高强钢焊接技术研究与应用.pdf

制造技术? 2013 年 2 月第 1 期 36 ?与? ? ? 1 ?1 ?2 ?1 （1?，? 0?6012? 2?解?总?，? 0?6012） 摘要?通过? HG785D 高?、?方?、?工艺?数?构装 ?、?方?的研?，?高?构?生产的?，?在产品 研制?，?为?高?的研?和?提?实?和工艺?。 关键词?高?；?；? Research and Appliance of the High-tensile Steel Welding Technology Zhang Mingxin1Wu Haili1Zhang Xuejin2Li Yijun1 (1.Changzhi Qinghua Machinery Factory, Changzhi 046012； 2.The Military Represrntative Office in ChangZhhi Area, the General Armament Department, PLA, Changzhi 046012) Abstract：Researched on the welding performance of HG785D high-tensile steel, welding method selection, welding technological parameters, structure assembly and welding sequence, found out a complete set of welding technology for the welding structural part of high-tensile steel which was spread and used in the research and manufacture of product, also provided the practical experience reference and technological support for the research and appliance of other high-tensile steels. Key words：high-tensile steel；welding performance；welding technology 1 引言 高强度?接结构用?简称高强?。作为一种?接 结构用?，高强?具有强度高、?性?、?接性能优 ?、品种规格多?等特点，特别?用于要求?能力 高、重量低的各类军民产品中的高强度?力?接结构 件。随着现代科技的?发展，以及产品对机动性、 灵活性、?反应性等要求的不断提高，产品中高? ?、?质量?接结构件的综合性能要求?越来越高。 基于?种性能要求，高强度?结构越来越?地? 用高强?作为?要材料，同时对?接接?的质量提出 了更高要求。因此高强?接性的?程度、?接技 术的成?与?、 结构装配、 ?接顺?安排的合理与?， 在?大程度上关系到产品?能力、使用性能、安全 可?性能能?实现。 本文?要对 HG785D 高强?在高?接结构 件中的应用进行了较为?入的研究。对材料的?接性 能分别从理论分析、?接方法?取及?接工艺参数确 定等方面进行了?性的研究，同时?对产品具体结 构特点，就装配和?接顺?安排方面进行了研究与推 ?应用。 2 ? HG785D ?于低合?，其化学成分?表 1，机 械性能?表 2。 作者简介：?明新（1967-） ，高级工程?，?接专业；研究方向：?接工艺研究。 收稿日期：2013-01-31 制造技术? 航天制造技术 37 ? 1 HG785 ?化?成? ?数，% ?CSiMnPSMoCrNiNbNb+V+TiB 最大含量 0.150.41.80.030.0150.60.60.60.110.160.005 ? 2 HG785 ? 板? /mm质量等级Rp0?2/MPaRm/MPaA50/?180? ?功/J 0?-20?-40? 416 C ?685?785?15D=3a 完? 40 D40 E27 2.1 ? 低合?