一种特种车辆高氮钢车体焊接工艺制造技术

本发明专利技术属于装甲车辆焊接制造技术领域，具体涉及一种特种车辆高氮钢车体焊接制造所用的焊接工艺，高氮钢车体焊接使用的焊丝为多股绞合焊丝，是由多根较细的单焊丝按照一定的结构螺旋绞合而成，单焊丝直径不足0.55mm，多股绞合后焊丝直径为1.6mm；利用多股绞合焊丝的特有结构，有利于对不同成分的单丝进行优化组合，合理搭配固氮元素及释氮元素的含量，改善焊接熔池的固氮量，并匹配不同的焊接工艺方法，使焊接焊缝避免焊接缺陷、减少晶界脆性化合物的析出，保证高氮钢焊缝力学性能及耐蚀性能。

A Welding Process of High Nitrogen Steel Car Body for Special Vehicles

The invention belongs to the technical field of welding and manufacturing of armored vehicles, and specifically relates to a welding process used for welding and manufacturing of high nitrogen steel car body of special vehicles. The welding wire used for welding high nitrogen steel car body is multi-stranded welding wire, which is made of several thin single welding wires spirally twisted according to a certain structure. The diameter of single welding wire is less than 0.55 mm, and the diameter of multi-stranded welding wire is 1.6 mm. The unique structure of stranded wire is conducive to optimizing the combination of single wires with different components, rationally matching the content of nitrogen fixing elements and nitrogen releasing elements, improving the nitrogen fixing quantity of welding pool, and matching different welding process methods, so as to avoid welding defects, reduce the precipitation of brittle compounds at grain boundaries, and ensure the mechanical properties and corrosion resistance of high nitrogen steel welds.

