如何进行中碳调质钢H11的TIG焊和MIG焊

    中碳调质钢宜以能量密度较大的方法焊接，故薄板的TIG焊和中厚板的MIG焊都比SMAW焊优越。今以美国火箭发动机壳体H11钢的TIG焊和MIG焊为例予以介绍。

   (1)工况  H11钢相当于我国的4Cr5MoSiV(GB/T 1299-1985)，具有极高强度，其化学成分和力学性能见表3-97和表3-98。

    表3-97    H11钢的化学成分（质量分数，%）

    表3-98    H11钢的力学性能

    ①980~1040℃空淬+540℃同火的σs值。

    ②980~1040℃空淬+480℃回火的σs值。

    火箭发动机壳体尺寸为Φ3048mm(10ft)×3048mm(10ft)×t(t-壁厚)，由一条纵缝如二条环缝焊接而成，壁厚有9.5mm( 3/8in)、11mm(7/16in)、14.3mm( 9/16in)三种规格。试验表明，尽管两种方法都能保证接头质量，但MIG焊生产率要高得多，故应以MIG焊为首选。

   (2)焊接工艺方案确定

   1)预热和焊后热处理方案。H11系空淬钢，冷裂倾向极大，焊前必须有较高预热温度，焊后必须经调质热处理以恢复其性能。

    ①美国金属学会推荐9.5mm(3/8in)厚焊件的预热温度是1770℃(350℉)，经试验确定的预热温度为150~177℃(300~ 350℉)，层温相同。

    ②焊后直至热处理前也必须保持不小于150℃(300℉)，为此入炉前应以电加热（电阻热）使预先设置的低碳钢垫板加热到343℃(650℉)，并实时检测，以便接头温度下降时继续加热。

    ③焊后调质热处理规范同母材热处理规范：(990～1020)℃空淬+(540~ 650)℃回火。

   2)焊接坡口和特制垫板

    ①焊接坡口：TIG焊一律开60°单V形坡口，留较小钝边(1.5~2.3mm)；MIG焊对厚度9.5 mm和11mm板开90°单V形坡口，对厚度14.3mm板开76°单V形坡口，因MIG焊熔深较大，钝边可加大到0.45~0.50t，而且单面焊双面成形只能由带成形槽的垫板强制成形。

    ②特制垫板：低碳钢垫板截面积25.4mm×50.8mm(1in×2in)，中间开1.52~1.65mm(0.060~0.065in)半圆弧槽，槽口16mm范围内应喷涂0.25~0.38mm(0.010~0.015in)耐高温陶瓷材料，如氧化铝、锆酸镁、尖晶石、锆氧土等，从而省却了背面充氲保护的麻烦。但考虑到陶瓷喷涂层有吸水作用，故焊前应以电阻加热器加热垫板到120℃(250℉)以除去水分。必须指出，喷涂层并非一劳永逸，在失效后必须重新喷涂。

    上述焊接坡口及特制垫板结构如图3-44所示。

    图3-44    H11钢火箭发动机壳体焊接坡口及特制垫板结构

   (3)焊接参数  见表3-99。其中H11焊丝在MIG焊时可以工艺性能更好的ER502代（AWS A5.0标准规定其含碳量小于等于0.10%）。

    表3-99    H11钢火箭发动机壳体TIG和MIG焊焊接参数

    ①取决于板厚，根部焊道均不填丝。

    ②根部焊道均不填丝。

    ③TIG焊以喷涂陶瓷垫板代背面充氩保护，MIC焊背面不必保护，但焊前应以流量7L/min保护气体吹洗焊枪和接头区15~30min。

    ④第1道70A；第2道95A；第3道110A；第4道135A（厚11mni板）；第4、5道135A（厚14.3mm板）。

    ⑤第1道10.5V；其余各道10~14V。

    ⑥包括一条3048mm纵缝和两条Φ3048 mm环缝。

    ⑦对于9.5~14.3mm厚钢板。

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