接过程中一个重要的特点就是，热? ?有较大的?向。而?程度的?要因? 有两个：一是化学成分，?中含?量和所含合? 量越高，其?向越大；二是?度，? ?度越大，?向?越大。另外，低合?接时 ?易出现?、热?。?据化学成分计算 HG785D ?的?、热?感指数如下： a. ?感性指数 Pcm： Pcm=w(C)+w(Si)/30+w(Mn+Cu+Cr)/20+w(N)/60 +w(Mo)/15+w(V)/10+5w(B)=0.363 b. 热?感指数 Hcs： Hcs=w(C)w(S)+w(Si)/25+w(N)/100/3w(Mn)+ w(Cr)+w(Mo)+w(V)103=0.647 从计算结?可?： 该?感指数 Pcm 小于 0.4， 且对?较大的合? S、 P 含量?低， ?明该?的?感性?小；热?感指数 Hcs ? 小于 2，而且该?的 Mn/S ?为 512，?大于 25，? 明该?的热?感性?小。因此，该?接前?一? 可不进行热?理。当?板?度或结构?度大时，可 ?据需要进行一定的热?理。 2.2 ? ?据产品结构特点及技术要求，?取了?度为 8mm 的 HG785D ?板作为试板，设计出各种接?形 式，对 HG785D 高强?开展了?接性研究。 ?接方法：采用热量集中、变形小、效率高的? 合?体（80%CO2+20%Ar）保护?。 ?接材料：?据产品技术要求，?用? WH80-G，? 1.2mm。 热?理：?接前?不进行热?理。 2.2.1 ? ? ? 对接接?试件?接?，进行了 X 射?查，接? 质量?符合设计文件对接?的要求，其中 1 件?中 ?部存在?小的?，?不超标。?查结?表 3。 ? 3 ? X ? 试件编号 接?等级 结论 备注 S-D-1I合格 S-D-2I合格 ?部存在?，不超标 S-D-3I合格 2.2.2 ? 按?接接?机械性能试?标准，对对接接?、 ?字接?进行了机械性能试?。接?试?片?图 13。接?机械性能试?结?表 4。 图 1 ? 图 2 ? 图 3 ? 制造技术研究 2013 年 2 月第 1 期 38 表 4 焊接接头机械性能试验结果 接头形式 试件编号 拉伸试验 冲击试验 弯曲试验 结论 备注 b/MPa 断裂位置 AKV/J（-20） 180冷弯 D=20 焊缝区 熔合区 热影响区 对接接头 S-D-1 805 焊缝 42 50 53 完好 合格 S-D-2 845 熔合线 47 53 46 完好 合格 S-D-3 790 焊缝 56 54 48 完好 合格 十字接头 S-S-1 726 母材 - - - - 合格 S-S-2 740 母材 - - - - 合格 S-S-3 610 焊缝 - - - - 合格 将试验结果与母材机械性能进行对比后可以看 出，对接接头抗拉强度、冲击功、弯曲试验结果满足 产品技术要求。 2.2.3 T 型接头剖切检查 为了验证角焊缝焊接质量， 对 T 型接头进行了焊 缝横截面剖切腐蚀检查， 结果焊缝根部熔透， 焊缝区、 热影响区熔合良好，无裂纹等缺陷，满足接头质量要 求。 由以上试验结果可以看出： a. 该钢裂纹敏感性小，具有优良的焊接性，焊接 前后可不进行热处理； b. 采用混合气体保护焊并配以合理的焊接参数， 焊接接头质量可满足设计接头要求； c. 选用的焊接材料与母材强度匹配性好， 可以获 得综合机械性能优良的焊接接头，能够满足产品技术 要求。 2.3 焊接技术研究 按照选定的焊接方法及焊接材料，通过不同接头 形式、不同焊接位置开展了全面的焊接技术研究。通 过大量的焊接工艺试验， 确定的焊接工艺参数见表 5。 表 5 混合气体保护焊焊接工艺参数 接头形式 焊接位置 层数 焊接电流/A 电弧电压/V 焊接速度/mmmin -1 气体流量/Lmin -1 平对接焊 打底 100160 1620 220360 1520 盖面 120200 1822 260380 1520 平对接焊 打底 100160 1622 220360 1520 盖面 200280 1828 260380 1520 横角接焊 220280 2228 260380 1520 立角接焊 160240 1824 230350 1520 横角接焊 240300 2228 260380 1520 立角接焊 160240 1824 220340 1520 横角接焊 打底 200260 2024 240360 1520 盖面 220280 2026 260380 1520 立角接焊 打底 200240 2024 240360 1520 盖面 220260 2026 260380 1520 注：根部间隙 02mm。 