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1、(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201410401043.0 (22)申请日 2014.08.15 B23K 9/173(2006.01) B23K 9/04(2006.01) B23K 9/235(2006.01) B23K 9/23(2006.01) (71)申请人招商局重工（江苏）有限公司 地址 226116 江苏省南通市海门市海门港滨 江大道新安江路1号 申请人招商局重工（深圳）有限公司 (72)发明人伍道亮 吴海建 (74)专利代理机构南京正联知识产权代理有限 公司 32243 代理人卢海洋 (54) 发明名称 一种铝青铜与低合金钢的焊接工艺 (57) 摘要 。
2、本发明公开了一种铝青铜与低合金钢的焊 接工艺，工艺步骤为：焊前准备及一次预热：母 材清理并预热250300，并对焊条进行烘焙， 烘干温度是200250，烘干时间2h；堆焊过 渡层：用焊条电弧焊在低合金钢母材上堆焊一层 过渡层；二次预热：将母材及过渡层一起预热至 150200；焊接：用熔化极氩弧焊焊接连接焊 缝；焊后保温缓冷处理，冷却速度不大于50/h， 150以下空气中冷却后即得成品。通过此焊接工 艺，可以得到与母材熔合良好、抗裂性好的焊缝， 同时提高了焊接效率。 (51)Int.Cl. (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书4页 附图2页 (10)。
3、申请公布号 CN 104384676 A (43)申请公布日 2015.03.04 CN 104384676 A 1/1页 2 1.一种铝青铜与低合金钢的焊接工艺，其特征在于，包括以下步骤： 步骤1：焊前准备及一次预热，焊接前将铝青铜母材与低合金钢母材表面的水分、油 脂、杂质及金属氧化膜进行仔细清理，均要露出金属光泽；接着对铝青铜、低合金钢母材进 行预热，预热温度为250300，并对焊条进行烘焙，烘干温度是200250，烘干时间 2h； 步骤2：堆焊过渡层，用焊条电弧焊在低合金钢基体上堆焊一层过渡层，焊条电弧堆 焊工序中，电流为100150A，电压为2124V，焊接速度为715cm/min，层。
4、间温度控制在 250300范围内，堆焊完成后将堆焊的过渡层表面打磨光滑； 步骤3：二次预热，将铝青铜、低合金钢母材以及过渡层一起预热，预热温度为 150200； 步骤4：焊接，采用熔化极氩弧焊在过渡层上焊接连接焊缝，熔化极氩弧焊接工序中， 电流为200260A，电压为2225A，焊接速度为3050cm/min，层间温度在150250，焊接 时起弧、收弧均匀，以焊道无脱层、气孔、夹渣、裂纹或未熔合缺陷为准； 步骤5：焊后处理，焊接完成后，立即用保温棉覆盖，保温缓冷，冷却速度不大于50/ h，150以下空气中冷却后即得成品。 2.根据权利要求1所述的一种铝青铜与低合金钢的焊接工艺，其特征在于：铝青。
5、铜 材料具有以下质量百分含量的成分：Al：5%15%，Ni：2%6%，Mn：5%，Cu：75% ；低合 金钢材料具有以下质量百分含量的成分：C：0.18%，Si：0.6%，Mn：2.5%，碳当量 Ceq0.45。 3.根据权利要求1所述的一种铝青铜与低合金钢的焊接工艺，其特征在于：步骤 中，堆焊过渡层焊条的熔敷金属化学成分范围为：Si1.5%，6%Al10%，Fe8%， Pb0.02%，Cu80% 。 4.根据权利要求1所述的一种铝青铜与低合金钢的焊接工艺，其特征在于：步骤4 中，熔化极氩弧焊采用的焊丝的熔敷金属化学成分范围为：Mn15%，1.5%Ni5%， 5%Al12%，Fe8%，Pb0.。
