【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种焊接方法，尤其涉及一种不锈钢复合板的焊接方法。
技术介绍
1、不锈钢复合板是由不锈钢和低合金结构钢通过轧制、爆炸复合等方式组合而成的复合结构材料，其因兼具良好的机械性能和耐腐蚀性能而在工业中逐步得到推广应用。
2、因为两种组元金属的物理化学性质具有较大差异，不锈钢复合板需要采用多层多道焊来连接，通过添加过渡层来实现复材层不锈钢焊缝和基材层碳钢焊缝的成分过渡，以避免复材层焊缝耐蚀性的下降(基材层-过渡层-复材层的正向焊接顺序)或基材层焊缝机械性能的恶化(复材层-过渡层-基材层的焊接顺序)。一般而言，无论是哪种焊接顺序，复材层、过渡层焊缝都是采用的不锈钢焊材。尽管相比于基材层碳钢焊缝，过渡层及复材层不锈钢焊缝的填充面积较小，焊材使用量相对较少，但是当工程量增加、相应的焊缝长度增加后，其消耗量仍然非常巨大。
技术实现思路
1、本专利技术的目的之一在于提供一种用于不锈钢复合板的经济型焊接方法，该方法可以使用碳钢焊材作为过渡层完成不锈钢向碳钢的成分过渡，从而不需要使用不锈钢焊材就能够实现不锈钢复合板的可靠连接，削减了不锈钢复合板的焊接成本，能够产生可观的经济效益。
2、为了实现上述目的，本专利技术提供了一种用于不锈钢复合板的经济型焊接方法，所述不锈钢复合板包括基材层和不锈钢复材层，所述基材层和不锈钢复材层的结合界面处具有过渡层；其中所述经济型焊接方法包括步骤：
3、在不锈钢复合板的焊接截面上对应基材层的位置加工复合坡口，所述复合坡口依次包
4、采用激光焊对不锈钢复材层进行自熔焊；
5、使用与基材层匹配的碳钢焊丝，采用激光焊对过渡层进行填丝焊接；
6、采用热丝脉冲摆动钨极氩弧焊对基材层进行焊接。
7、在本专利技术中，专利技术人通过对坡口的特殊设计，配合特定的焊接方法，可以使用碳钢焊材作为过渡层完成不锈钢向碳钢的成分过渡，从而不需要使用不锈钢焊材就能够实现不锈钢复合板的可靠连接。其中，采用碳钢焊材完成过渡层焊缝的填充，可以使过渡层焊缝仍保持为塑韧性较好的奥氏体+铁素体组织。
8、进一步地，在本专利技术所述的用于不锈钢复合板的经济型焊接方法中，所述矩形坡口的单边宽度w1/2应控制在激光焊的激光光斑半径-0.5mm的范围内。
9、在这种实施方式中，在过渡层焊缝位置向两侧开矩形坡口及两侧外延水平部，当两块不锈钢复合板进行过渡层激光填丝焊时，激光热源会熔化矩形坡口、两侧外延水平部及部分复材层，最终形成过渡层焊缝，过渡层焊缝的坡口宽度大于等于激光光斑直径，可以保证复材层焊缝的激光自熔焊接顺利完成并不熔化碳钢基材。同时通过对矩形坡口的单边宽度w1/2设置上限0.5mm，可以控制过渡层焊缝的最终宽度，有助于基材层焊缝特别是与过渡层接触的碳钢焊道的低稀释率控制。
10、进一步地，在本专利技术所述的用于不锈钢复合板的经济型焊接方法中，所述矩形坡口的厚度b3为0.05-0.5mm。
11、在这种实施方式中，可以将矩形坡口的厚度b3，即基材层焊缝台阶与基材层和不锈钢复材层这两种母材的结合界面的距离，控制在一定范围内且越小越好，但若b3太小，将要求基材层焊缝，特别是第一层的若干焊道施焊时有非常浅的熔深，以避免熔透基材层母材至不锈钢复材层母材。因此可以将b3的范围限定在0.05mm≤b3≤0.5mm之间。
12、进一步地，在本专利技术所述的用于不锈钢复合板的经济型焊接方法中，所述复合坡口的水平部的宽度w2为0.5-1mm。
