[发明专利]一种厚规格复合坯高效率组坯焊接方法

说明书

本发明涉及一种厚规格复合坯高效率组坯焊接方法，包括以下步骤：基材的长度和宽度比覆材的长度和宽度各长40‑100mm；将复合坯下基板置于底层，依次放上两块覆材；将边框安装在基板和覆材形成的凹槽中，边框的底边置于凹槽底部，并左右对称；边框将凹槽分割成两个小的坡口；用埋弧焊依次焊接两个坡口。优点是：有效减少了组坯焊接时间，提高了复合板组坯焊接的作业效率。按照本发明方法组坯焊接，组坯效率至少提高50％，对大厚板可以提高1倍以上。另外，由于边框可以起到隔板的作用，不用担心熔化金属流入隔离剂中，无需安装隔板，可以消除隔板工序，提高了成材率。

技术领域

本发明属于复合坯焊接领域，尤其涉及一种厚度在250mm以上的厚规格异质复合坯高效率组坯焊接方法。

背景技术

采用轧制法复合技术，可将化学成分、强度、熔点、热膨胀系数差异较大的金属冶金结合，形成金属层状复合板，使其兼具基层金属的承载能力和覆层金属耐腐蚀、耐氧化等特殊使用性能，同时减少了材料的成本。在复合板生产中，组坯是一个重要的环节。通过焊接的方式，将基材和覆材四种焊接在一起，形成一个整体坯料，以便于通过轧制最后生产出复合板。目前的异质复合板的组坯主要包括真空电子束组坯和电弧焊组坯两种形式。真空电子束组坯具有焊缝熔宽比大、焊接速度快等特点。但真空电子束焊机一次投资过大，限制了这种方法的使用。同时真空电子束焊接容易受磁场等各种因素的影响，焊接质量不稳定。因此，采用常规电弧焊仍然是目前异质复合板组坯中最常用的焊接方法。

在目前普遍采用的对称复合板生产工艺中，基材的尺寸要大于覆材尺寸，基材和覆材之间形成一个凹槽。该凹槽四周用电弧焊填满形成焊缝。为了防止焊接熔化金属流入两个覆材的空隙内，在覆材表面一般预先焊接一个约12-20mm厚的隔板。焊缝深度等于基材和覆材的尺寸差减掉隔板厚度，焊缝的宽度等于两个覆材的厚度，见图1。

由于焊缝在轧制过程中承受很大剪切力作用，为保证轧制过程的顺利完成，焊缝应该保证足够的承载能力。焊缝的承载能力取决与焊缝深度，与焊缝宽度无关。但焊缝宽度却与焊缝总的填充量密切相关。当目标成品复合板规格较高时，相应的覆材坯料规格也需要相应提高。焊缝宽度经常达到60mm以上，甚至80-100mm，造成焊接工作量特别巨大。完成一对复合板组坯过程，仅连续焊接时长就需30-40小时，同时连续焊接作业恶化了焊接条件。另外，由于需要在覆层金属上焊接隔板，基材必须预留更大的尺寸，也影响了最终的复合板成材率，增加了制造成本。利用现有技术生产厚规格复合板，焊接效率低下已经成为整个复合板生产的瓶颈。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明的目的是提供一种厚规格复合坯高效率组坯焊接方法，250mm以上厚度的复合坯在满足复合板质量的前提下，提高复合板的组坯效率，降低复合板制造成本，满足异质复合钢板批量生产要求。

为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种厚规格复合坯高效率组坯焊接方法，包括以下步骤：

1)坯料准备：基材碳钢两块、覆材两块，基材的长度和宽度比覆材的长度和宽度各长40-100mm；

2)表面加工：基材和覆材待接触表面进行加工，去除待接触面的油、锈和氧化层；表面粗糙度Ra＜6μm；

3)覆材加工后涂抹隔离剂，隔离剂涂抹后放置在干燥空气中晾干≥12h；

4)边框加工：边框的横截面为等腰梯形，梯形高度为基材和复材长度差的一半，梯形的下底边为两个覆材厚度之和再减去8-16mm，梯形的侧边和垂线的夹角为30°-50°；一对复合坯加工4条边框，其中两条边框长度与基材长度相等，另外两条边框长度与复材宽度相等；

5)组坯：将复合坯下基板置于底层，依次放上两块覆材；覆材涂抹隔离剂的一侧相对，将隔离剂夹在中间，最后放入复合坯上基板；基板和覆材的加工面两两相对，在放置过程中保证覆材在基板中间位置，每侧基板比覆材长20-50mm；