[发明专利]一种激光-MIG电弧复合焊接低镍含氮奥氏体不锈钢的方法

说明书

一种激光‑MIG电弧复合焊接低镍含氮奥氏体不锈钢的方法。本发明属于焊接领域。本发明为解决目前针对低镍含氮奥氏体不锈钢的焊接方法，焊接接头中气孔概率较高以及稳定性较差的技术问题。方法：一、将待焊钢板设置成对接接头，并加工出V型坡口；二、设置复合焊接保护气体为氮气与氩气的混合气体；三、同步进行激光和MIG电弧的复合焊接。本发明采用激光‑MIG电弧复合焊工艺对低镍含氮奥氏体不锈钢进行焊接，焊接效率高，成型好，热影响区小，此外，保护气体采用98％Ar+2％N₂的激光‑MIG电弧复合焊接低镍含氮奥氏体不锈钢比其他保护气体混合形式优势明显：焊接接头中气孔概率小、焊接熔深大、电弧稳定性好、硬度分布趋势平缓，无淬硬倾向。

技术领域

本发明属于焊接领域，具体涉及一种激光-MIG电弧复合焊接低镍含氮奥氏体不锈钢的方法。

背景技术

相关学者研究发现在316L不锈钢TIG焊接过程中，在保护气体氩气中加入一定比例氮气对焊缝组织性能有一定帮助。在双相不锈钢焊接过程中，也通常在氩气中加入一定比例氮气以期提高焊接接头的抗腐蚀性能和双相比例。在奥氏体不锈钢焊接过程中，加入2％含量的氮气可以提高奥氏体相的比例，并由此增加焊接接头的电化学稳定性。

低镍含氮奥氏体不锈钢是一种性能优异、性价比高的新型环境友好型不锈钢材料，它固溶一定含量的氮可以提高强度、韧性及抗晶间腐蚀性能，具有广泛的应用领域与广阔的应用前景。Zhao等人采用氩氮混合气体保护TIG焊工艺对含氮钢焊接接头中氮行为、微观组织和性能进行了系统分析。Bonnefois等人分别采用TIG和A-TIG两种工艺进行高氮钢焊接试验，发现A-TIG焊接时氮易于由保护气体向熔池过渡。强伟等人针对高氮低镍奥氏体不锈钢开展双面同轴TIG自熔焊试验，研究发现随着保护气体中氮气比例的提高，电弧收缩显著，焊接飞溅增加，焊接稳定性也随之变差，为保证焊接接头的综合性能，保护气体中氮气比例应低于20％。

激光-MIG复合焊是一种激光和MIG电弧相互复合的焊接方法，相对于激光焊接或MIG焊，激光-MIG复合焊能够有效提高电弧能量利用率，减小激光功率的损耗，能够显著增加电弧的稳定性。但是，激光的加入以及焊接速度、保护气体等工艺条件的变化，都会使MIG焊的熔滴过渡形式、电弧形态发生明显的变化，简单的将激光及MIG电弧复合在一起而不进行优化控制会严重影响焊接的稳定性及焊接质量均一性，激光与电弧的过程稳定性及耦合机制国内外都有大量的研究，但是缺少统一的认识。由于激光与电弧耦合增加了过程参量的数量，焊接过程的复杂程度增加导致焊接过程机理分析更加困难.杨涛等人针对SUS304L不锈钢激光-MIG(惰性气体保护焊)复合焊接过程激光与MIG(惰性气体保护焊)电弧的过程参数匹配及优化控制问题，系统研究了过程参数对电弧特性及焊缝成形尺寸的影响，结果表明，激光的介入会使复合焊接过程稳定性加强，焊缝形貌的几何尺寸与过程参数的耦合效应有着直接的关系，过程参数的匹配优化能够有效控制焊缝成形尺寸，然而目前，尚未见到将激光-MIG(惰性气体保护焊)电弧复合焊工艺应用于低镍含氮奥氏体不锈钢焊接的报道。

发明内容

本发明为解决目前针对低镍含氮奥氏体不锈钢的焊接方法，焊接接头中气孔概率较高以及稳定性较差的技术问题，而提供了一种激光-MIG电弧复合焊接低镍含氮奥氏体不锈钢的方法。

本发明的一种激光-MIG电弧复合焊接低镍含氮奥氏体不锈钢的方法按以下步骤进行：

一、将待焊钢板设置成对接接头，并加工出V型坡口；

二、设置复合焊接保护气体为氮气与氩气的混合气体；

三、同步进行激光和MIG电弧的复合焊接。

进一步限定，步骤一中所述对接接头的间隙为1mm～2mm。

进一步限定，步骤一中所述对接接头的间隙为1.5mm。

进一步限定，步骤一中所述V型坡口角度为50°～70°。