一種960MPa高強鋼焊接工藝研究

薛浩

摘 要：文章針對高空作業車行業上應用的960MPa等級的高強板進行了工藝研究，對5mm厚度的薄板類高強板進行工藝試驗，探究出該種類板材的焊接工藝參數。經拉伸及彎曲試驗，同時對金相組織進行了分析確定了最為合適的工藝參數，該參數下的焊接金屬力學性能最好、焊接變形小，滿足使用要求。

關鍵詞：960MPa板材焊接；焊接工藝參數；CO2氣保焊

中圖分類號：TG44 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）28-0064-02

引言

900MPa級別的高強度鋼板在國內工程機械行業已得到了較快的發展的應用，而在國內高空作業車行業900MPa級別的高強鋼還沒有普及。隨著高空作業車行業的快速發展，大高度的作業車也是逐步上馬，對900Mpa等級的高強板進行工藝研究已是迫在眉睫。公司開發的新型高空作業車臂筒材料首次采用了900MPa級別的高強鋼。對這一級別的高強鋼，我們還沒有相關的使用經驗，因此有必要對該級別鋼板的焊接性能、折彎及機加工性能進行工藝試驗，以獲得相關的工藝資料為后續的生產提供第一手資料。

1 試驗材料及方法

1.1 試驗材料分析

本次試驗采用Weldox960E高強板作為焊接母材，該鋼板化學成分見下表

1.1.1 化學成分

其中C、Si、Mn、B、Nb、Cr、V、Ti、Al、Mo的元素配比經過優化，鋼板的晶粒細化，令其碳當量較低、機械性能更好。

1.1.2 碳當量分析

隨著碳當量的增加，鋼板的可焊性變差，碳當量越低鋼板的焊接性能越好[1]。當碳當量大于0.6%時焊接接頭的冷裂紋敏感性將增大，焊接時需要采取預熱后熱等工藝措施。采用高強板焊接鋼結構時盡量減少冷裂至關重要。Weldox960E的碳當量為0.55%，焊接性能較好。

采用如下公式計算碳當量：

CEV=C+（Mo+Cr+V）/5+（Ni+Cu）/15

1.2 焊接工藝設定

1.2.1 焊接材料的選擇

焊絲選用瑞典伊薩OK13.31、φ1.2mm直徑焊絲，高空作業車的臂架承受動載荷，焊縫金屬不僅要求有較高的強度，還要求有較高的韌性。就焊縫金屬而言，焊縫的強度越高可達到的韌性水平就越低，因此在高強鋼的焊接中可以采用“低強匹配”原則來選擇焊絲，即可以選擇強度低于母材的焊絲，通常焊絲強度不低于母材強度的87%即可保證接頭強度及韌性[2]。OK13.31焊絲典型抗拉強度為900Mpa，Weldox960E鋼板抗拉強度為980-1150MPa，因此選用OK13.31是合適的。

1.2.2 焊接設備

該高強板可以使用CO2氣體保護焊接，根據實際工況選擇使用HCJ1100直線焊機焊接。

1.2.3 焊接線能量的確定

焊接時使用合理的熱輸入，可使熱影響區具有良好的機械性能，在高強板的焊接中熱輸入對焊接接頭的機械性能影響很大，在焊接中要嚴格控制線能量。

線能量的計算公式如下：Q=

Q：熱輸入（KJ/mm）；U：電壓（V）；I：電流（A）；v：焊接速度（mm/min）；K：焊接方法的熱效率

使用CO2氣體保護焊接的熱效率為0.8，楊莉[3]等通過試驗認為高強板熱輸入為0.5KJ/mm可得到好的焊接接頭，本試驗以0.5KJ/mm熱輸入進行試驗尋找合適工藝參數。

1.2.4 預熱和層間溫度的控制

對于3-10mm的薄板，在環境溫度低于+5℃時，Weldox960E鋼板需要進行預熱，預熱溫度為75℃，層間溫度控制在150℃到200℃之間。

1.2.5 焊接接頭及坡口形式

焊接道次

對接焊縫若要滿足抗拉強度的要求：

t≤4mm 焊1道

4mm

6mm