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摘要：随着工程技术的发展，工程机械行业朝着“三高一大”即：高端、高技术含量、高附加值，大吨位的方向发展，故对整机结构件的轻量化、使用寿命以及对材料更高屈服强度、疲劳强度、耐冲击性、良好的焊接使用性提出了更高的要求。低合金高强钢相比较普通碳素钢而言，在具备高抗拉强度的同时，还具有良好的塑韧性、屈强比高，能够减轻构件重量等优点，而被广泛应用于工程机械行业，如：起重机吊臂、液压支架、土石方机械、混凝土机械等。低合金高强钢的使用不仅减轻了整机自身的重量，而且提高了整机承受复杂多变载荷的能力，保证了钢结构在复杂工况下工作的可靠性。
关键词：工程机械；低合金高强钢；技术；
随着现代科技的快速发展，以及产品对机动性、灵活性、快速反应性等要求的不断提高，产品中高承载、轻质量焊接结构件的综合性能要求也越来越高。基于这种性能要求，高强度承载结构越来越广泛地选用高强钢作为主要材料，同时对焊接接头的质量提出了更高要求。本文就高强钢焊接技术方法进行了分析。
一、低合金高强钢的焊接材料选择
首先，工程机械广泛使用低合金高强钢，最大的益处在于其焊接结构具备很高的强度，同时减轻了自重。为了最大限度地减轻自重，一般焊缝按等强度设计，因此，工程机械焊接低合金高强钢时，焊接材料可以按如下原则选择。总的原则是根据产品对焊缝金属的性能要求选用焊接材料。焊接高强钢时，一般焊缝设计力学指标以工作要求为主，不低于母材力学指标的保证值，再留有适当的裕量；但必须综合考虑韧性、塑性和强度，有时为了提高焊缝的塑性可适当降低焊缝的设计强度指标。若焊缝金属强度过高，将导致焊缝韧度、塑性、抗裂性下降，从而降低焊接结构的使用安全性。实践证明，低强匹配的焊缝往往能提高焊缝的韧性和抗裂敏感性，提高焊接结构的疲劳寿命。对对接焊缝而言，推荐选用等强度焊接材料；而对角焊缝而言，推荐选用低强度焊接材料。实际生产中，应在确保焊接质量的前提下，选用高效率、低成本的焊接材料。国内生产高强钢如，（HG60、HG70、HG785）厂家一般不推荐相应的匹配焊接材料，市场上较多的推荐进口焊接材料（目前，国产化焊接材料用量有所提高，如正在批量使用的有HS-70、JS-70，效果均较好），但成本较高。其次，低合金调质钢的应用用途主要用于车辆、船舶、工程机械等运行结构。低合金调质钢强度高、韧性好，节约钢材和减轻焊接结构重量，使焊接结构设计向高参数、轻量化及大型化发展。低合金调质钢的用途与特性WCF-80用于大型水电站、石化、露天煤矿等，具有抗冷裂性能和低温韧性；焊接无裂缝钢用于液化气球罐，在板厚50mm以下或在0℃都可焊前不预热；用于在低温下服役焊接结构，如露天煤矿的大型挖掘机、自卸车等；用于推土机、起重机、重型汽车等工程机械、矿山机械的制造；抗拉强度700MPa抗拉强度800MPa抗拉强度1000MPa以上用于工程机械高强耐磨件、核动力装臵及航海、航天装备上。
二、焊缝金属的强韧性匹配
在实际生产过程中对于焊接材料的选择往往是基于熔敷金属的强度进行选择，可是焊缝金属的强度并不等同于熔敷金属的强度，对于高强钢焊接材料，其焊缝金属的强度往往比熔敷金属的强度高，所以基于熔敷金属强度选择的焊接材料，则会出现名义“等强”实际“超强”的结果，使得焊缝塑性，韧性，抗裂性显著下降，使用性能变差。在高强钢的焊接中，保证焊缝金属具有与母材相当的韧性水平至关重要。很多工程构件的失效脆断，往往是在低应力下，由于疲劳和应力腐蚀等原因使裂纹沿着韧性最差的部位进行，最终在低应力下断裂，其主要是因为韧性不足引起的。根据文献，在高强钢的焊接中，采用“低强匹配”能够获得综合使用性能较优的焊接接头，可提高焊缝区的韧性储备及抗裂敏感性，最大限度地降低焊缝内的应力，提高焊接结构的疲劳寿命和使用可靠性。