13、进一步地，为了减少过渡层焊缝的碳钢成分熔入，应在基材层复合坡口的水平倾斜部和过渡层矩形坡口之间设置水平部，其单侧宽度为w2，与复合板基材层-复材层结合界面的距离同样为b3，考虑到设计的b3较小，为降低后续基材层焊缝的施焊难度，所述基材层复合坡口的水平部单侧宽度w2不宜过大，控制在0.5mm≤w2≤1mm之间。在这种实施方式中，通过0.5mm-1mm范围内水平部w2的设置，可以在减少过渡层熔入碳钢成分的同时尽可能减小后续基材层焊缝的施焊难度。
14、进一步地，在本专利技术所述的用于不锈钢复合板的经济型焊接方法中，所述竖向倾斜部与竖直方向的夹角α2≥(1.5b1)°，式中b1表示基材层表面至其与不锈钢复材层的结合界面之间的距离，其单位参量为mm。
15、在这种实施方式中，控制竖向倾斜部与竖直方向的夹角α2≥(1.5b1)°，可以便于后续热丝脉冲摆动钨极氩弧焊的焊接操作。
16、进一步地，在本专利技术所述的用于不锈钢复合板的经济型焊接方法中，所述水平倾斜部与水平方向的夹角α1≥5°。
17、这种设置方式有利于避免熔透基材层母材至不锈钢复材层母材。
18、进一步地，在本专利技术所述的用于不锈钢复合板的经济型焊接方法中，所述水平倾斜部的延伸宽度w3≥(5+0.1b1)，式中b1表示基材层表面至其与不锈钢复材层的结合界面之间的距离，其单位参量为mm。
19、在这种实施方式中，控制水平倾斜部的延伸宽度w3≥(5+0.1b1)，可以避免熔透基材层母材至不锈钢复材层母材。
20、进一步地，在本专利技术所述的用于不锈钢复合板的经济型焊接方法中，所述过渡圆弧的半径r≥0.2w3，式中w3表示所述水平倾斜部的延伸宽度，其单位参量为mm。
21、针对有意设计了较小的矩形坡口的厚度b3的实施方式(例如，上文所述的b3为0.05-0.5mm的实施方式)，由于这种实施方式会导致碳钢焊缝施焊时的热输入受到极大限制，因此，为了避免基材层焊缝焊接时产生未熔合焊接缺陷，优选地控制过渡圆弧的半径r≥0.2w3。
22、进一步地，在本专利技术所述的用于不锈钢复合板的经济型焊接方法中，在采用激光焊对不锈钢复材层进行自熔焊的步骤中：控制激光功率为5.0-6.0kw，焊接速度为3.5-4.0m/min，正离焦量为0-5mm。
23、进一步地，在本专利技术所述的用于不锈钢复合板的经济型焊接方法中，在采用激光焊对不锈钢复材层进行自熔焊的步骤中，采用的激光光斑直径≤1mm。
24、进一步地，在本专利技术所述的用于不锈钢复合板的经济型焊接方法中，在采用激光焊对过渡层进行填丝焊接的步骤中，采用的激光光斑直径≤1mm。
25、进一步地，在本专利技术所述的用于不锈钢复合板的经济型焊接方法中，在采用激光焊对过渡层进行填丝焊接的步骤中：控制激光功率为6.0-8.0kw，焊接速度为5.0-6.0m/min，正离焦量为10-15mm，送丝速度为0.2-0.5m/min，送丝角度为45-60°。
26、在这种实施方式中，通过配合特殊设计的坡口形式，过渡层焊缝会向下熔化部分不锈钢复材层焊缝，最终可保证过渡层焊缝熔入的碳钢成分(包括碳钢母材与碳钢焊丝)比率不超过25％，由此过渡层焊缝本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于不锈钢复合板的经济型焊接方法，所述不锈钢复合板包括基材层和不锈钢复材层，所述基材层和不锈钢复材层的结合界面处具有过渡层；
2.如权利要求1所述的用于不锈钢复合板的经济型焊接方法，其特征在于，所述矩形坡口的单边宽度w1/2≥激光焊的激光光斑半径且≤0.5mm。
3.如权利要求1所述的用于不锈钢复合板的经济型焊接方法，其特征在于，所述矩形坡口的厚度b3为0.05-0.5mm。
4.如权利要求1所述的用于不锈钢复合板的经济型焊接方法，其特征在于，所述复合坡口的水平部的宽度w2为0.5-1mm。
