[发明专利]一种用于ZGMn13Mo高锰钢与A514低合金钢的打底层焊接工艺

说明书

本发明公开了一种用于ZGMn13Mo高锰钢与A514低合金钢的打底层焊接工艺，适用于异种钢材焊接技术领域。该工艺针对ZGMn13Mo高锰钢与A514低合金钢异种钢在焊接过程中普遍存在的焊接裂纹问题，在采用熔化极气体保护焊的焊接方法，保证焊接电流与焊接速度不变的前提下，通过改变焊接电流，获得合适的热输入同时改善了焊缝形貌，实现了25mm厚的ZGMn13Mo高锰钢与A514低合金钢在打底层GMAW焊接过程中，焊缝连续性与均匀性良好，无明显宏观焊接裂纹缺陷。该焊接工艺能够改善焊缝成形质量，显著提高ZGMn13Mo高锰钢与A514低合金钢异种钢焊接接头质量。本发明对于促进ZGMn13Mo高锰钢与A514低合金钢异种钢焊接实际工程应用和发展具有重要意义。

技术领域

本发明提出的一种用于ZGMn13Mo高锰钢与A514低合金钢的打底层焊接工艺，属于异种钢焊接技术领域，适用于改善高锰钢与低合金钢打底层焊接过程产生的焊接裂纹等主要问题。

背景技术

ZGMn13Mo高锰钢是一种抗磨钢，具有高的抗拉强度、塑性、韧性、耐磨性以及良好的综合力学性能，即使材料磨损很薄即使零件磨损到很薄，仍能承受较大的冲击载荷而不致破裂，可用于制作各种耐冲击的磨损件，如挖掘机的铲齿、圆锥式破碎机的轧面壁和破碎壁、颚式破碎机岔板、球磨机衬板、铁路辙岔、板锤、锤头等，是交通运输、冶金矿山等领域中大量使用的重要材料。A514钢是ASTM标准下的经淬火与回火的高强度可焊接钢板，可分为八种级别，主要用途是用在需要高抗拉，高屈服的场所，如工程汽车升降齿轮、海洋平台用的齿条以及电铲铲斗的斗体等，A514钢大体机械性能与我国Q690相似，具有高抗拉强度、高屈服强度。

ZGMn13Mo高锰钢的线膨胀系数是低碳钢的1.6倍，但热导率仅是低碳钢的1/6，所以焊接时会产生很大的应力，在S、P有害杂质的作用下，极易产生焊缝热裂纹和热影响区的液化裂纹。A514钢因其合金化原理，加入了多种提高淬透性的合金元素，从而导致淬硬倾向较大，有很大的冷裂倾向。对于异种钢焊接，由于母材金属之间和母材金属与填充材料之间热膨胀系数以及导热系数等性能显著差异，从而导致焊接过程中产生更大的焊接应力，进一步增加裂纹倾向。此类异种钢在实际构件中应用经常出现通长的宏观焊接裂纹。

针对上述问题，采用熔化极气体保护焊，相对传统的钨极氩弧焊，具有热源集中、线能量小的特点，有利于抑制裂纹的产生。对于ZGMn13Mo高锰钢、A514低合金钢同种钢的焊接，目前具有成熟的焊接工艺改善焊接过程中出现的焊接裂纹、接头软化等焊接缺陷。但是，ZGMn13Mo高锰钢与A514低合金钢的异种钢焊接研究基础薄弱，尚未形成系统的焊接工艺改善方案。

目前，针对ZGMn13Mo高锰钢与A514低合金钢的异种钢焊接出现的焊接裂纹问题尚未得到较好的解决，一定程度上制约了ZGMn13Mo高锰钢与A514低合金钢在焊接结构上的应用发展。

发明内容

鉴于背景技术的局限性，本发明提出了一种用于ZGMn13Mo高锰钢与A514低合金钢的打底层焊接工艺，无需复杂的外部工装，采用牌号为ER309LT1-1的Cr-Ni奥氏体钢焊丝，通过调节焊接工艺参数，显著改善了ZGMn13Mo高锰钢与A514低合金钢打底层焊接产生的焊接裂纹问题，获得连续均匀的焊缝成形，可为ZGMn13Mo高锰钢与A514低合金钢GMAW焊接提供借鉴。

本发明的技术方案为：

一种用于ZGMn13Mo高锰钢与A514低合金钢的打底层焊接工艺，母材采用厚度为25mm的ZGMn13Mo高锰钢与A514低合金钢厚板，坡口为60°，采用对接形式；采用直径为1.6mm的ER309LT1-药芯焊丝作为填充材料；采用熔化极气体保护焊的焊接方法，焊接电流为180-240A，焊接电压为24V，焊接速度为40cm/min，；采用82％Ar+18％CO₂作为保护气体，流量为25L/min。

进一步地，所采用的焊接设备为熔化极气体保护焊接系统，主要由松下TA-1400焊接机器人、松下TRANS-30电源、松下YD-ABD35机器人控制柜构成。