6、02%，Cu70%。 权 利 要 求 书CN 104384676 A 1/4页 3 一种铝青铜与低合金钢的焊接工艺 技术领域 0001 本发明涉及一种铝青铜与低合金钢的焊接工艺。 背景技术 0002 铝青铜具有优良的力学、抗蚀与耐磨性能，是综合性能优越的工程结构材料，因而 在民用、军用工业中占有重要的地位，被广泛应用于机械、飞机和汽车制造业、船舶和海洋 工业、冶金、石化工业以及建筑业等。而在制造某些金属结构时，常需要把铝青铜与钢焊接 在一起，这样不仅能制造使用性能合理的焊接结构，而且能节省成本较高的铝青铜的使用 量。 0003 铝青铜与钢的熔点、热导率、线膨胀系数以及力学性能都有很大的差别。焊。
7、接时低 熔点的铝青铜先熔化，而高熔点的铁仍处在固体加热状态，二者难以熔合。而且焊接过程中 接头处会产生较大的热应力，增加裂纹倾向。目前铝青铜与低合金钢的焊接主要有几种方 法：（1）采用钎焊或氧乙炔气焊，由于需要加入钎焊焊剂，焊接工艺比较繁琐；（2）采用热输 入较小的钨极氩弧焊或焊条电弧焊，该焊接方法效率较低；（3）选用焊接性良好的镍基焊 材进行焊接，而此种焊材成本较高。因此，需要提供一种新的技术方案来解决上述问题。 发明内容 0004 为解决上述问题，本发明提供一种铝青铜与低合金钢的焊接工艺。母材与焊缝熔 合良好，焊缝成形美观，裂纹倾向低，且焊接效率高，成本较低。 0005 本发明采用的技术方。
8、案： 一种铝青铜与低合金钢的焊接工艺，包括以下步骤： 步骤1：焊前准备及一次预热，焊接前将铝青铜母材与低合金钢母材表面的水分、油 脂、杂质及金属氧化膜进行仔细清理，均要露出金属光泽；接着对铝青铜、低合金钢母材进 行预热，预热温度为250300，并对焊条进行烘焙，烘干温度是200250，烘干时间 2h； 步骤2：堆焊过渡层，用焊条电弧焊在低合金钢基体上堆焊一层过渡层，焊条电弧堆 焊工序中，电流为100150A，电压为2124V，焊接速度为715cm/min，层间温度控制在 250300范围内，堆焊完成后将堆焊的过渡层表面打磨光滑； 步骤3：二次预热，将铝青铜、低合金钢母材以及过渡层一起预热，预热。
9、温度为 150200； 步骤4：焊接，采用熔化极氩弧焊在过渡层上焊接连接焊缝，熔化极氩弧焊接工序中， 电流为200260A，电压为2225A，焊接速度为3050cm/min，层间温度在150250，焊接 时起弧、收弧均匀，以焊道无脱层、气孔、夹渣、裂纹或未熔合缺陷为准； 步骤5：焊后处理，焊接完成后，立即用保温棉覆盖，保温缓冷，冷却速度不大于50/ h，150以下空气中冷却后即得成品。 0006 铝青铜材料具有以下质量百分含量的成分：Al：5%15%，Ni：2%6%，Mn：5%， 说 明 书CN 104384676 A 2/4页 4 Cu：75% ；低合金钢材料具有以下质量百分含量的成分：C：。
10、0.18%，Si：0.6%，Mn： 2.5%，碳当量Ceq0.45。 0007 步骤中，堆焊过渡层焊条的熔敷金属化学成分范围为：Si1.5%， 6%Al10%，Fe8%，Pb0.02%，Cu80% 。 0008 步骤4中，熔化极氩弧焊采用的焊丝的熔敷金属化学成分范围为：Mn15%， 1.5%Ni5%，5%Al12%，Fe8%，Pb0.02%，Cu70%。 0009 本发明的有益效果是：采用上述焊接工艺，施焊完毕检验焊缝外观，焊缝成形良 好，未发现裂纹、气孔、咬边等缺陷，48小时后对焊评试板进行了100渗透探伤检查，焊接 接头未发现任何焊接缺陷。 附图说明 0010 图1是本发明的焊接接头形式的。
