本發(fā)明屬于帶鋼焊接技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種cr1000/1500hs熱沖壓成型用鋼的窄搭接焊接方法。

　　背景技術(shù)：

　　連續(xù)退火線是將帶鋼焊接起來實(shí)現(xiàn)不間斷生產(chǎn)的產(chǎn)線，是鋼鐵企業(yè)提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本的重要工藝技術(shù)手段，其廣泛應(yīng)用于冷軋聯(lián)合生產(chǎn)線領(lǐng)域。窄搭接焊機(jī)屬于電阻焊，利用電流產(chǎn)生的電阻熱效應(yīng)將壓緊與電極之間的被焊工件加熱到熔化或塑形狀態(tài)，使之結(jié)合。熱沖壓成型用鋼，由于其合金含量高，碳當(dāng)量高，焊接后淬硬性強(qiáng)，焊縫熱影響區(qū)的硬度高，因此其焊接性較差，容易在大張力、高溫退火爐發(fā)生焊縫斷帶事故，而通常處理斷帶需要花費(fèi)大量的時(shí)間、人力成本，前提就是將同種或不同種帶鋼焊接起來。

　　一般鋼廠普遍采用激光焊機(jī)來焊接高強(qiáng)鋼等合金含量高的鋼種，由于激光焊機(jī)具備預(yù)熱與保溫的功能裝置，相比于激光焊機(jī)，窄搭接焊機(jī)的價(jià)格更低廉，如果能夠采用窄搭接焊機(jī)來焊接熱沖壓成型用鋼無疑是降低企業(yè)生產(chǎn)成本，提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的創(chuàng)新性方法。

　　專利cn105618916b公開了一種980mpa級別冷軋雙相鋼的焊接方法，從其實(shí)施例可以看出，該方法僅適用于980mpa級別的冷軋雙相鋼之間的相互焊接，未考慮到熱沖壓成型用鋼的焊接，對于生產(chǎn)的鋼種具有局限性。同時(shí)由于cr1000/1500hs熱沖壓成型用鋼級，其mn、p、si、s元素較高，在焊接時(shí)熱影響區(qū)容易產(chǎn)生淬硬的馬氏體組織，裂紋更敏感，所以其焊接性較差。

　　熱沖壓達(dá)到1000mpa級成型用鋼經(jīng)酸洗連軋后要在連續(xù)退火生產(chǎn)線上完成退火，最終得到成品。在連續(xù)退火生產(chǎn)線上，將后卷帶鋼頭、前卷帶鋼尾焊接起來，連續(xù)生產(chǎn)，是提高生產(chǎn)效率的必要技術(shù)手段。電流通過上下層銅合金焊輪，在兩層金屬之間因電阻和上下電極共同作用下發(fā)熱形成熔化核心，通電結(jié)束同時(shí)壓力延時(shí)釋放后，焊件核心凝固就形成焊核。與其他特征區(qū)相比，焊核的沖擊韌性值最低而硬度最高，這主要是焊核主要由鑄造組織以及晶界相組成。cr1000/1500hs級熱沖壓成型用鋼對焊接熱輸入要求非常嚴(yán)格，焊縫熱量過大過小都有影響，過大產(chǎn)生過熱，過小易產(chǎn)生淬硬組織。對焊縫熱量的精確控制是取得較好焊接效果的關(guān)鍵。焊縫熱量是影響焊接質(zhì)量的關(guān)鍵因素，而連續(xù)生產(chǎn)線的快節(jié)奏生產(chǎn)特點(diǎn)決定了在線無法檢測焊縫熱量，以往焊接參數(shù)只能通過人工經(jīng)驗(yàn)設(shè)定估測焊核大小，由于經(jīng)驗(yàn)的不確定性，導(dǎo)致焊接過程頻繁出現(xiàn)降速甚至停車問題，嚴(yán)重影響產(chǎn)線的質(zhì)量穩(wěn)定性。連續(xù)生產(chǎn)線的窄搭接焊工藝在現(xiàn)有操作中完全依賴人工經(jīng)驗(yàn)。

