[发明专利]一种控制铸造用低碳钢材质焊缝热影响区硬度的焊接方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种控制焊缝热影响区硬度的焊接方法，尤其是涉及一种控制铸造用低碳钢材质焊缝热影响区硬度的焊接方法。

背景技术

目前国际标准ISO15614-1：2004金属材料焊接工艺规程及评定7.4.6中对碳钢的焊接区域硬度最高值规定：焊接状态下硬度最大约375HB，经过热处理的最大硬度约315HB。实际按照ASTM A27 70-40材质标准生产的铸件硬度值在140-175HB，选用AWS 5.1 E7015等级焊条，按照推荐的工艺参数焊接后焊缝热影响区硬度在200-240HB之间。表1.为顾客对ASTM A27 70-40材质铸件的性能要求。其中对焊缝热影响区最高硬度、母材及焊缝金属的硬度差异要求小于40HB，此为该项技术的难点所在，目前还没有克服该难点的方法。

表1.材质要求

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种工艺方法独特、经过对铸件化学成分和热处理工艺的调整、铸件本体的硬度值控制在160-170HB之间，焊缝热影响区硬度若控制在200HB以下，可达到减小焊缝热影响区、母材及焊缝金属间硬度差异的目的，使焊缝部位的硬度差异控制在40HB以下的一种控制铸造用低碳钢材质焊缝热影响区硬度的焊接方法。

本发明通过如下方法实现：

一种控制铸造用低碳钢材质焊缝热影响区硬度的焊接方法，其特征是：该方法用φ4mm和φ5mmAWS 5.1 E7015等级焊条，采用最低预热温度，焊接电流为175A～240A、电压为20～30V，焊接速度10～25cm/min，采用回火焊道；

所述最低预热温度为170℃或200℃；

所述最低预热温度为170℃时，采用23～27KJ/cm的焊接热输入；

所述最低预热温度为200℃时，20～25KJ/cm的焊接热输入。

本发明有如下效果：

1)方法独特：本发明提供的方法是在WPS的控制参数范围内，通过控制焊接过程的热输入和熔池的冷却凝固速度，同时采用回火焊道技术来控制焊缝热影响区的硬度。

2)采用的回火焊道技术对焊缝区和热影响区起到了回火作用，可以达到降低硬度的目的：本发明提供的方法分别采用170℃和200℃的最低预热温度来确保焊缝熔池的冷却速度；通过不同的电流、电压组合和焊接速度控制焊接热输入。焊接过程中使用电流范围为：175A～240A；电压：20～30V；焊接速度10～25cm/min，使热输入控制在15～35KJ/cm之间。采用的回火焊道技术对焊缝区和热影响区起到了回火作用，可以达到降低硬度的目的。

3)可以将焊缝热影响区、焊肉和母材间的硬度差异控制在40HB以下：本发明采用方法1、预热温度＞170℃时，采用23～27KJ/cm的焊接热输入，并采用回火焊道的方法，焊缝的热影响区的硬度可以控制在200HB以下；方法2、预热温度＞200℃时，采用20～25KJ/cm的焊接热输入，并采用回火焊道的方法，焊缝的热影响区的硬度可以控制在200HB以下。

通过以上的工艺控制，可以将焊缝热影响区、焊肉和母材间的硬度差异控制在40HB以下。焊缝硬度检测结果见表2.

表2.焊缝三区平均硬度

4)有效的降低了焊缝热影响区最高硬度，使焊缝热影响区最高硬度控制在200HB以下：本发明提供的方法与原有焊接工艺相比，焊缝热影响区最高硬度降低约30HB。同时，焊缝热影响区最高硬度、母材及焊缝金属的硬度差异小于30HB，可以达到将焊缝热影响区与母材、焊肉间硬度差异控制在40HB以下的目的。

具体实施方式

实施例一：一种控制铸造用低碳钢材质焊缝热影响区硬度的焊接方法，该方法用φ4mm和φ5mmAWS 5.1 E7015等级焊条，最低预热温度为170℃，焊接电流为175A～240A、电压为20～30V，焊接速度10～25cm/min，采用23～27KJ/cm的焊接热输入，采用回火焊道。

实施例二：一种控制铸造用低碳钢材质焊缝热影响区硬度的焊接方法，该方法用φ4mm和φ5mmAWS 5.1 E7015等级焊条，最低预热温度为200℃，焊接电流为175A～240A、电压为20～30V，焊接速度10～25cm/min，采用20～25KJ/cm的焊接热输入，采用回火焊道。