本發(fā)明涉及材料焊接技術(shù)，尤其是一種420mpa級(jí)車(chē)輪鋼用焊絲及激光-電弧復(fù)合焊接工藝。

背景技術(shù)：

1、隨著汽車(chē)制造技術(shù)的發(fā)展，420cl車(chē)輪鋼（屈服強(qiáng)度420mpa）在汽車(chē)領(lǐng)域被大量應(yīng)用。在應(yīng)用過(guò)程中，420cl車(chē)輪鋼焊接方法主要以閃光對(duì)焊為主要焊接方法。由于使用工況對(duì)汽車(chē)車(chē)輪用鋼焊接接頭疲勞性能有較高要求，閃光對(duì)焊界面區(qū)易出現(xiàn)粗大的魏氏組織，塑性不足，疲勞性能較差；而采用激光-電弧復(fù)合焊接，缺乏必要的配套焊接材料及其應(yīng)用指導(dǎo)，且存在焊接效率低、焊接質(zhì)量較差等問(wèn)題。因此，迫切需要開(kāi)展420cl車(chē)輪鋼焊絲的研發(fā)及其高效高質(zhì)量焊接技術(shù)的研究。

2、作為一種高效、高質(zhì)量的焊接方法，激光-電弧復(fù)合焊接具有焊接速度快、熔深大、精度高、適應(yīng)性好等特點(diǎn)。激光-電弧復(fù)合焊接既有激光焊接速度快、熱影響區(qū)較小、焊縫窄、焊縫外觀(guān)好的優(yōu)點(diǎn)，又結(jié)合了熔化極氣體保護(hù)電弧焊在能源效率、間隙橋接能力、冷卻速度和能源耦合功率等方面的優(yōu)勢(shì)，其焊接速度的提高和熱輸入的減少使焊接變形大幅減少。

3、綜上所述，420mpa級(jí)車(chē)輪鋼采用激光-電弧復(fù)合焊接，可有效減少焊接變形，提高車(chē)輛薄板結(jié)構(gòu)的焊接質(zhì)量和焊接效率，滿(mǎn)足行業(yè)應(yīng)用的需求，提升我國(guó)的汽車(chē)制造核心能力。然而，鑒于激光-電弧復(fù)合焊接的特點(diǎn)，目前尚缺乏420mpa級(jí)車(chē)輪鋼激光-電弧復(fù)合焊配套焊接材料。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種焊接效果好的420mpa級(jí)車(chē)輪鋼用焊絲；本發(fā)明還提供了一種420mpa級(jí)車(chē)輪鋼激光-電弧復(fù)合焊接工藝。

2、為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明所采取的化學(xué)成分重量百分比：c?0.04%～0.06%，si0.40%～0.70%，mn?1.30%～1.70%，ni?0.70%～0.90%，cu?0.20%～0.50%，ti?0.03%～0.08%，s≤0.010%，p≤0.010%，余量為fe和不可避免的雜質(zhì)。

3、進(jìn)一步的，所述焊絲適用于3～8mm厚420mpa級(jí)車(chē)輪鋼。

4、本發(fā)明各成分的設(shè)計(jì)機(jī)理為：

5、c是焊縫中主要的強(qiáng)化元素，c含量增加可以大幅提高強(qiáng)度。但是，c含量過(guò)高會(huì)降低韌性，并且c含量過(guò)低無(wú)法保證焊縫強(qiáng)度，因而將c含量控制在0.04～0.06%。

6、si固溶于鐵素體組織中，具有固溶強(qiáng)化作用，屬于強(qiáng)化合金元素。si含量的增加促進(jìn)焊縫中m-a組元的形成，降低了材料的焊接性和低溫沖擊韌性，因此盡可能將si含量控制在0.40～0.70%。

7、mn是鋼中主要合金元素，適當(dāng)?shù)膍n能促進(jìn)和細(xì)化針狀鐵素體來(lái)提高強(qiáng)度；此外mn也能促進(jìn)焊縫脫氧。但mn含量過(guò)高會(huì)引起mn偏析并產(chǎn)生大塊狀m-a組元，造成晶粒粗大，引起韌性下降。故將mn含量控制在1.30～1.70%。

8、ni是焊縫中重要的合金元素，在低c的基礎(chǔ)上加入適當(dāng)?shù)膎i不僅能提高強(qiáng)度而且對(duì)韌性損害也較小。ni還能降低點(diǎn)陣中的位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)抗力，減小位錯(cuò)與間隙元素交互作用能量，從而促進(jìn)了應(yīng)力松弛，降低了脆性轉(zhuǎn)變溫度，顯著提高材料的低溫韌性。同時(shí)考慮到控制成本和低溫韌性需求，一般將ni含量控制在0.70～0.90%。

