[發明專利]一種激光-MIG電弧復合焊接低鎳含氮奧氏體不銹鋼的方法

在審

• 申請號: 202010081872.0
• 申請日: 2020-02-06
• 公開（公告）號: CN111266739A
• 公開（公告）日: 2020-06-12
• 發明（設計）人: 方乃文;李連勝;黃瑞生;楊義成;徐亦楠;馬一鳴;周坤;馬青軍;齊萬利;陳廷玉;張宇
• 申請（專利權）人: 哈爾濱焊接研究院有限公司
• 主分類號: B23K26/348
• 分類號: B23K26/348;B23K26/12;B23K26/60;B23K26/70;B23K103/04
• 代理公司: 哈爾濱市陽光惠遠知識產權代理有限公司 23211
• 代理人: 鄧宇

一種激光?MIG電弧復合焊接低鎳含氮奧氏體不銹鋼的方法。本發明屬于焊接領域。本發明為解決目前針對低鎳含氮奧氏體不銹鋼的焊接方法，焊接接頭中氣孔概率較高以及穩定性較差的技術問題。方法：一、將待焊鋼板設置成對接接頭，并加工出V型坡口；二、設置復合焊接保護氣體為氮氣與氬氣的混合氣體；三、同步進行激光和MIG電弧的復合焊接。本發明采用激光?MIG電弧復合焊工藝對低鎳含氮奧氏體不銹鋼進行焊接，焊接效率高，成型好，熱影響區小，此外，保護氣體采用98％Ar+2％N₂的激光?MIG電弧復合焊接低鎳含氮奧氏體不銹鋼比其他保護氣體混合形式優勢明顯：焊接接頭中氣孔概率小、焊接熔深大、電弧穩定性好、硬度分布趨勢平緩，無淬硬傾向。

技術領域

本發明屬于焊接領域，具體涉及一種激光-MIG電弧復合焊接低鎳含氮奧氏體不銹鋼的方法。

背景技術

相關學者研究發現在316L不銹鋼TIG焊接過程中，在保護氣體氬氣中加入一定比例氮氣對焊縫組織性能有一定幫助。在雙相不銹鋼焊接過程中，也通常在氬氣中加入一定比例氮氣以期提高焊接接頭的抗腐蝕性能和雙相比例。在奧氏體不銹鋼焊接過程中，加入2％含量的氮氣可以提高奧氏體相的比例，并由此增加焊接接頭的電化學穩定性。

低鎳含氮奧氏體不銹鋼是一種性能優異、性價比高的新型環境友好型不銹鋼材料，它固溶一定含量的氮可以提高強度、韌性及抗晶間腐蝕性能，具有廣泛的應用領域與廣闊的應用前景。Zhao等人采用氬氮混合氣體保護TIG焊工藝對含氮鋼焊接接頭中氮行為、微觀組織和性能進行了系統分析。Bonnefois等人分別采用TIG和A-TIG兩種工藝進行高氮鋼焊接試驗，發現A-TIG焊接時氮易于由保護氣體向熔池過渡。強偉等人針對高氮低鎳奧氏體不銹鋼開展雙面同軸TIG自熔焊試驗，研究發現隨著保護氣體中氮氣比例的提高，電弧收縮顯著，焊接飛濺增加，焊接穩定性也隨之變差，為保證焊接接頭的綜合性能，保護氣體中氮氣比例應低于20％。

激光-MIG復合焊是一種激光和MIG電弧相互復合的焊接方法，相對于激光焊接或MIG焊，激光-MIG復合焊能夠有效提高電弧能量利用率，減小激光功率的損耗，能夠顯著增加電弧的穩定性。但是，激光的加入以及焊接速度、保護氣體等工藝條件的變化，都會使MIG焊的熔滴過渡形式、電弧形態發生明顯的變化，簡單的將激光及MIG電弧復合在一起而不進行優化控制會嚴重影響焊接的穩定性及焊接質量均一性，激光與電弧的過程穩定性及耦合機制國內外都有大量的研究，但是缺少統一的認識。由于激光與電弧耦合增加了過程參量的數量，焊接過程的復雜程度增加導致焊接過程機理分析更加困難.楊濤等人針對SUS304L不銹鋼激光-MIG(惰性氣體保護焊)復合焊接過程激光與MIG(惰性氣體保護焊)電弧的過程參數匹配及優化控制問題，系統研究了過程參數對電弧特性及焊縫成形尺寸的影響，結果表明，激光的介入會使復合焊接過程穩定性加強，焊縫形貌的幾何尺寸與過程參數的耦合效應有著直接的關系，過程參數的匹配優化能夠有效控制焊縫成形尺寸，然而目前，尚未見到將激光-MIG(惰性氣體保護焊)電弧復合焊工藝應用于低鎳含氮奧氏體不銹鋼焊接的報道。

發明內容

本發明為解決目前針對低鎳含氮奧氏體不銹鋼的焊接方法，焊接接頭中氣孔概率較高以及穩定性較差的技術問題，而提供了一種激光-MIG電弧復合焊接低鎳含氮奧氏體不銹鋼的方法。

本發明的一種激光-MIG電弧復合焊接低鎳含氮奧氏體不銹鋼的方法按以下步驟進行：

一、將待焊鋼板設置成對接接頭，并加工出V型坡口；

二、設置復合焊接保護氣體為氮氣與氬氣的混合氣體；

三、同步進行激光和MIG電弧的復合焊接。

進一步限定，步驟一中所述對接接頭的間隙為1mm～2mm。

進一步限定，步驟一中所述對接接頭的間隙為1.5mm。

進一步限定，步驟一中所述V型坡口角度為50°～70°。