提高搭接接头平面弯曲疲劳性能的焊接方法与流程

1.本发明涉及钢铁材料的焊接技术领域，具体涉及一种提高搭接接头平面弯曲疲劳性能的焊接方法。


背景技术：

2.不管是燃油车还是新能源电动车，车辆提高能源利用效率的一个有效途径就是减轻车身重量。底盘用材在汽车轻量化设计中尤其重要，目前基本思路是用高强钢代替传统碳素钢。
3.在车辆设计中，轻量化和安全是必须兼顾的，底盘零件是保障车辆安全的重要构件，不仅要有良好的静载表现，还要具有优良的抗疲劳性能。
4.熔化极气体保护焊接是车辆底盘制造中的主要连接工艺，大量研究表明，在疲劳破坏中，焊接接头是整个结构中的薄弱点。因此提高焊接接头的抗疲劳强度十分关键。而试验研究表明，在所有焊接接头形式中，搭接角焊缝抗疲劳性能最弱。
5.搭接焊接接头在车辆底盘焊接结构中十分常见，这种焊接接头又是抗疲劳性能最弱的一种焊接接头形式，因此，如何有效提高搭接焊接接头的抗疲劳性能，对提升整个底盘的安全性具有重要意义。


技术实现要素：

6.本发明的目的就是针对上述技术的不足，提供一种提高搭接接头平面弯曲疲劳性能的焊接方法，简单易行，无需焊后热处理，能有效提高搭接角焊缝的抗平面弯曲疲劳性能，提升结构的整体安全性。
7.为实现上述目的，本发明所设计的提高搭接接头平面弯曲疲劳性能的焊接方法，针对2～8mm规格抗拉强度为370～660mpa的低合金高强度钢，同板厚的搭接板与底板组成角焊缝，采用熔化极气保护焊接方法，控制角焊缝的形状尺寸，形成凹面焊缝，实现角焊缝一次成形。
8.优选地，搭接板与底板无间隙搭接装配，搭接量控制在15～20mm。
9.优选地，焊接时，使用焊接小车自动气保护焊接，焊丝采用1.2mm规格气保护实芯焊丝，焊丝熔敷金属抗拉强度为500～560mpa，焊丝距离搭接板端部1～5mm。
10.优选地，焊接时，焊枪与底板呈45
°
～60
°
夹角，与焊接方向呈7
°
～15
°
后倾。
11.优选地，焊接时，采用ar 5～7％co2气体保护焊，直流电源反接法，焊接电流175～300a，电弧电压21～30v，焊接速度45～65cm/min，气体流量17～22l/min。
12.优选地，角焊缝的形状尺寸如下：
13.l1＝l2/tana x
14.式中，
15.l1为底板的焊角尺寸，单位mm，l2为搭接板的焊角尺寸，单位mm，a为角焊缝表面与底板形成的夹角，范围为30
°
～45
°
，x取1～5，单位mm。
16.本发明与现有技术相比，具有以下优点：
17.1、采用常规气保护焊接工艺，没有其他复杂提高焊接接头疲劳性能措施，有效降低焊接成本；
18.2、通过焊丝位置匹配焊接电流、电弧电压及焊接速度，可按照公式规律约束焊缝尺寸，获得优良的平面弯曲疲劳性能的焊接接头，有效提升整体结构抗疲劳性能；
19.3、搭接角焊缝一次成形，无焊前预热焊后复杂的热处理，焊接材料采用常规易于采购的气保护焊丝，此工艺方法简单易行，普遍适用。
具体实施方式
20.下面结合和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
21.实施例1
22.针对2mm规格抗拉强度为370mpa的低合金高强度钢，同板厚的搭接板与底板组成角焊缝，为无间隙搭接装配，搭接量控制在15mm。
23.焊丝采用1.2mm规格气保护实芯焊丝，焊丝熔敷金属抗拉强度为500mpa，焊丝距离搭接板端部1mm，焊枪与底板呈60
°
夹角，与焊接方向呈7
°
后倾。
24.焊接时，采用熔化极气保护焊接方法，使用焊接小车自动气保护焊接，采用ar 5％co2气体保护焊，直流电源反接法，焊接电流175a，电弧电压21v，焊接速度65cm/min，气体流量17l/min。
25.焊接形成焊角尺寸，底板焊角尺寸l1约为4.5mm，搭接板焊角尺寸l2约为2mm，角焊缝表面与底板所形成的夹角a约为30
°
，x取1mm，焊角尺寸满足
26.l1＝l2/tana x
27.角焊缝一次成形，呈凹面焊缝，上述公式中，底板焊角尺寸l1取小数点一位。
28.本实施例焊前无需预热，焊后无需热处理。焊接完毕后按照jisz2275金属板平面弯曲疲劳试验方法制取焊接接头疲劳试样，按照应力比为0，加载频率为25hz进行平面弯曲疲劳试验，在最大应力240mpa下，循环1
×
107周次，焊缝未断，搭接接头平面弯曲疲劳性能优良。
29.实施例2
30.针对4mm规格抗拉强度为460mpa的低合金高强度钢，同板厚的搭接板与底板组成角焊缝，为无间隙搭接装配，搭接量控制在16mm。
31.焊丝采用1.2mm规格气保护实芯焊丝，焊丝熔敷金属抗拉强度为500mpa，焊丝距离搭接板端部2mm，焊枪与底板呈55
°
夹角，与焊接方向呈9
°
后倾。
32.焊接时，采用熔化极气保护焊接方法，使用焊接小车自动气保护焊接，采用ar 6％co2气体保护焊，直流电源反接法，焊接电流215a，电弧电压23v，焊接速度60cm/min，气体流量18l/min。
