WELDOX960钢起重臂焊接工艺及变形控制

时间: 2023-11-17 07:04:48 |   作者: 江南体育入口安装app

  调质状态下低合金超高强钢WELDOX960，只要加热温度超过了它的回火温度后性能就会发生明显的变化。因此，焊接时由于热的作用使热影响区强度和韧性下降显得突出，所以选用热量集中，热影响区较窄的80%Ar20%CO2气体保护半自动打底焊和80%Ar20%CO2气体保护全自动焊填充盖面焊等焊接方法代替气焊和手工电弧焊，能够大大减少薄板起重臂焊接变形。

  我公司某新产品单杠插销起重机吊臂筒体结构示意图如图（1）所示，上、下槽板分别选瑞典超高强度结构钢WELDOX960δ6、δ7 mm厚的钢板焊接而成，其中最长某节臂115000mm。技术要求：

  ⑷主焊缝全长探伤：UT-Ⅱ；当超声波检验测试条件不足时可用MT-Ⅱ磁粉探伤。

  WELDOX960高强钢属于瑞典SSAB公司生产的WELDOX系列调质结构用钢，其屈服强度大于960MPa。厂家评定拥有非常良好的冷弯性能和低温冲击韧性，优异的综合机械性能和可焊接性。其机械性能和化学成分分别见表1，2。很适合我公司开发某单缸插销式起重机吊臂的要求。但是如此超高强度的钢材在我公司首次使用，工艺分析认为：根据钢的合金化原则，一般随着低合金钢的强度逐步的提升，其化学成分中的碳及合金元素的质量分数也会相应增多，绝大多数焊接过程快速的局部加热和冷却，在一定的热循环作用下，使焊缝的本身和近缝区发生了一系列金相组织变化，因而焊缝接头部位不可避免地将产生内应力和变形。焊接应力和变形不但可能会导致工艺缺陷，而且在一定条件下将影响结构件的承载能力：诸如强度、刚度和受压稳定性。除此以外还将影响到结构的加工精度和尺寸稳定性。尤其在塑性较低的低合金超高强度钢的焊接过程中更为突出。因此，对于我公司新开发某起重机吊臂，为满足在受力最大工况下各危险截面的安全性和实现自动化电控技术的可靠性，起重臂上下对接槽板焊缝要求全长不伤害原有设备的检测超声波探伤达UT-Ⅱ级，每节起重臂截面几何尺寸、形位公差要求严格。所以对超高强钢WELDOX960焊接技术中如何合理的选择焊接工艺参数和焊接变形控制，成为研究攻关的重点和难点。

  近年来，我们国家的经济进入突飞猛进的发展期，作为经济发展基石的机械工业也随之取得了快速的提升。市场对现代工程机械及冶金矿山机械、起重机械等焊接结构机械装备要求日益大型化、轻量化。然而，我公司缺乏前瞻性技术和产品研究，产品始终处于同行业的同质化竞争中，盈利能力不够。迫在眉睫需要研究单缸插销式起重机吊臂伸缩技术，达到传统双油缸钢丝绳伸缩没办法实现的特殊功能。为此，对大吨位起重机中关键受力构件起重臂要求高，钢材不仅要拥有非常良好的综合力学性能，对于在特殊条件下使用的钢种，还要求其拥有相对应的特殊性能，比如耐冲击等。同时要求钢材应拥有非常良好的加工工艺性能，如焊接性。此时，普通的碳素钢已经不能够满足结构性能需要，所以材料选用瑞典奥克德隆（SSAB）钢铁公司生产的超高强钢WELDOX960。但是，超高强钢WELDOX960如何合理选择焊接工艺参数和焊接变形控制技术对我公司来说还是一片空白。因此为保证新产品顺利研发，笔者在样机生产前进行了大量的焊接工艺试验研究。

  摘要：结合瑞典超高强钢WELDOX960的性能特点和单缸插销起重臂的结构及形式，从起重机吊臂的优化设计、焊接工艺等方面总结出了超高强钢起重机吊臂焊接质量操控方法，保证了产品质量。

  对于选定的钢种和焊接方法来说，焊接热影响区的组织主要根据焊接工艺参数，也就是线能量，因此，合理选择线能量十分重要。实践证明，过小的线能量造成淬硬组织并易产生裂纹，过大的线能量则造成晶粒粗大和脆化，降低材料的韧性。因此应该确定兼顾两者的冷却速度的范围。为了能够更好的保证WELDOX960钢的热影响区缺口韧性，取板厚δ≦12mm时，最大线KJ/mm。通过系列试验，选定焊接规范见表3

  根据碳当量初步判定，WELDOX960钢焊前需要预热处理的必要性大。否则，对接焊缝和根部焊道容易开裂。

  对于超高强钢，由于强度提高，钢材塑性、韧性不断下降，如果仍采用等强原则，选用高组配的焊接接头，焊缝的韧性将近一步降低，并可能会引起由焊缝金属韧性不足而引起低应力脆性破坏。所以超高强钢焊接宜采用等韧性原则，选择焊缝韧性不低于基体金属的低匹配焊接接头是合理的。采用低强的焊缝并不总是意味着焊接接头的强度一定低于母材，只要焊缝金属的强度不低于母材的87%，仍可保证接头与母材等强。所以WELDOX960高强钢焊接材料的选择在首先满足焊接接头机械性能的前提下，选用瑞士OERUKON公司生产的实芯焊丝E－FK1000，规格为直径1.2mm。这样焊接材料与钢板构成了低强度匹配。3.3焊接工艺方法选择