文/關(guān)斌斌　大連華銳重工冶金設(shè)備制造有限公司　遼寧大連　116045

復(fù)合鋼板焊接工藝研究

文/關(guān)斌斌大連華銳重工冶金設(shè)備制造有限公司遼寧大連116045

介紹了BFe30-l-l/Q345R復(fù)合鋼板的焊接工藝，分析了BFe30-l-l/Q345R復(fù)合鋼板的焊接接頭進(jìn)行焊接工藝評(píng)定試驗(yàn)，結(jié)果表明，焊接后的復(fù)層銅與基層鋼熔合良好。

復(fù)合材料；焊接技術(shù)

本文針對(duì)BFe30-l-l/Q345R復(fù)合材料的焊接接頭進(jìn)行研究。研究表明，BFe30-l-l/Q345R復(fù)合材料焊接基層采用J507（E5015）焊條，過(guò)渡處采用純鎳焊條，復(fù)合層采用ECu2NiB焊條。嚴(yán)格控制焊接工藝及BFe30-1-1材料的S，P，Pb等雜質(zhì)的含量，BFe30-l-l/Q345R復(fù)合材料接頭性能滿足相應(yīng)的技術(shù)要求。

1、焊接性分析

1.1材料的化學(xué)成分

BFe30-l-l及Q345R的化學(xué)成分見表1和表2

1.2焊接性

BFe30-1-1銅合金是以銅、鎳為基的合金，由于含有較多的合金元素，與鉛、鉍等有害雜質(zhì)在晶粒間可形成低熔點(diǎn)共晶體，從而易產(chǎn)生熱裂紋，鉛和鉍的熔點(diǎn)很低（鉛的熔點(diǎn)為327.4℃，鉍的熔點(diǎn)為271℃），它們幾乎不溶于銅，少量存在于銅液中就可形成低熔點(diǎn)共晶體Cu+Pb（熔點(diǎn)326℃）和Cu+Bi（熔點(diǎn)270℃），這些低熔點(diǎn)物質(zhì)在結(jié)晶后期以液態(tài)形式分布于固態(tài)α銅晶粒邊界，割斷了晶粒之間的聯(lián)系，使其高溫強(qiáng)度降低，導(dǎo)致裂紋的產(chǎn)生，另外BFe30-1-1合金中含有約30%的Ni，Q345R及Ni基焊絲中都存在著P、S等雜質(zhì)，鎳與硫也能形成低熔點(diǎn)共晶，銅鎳合金的收縮率較大，這些都增加了產(chǎn)生熱裂紋的傾向。對(duì)于氣孔主要是由氫引起的，每100g液態(tài)銅在1100℃時(shí)可溶解16cm3的氫氣，在凝固冷卻過(guò)程中，當(dāng)600℃時(shí)，溶解量?jī)H為0.3cm3。由于銅的導(dǎo)熱性好，結(jié)晶速度快，氫往往來(lái)不及析出，而聚集于焊縫中形成氣孔。

2、焊接工藝實(shí)驗(yàn)

2.1工藝特點(diǎn)和材料選擇

BFe30-l-l/Q345R復(fù)合鋼板是以Q345R為基層，通過(guò)爆炸焊接鐵白銅BFe30-1-1制成復(fù)合板，首先焊接鋼基層，即焊接Q345R，而后焊接過(guò)渡層，即焊接Q345R與BFe30-1-1復(fù)合連接部分，這部分是焊接復(fù)合材料的關(guān)鍵，最后焊接復(fù)合層BFe30-1-1。

本試驗(yàn)對(duì)于BFe30-l-l/Q345R復(fù)合鋼板的對(duì)接接頭的焊接，確定用焊條電弧焊，基層采用J507（E5015），而后用純鎳焊條ENi-1焊接復(fù)合層與基層的過(guò)渡處，最后用焊條ECuNiB焊接。

2.2焊接工藝試驗(yàn)

2.2.1坡口形式

試板坡口采用砂輪修磨，電動(dòng)銑刀清理。坡口形式如圖1所示。

圖1　坡口尺寸

2.2.2Q345R的焊接工藝

焊前母材去油、去銹、去污，80～100℃預(yù)熱，為保證焊接過(guò)程中的層間溫度焊條使用前需經(jīng)200～250℃烘培1～2h，80～100℃烘箱保溫。采用短弧焊。

2.2.3過(guò)渡層的焊接工藝

焊前坡口周圍徹底去油、去污、去銹，仔細(xì)清理基層焊根，圓滑過(guò)渡，滲透探傷無(wú)缺陷后方可進(jìn)行焊接。

2.2.4復(fù)合層BFe30-l-l的焊接工藝

銅合金焊接極易出現(xiàn)缺陷，由于其自身在熔化狀態(tài)下吸氣能力特別強(qiáng)，在冷卻過(guò)程中氣體來(lái)不及溢出，易形成氣孔。焊接過(guò)程中熱應(yīng)力大，低熔點(diǎn)共晶的出現(xiàn)容易造成裂紋。為防止這兩種主要缺陷，焊接采用手工鎢極氬弧焊，加強(qiáng)焊接區(qū)域的保護(hù)，防止有害氣體的侵入。在條件允許的情況下，還可以加拖罩保護(hù)。焊接前，除了要做一些常規(guī)清理，還不允許毛刺和夾角的存在。層溫應(yīng)控制在100℃以下。

2.2.5焊后檢查

焊后滲透著色檢驗(yàn)符合JB4730-2005Ⅰ級(jí)規(guī)定，X射線檢查符合JB4730-2005Ⅱ級(jí)的規(guī)定。

3、宏觀檢查

用NEOPHOT21金相顯微鏡分別進(jìn)行金相和宏觀檢驗(yàn)。焊件經(jīng)機(jī)械拋光浸蝕后，宏觀觀察被檢測(cè)焊件的焊縫、熔合區(qū)、熱影響區(qū)，均未發(fā)現(xiàn)裂紋、孔穴、固體夾雜、未熔合等宏觀缺陷，其低倍組織見圖2。

圖2　焊件低倍組織1.5X

結(jié)語(yǔ)：

對(duì)于BFe30-l-l/Q345R復(fù)合鋼板的對(duì)接接頭的焊接，可以采用基層使用J507（E5015），而后用純鎳焊條ENi-1焊接復(fù)合層與基層的過(guò)渡處，最后用焊條ECuNiB焊接的焊接工藝方法。

［1］中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)焊接學(xué)會(huì)編.焊接手冊(cè)（第二卷）.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1992.

［2］顧福明.換熱器管子與復(fù)合管板的焊接工藝研究.焊接技術(shù)，2002（3）.

［3］浙江省機(jī)械工程學(xué)會(huì)焊接分會(huì)編.實(shí)用工程材料焊接手冊(cè).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004.

［4］曹志明，顧福明.海水換熱器BFe30-1-1的焊接工藝試驗(yàn).焊接技術(shù)，2003（4）.