11、示意图； 图2是本发明焊接工艺的步骤流程图； 图3是本发明焊接工艺得到的焊缝金相组织图。 0011 其中，1、铝青铜母材，2、 低合金钢母材，3、 过渡层，4、焊缝。 具体实施方式 0012 下述实施例仅用于说明本发明，但并不能限定本发明的保护范围。 0013 实施例1 图1、2、3所示，一种铝青铜与低合金钢的焊接工艺，包括以下步骤： 步骤1：焊前准备及一次预热，焊接前将铝青铜母材1与低合金钢母材2表面的水分、 油脂、杂质及金属氧化膜进行仔细清理，均要露出金属光泽；接着对铝青铜、低合金钢母材 1、2进行预热，预热温度为250，并对焊条进行烘焙，烘干温度是200，烘干时间2h； 步骤2：堆焊过渡。
12、层3，用焊条电弧焊在低合金钢基体上堆焊一层过渡层3，焊条电弧堆 焊工序中，电流为100A，电压为21V，焊接速度为7cm/min，层间温度控制在250范围内，堆 焊完成后将堆焊的过渡层表面打磨光滑； 步骤3：二次预热，将铝青铜、低合金钢母材1、2以及过渡层3一起预热，预热温度为 150； 步骤4：焊接，采用熔化极氩弧焊在过渡层上焊接连接焊缝4，熔化极氩弧焊接工序中， 电流为200A，电压为22A，焊接速度为30cm/min，层间温度在150，焊接时起弧、收弧均匀， 以焊道无脱层、气孔、夹渣、裂纹或未熔合缺陷为准； 步骤5：焊后处理，焊接完成后，立即用保温棉覆盖，保温缓冷，冷却速度不大于50/ 。
13、h，150以下空气中冷却后即得成品。 0014 铝青铜材料具有以下质量百分含量的成分：Al：5%15%，Ni：2%6%，Mn：5%， Cu：75% ；低合金钢材料具有以下质量百分含量的成分：C：0.18%，Si：0.6%，Mn： 2.5%，碳当量Ceq0.45。 0015 步骤中，堆焊过渡层焊条的熔敷金属化学成分范围为：Si1.5%， 6%Al10%，Fe8%，Pb0.02%，Cu80% 。 0016 步骤4中，熔化极氩弧焊采用的焊丝的熔敷金属化学成分范围为：Mn15%， 说 明 书CN 104384676 A 3/4页 5 1.5%Ni5%，5%Al12%，Fe8%，Pb0.02%，Cu70。
14、%。 0017 实施例2 图1、2、3所示，一种铝青铜与低合金钢的焊接工艺，包括以下步骤： 步骤1：焊前准备及一次预热，焊接前将铝青铜母材1与低合金钢母材2表面的水分、 油脂、杂质及金属氧化膜进行仔细清理，均要露出金属光泽；接着对铝青铜、低合金钢母材 1、2进行预热，预热温度为280，并对焊条进行烘焙，烘干温度是225，烘干时间2h； 步骤2：堆焊过渡层3，用焊条电弧焊在低合金钢基体上堆焊一层过渡层3，焊条电弧堆 焊工序中，电流为125A，电压为23V，焊接速度为11cm/min，层间温度控制在280范围内， 堆焊完成后将堆焊的过渡层表面打磨光滑； 步骤3：二次预热，将铝青铜、低合金钢母材1、。
