一種高強度航空用H18CrMoA自動焊焊絲加工方法與流程

2023-09-22 18:45:35 1

本發明涉及自動焊焊絲的製備領域，特別提供一種高強度航空用h18crmoa自動焊焊絲加工方法。
背景技術：
：目前我國焊接用鋼絲執行的標準為gb/t14957-94《熔化焊用鋼絲》，該標準只規定了鋼絲的化學成分以及鋼絲的直徑允許偏差，但對於鋼絲的強度沒有規定。gjb3021-1997《航空用結構鋼焊絲規範》對於鋼絲的強度有了要求，但要求不高。隨著我國裝備製造技術水平的提高，特別是工業自動焊機應用越來越廣泛，對自動焊焊絲的強度級別有了更高的要求。技術實現要素：本發明的目的在於提供一種高強度航空用h18crmoa自動焊焊絲加工方法，採用該方法製備得到的焊絲強度高於gjb3021-1997《航空用結構鋼焊絲規範》中的強度指標。本發明技術方案如下：一種高強度航空用h18crmoa自動焊焊絲加工方法，其特徵在於，所述加工方法為：合金冶煉，鍛造，軋鋼，熱軋盤條，表面處理，初冷拔，退火處理，拋磨處理，二次冷拔；其中，初冷拔為將熱軋盤條拔制至φ1.2～10mm，然後進行退火和拋磨處理，之後繼續進行後續道次的二次冷拔加工，保證二次冷拔到成品尺寸時總的減面率達到≥80％即可。為了降低h18crmoa自動焊焊絲材料中的h、o氣體和非金屬夾雜物含量，需要使焊絲的冶金質量高於被焊接母材材料的冶金質量，因此本發明h18crmoa焊絲坯料合金的冶煉方法為採用真空感應+電渣重熔的方法冶煉，或採用電弧爐、vod真空脫氣+電渣重熔的方法進行冶煉。本發明所述高強度航空用h18crmoa自動焊焊絲加工方法，其特徵在於，成品二次冷拔前需要進行退火熱處理，該退火處理工藝為：680～720℃真空熱處理，保溫1～2h，爐冷。真空熱處理的目的是軟化焊絲以利於後續加工，同時防止表面吸附氫而引起焊絲脆斷，退火後硬度hb≤210，延伸率δ≥60％。本發明所述高強度航空用h18crmoa自動焊焊絲加工方法，其特徵在於：優選採用φ12mm的熱軋盤條進行拔制，加工到φ6mm之前採用合金模具，潤滑劑採用液體潤滑劑；自φ6mm向小尺寸加工時拔制模具採用人造金剛石模具，模具實際尺寸按照控制尺寸的-0.005～0mm選擇，潤滑劑採用膏狀潤滑劑。本發明h18crmoa自動焊焊絲成品二次冷拔拔制總減面率與抗拉強度的關係如表1所示，對於φ0.3～0.5mm的鋼絲，只有總的減面率達到≥85％，其抗拉強度才能滿足885～1375mpa；對於＞φ0.5～1.6mm的鋼絲，只有總的減面率達到≥85％，其抗拉強度才能滿足885～1275mpa；對於＞φ1.6～4.0mm的鋼絲，只有總的減面率達到≥80％，其抗拉強度才能滿足785～1180mpa。表1h18crmoa自動焊焊絲成品拔制總減面率與抗拉強度的關係鋼絲直徑(mm)總減面率(％)抗拉強度(mpa)0.3～0.5≥85885～1375＞0.5～1.6≥85885～1275＞1.6～4.0≥80785～1180具體為：當焊絲成品直徑為0.3～0.5mm時，冷拔過程需要進行二次退火，即將熱軋盤條拔制至φ6mm後進行退火和拋磨處理，然後繼續拔制至φ1.2～1.6mm後進行二次退火，最後進行二次冷拔拔制至成品尺寸，保證二次冷拔到成品尺寸時總的減面率達到≥85％；當焊絲成品直徑為＞0.5～1.6mm時，初冷拔將熱軋盤條拔制至φ2.1～6.0mm後進行退火和拋磨處理，然後進行二次冷拔拔制至成品尺寸，保證二次冷拔到成品尺寸時總的減面率達到≥85％；當焊絲成品直徑為＞1.6～4.0mm時，初冷拔將熱軋盤條拔制至φ4.4～10mm後進行退火和拋磨處理，然後進行二次冷拔拔制至成品尺寸，保證二次冷拔到成品尺寸時總的減面率達到≥80％。