一种耐磨钢的焊接-熔覆复合焊缝及其焊接方法技术

本发明专利技术公开了一种耐磨钢的焊接

【技术实现步骤摘要】
一种耐磨钢的焊接
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熔覆复合焊缝及其焊接方法


[0001]本专利技术属于焊接领域，尤其涉及一种耐磨钢的焊接
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熔覆复合焊缝及其焊接方法。

技术介绍

[0002]低合金耐磨钢具有高强度、高硬度及良好的耐磨性，并且合金含量低、生产工艺灵活方便、综合性能良好，广泛应用于工程机械、矿山机械、农业机械等领域。然而在这类高强钢的焊接过程，为防止焊接裂纹等缺陷的产生，往往采用低强匹配的原则选择焊材，其焊缝金属的强度、硬度及耐磨性均低于母材。另外该钢种焊接过程热影响区会产生不可避免的软化，也会造成耐磨性的下降。因此采用当前焊接方式获得的低合金耐磨钢焊接接头，其焊缝区域和热影响区均不具备与母材匹配的耐磨性，若焊缝处于工作区域则必将成为焊接结构的薄弱环节从而缩短工件的使用寿命。以WC颗粒增强镍基自熔合金为代表的表面熔覆技术是提高耐磨性的另一途径，该技术通常用于低强度级别钢材的表面耐磨涂层制备。本专利技术采用WC颗粒增强镍基自熔合金形成盖面层，实现对焊缝及热影响位置有效的耐磨防护。