　　而窄搭接焊屬于電阻焊，電阻焊的特性是與焊接鋼中的成分如碳當(dāng)量、帶鋼尺寸規(guī)格有很強(qiáng)的相關(guān)性，即不同的鋼種、不同的規(guī)格將導(dǎo)致焊接參數(shù)顯著不同。搭接焊的工藝參數(shù)又是多參數(shù)混合的，涉及電流、壓力、速度、搭接量、補(bǔ)償量，每個(gè)參數(shù)都對搭接焊質(zhì)量影響極其顯著，參數(shù)之間相互搭配也會(huì)對焊接參數(shù)產(chǎn)生顯著影響，人工經(jīng)驗(yàn)很難把握多參數(shù)決定的窄搭接焊焊接參數(shù)，從而導(dǎo)致焊接過程中發(fā)生降速甚至斷帶的風(fēng)險(xiǎn)極大。

　　技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

　　本發(fā)明的目的在于提供一種cr1000/1500hs熱沖壓成型用鋼的窄搭接焊接方法。

　　本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種cr1000/1500hs熱沖壓成型用鋼的窄搭接焊接方法，包括以下步驟：

　　1)按下述公式ⅰ-v計(jì)算所得的搭接量、補(bǔ)償量、焊接速度、焊接壓力、焊接電流進(jìn)行焊接：

　　w＝0.91hⅰ；

　　c＝0.5+0.22hⅱ；

　　v＝18.85-3.7*hⅲ；

　　p＝15+5.2hⅳ；

　　δt＝745+88*hⅴ；

　　式中：w是搭接量，單位為mm；h是兩帶鋼焊后的焊縫厚度；單位為mm；c是補(bǔ)償量，單位為mm；v是焊接速度，單位為m/min；p是焊接壓力，單位為kn；i是焊接電流，單位為a；δt是焊接溫度，單位為℃，k、α、β、ε為常數(shù)，k/ε取值0.35、α取值-5.55、β取值為0.80；ρ為鋼鐵的密度，取值7.9g/cm3；ce是不同鋼種的焊縫碳當(dāng)量，ce＝[c+mn/6+(cr+mo+v)/5+(ni+cu)/15]*100％，質(zhì)量百分?jǐn)?shù)；

　　2)利用回歸方程分析熱沖壓成型用鋼焊接參數(shù)規(guī)律，保證兩帶鋼平均厚度與熱值指數(shù)的趨勢呈正比，電流與焊接速度比值i/s和搭接量與帶鋼厚度之和與壓力的比值(l+thick)/p趨勢與x軸平行；

　　3)將前卷帶鋼的帶尾和后卷帶鋼的帶頭經(jīng)焊機(jī)橫切剪剪切，后卷帶鋼帶頭長度針對于上下線通道定位為焊機(jī)入口攝像頭1070～1090mm之間后，焊機(jī)入口對中，對中行程±75mm；焊機(jī)出口對中后，焊機(jī)剪剪切帶鋼并沖孔，孔距離焊縫80mm，孔直徑為15mm。

　　進(jìn)一步地，所述熱沖壓成型用鋼cr1000/1500hs主要化學(xué)成分的質(zhì)量百分含量為：c：0.09％～0.11％，si：0.33～0.40％，mn：1.65～1.75％，其余為fe及不可避免雜質(zhì)元素；普通碳鋼成分為c：0.01％～0.03％，si：＜0.02％，mn：0.15～0.25％，其余為fe及不可避免雜質(zhì)元素。

　　進(jìn)一步地，所述熱沖壓成型用鋼厚度為1.0～2.0mm。

　　將前卷帶鋼的尾部和后卷帶鋼的頭部經(jīng)焊機(jī)橫切剪剪切，保證剪切前后帶鋼厚度、板形、斷面質(zhì)量良好，通過設(shè)定合適的焊接參數(shù)，將前卷帶鋼的尾部和后卷帶鋼的頭部搭接，選用合適的電流、壓力、速度，焊輪通過移動(dòng)框架，對前后搭接的地方進(jìn)行碾壓，得到高強(qiáng)度的焊縫，使帶鋼能夠連續(xù)生產(chǎn)。

