一种960MPa高强钢焊接工艺研究

薛浩

摘 要：文章针对高空作业车行业上应用的960MPa等级的高强板进行了工艺研究，对5mm厚度的薄板类高强板进行工艺试验，探究出该种类板材的焊接工艺参数。经拉伸及弯曲试验，同时对金相组织进行了分析确定了最为合适的工艺参数，该参数下的焊接金属力学性能最好、焊接变形小，满足使用要求。

关键词：960MPa板材焊接；焊接工艺参数；CO2气保焊

中图分类号：TG44 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2017）28-0064-02

引言

900MPa级别的高强度钢板在国内工程机械行业已得到了较快的发展的应用，而在国内高空作业车行业900MPa级别的高强钢还没有普及。随着高空作业车行业的快速发展，大高度的作业车也是逐步上马，对900Mpa等级的高强板进行工艺研究已是迫在眉睫。公司开发的新型高空作业车臂筒材料首次采用了900MPa级别的高强钢。对这一级别的高强钢，我们还没有相关的使用经验，因此有必要对该级别钢板的焊接性能、折弯及机加工性能进行工艺试验，以获得相关的工艺资料为后续的生产提供第一手资料。

1 试验材料及方法

1.1 试验材料分析

本次试验采用Weldox960E高强板作为焊接母材，该钢板化学成分见下表

1.1.1 化学成分

其中C、Si、Mn、B、Nb、Cr、V、Ti、Al、Mo的元素配比经过优化，钢板的晶粒细化，令其碳当量较低、机械性能更好。

1.1.2 碳当量分析

随着碳当量的增加，钢板的可焊性变差，碳当量越低钢板的焊接性能越好[1]。当碳当量大于0.6%时焊接接头的冷裂纹敏感性将增大，焊接时需要采取预热后热等工艺措施。采用高强板焊接钢结构时尽量减少冷裂至关重要。Weldox960E的碳当量为0.55%，焊接性能较好。

采用如下公式计算碳当量：

CEV=C+（Mo+Cr+V）/5+（Ni+Cu）/15

1.2 焊接工艺设定

1.2.1 焊接材料的选择

焊丝选用瑞典伊萨OK13.31、φ1.2mm直径焊丝，高空作业车的臂架承受动载荷，焊缝金属不仅要求有较高的强度，还要求有较高的韧性。就焊缝金属而言，焊缝的强度越高可达到的韧性水平就越低，因此在高强钢的焊接中可以采用“低强匹配”原则来选择焊丝，即可以选择强度低于母材的焊丝，通常焊丝强度不低于母材强度的87%即可保证接头强度及韧性[2]。OK13.31焊丝典型抗拉强度为900Mpa，Weldox960E钢板抗拉强度为980-1150MPa，因此选用OK13.31是合适的。

1.2.2 焊接设备

该高强板可以使用CO2气体保护焊接，根据实际工况选择使用HCJ1100直线焊机焊接。

1.2.3 焊接线能量的确定

焊接時使用合理的热输入，可使热影响区具有良好的机械性能，在高强板的焊接中热输入对焊接接头的机械性能影响很大，在焊接中要严格控制线能量。

线能量的计算公式如下：Q=

Q：热输入（KJ/mm）；U：电压（V）；I：电流（A）；v：焊接速度（mm/min）；K：焊接方法的热效率

使用CO2气体保护焊接的热效率为0.8，杨莉[3]等通过试验认为高强板热输入为0.5KJ/mm可得到好的焊接接头，本试验以0.5KJ/mm热输入进行试验寻找合适工艺参数。

1.2.4 预热和层间温度的控制

对于3-10mm的薄板，在环境温度低于+5℃时，Weldox960E钢板需要进行预热，预热温度为75℃，层间温度控制在150℃到200℃之间。

1.2.5 焊接接头及坡口形式

焊接道次

对接焊缝若要满足抗拉强度的要求：

t≤4mm 焊1道

4mm

6mm