9、適當(dāng)?shù)腸u元素能提高鋼的耐腐蝕性和焊絲導(dǎo)電性，但cu含量較大會(huì)增加裂紋傾向，因此要嚴(yán)格控制cu含量，cu含量控制在0.20～0.50%。

10、ti能夠在焊接過(guò)程中形成細(xì)小彌散的復(fù)合氧化物，這些氧化物能為針狀鐵素體提供形核質(zhì)點(diǎn)，從而促進(jìn)針狀鐵素體形成。此外這些氧化物還可以出現(xiàn)在奧氏體晶界，從而有效地抑制了晶粒的粗化，改善材料焊接性，提高低溫沖擊韌性，故可將ti含量控制在0.03～0.08%。

11、s在焊縫中容易形成fes和mns等化合物，并在晶粒邊界處發(fā)生偏聚，由于硫化物共晶溫度較低，且呈網(wǎng)狀分布，因此會(huì)降低材料的沖擊韌性。在焊接過(guò)程中，s容易促進(jìn)熱裂紋的形成，降低焊接性，所以必須嚴(yán)格控制焊縫中s的含量，將其控制在0.010%及以下。

12、p可在鋼中生成磷化物，且能完全溶于鐵素體中，對(duì)焊縫影響明顯，容易造成冷脆性。由于磷化物的熔點(diǎn)較低，導(dǎo)致在快速冷卻時(shí)會(huì)在晶界處形成偏析，從而產(chǎn)生熱裂紋。p含量的增加雖然能提高焊縫的強(qiáng)度和硬度，但也會(huì)使材料塑、韌性急劇下降。因此將p含量控制在0.010%及以下。

13、本發(fā)明工藝采用上述焊絲，焊接工藝參數(shù)為：激光功率4.5～6.0kw，光絲間距3～5mm，焊接速度1.0～2.0m/min，送絲速度5～10m/min，焊接電壓20～28v，焊接電流160～280a。

14、進(jìn)一步的，采用的保護(hù)氣體為ar+2%～5%o2或ar+5%～20%co2混合氣體。

15、采用上述技術(shù)方案所產(chǎn)生的有益效果在于：本發(fā)明提供了一種420mpa級(jí)車(chē)鋼激光-電弧復(fù)合焊接配套焊接材料和焊接工藝，所得焊接接頭具有良好的力學(xué)性能，焊接接頭強(qiáng)度系數(shù)1.0，-20℃沖擊吸收能量≥120j，疲勞極限σ0.1b≥400mpa。

技術(shù)特征：

1.一種420mpa級(jí)車(chē)輪鋼用焊絲，其特征在于，其化學(xué)成分重量百分比：c?0.04%～0.06%，si?0.40%～0.70%，mn?1.30%～1.70%，ni?0.70%～0.90%，cu?0.20%～0.50%，ti0.03%～0.08%，s≤0.010%，p≤0.010%，余量為fe和不可避免的雜質(zhì)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的420mpa級(jí)車(chē)輪鋼用焊絲，其特征在于：所述焊絲適用于3～8mm厚420mpa級(jí)車(chē)輪鋼。

3.一種420mpa級(jí)車(chē)輪鋼激光-電弧復(fù)合焊接工藝，采用權(quán)利要求1所述焊絲，其特征在于，焊接工藝參數(shù)為：激光功率4.5～6.0kw，光絲間距3～5mm，焊接速度1.0～2.0m/min，送絲速度5～10m/min，焊接電壓20～28v，焊接電流160～280a。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的420mpa級(jí)車(chē)輪鋼激光-電弧復(fù)合焊接工藝，其特征在于：采用的保護(hù)氣體為ar+2%～5%o2或ar+5%～20%co2混合氣體。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)了一種420MPa級(jí)車(chē)輪鋼用焊絲及激光?電弧復(fù)合焊接工藝，其化學(xué)成分重量百分比：C?0.04%～0.06%，Si?0.40%～0.70%，Mn?1.30%～1.70%，Ni?0.70%～0.90%，Cu?0.20%～0.50%，Ti?0.03%～0.08%，S≤0.010%，P≤0.010%，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。本發(fā)明提供了一種420MPa級(jí)車(chē)鋼激光?電弧復(fù)合焊接配套焊接材料和焊接工藝，所得焊接接頭具有良好的力學(xué)性能，焊接接頭強(qiáng)度系數(shù)1.0，?20℃沖擊吸收能量≥120J，疲勞極限σ<subgt;0.1b</subgt;≥400MPa。

技術(shù)研發(fā)人員：夏明生,趙琳,劉立學(xué),趙光,李桂蘭,牛星輝,陳彤,李陽(yáng),李立銘
受保護(hù)的技術(shù)使用者：唐山鋼鐵集團(tuán)有限責(zé)任公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9