3 焊接变形与控制研究 焊接结构件在产品生产中，焊接变形不仅影响结 构尺寸精度的稳定性，而且可能降低其承载能力，严 重时还会影响到产品的使用性能、安全性和可靠性。 矫正变形不仅费工费时，增加产品成本，尤其对于高 强钢来说，很多结构一旦成型就无法矫正，给企业造 成不可挽回的损失。因此，对焊接变形进行分析、测 量、预测并采用相应措施加以控制和调整变形是十分 重要的。而其变形的大小主要取决于焊接热过程和焊 件在焊接过程中受拘束度的条件。 3.1 焊接变形分析与控制 HG785D 高强钢由于其强度高、弹性大，且处于 推广应用阶段，焊接变形规律不易掌握，变形控制较 为困难，试验过程中，我们主要从焊接热过程进行了 研究，通过对同样形式焊接接头分别采用多层多道焊 （下转第 55 页） 制造技术研究 航天制造技术 55 图 13 L 梁旋转支撑+前端辅助支撑 6 结束语 测试仪支撑结构的优化设计，完全可以满足测 试仪质量范围内、测试精度一致的多种战斗部产品 质量、质心的测试。而延伸探讨，提出了待测产品 质量或测试精度要求超出了原测试仪相关指标范 围，其测量架与支撑结构的设计思路，为多种不同 外形曲线战斗部产品质量、质心测试提供了一种实 用的测试方法。 参考文献 1 郑宾. 大尺寸柱状结构质量、质心测量方法. 测试技术学报，2002， 16(2)：3031 2 耿记波. 非均质圆柱体质心测试方法研究. 理论探讨，2010(7)：215 3 陈一平. 力传感器的质量质心测量系统设计. 空气动力测控技术第五届 四次测控学术交流会论文集，373374 4 质量、质心综合测试仪使用维护说明书. 南京理工大学应用物理系弹 箭静态参数测试研究室 5 卢志辉. 旋转体质心形心和质心横偏量的测量机构设计及精度分析. 机 械设计，2001(4)：2526 6 顾强. 弹体的质量、质心及质偏测试系统. 弹箭与制导学报，2003， 23(3)：3638 （上接第 38 页） 和一层一道焊接工艺方法进行试验。从试验结果的 情况看，采用多层多道焊的方法焊接变形明显小， 由此确定当焊缝高度或坡口深度6mm 时，应采用 多层多道焊的工艺方法。同时，通过对不同焊接规 范与相应变形量值的试验分析，焊接线能量控制在 912kJ/cm 范围内时，焊接变形最小。 3.2 装配、焊接顺序的合理安排 根据产品结构特点及焊接装配、焊接顺序对产 品变形影响的分析结果，我们在生产中采用了分步 装配、对称施焊、刚性固定、预制反变形等多种措 施。通过多种措施的合理安排及结合使用，产品的 成型精度达到了预期的效果，满足了设计指标的要 求。 4 项目研究效益及推广应用情况 HG785D 高强钢焊接技术的研究，有力推动国 产高强度钢的实际应用，为型号产品的设计和生产 奠定了基础，使国防工艺技术水平有了进一步的发 展，为保证国防产品质量提供了强有力的保障，具 有非常重要的实际意义和经济价值。同时，对扩大 行业优势，储备和推广工艺技术将起到重要的作 用，也为高强钢在新产品研制开发中的推广应用提 供了新思路、新途径，对提高国内相关行业总体制 造水平具有很高的实践价值。 HG785D 高强钢的焊接技术研究成果已被成功 应用于产品研制中。通过一系列方法的应用保证了 产品的整体焊接质量及成型后的尺寸稳定性，各项 关键重要指标均达到了设计技术要求。随着各种军 民用载重车辆对承载负荷及减重需求的提高，高强 钢焊接技术将广泛运用于军民品载重车辆的底盘、 车架制造。 5 结束语 通过研究，成功掌握了常用规格 HG785D 高强 钢的基本焊接方法、焊接材料及相匹配的焊接工艺 参数选用等，并进行推广应用，