，焊接速度0.4~0.8m/min；气保焊能量E_g 2.6~10kW，激光焊接功率E₁1.5~4.5kW，复合焊接线能量6~12kJ/cm；焊接特征温度冷速在220~500kK/h；确定焊丝成分；焊接。本发明得到表面焊缝宽9~15mm，余高2.0~2.5mm，根缝宽(1/2厚处)1~3mm；焊接接头硬度波动不超8%，其中热影响区硬度波动不超5%。

技术领域

本发明涉及一种桥壳钢的焊接接头，确切地说，是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。

背景技术

随着中、重型卡车车桥制造技术的发展和汽车节能减重的需要，特别是对于支撑车架和后驱动桥，已大量使用10～20mm厚度的热轧钢板制作冲焊桥壳体，取代了制作工艺复杂、生产效率偏低、笨重、成本较高的铸造桥壳体。目前国内已在热连轧生产线上开发出590/600QK等专用钢牌号。为适应减量化发展趋势，桥壳钢强度级别不断提高。对于抗拉强度达到680MPa的桥壳钢。传统工艺制造的钢碳当量一般达到0.40％以上。近年来为了实现资源节约，降低合金含量，则超快冷技术成为趋势。这种厚度规格的桥壳钢比较适应较大压下量及快速冷技术，碳当量可以低至0.30％。相对于传统TMCP钢，钢的焊接性能在某些方面有所改善，但焊接热影响区性能对焊接线能量比较敏感，力学性能波动有增加，其中问题比较突出的是焊接热影响区软化程度随焊接线能量增加而增加，但对传统电弧焊来说，降低焊接线能量会减少焊接效率。这给此类钢的焊接应用带来很大阻力。

刊登于《东北大学学报》(1999.2)名称为“厚规格汽车桥壳用钢的焊接性能”的文献，采用08Mn2Si焊丝对510MPa级桥壳钢进行了CO₂气保焊，钢的主要化学成分(wt％)为C0.05～0.11,Si0.12～0.18,Mn1.33～1.66,Mo0～0.21,及Nb-Ti-B微合金化，碳当量CE0.33～0.40，焊接接头实际强度只达到430～600MPa,远低于本技术钢板强度680MPa，显然其焊接技术不能应用于本发明所述钢板。

对于较薄的钢板，可以采用单一激光焊接；然而对于厚度较大钢板，单一激光焊接熔深难以达到，开坡口后填丝较为困难，也难以对焊缝性能进行控制。采用这些方法焊接完成后，焊接接头硬度一般存在20％以上的波动，难以满足使用要求。

激光焊是一种能量密度高、焊缝窄、快速加热和快速冷却、穿透力较强的焊接方法；熔化级气体保护焊则具有填充率高的特点，但穿透力差。

气保焊及激光焊两种焊接方法都易于实现自动化。如果能将两种焊接方法进行有机结合，则可充分利用两者的优点，达到快速焊透+填充焊满的焊接效果。但从对现有技术的分析来看，则难得到硬度较为均匀的焊接接头。

中国专利申请号为CN200810042792.3的文献，公开了一种“低合金高强钢激光复合焊缝硬度控制方法”，其在熔化极电弧沿焊接方向置于激光焦点之前，控制熔化极电弧与激光焦点的距离，使激光的光致等离子体与熔化极电弧等离子体保持交互作用，共同形成一个熔池，熔池在熔化极电弧笼罩区域浅，而在光致等离子体区域深；非熔化极电弧沿焊接方向置于激光焦点之后，控制非熔化极电弧与激光焦点的距离，使光致等离子体与非熔化极电弧等离子无显著交互作用，同时非熔化极电弧在光致等离子体的协助下维持稳定燃烧。该文献虽能提高工件对激光功率的吸收能力，改善了激光焊接的搭桥能力，而且降低了焊缝的冷却速度和接头显微硬度，改善了焊缝机械性能，即接头硬度HV母材为195，焊缝224及248，焊接热影响区243及246。但其多用了一个非熔化极电弧，导致设备复杂，且焊接热影响区硬度明显高于母材约20％。焊接硬度显著增加容易导致脆化及疲劳性能下降。