【技术实现步骤摘要】
一种特种车辆高氮钢车体焊接工艺
本专利技术属于装甲车辆工艺焊接
，具体涉及一种特种车辆高氮钢车体焊接工艺。
技术介绍
装甲车体作为装甲车辆的重要部件之一，是装甲车辆的重要承载平台，提高车体的承载能力、越野、防护能力,采用新型装甲材料是发展的需要。目前我厂常用的装甲车体材料多为616装甲钢，工程化应用很高，生产的特种装甲车辆，种类繁多，生产批量大，在焊接制造过程中的工作极其繁重，但616装甲钢材料性能相对较低；随着冶炼技术的不断发展，高氮钢产品日趋成熟，推进其工程化应用，焊接性能是重要的性能考核指标，更是影响高氮钢工程应用的关键。高氮钢材料用于特种车辆车体焊接制造，高氮钢产品虽已走向成熟，但配套焊丝还远远未跟上，目前市场上还未出现完全满足高氮钢焊接性能要求的焊丝。高氮钢的焊接不但要面临避免焊接缺陷、减少晶界脆性化合物的析出等问题，而且还要解决焊缝中氮损失的问题，这些问题将会导致高氮钢焊缝力学性能及耐蚀性能降低，因而焊接难度更大。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种特种车辆高氮钢车体焊接工艺，专门用于高氮钢材料的焊接。保证特种车辆的车体焊接制造，焊接性能满足车体的高承载能力、越野、防护能力，即可靠又通用。本专利技术的技术方案：一种特种车辆高氮钢车体焊接工艺，具体工艺参数为：焊接母材：高氮钢；板厚：8～15mm；焊材：TP-N1670高氮钢多股绞合焊丝；焊接形式：外角接、内角接、平对接；焊缝结构：5～8个焊脚，根部间隙0～2mm，焊缝与母材间平滑过渡；焊接位置：平焊，少量的横焊和立焊；保护气体体积比：97.5％Ar+2.5％CO2，流量：16-20L/min。所述的TP-N1670高氮钢多股绞合焊丝是由多根较细的单焊丝按照一定结构螺旋绞合而成，单焊丝直径≤0.55mm，多股绞合后焊丝直径为1.6mm，绞股结构为1×7、成分结构为4+2+1，焊丝各组分及质量百分含量为C0.03-0.08％，Si0.40-0.90％，Mn6.8-9.6％，P0.02％，S0.025％，Cr20.0-24.5％，Ni10.0-13.8％，Cu0.02-0.40％，N0.10-0.50％，Mo0.20-3.5％，余量为Fe，捻距控制在10.5～11.5mm。高氮钢焊接中遇到的最大问题之一是气孔。产生气孔的主要原因是氮在液态和固态金属中溶解度差别大使氮从焊缝中逸出而形成气孔，另一个原因是封闭在焊接金属内的快速复杂反应后产生的氮气形成气孔。因此，如何减少焊缝氮的损失(减小焊接热输入量)、提高熔敷金属固氮量(添加固氮合金元素)成为解决高氮钢焊接的关键。多股绞合焊丝因其特有的结构特点使解决高氮钢焊接的上述两个问题成为可能。多股绞合焊丝是由多根较细的单焊丝按照一定的结构螺旋绞合而成，单焊丝线径不足0.55mm(以多股绞合焊丝为例)，相同热量条件下可熔化的金属也会越多，所以焊接热输入量较小。而且试验也证明，多股绞合焊丝的电流电压规范与单焊丝的规范基本相当或偏低，可明显降低焊接热输入量。另外，利用多股绞合焊丝多丝绞合的特有结构对不同成分的单丝进行优化组合，合理搭配固氮元素及释氮元素的含量，可改善焊接熔池的固氮量，而且避免了熔炼新成分的焊丝，减少繁杂工序，降低试验成本。各不同成分单丝组合成所需焊丝成分比较困难。一旦确定多股绞合焊丝的公称直径及绞股结构，其成分的调整只能通过单丝成分及数量组合来大幅调整，成分微调还需要通过生产工艺来控制。最大的难点在于单丝成分的选择及数量组合分配，需要大量的组合计算，以满足主合金成分Mn、Cr、Ni、Mo等元素的含量要求。焊缝既不能出现气孔，又要有相当的强度。高氮钢焊接最大的问题就是气孔，这与其本身性质是分不开的，母材遇热熔化造成焊缝氮损失及形成气孔，在此情况下还要满足一定的强度要求，要达到焊缝无气孔且强度高。本专利技术的有益效果多股复合焊丝(不同单丝绞合)对高氮钢焊接是解决焊接缺陷最具显著效果的手段。从“绞股焊丝”对高氮钢焊接过程监控数据来看，多斑点电弧使熔池均匀分布效果明显，热输入量比传统焊接工艺大幅度下降，此特点有效控制氮的溢出，热影响区范围极小，加上多股复合焊丝特有的结构可调的特殊性，通过添加不同成分的细丝绞合，调整熔敷金属的微量成分，使高氮钢的焊接难度得到了有效地解决。解决了高氮钢材料车体焊接制造难题，焊接完成的车体部件满足使用性能要求，质量可靠。附图说明图1为高氮钢焊缝处和母材的光学显微组织照片；图2为不同成分的绞股焊丝焊接高氮钢钢板焊缝的EBSD结果图；图3为多股绞合焊丝的高氮钢焊接接头X射线衍射物相分析图；图4为高氮钢焊接接头从焊缝中心到熔合线位置的维氏硬度分布图；图5为高氮钢接头室温拉伸断口形貌图；图6为拉伸试样断口SEM放大图及韧窝中心第二相粒子能谱结果图；图7为高氮钢焊缝的冲击试样以及断裂后的SEM断口形貌图；图8为高氮钢焊缝冲击试样断口的EDS能谱分析结果图；图9为EBSD对接头的相图、晶粒取向及分布图；图10为高氮钢焊接接头EBSDδ铁素体分布态图；图11为高氮钢焊接接头的电化学腐蚀图；具体实施方式为使本专利技术的目的、内容、和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述。实施例1为适应装甲车体高承载能力、越野、防护能力、尺寸多样性等焊接制造需要，本专利技术提供一种专用焊丝，用于新型装甲材料：高氮钢车体的制造。车体焊接是焊接工程应用研究的最终目的，是焊丝工程化应用的实施验证。整个车体焊接分为两个阶段：外围大尺寸长缝由机器人焊接，其它部位由人工焊接。机器人焊接的焊缝美观，但需要大量的准备工作，一旦某个方面未调整好，将会影响整条焊缝的外观质量。如外角焊缝有点焊，机器人焊接经过时会留下一个突起，严重影响焊缝外观；又如若遇到堵塞问题，将会耗去大量焊接时间。人工焊接灵活度较高，可根据焊接情况实时调节，适合较为复杂的焊接条件，但焊缝外观的稳定性较机器人焊接的稍差。成功完成了车体的主体焊接工作，而且整个过程中未出现气孔、裂纹等缺陷；圆满解决了高氮钢焊接难题，首次采用高氮钢双丝焊，有效避免了双丝焊出现气孔问题，同时优化方案解决了TP-N1670多股绞合焊丝的送丝问题，有利于推动高氮钢的工程应用。一种特种车辆高氮钢车体焊接工艺，采用专用焊丝，为多股绞合焊丝,是由多根较细的单焊丝按照一定的结构螺旋绞合而成，单焊丝直径不足0.55mm，多股绞合后焊丝直径为1.6mm。绞股结构为1×7、成分结构为(4+2+1)的TP-N1670多股绞合焊丝，捻距控制在10.5～11.5。表1TP-N1670高氮钢焊丝的化学成分经过力学性能检测，熔敷金属的抗拉强度、屈服强度和断后延伸率分别为870MPa、649MPa、17.5％，满足了高氮钢焊接需求。焊接母材：高氮钢；板厚：8～15mm焊材：TP-N1670高氮钢多股绞合焊丝焊接形式：外角接、内角接、平对接焊缝结构：5～8个焊脚，根部间隙0～2mm，焊缝与母材间平滑过渡焊接位置：平焊，少量的横焊和立焊保护气体：97.5％Ar+2.5％CO2；流量：16-20L/mina)、手工焊接TP-N1670高氮钢多股绞合焊丝，焊接的工艺参数，分别如表2、表3所示。表2平对焊工艺参数表3平角焊、横焊、立焊工艺参数b)双丝机器人焊接TP-N1670高氮钢多股绞合焊丝本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种特种车辆高氮钢车体焊接工艺，其特征在于：具体工艺参数为：焊接母材：高氮钢；板厚：8～15mm；焊材：TP‑N1670高氮钢多股绞合焊丝；焊接形式：外角接、内角接、平对接；焊缝结构：5～8个焊脚，根部间隙0～2mm，焊缝与母材间平滑过渡；焊接位置：平焊，少量的横焊和立焊；保护气体体积比：97.5％Ar+2.5％CO2，流量：16‑20L/min。