　　本發(fā)明具有以下有益效果：

　　1)本發(fā)明將前后剪切后的帶鋼，進(jìn)行搭接，通過焊接參數(shù)計(jì)算公式，計(jì)算出恰當(dāng)?shù)暮附訁?shù)，選用合適的搭接量、搭接補(bǔ)償量、電流、壓力、速度，進(jìn)行焊接，得到高強(qiáng)度的焊縫，使帶鋼能夠連續(xù)生產(chǎn)。

　　2)本發(fā)明采用低成本的窄搭接焊機(jī)來焊接熱沖壓后屈服強(qiáng)度1000mpa級別的高強(qiáng)鋼冷軋鋼，是突破了設(shè)備極限、產(chǎn)品極限的一種大膽創(chuàng)新實(shí)踐，利用現(xiàn)有的窄搭接焊機(jī)來焊接高級別的馬氏體鋼與普通帶鋼，無需對設(shè)備進(jìn)行改造，且達(dá)到了企業(yè)降本增效的目標(biāo)。

　　3)本發(fā)明通過計(jì)算公式確定焊接參數(shù)的方式，避免了焊接參數(shù)采用人工經(jīng)驗(yàn)設(shè)定的弊端，科學(xué)合理地控制了焊接質(zhì)量，提高了焊縫質(zhì)量的穩(wěn)定性。采用本發(fā)明能使窄搭接焊達(dá)到了一次焊接即滿足生產(chǎn)工藝的需求，避免了連續(xù)退火生產(chǎn)過程中因焊接出現(xiàn)的停車、降速現(xiàn)象，保證了連續(xù)生產(chǎn)的穩(wěn)定。

　　附圖說明

　　圖1是本發(fā)明實(shí)施例1中的合格焊縫形貌圖。

　　圖2是本發(fā)明實(shí)施例2中的合格焊縫形貌圖。

　　圖3是本發(fā)明實(shí)施例3中的合格焊縫形貌圖。

　　圖4是本發(fā)明實(shí)施例3中熔合區(qū)域放大圖。

　　圖5是本發(fā)明實(shí)施例3退火前焊縫硬度打點(diǎn)測試圖。

　　圖6是本發(fā)明實(shí)施例3退火后焊縫硬度打點(diǎn)測試圖。

　　圖7是本發(fā)明實(shí)施例3退火前熱影響區(qū)金相組織圖。

　　圖8是本發(fā)明實(shí)施例3退火后熱影響區(qū)金相組織圖。

　　具體實(shí)施方式

　　以下是本發(fā)明的具體實(shí)施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步描述，但是本發(fā)明的保護(hù)范圍并不限于這些實(shí)施例。凡是不背離本發(fā)明構(gòu)思的改變或等同替代均包括在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。

　　實(shí)施例1

　　生產(chǎn)品種：cr1000/1500hs冷軋熱沖壓成型用鋼與cr1000/1500hs冷軋熱沖壓成型用鋼規(guī)格：1.2*1350mm。

　　帶鋼采用連續(xù)退火生產(chǎn)線上窄搭接焊機(jī)進(jìn)行焊接。

　　焊接工藝過程：帶鋼頭、尾經(jīng)入口剪剪切，前卷帶鋼尾部與后卷帶鋼的頭部搭接后進(jìn)行焊接。

　　焊接工藝：焊接電流為19.5ka；焊接速度為14m/min；焊輪壓力為21kn；搭接量為1.1mm；補(bǔ)償量為0.7mm；焊后碾壓輪對焊縫進(jìn)行修整，碾壓力選擇為高壓，焊接參數(shù)符合回歸方程熱沖壓成型用鋼焊接參數(shù)規(guī)律。

　　經(jīng)上述焊接工藝焊接后的帶鋼經(jīng)過連退線的清洗段、活套、加熱爐、平整機(jī)等，最終生產(chǎn)出cr1000/1500hs連退成品，帶鋼下線后焊縫質(zhì)量良好，無裂紋和破損。合格焊縫形貌如圖1所示。

