一种高强钢和不锈钢异种金属熔化极气体保护焊焊接工艺

1.本发明属于异种金属焊接工艺技术领域，具体涉及一种高强钢和不锈钢异种金属焊接工艺。


背景技术：

2.高强钢是通过添加多种提高淬透性的合金元素并进行调质处理的高强度钢，具有高强度，韧性好等特性，广泛应用于海工平台厚大构件。不锈钢具有良好的耐腐蚀性和成型性，是核电领域常用材料，采用高强钢和不锈钢生产的复合焊接材料，不仅具有高强钢的性能，还增加了复合材料的耐腐蚀性。所以高强钢和不锈钢焊接件的复合材料正在逐步代替各自的应用领域。
3.高强钢和不锈钢复合材料的生产过程为：不锈钢和高强钢俩块板，通过焊接方式组成耐腐蚀复合坯，即耐腐蚀组合材料的组坯过程，如图1所示。高强钢和不锈钢物理性质差异较大，异质金属连接处受热输入的影响，物理性能发生较大变化。高强钢和不锈钢异种金属传统焊接方式工艺工序繁琐，焊接效率低下，成本高，不适用于高强钢和不锈钢钢异种金属的焊接。


技术实现要素：

4.本发明专利就是针对这一焊接问题，提供了一种关于高强钢和不锈钢异种金属熔化极气体保护焊焊接工艺。
5.为解决高强钢和不锈钢组成复合材料坯件时，异种金属工艺技术问题，本发明提供一种高强钢和不锈钢异种金属熔化极气体保护焊焊接工艺，通过对焊接位置，焊接工艺参数，焊枪设计等的控制，使焊接完成后焊缝无裂纹，无气孔等缺陷。以达到良好成形，获得目标相近的异种金属焊接坯件，进而提高焊接效率。
附图说明：
6.图1为高强钢和不锈钢异种金属焊接工艺示意图。图1中：1—高强钢，2—自主设计焊枪，3—不锈钢，4—基板，5—第一道焊接，6—第二道焊接，7—第三道焊接，8—第四道焊接，9—焊丝。
7.本发明的技术方案如下：
8.其焊接过程包括以下步骤：
9.高强钢和不锈钢异种金属熔化极气体保护焊焊接工艺，焊接示意图如图1所示，包括如下步骤：
10.步骤(1)，选择干燥、无油、无锈的308l不锈钢焊丝，并在使用前和焊接区域内保持焊丝干燥、无油、无锈；用砂纸和纱布去除待焊表面杂质，然后用酒精擦拭，用吹风机吹干待焊。
11.步骤(2)第一道焊接时，将焊枪移至焊道中间，使焊丝尖端对中，从最底部开始，焊
丝干伸长为14mm,在焊丝尖端距离焊道底部为1mm处起弧,焊接完成后，稍微延长保护气通气，之后快速清理侧壁表面飞溅物和焊缝表面氧化皮和焊渣，完成第一道打底焊接；
12.步骤(3)，第一道焊接完成后，稍微抬起焊枪，手动送丝，剪除焊丝头部氧化段，调整焊枪位置，在第一道焊缝的基础上，使焊丝干伸长为14mm,焊丝尖端距离第一道焊缝表面1mm处起弧，焊接完成后，稍微延长保护气通气，快速清理侧壁表面飞溅物和焊缝表面氧化皮和焊渣，完成第二道焊接。如此重复步骤(3)完成第三道，第四道，第n道焊接。每一次焊接完成后都应清理飞溅物、氧化皮和焊渣，焊接过程是连续不间断焊接，直至高强钢和不锈钢坡口满焊完成。
13.所述步骤(2)—(4)的焊接条件如下：焊接电压为23+4v，焊接电流为180+60a，送丝速度为6+3m/min焊接速度为110+30mm/min.焊枪摆动速度为90
°
+30
°