作為優選的技術方案：當焊絲成品直徑為0.5mm時，冷拔過程為：將熱軋盤條拔制至φ6mm後進行退火和拋磨處理，然後繼續拔制至φ1.6mm後進行退火處理，最後進行二次冷拔拔制至成品尺寸，保證二次冷拔到成品尺寸時總的減面率達到≥85％；當焊絲成品直徑為1.6mm時，冷拔過程為：將熱軋盤條拔制至φ6mm後進行退火和拋磨處理，然後進行二次冷拔拔制至成品尺寸，保證二次冷拔到成品尺寸時總的減面率達到≥85％；當焊絲成品直徑為3.0mm時，冷拔過程為：將熱軋盤條拔制至φ9mm後進行退火和拋磨處理，然後進行二次冷拔拔制至成品尺寸，保證二次冷拔到成品尺寸時總的減面率達到≥80％。本發明所述高強度航空用h18crmoa自動焊焊絲加工方法，其特徵在於，h18crmoa焊絲化學成分為重量百分比：c0.15～0.21％，mn0.40～0.70％，si0.15～0.35％，cr0.80～1.10％，mo0.15～0.25％，ni≤0.30％，s≤0.015％，p≤0.015％，cu≤0.15％。所述焊絲成品直徑範圍優選為0.3～4.0mm。附圖說明圖1φ3.0mm鋼絲變形量與抗拉強度的關係圖。圖2φ1.6mm鋼絲變形量與抗拉強度的關係圖。圖3φ0.5mm鋼絲變形量與抗拉強度的關係圖。具體實施方式本發明實施例採用的h18crmoa自動焊焊絲材料化學成分如表2所示：表2h18crmoa化學成分h18crmoa自動焊焊絲坯料採用φ12mm的熱軋盤條，加工到φ6mm之前採用合金模具，潤滑劑採用液體潤滑劑；自φ6mm向小尺寸加工時拔制模具採用人造金剛石模具，模具實際尺寸按照控制尺寸的-0.005～0mm選擇，潤滑劑採用膏狀潤滑劑，並每道次計算減面率和測量抗拉強度值。實施例1φ3.0mm鋼絲的加工方法，具體過程如下：h18crmoa合金材料的冶煉：冶煉工藝：將純鐵、金屬鉻、金屬鉬和石墨原材料稱重，加入200kg真空感應爐坩堝，金屬錳和金屬矽放入加料倉，啟動電源抽真空至0～10-1pa，逆變電源功率100～250kw，鋼水化清後，精煉15分鐘，然後加入金屬錳和金屬矽，攪拌5分鐘後停電結膜，然後功率調整至60kw澆注得到鑄錠；鑄錠鍛造成φ100～110mm電極棒；1～3t電渣爐重熔，電壓60～70v，電流4000～12000a，結晶器直徑φ350mm，渣系caf2:al2o3:mgo＝65％:25％:％5，渣量80～100kg；電渣重熔後鍛造得到φ40～50mm棒材。冷拉拔工藝：將所得棒材製成φ12mm的熱軋盤條，該盤條拔制至φ9mm時進行退火和拋磨處理，其中退火處理的工藝為：680～720℃真空熱處理，保溫1～2h，爐冷；然後進行二次冷拔拔制至成品尺寸，其二次冷拔的總減面率與抗拉強度關係見圖1、表3：表3φ3.0mm鋼絲變形量與抗拉強度的關係由表3可以知道，隨著減面率的增加，h18crmoa自動焊焊絲的抗拉強度在快速增加，隨著減面率由20.8％增加到89.0％，其抗拉強度由575mpa提高到1024mpa。實施例2φ1.6mm鋼絲的加工方法，具體過程如下：h18crmoa合金材料的冶煉：冶煉工藝：將純鐵、金屬鉻、金屬鉬和石墨原材料稱重，加入200kg真空感應爐坩堝，金屬錳和金屬矽放入加料倉，啟動電源抽真空至0～10-1pa，逆變電源功率100～250kw，鋼水化清後，精煉15分鐘，然後加入金屬錳和金屬矽，攪拌5分鐘後停電結膜，然後功率調整至60kw澆注得到鑄錠；鑄錠鍛造成φ100～110mm電極棒；1～3t電渣爐重熔，電壓60～70v，電流4000～12000a，結晶器直徑φ350mm，渣系caf2:al2o3:mgo＝65％:25％5，渣量80～100kg；電渣重熔後鍛造得到φ40～50mm棒材。