　　實(shí)施例2

　　生產(chǎn)品種：cr1000/1500hs冷軋熱沖壓成型用鋼與cr1000/1500hs冷軋熱沖壓成型用鋼規(guī)格：1.6*1350mm。

　　帶鋼采用連續(xù)退火生產(chǎn)線上窄搭接焊機(jī)進(jìn)行焊接。

　　焊接工藝過程：帶鋼頭、尾經(jīng)入口剪剪切，前卷帶鋼尾部與后卷帶鋼的頭部搭接后進(jìn)行焊接。

　　焊接工藝：焊接電流為20.5ka；焊接速度為13m/min；焊輪壓力為23kn；搭接量為1.4mm；補(bǔ)償量為0.8mm；焊后碾壓輪對焊縫進(jìn)行修整，碾壓力選擇為高壓，焊接參數(shù)符合回歸方程熱沖壓成型用鋼焊接參數(shù)規(guī)律。

　　經(jīng)上述焊接工藝焊接后的帶鋼經(jīng)過清洗段、活套、加熱爐、平整機(jī)組等，最終生產(chǎn)出cr1000/1500hs退火成品，帶鋼下線后焊縫質(zhì)量良好，無斷帶。合格焊縫形貌如圖2所示。

　　實(shí)施例3

　　生產(chǎn)品種：cr1000/1500hs冷軋熱沖壓成型用鋼與cr1000/1500hs冷軋熱沖壓成型用鋼規(guī)格：2.0*1250mm。

　　帶鋼采用連續(xù)連退生產(chǎn)線上窄搭接焊機(jī)進(jìn)行焊接。

　　焊接工藝過程：帶鋼頭、尾經(jīng)入口剪剪切，前卷帶鋼尾部與后卷帶鋼的頭部搭接后進(jìn)行焊接。

　　焊接工藝：焊接電流21.5ka；焊接速度為11m/min；焊輪壓力為25kn；搭接量為1.8mm；補(bǔ)償量為1.0mm；焊后碾壓輪對焊縫進(jìn)行修整，碾壓力選擇為高壓。焊接參數(shù)符合回歸方程熱沖壓成型用鋼焊接參數(shù)規(guī)律。

　　經(jīng)上述焊接工藝焊接后的帶鋼經(jīng)過清洗段、活套、加熱爐、平整機(jī)組等，最終生產(chǎn)出cr1000/1500hs連退成品，帶鋼下線后焊縫質(zhì)量良好，無裂紋和破損。合格焊縫形貌如圖3所示。

　　通過從橫截面觀察到的熔核區(qū)成型過程，如果焊接質(zhì)量良好，nugget(熔核區(qū)域)會(huì)出現(xiàn)，熔核區(qū)域只能通過杯凸實(shí)驗(yàn)來看到，熱量在焊縫停留時(shí)間太短，熔核區(qū)域會(huì)消失。熱量在焊縫處過大，熔核區(qū)域會(huì)消失。

　　沿著焊縫方向看，合格焊縫應(yīng)當(dāng)是均勻的，熔合區(qū)域(nugget)形成在與母材的厚度中心相一致，如圖4所示。

　　焊縫的拉伸試驗(yàn)，證明焊縫的抗拉強(qiáng)度大于母材的抗拉強(qiáng)度。

　　通過退火前后焊縫硬度打點(diǎn)測試，如圖5、6所示，說明焊縫退火前的硬度是接近母材的，退火過后高于母材。

　　通過退火前后熱影響區(qū)金相組織變化，如圖7、8所示，說明熱影響區(qū)和焊縫處組織有較大差別。

　　退火前左邊是母材冷軋硬態(tài)的纖維狀組織，中間熱影響區(qū)的小等軸晶，右邊是焊縫處長大明顯的大等軸晶。

　　退火后冷軋硬態(tài)的纖維狀組織變?yōu)樾〉容S晶，熱影響區(qū)的小等軸晶長大，右邊焊縫處晶粒變得更大。

　　本發(fā)明不局限于上述實(shí)施方式，任何人應(yīng)得知在本發(fā)明的啟示下作出的結(jié)構(gòu)變化，凡是與本發(fā)明具有相同或相近的技術(shù)方案，均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。