/s,摆动宽度为5+4mm,坡口深度15+45mm左右，坡口宽度12+6mm左右，焊接保护气为95％ar+5％co
2,
保护气流量25l/min，层间温度为室温的条件下，对高强钢和不锈钢坡口进行满焊焊接，且焊接时接线法为直流正接；
14.进一步优选的高强钢和不锈钢异种金属熔化极气体保护焊焊接工艺，包括如下步骤：
15.步骤(1)，选择干燥、无油、无锈的308l不锈钢焊丝，并在使用前和焊接区域内保持焊丝干燥、无油、无锈；用砂纸和纱布去除待焊表面杂质，然后用酒精擦拭，用吹风机吹干待焊。
16.步骤(2)第一道焊接时，将焊枪移至焊道中间，使焊丝尖端对中，从最底部开始，焊丝干伸长为14mm,在焊丝尖端距离焊道底部为1mm处起弧,焊接完成后，稍微延长保护气通气，之后快速清理侧壁表面飞溅物和焊缝表面氧化皮和焊渣，完成第一道打底焊接；
17.步骤(3)，第一道焊接完成后，稍微抬起焊枪，手动送丝，剪除焊丝头部氧化段，调整焊枪位置，在第一道焊缝的基础上，使焊丝干伸长为14mm,焊丝尖端距离第一道焊缝表面1mm处起弧，焊接完成后，稍微延长保护气通气，快速清理侧壁表面飞溅物和焊缝表面氧化皮和焊渣，完成第二道焊接。如此重复步骤(3)完成第三道，第四道，第n道焊接。每一次焊接完成后都应清理飞溅物、氧化皮和焊渣，焊接过程是连续不间断焊接，直至高强钢和不锈钢坡口满焊完成。
18.所述步骤(2)—(4)的焊接条件如下：焊接电压为23.1v，焊接电流为180a，送丝速度为6m/min焊接速度为110mm/min.焊枪摆动速度为90
°
/s,摆动宽度为5mm,坡口深度15mm左右，坡口宽度12mm左右，焊接保护气为95％ar+5％co
2,
保护气流量25l/min，层间温度为室温的条件下，对高强钢和不锈钢坡口进行满焊焊接，且焊接时接线法为直流正接；
19.进一步优选的高强钢和不锈钢异种金属熔化极气体保护焊焊接工艺，包括如下步骤：
20.步骤(1)，选择干燥、无油、无锈的308l不锈钢焊丝，并在使用前和焊接区域内保持焊丝干燥、无油、无锈；用砂纸和纱布去除待焊表面杂质，然后用酒精擦拭，用吹风机吹干待焊。
21.步骤(2)第一道焊接时，将焊枪移至焊道中间，使焊丝尖端对中，从最底部开始，焊丝干伸长为14mm,在焊丝尖端距离焊道底部为1mm处起弧,焊接完成后，稍微延长保护气通气，之后快速清理侧壁表面飞溅物和焊缝表面氧化皮和焊渣，完成第一道打底焊接；
22.步骤(3)，第一道焊接完成后，稍微抬起焊枪，手动送丝，剪除焊丝头部氧化段，调整焊枪位置，在第一道焊缝的基础上，使焊丝干伸长为14mm,焊丝尖端距离第一道焊缝表面1mm处起弧，焊接完成后，稍微延长保护气通气，快速清理侧壁表面飞溅物和焊缝表面氧化皮和焊渣，完成第二道焊接。如此重复步骤(3)完成第三道，第四道，第n道焊接。每一次焊接完成后都应清理飞溅物、氧化皮和焊渣，焊接过程是连续不间断焊接，直至高强钢和不锈钢坡口满焊完成。
23.所述步骤(2)—(4)的焊接条件如下：焊接电压为24.6v，焊接电流为200a，送丝速度为7m/min焊接速度为120mm/min.焊枪摆动速度为100
°