技术实现思路

[0003]本专利技术要解决的技术问题是提供一种与耐磨钢母材耐磨性能匹配的熔
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钎焊缝；本专利技术还提供了一种耐磨钢熔
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钎复合焊缝的焊接方法。
[0004]为解决上述技术问题，本专利技术所采取的技术方案是：一种耐磨钢的焊接
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熔覆复合焊缝，包括内部的低合金钢填充层和外部的WC颗粒增强镍基合金盖面层和/或封底层；所述填充层的焊材为低合金钢焊丝通过气保护焊方式获得，所述盖面层通过熔焊余热的激光熔覆技术获得，所述封底层利用熔焊余热熔化获得。
[0005]本专利技术所述填充层及所述盖面层和/或封底层在同一道次完成施焊。
[0006]本专利技术所述盖面层最大宽度大于填充层最大宽度2～5mm，盖面层最大厚度0.5～1.5mm，填充层总厚度为焊接板厚的95%以上。
[0007]本专利技术所属耐磨钢的焊接
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熔覆复合焊缝的焊接方法，包括如下步骤：采用合金钢焊丝进行CO2气体保护焊焊接，形成填充层；采用镍基自熔合金+WC混合粉末在熔焊后利用熔焊余热进行激光熔覆，形成盖面层；采用镍基自熔合金+WC混合粉末预置并通过熔焊余热实现其熔化，形成封底层。
[0008]本专利技术所述填充层的CO2气体保护焊的焊接工艺为：焊接电流200～250A、焊接电压21～26V、焊接速度29～33cm/min、热输入8～13KJ/cm；本专利技术所述盖面层的激光熔覆工艺为：在CO2气体保护焊后5～15mm采用激光同轴送粉法填送镍基自熔合金+WC混合粉末，送粉方式是以氩气为载体的气动送粉，送粉速度8～12g/min，铺粉宽度7～12mm，激光功率8～12kW，采用宽光斑，光斑宽度6
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11mm，扫描速度与填充层焊接速度一致。
[0009]本专利技术所述镍基自熔合金+WC混合粉末，WC含量30～50%，镍基自熔合金为Ni
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Cr
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Si
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B系列金属材料。
[0010]采用上述技术方案所产生的有益效果在于：通过在焊缝和热影响表面形成WC颗粒增强镍基合金盖面层、封底层，可有效实现对焊缝及热影响区的耐磨性防护，保证焊接接头位置具有与母材匹配的耐腐蚀性，可避免焊接接头作为工作位置时成为工件的短板。同时WC颗粒增强镍基合金盖面层、封底层的制备与焊接同道次完成，即充分利用熔焊余热更好的确保熔覆层质量，又可提升生产效率。
附图说明
[0011]下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。
[0012]图1是6mm及以下钢板焊接坡口形式及装配示意图；图2是6mm及以下钢板焊接焊道布置示意图；图3是6mm～12mm钢板焊接坡口形式示意图；图4是6mm～12mm钢板焊接焊道布置示意图。
[0013]图中：1 预置混合粉末；2 填充层；3 盖面层；4 封底层。
[0014]具体实施方式：本专利技术提供的耐磨钢的组合焊缝及其焊接方法如下所述。
[0015]本专利技术提供的焊接方法适用于4～12mm规格低合金耐磨钢板材的焊接，具体焊接步骤如下：（1）根据耐磨钢板厚度开V形或X形坡口；钢板厚度≤6mm时开V形焊接坡口，坡口角度50～65
˚
，钝边厚度1～2mm，如图1所示；钢板厚度＞6mm时开X形焊接坡口，坡口角度50～65
˚
，钝边厚度0～1mm，如图3所示。
[0016]（2）对焊接板材坡口及两侧20～30mm范围进行打磨至露出金属光泽。
[0017]（3）对于厚度≤6mm耐磨钢板，在坡口钝边位置及其下方预置镍基自熔合金+WC混合粉末，预留间隙1～2mm，并进行点焊固定。对于厚度＞6mm耐磨钢板，预留间隙0.5～1.5mm直接进行点焊固定。
[0018]（4）使用CO2气体保护焊进行低合金钢焊丝填充焊，依照与母材低强匹配原则选择焊丝。焊接工艺为：焊接电流200～250A、焊接电压21～26V、焊接速度29～33cm/min、热输入8～13 kJ/cm。
[0019]（5）在CO2气体保护焊焊枪后方5～15mm填充镍基自熔合金+WC混合粉末并进行激光熔覆；送粉方式是以氩气为载体的气动送粉，送粉速度8～12g/min，铺粉宽度7～12mm；激光熔覆参数为激光功率8～12kW，采用宽光斑，光斑宽度6
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11mm，扫描速度与填充层焊接速度一致。
[0020]（6）厚度≤6mm钢板焊接焊道布置如图2所示，中间为填充层1、上部为盖面层2、下部为封底层3；厚度＞6mm钢板焊接焊道布置如图4所示，中间两道次均为填充层1、上部和下部均为盖面层2。对于所有厚度规格的接头，盖面层最大宽度大于填充层最大宽度3～5mm，最大厚度0.5
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1.5mm，填充层总厚度为焊接板厚的95%以上。
[0021]（6）所使用的镍基自熔合金+WC混合粉末中WC含量30～50%，镍基自熔合金为Ni
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Cr
‑
Si
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B系列金属材料。
[0022]采用某钢厂的NM400为母材进行焊接。
[0023]实施例1:
4mm厚度钢板对接，焊接步骤如下：步骤1：对待焊板材开V型坡口，坡口角度60
°
，钝边1mm，如图1所示；步骤2：对焊接板材坡口及两侧25mm范围进行打磨至露出金属光泽；步骤3：在钝边位置及其下方预置镍基自熔合金+WC混合粉末，预留间隙1.5mm，进行点焊定位；步骤4：采用CO2气体保护焊进行填充层的焊接，焊丝选用1.2mm直径的THQ
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60C低合金钢焊丝，该焊丝符合国标GB/T 8110
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2008规定的ER60
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G型号焊丝要求；焊接电流200A，焊接电压21V，焊接速度31cm/min，焊接热输入8.13kJ/cm。
[0024]步骤5：在CO2气本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种耐磨钢的焊接
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熔覆复合焊缝，其特征在于，包括内部的低合金钢填充层和外部的WC颗粒增强镍基合金盖面层和/或封底层；所述填充层的焊材为低合金钢焊丝通过气保护焊方式获得，所述盖面层通过熔焊余热的激光熔覆技术获得，所述封底层利用熔焊余热熔化获得。2.根据权利要求1所述的一种耐磨钢的焊接
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熔覆复合焊缝，其特征在于，所述填充层及所述盖面层和/或封底层在同一道次完成施焊。3.根据权利要求1所述的一种耐磨钢的焊接
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熔覆复合焊缝，其特征在于，所述盖面层最大宽度大于填充层最大宽度2～5mm，盖面层最大厚度0.5～1.5mm，填充层总厚度为焊接板厚的95%以上。4.一种耐磨钢的焊接
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熔覆复合焊缝焊接方法，其特征在于，包括如下步骤：采用合金钢焊丝进行CO2气体保护焊焊接，形成填充层；采用镍基自熔合金+WC混合粉末在熔焊后进行利用熔焊余热的激光熔覆，形成盖面层；采用镍基自熔合金+WC混合粉末预置并通过熔焊余热实现其熔化，形成封底层。5.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘进，马成，佘亚东，陈振业，罗扬，卢岳，张彩东，孙力，刘红艳，李冠楠，
申请(专利权)人：河钢股份有限公司，
类型：发明
国别省市：