对于高强钢，采用“低强匹配”能有效防止裂纹，适当降低焊缝强度可以降低接头拘束应力而减轻熔合区的负担，有利于降低根部裂纹的生成倾向，且认为只要焊缝金属的强度不低于母材强度的87％，仍可保证焊接接头的强度性能。并且采用“低强匹配”且超低氢的焊接材料焊接时，可以降低预热温度，改善生产条件，降低能耗。对SHT900钢进行了焊接，在控制相关焊接过程的基础上得到了性能满足使用要求的焊接接头。
三、焊接工艺过程的控制
1.焊接方法。在低合金高强钢的焊接中尽量选用中，低线能量的焊接方法，通过控制焊接热输入，避免线能量过高，造成焊接接头发生脆化和软化。从经济性、适用性及工作效率出发，目前工程机械行业大多采用焊接热输人密度集中、中，低线能量、熔池保护及脱氢效果良好、操作简单、生产效率高的CO：焊和20％Ar+80％CO：富氩混合气体保护焊。随着工程技术的发展，新型的焊接方法也被用于高强钢的焊接，诸如新型脉冲MIG焊机，在20％CO：+80％Ar富氩条件下，通过快速压缩电弧工艺，实现低电流射流过渡完成高强钢高品质的焊接；还有激光焊，激光一电弧复合法，超窄间隙MAG焊等方法被用于高强钢的焊接。并且在相关高强钢焊接的研究中，往往会采用两种或者两种以上的焊接方法，完成焊接作业，在打底焊时可采用热输入更低的脉冲TIG焊，获得质量优良的根部焊道，填充层可采用MAG焊。
2.预热温度的选择。对于普遍的低合金高强钢而言，由于其具有较高的碳当量和本身含有一定量Cr、Mo等淬透型元素，使其焊接冷裂敏感性强，此时往往需要通过预热的措施控制焊接冷速，避免热影响区生成过多的脆硬马氏体，降低焊接应力和热影响区硬度，且通过预热使氢从焊接接头易于逸出，从而防止裂纹的产生。在低合金高强钢焊接时，需要严格控制预热温度的大小。高强钢的预热温度应该控制在100～150摄氏度．预热温度过高，反而会使热影响区冲击韧性和塑性降低。
3.热输入的选择。在焊接热循环过程中，焊接热输入的大小直接影响着焊接接头的微观组织及力学性能。在高强钢的焊接中，当材料的屈服强度<600 MPa时，其冷裂敏感性小，适合较大热输入的焊接，而对于屈服强度>700 MPa高强度级别的钢材，冷裂倾向大，此时不宜采用大热输入的焊接。合理的热输人大小，会使焊缝具备良好的耐冲击性，韧性和强度提高，热影响区变窄缩小软化区宽度，接头残余应力降低。对于热输人大小的合理选择可以基于相关焊接热模拟试验，焊接接头的韧性好坏及微观组织来选择。诸如，利用斜Y坡口焊接裂纹试验，在不同热输人情况下，验证了焊丝MK—G76对于Q690钢焊接时的适用性，研究表明：当焊接热输入<20kJ／cm时，焊接接头裂纹率较低；当焊接热输入>20kJ／cm时，接头裂纹均明显提高。在焊接方法一定的情况下，焊接热输入的大小直接影响着焊接粗晶区的冷却时间，对于中，高线能量的焊接方法，往往具有较高的时间。
4.焊接后热处理。焊后热处理的目的是为了消除焊接内应力，改善焊接接头微观组织及机械性能，提高构件的尺寸稳定性，增强抗应力腐蚀，提高结构件后期使用的质量稳定性和工作安全性。对于强度高于650 MPa或拘束接头较大的焊接接头，焊后应立即进行消氢处理，消氢温度控制在300～400℃之间，时间为1—2 h．对于工程机械大型构件，整体加热不易实现，通常是将焊缝及周围100 mm范围内均匀加热到300～350℃，保温1．5～2 h，缓冷。对于低合金高强钢的焊接除了上述焊接过程中应该注意的问题外，还应该严格控制焊接前的准备，如被焊材料焊前的坡口清理，焊接接头的正确组坯，装配间隙，定位焊的质量，以及焊接顺序对焊接质量的影响。
总之，低合金高强钢焊接技术的应用，为工程机械广泛使用低合金高强钢提供了可靠的技术保障，其焊接结构强度得到提高，并减轻自身质量，加快了工程机械向高参数发展的开发速度。
参考文献：
[1]陈萍．焊接工程缺欠分析与对策．2019．
[2]张炜．关于工程机械中的低合金高强钢焊接技术．2019．