[發明專利]鋼材料焊接預熱溫度的確定方法

無效

• 申請號: 200810232443.8
• 申請日: 2008-11-28
• 公開（公告）號: CN101412174A
• 公開（公告）日: 2009-04-22
• 發明（設計）人: 李均
• 申請（專利權）人: 國營第八四四廠
• 主分類號: B23K37/00
• 分類號: B23K37/00;B23K9/235;G01K7/00
• 代理公司: 陜西電子工業專利中心
• 代理人: 王品華

技術領域

本發明方法涉及機械焊接技術領域，特別是涉及一種鋼材料焊接預熱溫度的確定方法。

背景技術

焊接加工是目前機械加工的主要方法之一。焊接加工過程中由于焊縫金屬實際冷卻速度大于鋼材的臨界冷卻速度，在焊縫及熱影響區內就可能產生馬氏體組織，當存在氫及焊接應力時，就可能產生如裂紋、夾雜、氣孔和夾渣等焊接缺陷。為了避免缺陷的產生，一般采用焊前預熱、焊接過程的控制及焊后熱處理。目前，確定鋼材料焊接預熱溫度的方法主要有以下兩種：(1)根據鋼材熱模擬試驗從焊接熱影響區的CCT圖中查找不同的冷卻條件、預測材料組織及硬度，從而確定材料焊接預熱溫度，這種方法的缺陷是試驗周期長、檢測成本高。(2)根據鋼材牌號從有關焊接手冊中查找所焊接材料的預熱溫度，這種方法的缺陷是不能滿足所有材料的要求，因為焊接手冊只列舉了常用材料的預熱溫度，對于新材料及特殊材料無法查到。隨著科學技術的發展，特別是高強鋼及超高強鋼新型材料的應用越來越廣，因而這種方法不能適用新材料及特殊材料的應用。

發明內容

本發明的目的，在于克服上述已有技術的不足，提供一種試驗周期短、檢測成本低的鋼材料焊接預熱溫度的確定方法，以有效的防止新材料及特殊材料焊接缺陷的產生。

實現本發明目的的技術思路是從工廠的實際出發，利用工廠現有的焊接設備及硬度檢測儀，確定鋼材料焊接的預熱溫度。其具體技術過程如下：

(1)選定被測鋼材制作試樣；

(2)根據鋼材試樣厚度δ，在焊接設備上設定焊接電壓U、焊接電流I和不同的焊接速度V_i；

(3)按照設定的不同焊接速度Vi在試樣上面熔敷n條焊道，n≥5；

(4)將每條焊道橫向切塊，在這些切塊上進行硬度試驗，并將硬度試驗過程中出現某一熔敷速度有淬硬組織的前一焊道的焊接速度，作為鋼材冷卻速度最大安全值的焊接速度

(5)根據鋼材冷卻速度最大安全值的焊接速度，利用鋼材臨界冷卻速度公式計算試樣的臨界冷卻速度V_冷；

(6)根據臨界冷卻速度V_冷，按照實際使用的鋼材焊接速度V_t、焊接電流I′和焊接電壓U′，利用預熱溫度公式計算出鋼材的預熱溫度

上述鋼材料焊接預熱溫度的確定方法，其中步驟(5)所述的計算試樣的臨界冷卻速度v_冷按照鋼材的相對厚度δ_x采用如下不同的公式：

δ_X≥0.75，采用公式為V_冷＝2πλ(T_C-T₀)²/E

δ_X<0.75，采用公式為V_冷＝2πλυc(δ/E)²(T_C-T₀)³，

式中表示焊接線能量；η為熱效率；為鋼材冷卻速度最大安全值的焊接速度；I為試驗設定的焊接電流；U為試驗設定的焊接電壓；λ為金屬熱導率；T_C為過冷奧氏體等溫轉變圖上靠近珠光體鼻尖的溫度；T₀為是鋼材焊前初始溫度即室溫；υ為鋼材密度；c為固體金屬比熱。

上述的鋼材料焊接預熱溫度的確定方法，其中步驟(6)所述的計算出鋼材的焊接預熱溫度，按照鋼材的相對厚度δ_X采用如下不同的公式：

δ_X≥0.75，采用公式為

δ_X<0.75，采用公式為

式中E＝ηU′I′/Vt，表示焊接線能量；η是熱效率；Vt是實際使用的鋼材焊接速度；I′是實際使用的焊接電流；U′是實際使用的焊接電壓；λ是金屬熱導率；T_C是過冷奧氏體等溫轉變圖上靠近珠光體鼻尖的溫度；υ是鋼材密度；c是固體金屬比熱；V_冷是鋼材臨界冷卻速度。

本發明由于利用了工廠現有的儀器和設備進行試驗，確定鋼材冷卻速度最大安全值的焊接速度，從而計算出鋼材的預熱溫度，因此試驗周期短、檢測成本低；同時由于在計算預熱溫度時采用實際焊接時的焊接電流、焊接電壓及焊接速度，因而確定出的預熱溫度準確，可有效防止焊接裂紋的產生，提高焊接質量；此外由于本發明試驗簡單，易于實現，可進一步提高生產效率。

附圖說明

圖1是本發明的流程圖；

圖2是本發明的焊道示意圖；

圖3是本發明的焊道切塊示意圖。