/s,摆动宽度为6mm,坡口深度25mm，坡口宽度14mm，焊接保护气为95％ar+5％co
2,
保护气流量25l/min，层间温度为室温的条件下，对高强钢和不锈钢坡口进行满焊焊接，且焊接时接线法为直流正接；进一步优选的高强钢和不锈钢异种金属熔化极气体保护焊焊接工艺，包括如下步骤：
24.步骤(1)，选择干燥、无油、无锈的308l不锈钢焊丝，并在使用前和焊接区域内保持焊丝干燥、无油、无锈；用砂纸和纱布去除待焊表面杂质，然后用酒精擦拭，用吹风机吹干待焊。
25.步骤(2)第一道焊接时，将焊枪移至焊道中间，使焊丝尖端对中，从最底部开始，焊丝干伸长为14mm,在焊丝尖端距离焊道底部为1mm处起弧,焊接完成后，稍微延长保护气通气，之后快速清理侧壁表面飞溅物和焊缝表面氧化皮和焊渣，完成第一道打底焊接；
26.步骤(3)，第一道焊接完成后，稍微抬起焊枪，手动送丝，剪除焊丝头部氧化段，调整焊枪位置，在第一道焊缝的基础上，使焊丝干伸长为14mm,焊丝尖端距离第一道焊缝表面1mm处起弧，焊接完成后，稍微延长保护气通气，快速清理侧壁表面飞溅物和焊缝表面氧化皮和焊渣，完成第二道焊接。如此重复步骤(3)完成第三道，第四道，第n道焊接。每一次焊接完成后都应清理飞溅物、氧化皮和焊渣，焊接过程是连续不间断焊接，直至高强钢和不锈钢坡口满焊完成。
27.所述步骤(2)—(4)的焊接条件如下：焊接电压为26.2v，焊接电流为220a，送丝速度为8m/min焊接速度为120mm/min.焊枪摆动速度为110
°
/s,摆动宽度为7mm,坡口深度45mm，坡口宽度16mm，焊接保护气为95％ar+5％co
2,
保护气流量25l/min，层间温度为室温的条件下，对高强钢和不锈钢坡口进行满焊焊接，且焊接时接线法为直流正接；进一步优选的高强钢和不锈钢异种金属熔化极气体保护焊焊接工艺，包括如下步骤：
28.步骤(1)，选择干燥、无油、无锈的308l不锈钢焊丝，并在使用前和焊接区域内保持焊丝干燥、无油、无锈；用砂纸和纱布去除待焊表面杂质，然后用酒精擦拭，用吹风机吹干待焊。
29.步骤(2)第一道焊接时，将焊枪移至焊道中间，使焊丝尖端对中，从最底部开始，焊丝干伸长为14mm,在焊丝尖端距离焊道底部为1mm处起弧,焊接完成后，稍微延长保护气通气，之后快速清理侧壁表面飞溅物和焊缝表面氧化皮和焊渣，完成第一道打底焊接；
30.步骤(3)，第一道焊接完成后，稍微抬起焊枪，手动送丝，剪除焊丝头部氧化段，调整焊枪位置，在第一道焊缝的基础上，使焊丝干伸长为14mm,焊丝尖端距离第一道焊缝表面1mm处起弧，焊接完成后，稍微延长保护气通气，快速清理侧壁表面飞溅物和焊缝表面氧化皮和焊渣，完成第二道焊接。如此重复步骤(3)完成第三道，第四道，第n道焊接。每一次焊接完成后都应清理飞溅物、氧化皮和焊渣，焊接过程是连续不间断焊接，直至高强钢和不锈钢
坡口满焊完成。
31.所述步骤(2)—(4)的焊接条件如下：焊接电压为27.7v，焊接电流为240a，送丝速度为8.9m/min焊接速度为130mm/min.焊枪摆动速度为120
°
/s,摆动宽度为8mm,坡口深度60mm，坡口宽度18mm，焊接保护气为95％ar+5％co