15、2以及过渡层3一起预热，预热温度为 180； 步骤4：焊接，采用熔化极氩弧焊在过渡层上焊接连接焊缝4，熔化极氩弧焊接工序中， 电流为230A，电压为23A，焊接速度为40cm/min，层间温度在200，焊接时起弧、收弧均匀， 以焊道无脱层、气孔、夹渣、裂纹或未熔合缺陷为准； 步骤5：焊后处理，焊接完成后，立即用保温棉覆盖，保温缓冷，冷却速度不大于50/ h，150以下空气中冷却后即得成品。 0018 铝青铜材料具有以下质量百分含量的成分：Al：5%15%，Ni：2%6%，Mn：5%， Cu：75% ；低合金钢材料具有以下质量百分含量的成分：C：0.18%，Si：0.6%，Mn： 2.5%，碳当。
16、量Ceq0.45。 0019 步骤中，堆焊过渡层焊条的熔敷金属化学成分范围为：Si1.5%， 6%Al10%，Fe8%，Pb0.02%，Cu80% 。 0020 步骤4中，熔化极氩弧焊采用的焊丝的熔敷金属化学成分范围为：Mn15%， 1.5%Ni5%，5%Al12%，Fe8%，Pb0.02%，Cu70%。 0021 实施例3 图1、2、3所示，一种铝青铜与低合金钢的焊接工艺，包括以下步骤： 步骤1：焊前准备及一次预热，焊接前将铝青铜母材1与低合金钢母材2表面的水分、 油脂、杂质及金属氧化膜进行仔细清理，均要露出金属光泽；接着对铝青铜、低合金钢母材 1、2进行预热，预热温度为300，并对焊条进行。
17、烘焙，烘干温度是250，烘干时间2h； 步骤2：堆焊过渡层3，用焊条电弧焊在低合金钢基体上堆焊一层过渡层3，焊条电弧堆 焊工序中，电流为150A，电压为24V，焊接速度为15cm/min，层间温度控制在300范围内， 堆焊完成后将堆焊的过渡层表面打磨光滑； 步骤3：二次预热，将铝青铜、低合金钢母材1、2以及过渡层3一起预热，预热温度为 200； 步骤4：焊接，采用熔化极氩弧焊在过渡层上焊接连接焊缝4，熔化极氩弧焊接工序中， 电流为260A，电压为25A，焊接速度为50cm/min，层间温度在250，焊接时起弧、收弧均匀， 以焊道无脱层、气孔、夹渣、裂纹或未熔合缺陷为准； 步骤5：焊后处理，焊接。
18、完成后，立即用保温棉覆盖，保温缓冷，冷却速度不大于50/ h，150以下空气中冷却后即得成品。 0022 铝青铜材料具有以下质量百分含量的成分：Al：5%15%，Ni：2%6%，Mn：5%， 说 明 书CN 104384676 A 4/4页 6 Cu：75% ；低合金钢材料具有以下质量百分含量的成分：C：0.18%，Si：0.6%，Mn： 2.5%，碳当量Ceq0.45。 0023 步骤中，堆焊过渡层焊条的熔敷金属化学成分范围为：Si1.5%， 6%Al10%，Fe8%，Pb0.02%，Cu80% 。 0024 步骤4中，熔化极氩弧焊采用的焊丝的熔敷金属化学成分范围为：Mn15%， 1.5%N。
19、i5%，5%Al12%，Fe8%，Pb0.02%，Cu70%。 0025 采用上述焊接工艺，施焊完毕检验焊缝外观，焊缝成形良好，未发现裂纹、气孔、咬 边等缺陷，48小时后对焊评试板进行了100渗透探伤检查，焊接接头未发现任何焊接缺 陷。 0026 本发明的铝青铜与低合金钢的焊接工艺，包含一次预热和二次预热两个预热过 程，能够减小热应力，避免烧裂（因为合金钢的导热性差），在两次预热中间需要用焊条电弧 焊堆焊过渡层，堆焊过渡层的作用：1、衔接面层与母材；2、稀释母材表面应力，防止焊接及 使用中开裂。二次预热之后采用熔化极氩弧焊在过渡层上焊接连接焊缝，为了减少焊缝裂 纹，焊前预热，控制层间温度，保证焊接环境温度相对高一点，焊后需要保温缓冷。 说 明 书CN 104384676 A 1/2页 7 图1 图2 说 明 书 附 图CN 104384676 A 2/2页 8 图3 说 明 书 附 图CN 104384676 A 。