5.如权利要求1所述的用于不锈钢复合板的经济型焊接方法，其特征在于，所述竖向倾斜部与竖直方向的夹角α2≥(1.5b1)°，式中b1表示基材层表面至其与不锈钢复材层的结合界面之间的距离，其单位参量为mm。
6.如权利要求1所述的用于不锈钢复合板的经济型焊接方法，其特征在于，所述水平倾斜部与水平方向的夹角α1≥5°。
7.如权利要求1所述的用于不锈钢复合板的经济型焊接方法，其特征在于，所述水平倾斜部的延伸宽度w3≥(
8.如权利要求1所述的用于不锈钢复合板的经济型焊接方法，其特征在于，所述过渡圆弧的半径r≥0.2w3，式中w3表示所述水平倾斜部的延伸宽度，其单位参量为mm。
9.如权利要求1所述的用于不锈钢复合板的经济型焊接方法，其特征在于，在采用激光焊对不锈钢复材层进行自熔焊的步骤中：控制激光功率为5.0-6.0KW，焊接速度为3.5-4.0m/min，正离焦量为0-5mm。
10.如权利要求1所述的用于不锈钢复合板的经济型焊接方法，其特征在于，在采用激光焊对不锈钢复材层进行自熔焊的步骤中，采用的激光光斑直径≤1mm。
11.如权利要求1所述的用于不锈钢复合板的经济型焊接方法，其特征在于，在采用激光焊对过渡层进行填丝焊接的步骤中，采用的激光光斑直径≤1mm。
12.如权利要求1所述的用于不锈钢复合板的经济型焊接方法，其特征在于，在采用激光焊对过渡层进行填丝焊接的步骤中：控制激光功率为6.0-8.0KW，焊接速度为5.0-6.0m/min，正离焦量为10-15mm，送丝速度为0.2-0.5m/min，送丝角度为45-60°。
13.如权利要求1所述的用于不锈钢复合板的经济型焊接方法，其特征在于，在采用热丝脉冲摆动钨极氩弧焊对基材层进行焊接的步骤中：控制焊接电压为13.0-15.0V，峰值电流为180-220A，基值电流为70-120A，占空比为40-70％，脉冲频率为3-8Hz，热丝电流为60-80A，焊接速度为150-180mm/min，送丝速度为2.2-2.6m/min，摆宽为1-2mm。
...【技术特征摘要】
1.一种用于不锈钢复合板的经济型焊接方法，所述不锈钢复合板包括基材层和不锈钢复材层，所述基材层和不锈钢复材层的结合界面处具有过渡层；
2.如权利要求1所述的用于不锈钢复合板的经济型焊接方法，其特征在于，所述矩形坡口的单边宽度w1/2≥激光焊的激光光斑半径且≤0.5mm。
3.如权利要求1所述的用于不锈钢复合板的经济型焊接方法，其特征在于，所述矩形坡口的厚度b3为0.05-0.5mm。
4.如权利要求1所述的用于不锈钢复合板的经济型焊接方法，其特征在于，所述复合坡口的水平部的宽度w2为0.5-1mm。
5.如权利要求1所述的用于不锈钢复合板的经济型焊接方法，其特征在于，所述竖向倾斜部与竖直方向的夹角α2≥(1.5b1)°，式中b1表示基材层表面至其与不锈钢复材层的结合界面之间的距离，其单位参量为mm。
6.如权利要求1所述的用于不锈钢复合板的经济型焊接方法，其特征在于，所述水平倾斜部与水平方向的夹角α1≥5°。
7.如权利要求1所述的用于不锈钢复合板的经济型焊接方法，其特征在于，所述水平倾斜部的延伸宽度w3≥(5+0.1b1)，式中b1表示基材层表面至其与不锈钢复材层的结合界面之间的距离，其单位参量为mm。
8.如权利要求1所述的用于不锈钢复合板的经济型焊接方法，其特征在于，所述过渡圆弧的半径r≥0.2w3，式中w3表示所述水平倾斜部...
【专利技术属性】
技术研发人员：朱敏，吴巍，王宝森，钱伟方，
申请(专利权)人：宝山钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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