2,
保护气流量25l/min，层间温度为室温的条件下，对高强钢和不锈钢坡口进行满焊焊接，且焊接时接线法为直流正接。
32.本发明与现有技术相比，其有益效果为：
33.采用本发明的技术与方案，保证了高强钢和不锈钢异种金属焊接工艺，焊缝无裂纹，无气孔，无侧壁未熔合等缺陷。以达到良好成形，获得目标相近的异种金属焊接坯件。为核电领域异种金属焊接提供相关参考。且高强钢和不锈钢异种金属传统焊接方式工艺工序繁琐，焊接效率低下，成本高，不适用于高强钢和不锈钢钢异种金属的焊接。本发明涉及的原料和设备无特殊要求，进而提高了焊接效率，降低焊接成本。

技术特征：
1.一种高强钢和不锈钢异种金属熔化极气体保护焊焊接工艺。其特征步骤如下：步骤(1)，选择干燥、无油、无锈的308l不锈钢焊丝，并在使用前和焊接区域内保持焊丝干燥、无油、无锈；用砂纸和纱布去除待焊表面杂质，然后用酒精擦拭，用吹风机吹干待焊；步骤(2)第一道焊接时，将焊枪移至焊道中间，使焊丝尖端对中，从最底部开始，焊丝干伸长为14mm,在焊丝尖端距离焊道底部为1mm处起弧,焊接完成后，稍微延长保护气通气，之后快速清理侧壁表面飞溅物和焊缝表面氧化皮和焊渣，完成第一道打底焊接；步骤(3)，第一道焊接完成后，稍微抬起焊枪，手动送丝，剪除焊丝头部氧化段，调整焊枪位置，在第一道焊缝的基础上，使焊丝干伸长为14mm,焊丝尖端距离第一道焊缝表面1mm处起弧，焊接完成后，稍微延长保护气通气，快速清理侧壁表面飞溅物和焊缝表面氧化皮和焊渣，完成第二道焊接。如此重复步骤(3)完成第三道，第四道，第n道焊接。每一次焊接完成后都应清理飞溅物、氧化皮和焊渣，焊接过程是连续不间断焊接，直至高强钢和不锈钢坡口满焊完成。所述步骤(2)—(4)的焊接条件如下：焊接电压为23+4v，焊接电流为180+60a，送丝速度为6+3m/min焊接速度为110+30mm/min.焊枪摆动速度为90
°
+30
°
/s,摆动宽度为5+4mm,坡口深度15+45mm左右，坡口宽度12+6mm左右，焊接保护气为95％ar+5％co
2,
保护气流量25l/min，层间温度为室温的条件下，对高强钢和不锈钢坡口进行满焊焊接，且焊接时接线法为直流正接。2.根据权利要求1所述的高强钢和不锈钢异种金属熔化极气体保护焊焊接工艺，其特征在于所述焊丝为市购的普通不锈钢焊丝，直径为1.2mm。3.根据权利要求1所述的高强钢和不锈钢异种金属熔化极气体保护焊焊接工艺，其特征在于焊接长度可自由设置。4.根据权利要求1所述的高强钢和不锈钢异种金属熔化极气体保护焊焊接工艺，其特征在于如下步骤：步骤(1)，选择干燥、无油、无锈的308l不锈钢焊丝，并在使用前和焊接区域内保持焊丝干燥、无油、无锈；用砂纸和纱布去除待焊表面杂质，然后用酒精擦拭，用吹风机吹干待焊；步骤(2)第一道焊接时，将焊枪移至焊道中间，使焊丝尖端对中，从最底部开始，焊丝干伸长为14mm,在焊丝尖端距离焊道底部为1mm处起弧,焊接完成后，稍微延长保护气通气，之后快速清理侧壁表面飞溅物和焊缝表面氧化皮和焊渣，完成第一道打底焊接；步骤(3)，第一道焊接完成后，稍微抬起焊枪，手动送丝，剪除焊丝头部氧化段，调整焊枪位置，在第一道焊缝的基础上，使焊丝干伸长为14mm,焊丝尖端距离第一道焊缝表面1mm处起弧，焊接完成后，稍微延长保护气通气，快速清理侧壁表面飞溅物和焊缝表面氧化皮和焊渣，完成第二道焊接。