[發明專利]熱軋納米強化鋼板的焊接方法

有效

• 申請號: 201410051694.1
• 申請日: 2014-02-14
• 公開（公告）號: CN103753023A
• 公開（公告）日: 2014-04-30
• 發明（設計）人: 王曉南;張敏;陳長軍;侯紀新;章順虎
• 申請（專利權）人: 蘇州大學
• 主分類號: B23K26/26
• 分類號: B23K26/26;B23K26/32;B23K26/60;B23K26/12;B23K26/14
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 常亮

技術領域

本發明涉及焊接技術領域，特別是涉及一種熱軋納米強化鋼板的焊接方法。

背景技術

目前，節能減排是汽車產業發展中的一項關鍵性研究課題。目前，國內重載汽車產量占汽車總產量的30％，重載汽車車身材料70％為鋼鐵，其中車廂和大梁用鋼材的屈服強度在350～450MPa之間，因而輕量化成為實現重載汽車節能減排最為快速有效的技術措施。

因此，新型熱軋納米強化鋼（Nano-scale?Precipitate?Strengthened?Steel，抗拉強度為700MPa）正是在這一背景下產生的新型材料。該材料充分利用納米析出相(Nb,Ti)C的沉淀強化技術和抑制晶粒長大技術，具有良好的韌性及抗疲勞性能。目前，新型熱軋納米強化鋼已在重載汽車制造領域得到應用，實現車身結構減重20％。此外，該材料的應用也可拓展到機械制造、軍事裝備制造、石油化工等領域。

新型熱軋納米強化鋼精細微觀組織及優異性能歸因于其合理的化學成分體系及熱機械控制工藝。但在采用熔化極活性氣體保護焊方式對該材料進行連接時，焊縫兩側的母材因受到較大的熱擾動而形成熱影響區。該熱影響區不但無法保留母材的精細微觀組織且組織粗化明顯，引起材料的韌性及抗疲勞性能發生驟降，最終導致采用該材料的零部件在使用過程中容易在焊接位置處發生失效。同時，上述熱影響區還可導致產品服役安全性及使用壽命的降低。因此，提高熱影響區綜合力學性能，改善焊接接頭品質，是促進新型熱軋納米強化鋼推廣應用的首要任務。

針對上述問題，傳統方法有的采用優化電弧焊接工藝參數的方式，但是由于電弧焊接存在熱輸入量大的固有缺陷，導致改善微觀組織及力學性能的效果有限；此外，有的采用氧化物冶金技術的方式，但是該方式不適合改善具有固定化學成分和工藝的新型熱軋納米強化鋼的焊接性能。

因此，有必要提供一種改良的熱軋納米強化鋼板的焊接方法。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了改良的熱軋納米強化鋼板的焊接方法。

為了實現上述目的，本發明提供一種熱軋納米強化鋼板的焊接方法，其中所述熱軋納米強化鋼板的抗拉強度為700MPa，所述焊接方法包括如下步驟：

S1.對待焊接的兩塊熱軋納米強化鋼板進行凈化處理；

S2.將S1中經過凈化處理的兩塊熱軋納米強化鋼板置于工作臺上，并使兩塊鋼板緊密接觸，兩塊鋼板之間的距離小于鋼板厚度的10%；

S3.在保護氣體氛圍下，利用激光器發射激光束對焊縫所在的焊接區域進行照射，照射時，離焦量為-3～0mm，掃描速度為1000～1800mm/min，激光的功率為3.0～4.0kw。

作為本發明的進一步改進，所述步驟S1中凈化處理包括：利用角向磨光機將焊縫附近0～15mm區域表面氧化鐵皮層去除，并用丙酮溶液對焊縫周側進行清洗。

作為本發明的進一步改進，所述步驟S2中利用夾具將兩塊鋼板進行夾緊固定。

作為本發明的進一步改進，所述兩塊鋼板之間的距離為毫米量級。

作為本發明的進一步改進，所述保護氣為氬氣，其自保護氣管中輸送出，所述保護氣管與激光束之間的角度為30°～60°，所述氬氣的流量為10～15L/min。

作為本發明的進一步改進，所述激光器為3.0～6.0kW的光纖激光器。

作為本發明的進一步改進，所述利用激光束照射焊縫所在焊接區域時，掃描次數為1次。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：本發明的熱軋納米強化鋼板的焊接方法通過優化工藝參數、精確控制熱作用區及區內的溫度分布，控制激光功率、掃描速度及離焦量，能夠相應獲得低應力的焊接接頭。

本發明的熱軋納米強化鋼板的焊接方法焊接效率高，焊接速度最高可達到1800mm/min，顯著地高于傳統的焊接方法的焊接速度。

此外，本發明的熱軋納米強化鋼板的焊接方法不使用高強度焊絲，有效地降低了生產成本。且焊接時，通過選擇合適激光功率、掃描速度及離焦量，使得熱軋納米強化鋼板焊接處的強度和韌性與母材持平，顯著地改善了利用傳統焊接方法對700MPa級熱軋納米強化鋼板焊接后焊接接頭位置處出現強度和韌性驟降的問題。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明中記載的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。