[发明专利]一种薄不锈钢复合板的激光焊接方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种薄不锈钢复合板的激光焊接方法，属金属材料板材焊接及应用的技术领域。

背景技术

不锈钢板由于具有强度好、硬度高、耐腐蚀、表面光洁等特点，具有广泛的用途，常在石油、化工、轻工、电力及锅炉耐压容器中应用；但由于不锈钢价格较贵，常在普通碳素钢板上外包覆一层薄不锈钢板，覆层不锈钢材料用以阻止介质的腐蚀，基体碳钢材料承受载荷，其价格为普通不锈钢的1/2左右；将这些不锈钢复合板做成容器、管材等产品，必然要使用焊接技术。

对于包覆层厚度0.8mm的不锈钢复合板的焊接工艺已经成熟，然而对于包覆层厚度＜0.8mm，特别是≤0.5mm的薄不锈钢复合板的焊接仍然存在较大问题，一是不锈钢与碳素钢在晶体学特征、热膨胀性、导热性、力学性能方面存在较大差异，所以不锈钢复合板焊接要比同种钢困难；二是薄层不锈钢复合板的焊接工艺较难控制，尤其是双面薄不锈钢复合板，由于包覆层厚度较薄，不能分基层、过渡层和包覆层分别焊接；三是因为基层碳素钢非常容易稀释包覆层不锈钢焊缝区，使焊缝区Cr、Ni含量降低，造成焊缝区的耐腐蚀性能严重下降，从而制约了薄不锈钢复合板的广泛应用。

发明内容

发明目的

本发明的目的是针对薄层不锈钢复合板难以对接焊接问题，采用激光焊接法，使用铬镍合金粉，在激光焊接机上进行焊接，经打磨、退火处理，即成为焊接成品，以使薄层不锈钢复合板焊接成为可能，以大幅度提高薄不锈钢复合板的耐腐蚀性能和焊接质量。

技术方案

本发明使用的化学物质材料为：薄不锈钢复合板、铬镍合金粉、乙醇、氩气、砂纸、研磨膏，其组合准备用量如下：以毫米、克、毫升、厘米³为计量单位

薄不锈钢复合板：200mm×80mm×1mm    2块

                中间碳素钢板厚度0.8mm

                包覆层不锈钢板单面厚度0.1mm

                铬镍合金粉：500g±10g

成分组成：

乙醇：C₂H₆O  1000ml±10ml

氩气：Ar  10000cm³±100cm³

砂纸：300mm×200mm×1mm，400目2张

研磨膏：Φ50mm×100mm，800目  1块

激光焊接方法如下：

(1)精选化学物质材料

对激光焊接使用的化学物质材料要进行精选，并进行质量纯度控制：薄不锈钢复合板：固态板形

铬镍合金粉：固态粉体

乙醇：液态液体    99.99％

氩气：气态气体    99.99％

砂纸：固态纸状

研磨膏：固态固体

(2)Cr、Ni粉末配制计算

利用杠杆定律，填充材料在舍弗勒图中位置，得出铬当量Cr_eq和镍当量Ni_eq分别为36-37％和16-17％；

(3)预处理薄不锈钢复合板

①薄不锈钢复合板厚度为1mm，中间碳素钢板厚度为0.8mm，单面不锈钢包覆层厚度为0.1mm；

②被焊接薄不锈钢复合板为两块，尺寸、规格一样，呈矩形板状；

③将被焊接薄不锈钢复合板用夹具分别固定，确定被焊接部位，两块板之间留有间隙0.1-0.2mm；

④被焊接板材固定后，用乙醇清洗被焊表面污渍，然后晾干；

(4)预处理铬镍合金粉

①将铬镍合金粉置于球磨机中，进行球磨，转速200r/min，球磨300min后用300目筛网过筛，反复进行，细粉颗粒直径≤0.05mm；

②将研磨后的铬镍合金粉置于干燥箱内干燥，干燥温度110℃±2℃，干燥时间240min±5min；

(5)激光焊接薄不锈钢复合板

薄不锈钢复合板的焊接是在激光焊接机上进行的，是在激光束照射、送粉器送粉、氩气保护下完成的，激光束照射输出功率、送粉量、焊接速度均是由计算机程序控制完成的；

①将工作平板置于激光焊接机的工作台上并固定；将被焊接的薄不锈钢复合板分左右对称安装在工作平板上，正面向上，两被焊接的薄不锈钢复合板平行对齐，平行度≤20μm，中间间隙为0.1-0.2mm，然后用夹具螺栓固定；

②将盛有焊粉的送粉器的送粉头对准被焊接部位；