【技术特征摘要】
1.一种特种车辆高氮钢车体焊接工艺，其特征在于：具体工艺参数为：焊接母材：高氮钢；板厚：8～15mm；焊材：TP-N1670高氮钢多股绞合焊丝；焊接形式：外角接、内角接、平对接；焊缝结构：5～8个焊脚，根部间隙0～2mm，焊缝与母材间平滑过渡；焊接位置：平焊，少量的横焊和立焊；保护气体体积比：97.5％Ar+2.5％CO2，流量：16-20L/min。2.根据权利要求1所述的特种车辆高氮钢车体焊接工艺，其特征在于：所述的TP-N1670高氮钢多股绞合焊丝是由多根较细的单焊丝按照一定结构螺旋绞合而成，单焊丝直径≤0.55mm，多股绞合后焊丝直径为1.6mm，绞股结构为1×7、成分结构为4+2+1，焊丝各组分及质量百分含量为C0.03-0.08％，Si0.40-0.90％，Mn6.8-9.6％，P0.02％，S0.025％，Cr20.0-24.5％，Ni10.0-13.8％，Cu0.02-0.40％，N0.10-0.50％，Mo0.20-3.5％，余量为Fe，捻距控制在10.5～11.5mm。3.根据权利要求1所述的特种车辆高氮钢车体焊接工艺，其特征在于：所述平对焊工艺参数：打底电流130-160A，电压15-20V；填充电流200-24...

【专利技术属性】
技术研发人员：高金良，冯和永，葛军，孙虎，李宏伟，吴广华，万鹏，刘怀卿，冯文韬，赵孟颖，
申请(专利权)人：北京北方车辆集团有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11