如此重复步骤(3)完成第三道，第四道，第n道焊接。每一次焊接完成后都应清理飞溅物、氧化皮和焊渣，焊接过程是连续不间断焊接，直至高强钢和不锈钢坡口满焊完成。所述步骤(2)—(4)的焊接条件如下：焊接电压为23.1v，焊接电流为180a，送丝速度为6m/min焊接速度为110mm/min.焊枪摆动速度为90
°
/s,摆动宽度为5mm,坡口深度15mm左右，坡口宽度12mm左右，焊接保护气为95％ar+5％co
2,
保护气流量25l/min，层间温度为室温的条件下，对高强钢和不锈钢坡口进行满焊焊接，且焊接时接线法为直流正接。5.根据权利要求1所述的高强钢和不锈钢异种金属熔化极气体保护焊焊接工艺，其特
征在于如下步骤：步骤(1)，选择干燥、无油、无锈的308l不锈钢焊丝，并在使用前和焊接区域内保持焊丝干燥、无油、无锈；用砂纸和纱布去除待焊表面杂质，然后用酒精擦拭，用吹风机吹干待焊；步骤(2)第一道焊接时，将焊枪移至焊道中间，使焊丝尖端对中，从最底部开始，焊丝干伸长为14mm,在焊丝尖端距离焊道底部为1mm处起弧,焊接完成后，稍微延长保护气通气，之后快速清理侧壁表面飞溅物和焊缝表面氧化皮和焊渣，完成第一道打底焊接；步骤(3)，第一道焊接完成后，稍微抬起焊枪，手动送丝，剪除焊丝头部氧化段，调整焊枪位置，在第一道焊缝的基础上，使焊丝干伸长为14mm,焊丝尖端距离第一道焊缝表面1mm处起弧，焊接完成后，稍微延长保护气通气，快速清理侧壁表面飞溅物和焊缝表面氧化皮和焊渣，完成第二道焊接。如此重复步骤(3)完成第三道，第四道，第n道焊接。每一次焊接完成后都应清理飞溅物、氧化皮和焊渣，焊接过程是连续不间断焊接，直至高强钢和不锈钢坡口满焊完成。所述步骤(2)—(4)的焊接条件如下：焊接电压为24.6v，焊接电流为200a，送丝速度为7m/min焊接速度为120mm/min.焊枪摆动速度为100
°
/s,摆动宽度为6mm,坡口深度25mm，坡口宽度14mm，焊接保护气为95％ar+5％co
2,
保护气流量25l/min，层间温度为室温的条件下，对高强钢和不锈钢坡口进行满焊焊接，且焊接时接线法为直流正接。6.根据权利要求1所述的高强钢和不锈钢异种金属熔化极气体保护焊焊接工艺，其特征在于如下步骤：步骤(1)，选择干燥、无油、无锈的308l不锈钢焊丝，并在使用前和焊接区域内保持焊丝干燥、无油、无锈；用砂纸和纱布去除待焊表面杂质，然后用酒精擦拭，用吹风机吹干待焊；步骤(2)第一道焊接时，将焊枪移至焊道中间，使焊丝尖端对中，从最底部开始，焊丝干伸长为14mm,在焊丝尖端距离焊道底部为1mm处起弧,焊接完成后，稍微延长保护气通气，之后快速清理侧壁表面飞溅物和焊缝表面氧化皮和焊渣，完成第一道打底焊接；步骤(3)，第一道焊接完成后，稍微抬起焊枪，手动送丝，剪除焊丝头部氧化段，调整焊枪位置，在第一道焊缝的基础上，使焊丝干伸长为14mm,焊丝尖端距离第一道焊缝表面1mm处起弧，焊接完成后，稍微延长保护气通气，快速清理侧壁表面飞溅物和焊缝表面氧化皮和焊渣，完成第二道焊接。