[发明专利]一种稳定高氮钢焊丝熔化极气保焊熔滴过渡的方法

说明书

本发明属于熔化极电弧焊接领域，具体涉及一种稳定高氮钢焊丝熔化极气保焊熔滴过渡的方法。包括如下步骤：步骤(1)：对高氮钢焊丝进行表面脱氮处理；使得高氮钢焊丝表面脱氮层深度为300～500μm左右，脱氮层N元素含量≤0.2％；步骤(2)：在常规低频直流脉冲方波电流焊接的基础上，在峰值电流叠加或在峰值和基值电流同时叠加超音频直流脉冲电流的超音频复合低频双脉冲熔化极气保焊接工艺进行焊接。本发明通过叠加超音频电流带来的高频效应和趋肤效应，减小热输入，降低飞溅，降低N元素的逸出，进一步改善晶粒组织，最终实现一种稳定熔滴过渡的过程。

技术领域

本发明属于熔化极电弧焊接领域，具体涉及一种稳定高氮钢焊丝熔化极气保焊熔滴过渡的方法。

背景技术

高氮奥氏体不锈钢是一种近年来发展迅速的新型奥氏体不锈钢，用N元素代替Ni元素作为钢材中的主要奥氏体化元素，具有高强度、高韧性和高耐腐蚀性能及良好的冲击性能；由于其加工成本不高，因而在大型基建、航空航天、军工企业等领域受得到了广泛关注和应用。在高氮钢焊接过程中，利用气体放电形成电弧产生的热量熔化焊丝，从而实现钢材焊接。一方面，由于焊接过程中产生大量的电弧热，N元素含量会随着温度的升高逐渐下降，从而使氮在熔滴中形成氮气，随着焊接的进行氮气逐渐聚集形成气泡，而氮气从熔滴中逸出会使得熔滴炸裂，无法实现稳定的熔滴过渡；另一方面，由于焊接完成后的冷却速率很快，使得部分焊缝中的氮气泡溶解度降低而来不及逸出，在焊缝中形成氮气孔，还会导致焊接过程中出现大量飞溅。

使用脉冲熔化极气体保护焊对高氮钢进行焊接时，能够实现在较小的热输入下实现稳定的焊接，降低钢材中的氮损失，但是峰值电流对焊接过程影响很大，峰值电流过大会使得热输入增大，加大氮气逸出，熔滴会以一脉多滴形态过渡，过渡不稳定，而峰值电流过小时热输入降低，熔滴以短路过渡的形式过渡，常常伴有爆破声，飞溅严重，焊缝成形差。

在使用普通不锈钢保护气(纯Ar或者Ar、He混合气)对高氮钢进行焊接时，焊缝表面飞溅量较多，表面焊缝纹理紊乱，焊道边缘不平直，同时存在一定程度的咬边现象；除此之外，焊接保护气氛中缺少氮气的补充，会在焊缝表面形成氮气孔，气孔的形成使得焊缝中氮含量损失，进而造成力学性能和耐蚀性下降。

发明内容

本发明的目的在于提供一种稳定高氮钢焊丝熔化极气保焊熔滴过渡的方法。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种稳定高氮钢焊丝熔化极气保焊熔滴过渡的方法，包括如下步骤：

步骤(1)：对高氮钢焊丝进行表面脱氮处理；使得高氮钢焊丝表面脱氮层深度为300～500μm左右，脱氮层N元素含量≤0.2％；

步骤(2)：在常规低频直流脉冲方波电流焊接的基础上，在峰值电流叠加或在峰值和基值电流同时叠加超音频直流脉冲电流的超音频复合低频双脉冲熔化极气保焊接工艺进行焊接。

进一步的，步骤(1)中采用的高氮钢焊丝的成分如下：

采用的高氮钢焊丝Cr元素含量为18％～22％，Mn元素含量为17％～20％，Ni元素含量为1.5％～2.5％，N元素含量为0.6％～1.2％，C元素含量≤0.05％，Si元素含量≤0.07％，S元素含量≤0.01％，P元素含量≤0.0035％，其余为Fe元素。

进一步的，高氮钢焊丝的直径为1.0～1.6mm。

进一步的，步骤(1)中的表面脱氮处理的具体方法如下：

将高氮钢焊丝放入真空炉中，设置真空炉的真空度≤0.1MPa，在900～1000℃温度下保温4～6小时，使焊丝表层氮元素通过真空扩散逸出，达到焊丝表面脱氮的目的。

进一步的，步骤(2)中“常规低频直流脉冲”的参数如下：

频率为1～500Hz，脉冲基值电流为30～60A，脉冲峰值电流为220～280A。