33.焊接形成焊角尺寸，底板焊角尺寸l1约为7mm，搭接板焊角尺寸l2约为4mm，角焊缝表面与底板所形成的夹角a约为35
°
，x取2mm，焊角尺寸满足
34.l1＝l2/tana x
35.角焊缝一次成形，呈凹面焊缝，上述公式中，底板焊角尺寸l1取整。
36.本实施例焊前无需预热，焊后无需热处理。焊接完毕后按照jisz2275金属板平面
弯曲疲劳试验方法制取焊接接头疲劳试样，按照应力比为0，加载频率为25hz进行平面弯曲疲劳试验，在最大应力260mpa下，循环1
×
107周次，焊缝未断，搭接接头平面弯曲疲劳性能优良。
37.实施例3
38.针对5mm规格抗拉强度为550mpa的低合金高强度钢，同板厚的搭接板与底板组成角焊缝，为无间隙搭接装配，搭接量控制在18mm。
39.焊丝采用1.2mm规格气保护实芯焊丝，焊丝熔敷金属抗拉强度为500mpa，焊丝距离搭接板端部3mm，焊枪与底板呈50
°
夹角，与焊接方向呈11
°
后倾。
40.焊接时，采用熔化极气保护焊接方法，使用焊接小车自动气保护焊接，采用ar 6％co2气体保护焊，直流电源反接法，焊接电流245a，电弧电压25v，焊接速度50cm/min，气体流量20l/min。
41.焊接形成焊角尺寸，底板焊角尺寸l1约为9mm，搭接板焊角尺寸l2约为5mm，角焊缝表面与底板所形成的夹角a约为40
°
，x取3mm，焊角尺寸满足
42.l1＝l2/tana x
43.角焊缝一次成形，呈凹面焊缝，上述公式中，底板焊角尺寸l1取整。
44.本实施例焊前无需预热，焊后无需热处理。焊接完毕后按照jisz2275金属板平面弯曲疲劳试验方法制取焊接接头疲劳试样，按照应力比为0，加载频率为25hz进行平面弯曲疲劳试验，在最大应力290mpa下，循环1
×
107周次，焊缝未断，搭接接头平面弯曲疲劳性能优良。
45.实施例4
46.针对6mm规格抗拉强度为600mpa的低合金高强度钢，同板厚的搭接板与底板组成角焊缝，为无间隙搭接装配，搭接量控制在19mm。
47.焊丝采用1.2mm规格气保护实芯焊丝，焊丝熔敷金属抗拉强度为550mpa，焊丝距离搭接板端部4mm，焊枪与底板呈45
°
夹角，与焊接方向呈12
°
后倾。
48.焊接时，采用熔化极气保护焊接方法，使用焊接小车自动气保护焊接，采用ar 7％co2气体保护焊，直流电源反接法，焊接电流275a，电弧电压27v，焊接速度45cm/min，气体流量20l/min。
49.焊接形成焊角尺寸，底板焊角尺寸l1约为10mm，搭接板焊角尺寸l2约为6mm，角焊缝表面与底板所形成的夹角a约为45
°
，x取4mm，焊角尺寸满足
50.l1＝l2/tana x
51.角焊缝一次成形，呈凹面焊缝，上述公式中，底板焊角尺寸l1取整。
52.本实施例焊前无需预热，焊后无需热处理。焊接完毕后按照jisz2275金属板平面弯曲疲劳试验方法制取焊接接头疲劳试样，按照应力比为0，加载频率为25hz进行平面弯曲疲劳试验，在最大应力325mpa下，循环1
×
107周次，焊缝未断，搭接接头平面弯曲疲劳性能优良。
53.实施例5
54.针对8mm规格抗拉强度为660mpa的低合金高强度钢，同板厚的搭接板与底板组成角焊缝，为无间隙搭接装配，搭接量控制在20mm。
55.焊丝采用1.2mm规格气保护实芯焊丝，焊丝熔敷金属抗拉强度为560mpa，焊丝距离
搭接板端部5mm，焊枪与底板呈45
°
夹角，与焊接方向呈15
°
后倾。
56.焊接时，采用熔化极气保护焊接方法，使用焊接小车自动气保护焊接，采用ar 7％co2气体保护焊，直流电源反接法，焊接电流300a，电弧电压30v，焊接速度45cm/min，气体流量22l/min。
57.焊接形成焊角尺寸，底板焊角尺寸l1约为13mm，搭接板焊角尺寸l2约为8mm，角焊缝表面与底板所形成的夹角a约为45
°
，x取5mm，焊角尺寸满足
58.l1＝l2/tana x
59.角焊缝一次成形，呈凹面焊缝，上述公式中，底板焊角尺寸l1取整。
60.本实施例焊前无需预热，焊后无需热处理。焊接完毕后按照jisz2275金属板平面弯曲疲劳试验方法制取焊接接头疲劳试样，按照应力比为0，加载频率为25hz进行平面弯曲疲劳试验，在最大应力335mpa下，循环1
×
107周次，焊缝未断，搭接接头平面弯曲疲劳性能优良。
61.本发明提高搭接接头平面弯曲疲劳性能的焊接方法，采用常规气保护焊接工艺，没有其他复杂提高焊接接头疲劳性能措施，有效降低焊接成本；通过焊丝位置匹配焊接电流、电弧电压及焊接速度，可按照公式规律约束焊缝尺寸，获得优良的平面弯曲疲劳性能的焊接接头，有效提升整体结构抗疲劳性能；搭接角焊缝一次成形，无焊前预热焊后复杂的热处理，焊接材料采用常规易于采购的气保护焊丝，此工艺方法简单易行，普遍适用。