如此重复步骤(3)完成第三道，第四道，第n道焊接。每一次焊接完成后都应清理飞溅物、氧化皮和焊渣，焊接过程是连续不间断焊接，直至高强钢和不锈钢坡口满焊完成。所述步骤(2)—(4)的焊接条件如下：焊接电压为26.2v，焊接电流为220a，送丝速度为8m/min焊接速度为110+50mm/min.焊枪摆动速度为110
°
/s,摆动宽度为7mm,坡口深度45mm，坡口宽度16mm，焊接保护气为95％ar+5％co
2,
保护气流量25l/min，层间温度为室温的条件下，对高强钢和不锈钢坡口进行满焊焊接，且焊接时接线法为直流正接。7.根据权利要求1所述的高强钢和不锈钢异种金属熔化极气体保护焊焊接工艺，其特征在于如下步骤：步骤(1)，选择干燥、无油、无锈的308l不锈钢焊丝，并在使用前和焊接区域内保持焊丝干燥、无油、无锈；用砂纸和纱布去除待焊表面杂质，然后用酒精擦拭，用吹风机吹干待焊；步骤(2)第一道焊接时，将焊枪移至焊道中间，使焊丝尖端对中，从最底部开始，焊丝干伸长为14mm,在焊丝尖端距离焊道底部为1mm处起弧,焊接完成后，稍微延长保护气通气，之
后快速清理侧壁表面飞溅物和焊缝表面氧化皮和焊渣，完成第一道打底焊接；步骤(3)，第一道焊接完成后，稍微抬起焊枪，手动送丝，剪除焊丝头部氧化段，调整焊枪位置，在第一道焊缝的基础上，使焊丝干伸长为14mm,焊丝尖端距离第一道焊缝表面1mm处起弧，焊接完成后，稍微延长保护气通气，快速清理侧壁表面飞溅物和焊缝表面氧化皮和焊渣，完成第二道焊接。如此重复步骤(3)完成第三道，第四道，第n道焊接。每一次焊接完成后都应清理飞溅物、氧化皮和焊渣，焊接过程是连续不间断焊接，直至高强钢和不锈钢坡口满焊完成。所述步骤(2)—(4)的焊接条件如下：焊接电压为27.7v，焊接电流为240a，送丝速度为8.9m/min焊接速度为130mm/min.焊枪摆动速度为120
°
/s,摆动宽度为8mm,坡口深度60mm，坡口宽度18mm左右，焊接保护气为95％ar+5％co
2,
保护气流量25l/min，层间温度为室温的条件下，对高强钢和不锈钢坡口进行满焊焊接，且焊接时接线法为直流正接。

技术总结
本发明设计一种高强钢和不锈钢异种金属熔化极气体保护焊焊接工艺，属于异种金属焊接工艺技术领域。该工艺通过对焊接位置，焊接参数，焊枪设计等的控制和调整，使焊接完成后焊缝无裂纹，无气孔等缺陷。以达到良好成形，获得目标相近的异种金属焊接坯件。为核电领域异种金属焊接提供相关参考。高强钢和不锈钢异种金属传统焊接方式工艺工序繁琐，焊接效率低下，成本高，不适用于高强钢和不锈钢钢异种金属的焊接。本发明涉及的原料和设备无特殊要求，进而提高了焊接效率，降低焊接成本。降低焊接成本。降低焊接成本。


技术研发人员：肖逸锋 张恒 徐望辉 宋章 王登科
受保护的技术使用者：湘潭大学
技术研发日：2023.04.17
技术公布日：2023/7/20