冷拉拔工藝：將所得棒材製成φ12mm的熱軋盤條，該盤條拔制至φ6mm時進行退火和拋磨處理，其中退火處理的工藝為：680～720℃真空熱處理，保溫1～2h，爐冷；然後進行二次冷拔拔制至成品尺寸，其二次冷拔的總減面率與抗拉強度關係見圖2、表4：表4φ1.6mm鋼絲變形量與抗拉強度的關係道次直徑(mm)總減面率(％)抗拉強度(mpa)1φ6.0005642φ4.9432.27123φ4.3347.97394φ3.1672.28195φ2.8178.19126φ2.4882.99307φ2.1487.29548φ1.9789.29979φ1.7091.9104210φ1.6992.0109611φ1.5793.11158由表4可以知道，隨著減面率的增加，h18crmoa自動焊焊絲的抗拉強度在快速增加，隨著減面率由32.2％增加到93.1％，其抗拉強度由712mpa提高到1158mpa。實施例3φ0.5mm鋼絲的加工方法，具體過程如下：h18crmoa合金材料的冶煉：冶煉工藝：將純鐵、金屬鉻、金屬鉬和石墨原材料稱重，加入200kg真空感應爐坩堝，金屬錳和金屬矽放入加料倉，啟動電源抽真空至0～10-1pa，逆變電源功率100～250kw，鋼水化清後，精煉15分鐘，然後加入金屬錳和金屬矽，攪拌5分鐘後停電結膜，然後功率調整至60kw澆注得到鑄錠；鑄錠鍛造成φ100～110mm電極棒；1～3t電渣爐重熔，電壓60～70v，電流4000～12000a，結晶器直徑φ350mm，渣系caf2:al2o3:mgo＝65％:25％5，渣量80～100kg；電渣重熔後鍛造得到φ40～50mm棒材。冷拉拔工藝：將所得棒材製成φ12mm的熱軋盤條，該盤條拔制至φ6mm時進行退火和拋磨處理，然後繼續拔制至φ1.6mm進行退火，其中兩次退火處理的工藝為：680～720℃真空熱處理，保溫1～2h，爐冷；最後進行二次冷拔拔制至φ0.5mm成品尺寸，其二次冷拔的總減面率與抗拉強度關係見圖3、表5：表5φ0.5mm鋼絲變形量與抗拉強度的關係由表5可以知道，隨著減面率的增加，h18crmoa自動焊焊絲的抗拉強度在快速增加，隨著減面率由41.9％增加到89.8％，其抗拉強度由581mpa提高到1197mpa。比較例1與實施例1的不同之處在於，採用市場上採購的普通h18crmoa合金材料(非真空熔煉合金)製備自動焊焊絲，雖然化學成分滿足指標要求，但是在後續的拔制過程中容易產生橫向裂紋，嚴重時造成斷裂，無法超過80％的減面率，焊絲材料的抗拉強度不夠高。如採用非真空熔煉+電渣冶煉的h18crmoa合金製成的自動焊焊絲，在後續焊接實驗和工作現場使用中，其焊後表面平整度較差，焊後無損檢驗合格通過率明顯較低。比較例2與實施例1的不同之處在於，採用較低的退火溫度600～640℃爐冷退火，這時退火後材料的硬度沒有降低到最小值，hb變化範圍約230～270；材料的延伸率也沒有達到最大，δ值變化範圍約40～60％。因此不適合用於後續的超大減面率的拉拔。如果只是想得到不高於785mpa、普通高強度的絲材，這種制度也是可以採用的。比較例3與實施例1的不同之處在於，採用較高的退火溫度820～860℃爐冷退火，得到完全的退火索氏體組織，但晶粒尺寸較大。實驗結果表明，這時雖然退火後材料的硬度降低到最小值，hb變化範圍約170～200；但材料的延伸率仍然沒有達到最大，δ值變化範圍約30～55％。因此820～860℃爐冷退火制度也不適合用於後續的超大減面率的拉拔。上述實施例只為說明本發明的技術構思及特點，其目的在於讓熟悉此項技術的人士能夠了解本發明的內容並據以實施，並不能以此限制本發明的保護範圍。凡根據本發明精神實質所作的等效變化或修飾，都應涵蓋在本發明的保護範圍之內。當前第1頁12