EP1559498B1

process of hybrid arc-laser welding of ferritic steels

Abstract

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EP1559498B1, drawing sheet 1
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Expired 25 November 2024, 1.8 years ago.

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12 claims: 12 independent, 0 dependent

  1. 1
    Hybrid welding process employing a laser beam combined with an electric arc, with a supply of consumable welding wire and shielding gas, in which the said wire is melted by the said laser beam and/or the said electric arc so as to produce a weld on at least one steel workpiece to be welded, characterized in that the said weld contains 30 to 1000 ppm titanium by weight, at least 0.7% manganese by weight, 50 to 1000 ppm oxygen by weight and less than 10% nickel by weight. Hybridschweißverfahren, bei welchem ein gebündelter Laserstrahl unter Zufuhr eines schmelzbaren Schweißdrahtes und eines Schutzgases mit einem Lichtbogen kombiniert wird, wobei der Draht durch den gebündelten Laserstrahl und/oder durch den Lichtbogen derart geschmolzen wird, dass auf mindestens einem zu verschweißenden Stahlwerkstück eine Schweißnaht entsteht, dadurch gekennzeichnet, dass die Schweißnaht zwischen 30 und 1000 ppm nach Gewicht an Titan, mindestens 0,7 Gewichts% an Mangan, zwischen 50 und 1000 ppm nach Gewicht an Sauerstoff und mindestens 10 Gewichts% an Nickel enthält. Procédé de soudage hybride mettant en oeuvre un faisceau laser combiné à un arc électrique avec apport de fil de soudage fusible et gaz de protection, dans lequel ledit fil est fondu par ledit faisceau laser et/ou ledit arc électrique de manière à réaliser un joint de soudure sur au moins une pièce en acier à souder, caractérisé en ce que ledit joint de soudure contient de 30 à 1000 ppm en poids de titane, au moins 0.7% en poids de manganèse, de 50 à 1000 ppm en poids d'oxygène et moins de 10% en poids de nickel.
  2. 2
    Process according to Claim 1, characterized in that the workpiece or workpieces are made of ferritic steel and/or the weld has a microstructure of acicular ferrite type. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la ou les pièces sont en acier ferritique et/ou le joint de soudure a une microstructure de type ferrite aciculaire. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das oder die Werkstück(e) aus ferritischem Stahl besteht/bestehen und/oder dass die Schweißnaht eine Mikrostruktur des Typs nadelförmiger Ferrit aufweist.
  3. 3
    Process according to either of Claims 1 and 2, characterized in that the weld comprises 30 to 800 ppm titanium and/or 100 to 450 ppm oxygen, preferably 50 to 500 ppm titanium and/or 120 to 350 ppm oxygen. Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la soudure comprend de 30 à 800 ppm de titane et/ou de 100 à 450 ppm d'oxygène, de préférence de 50 à 500 ppm de titane et/ou de 120 à 350 ppm d'oxygène. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schweißstelle zwischen 30 und 800 ppm an Titan und/oder zwischen 100 und 450 ppm an Sauerstoff umfasst, vorzugsweise zwischen 50 und 500 ppm an Titan und/oder zwischen 120 und 350 ppm an Sauerstoff.
  4. 4
    Process according to one of Claims 1 to 3, characterized in that the weld comprises 0.7 to 2% manganese and/or less than 1500 ppm aluminium, preferably 0.8 to 1.7% manganese and/or less than 500 ppm aluminium, and even more preferably less than 300 ppm aluminium. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la soudure comprend de 0,7 à 2% de manganèse et/ou moins de 1500 ppm d'aluminium, de préférence de 0.8 à 1.7% de manganèse et/ou moins de 500 ppm d'aluminium, de préférence encore moins de 300 ppm d'aluminium. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schweißstelle zwischen 0,7 und 2 % an Mangan und/oder weniger als 1500 ppm an Aluminium umfasst, vorzugsweise zwischen 0,8 und 1,7 % an Mangan und/oder weniger als 500 ppm an Aluminium, insbesondere weniger als 300 ppm an Aluminium.
  5. 5
    Process according to one of Claims 1 to 4, characterized in that the weld comprises aluminium and oxygen in proportions such that [Al]/[O] < 2.5, preferably [Al]/[O] < 1.5, where [Al] is the proportion of aluminium by weight and [O] is the proportion of oxygen by weight. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la soudure comprend de l'aluminium et de l'oxygène en des proportions telles que :[Al] / [O] < 2,5 où [Al] est la proportion pondérale d'aluminium et [O] est la proportion pondérale d'oxygène, de préférence [Al] / [O] < 1,5. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schweißstelle Aluminium und Sauerstoff in den folgenden Mengenverhältnissen umfasst: [Al]/[O] < 2,5, wobei [Al] für den Gewichtsanteil an Aluminium und [O] für den Gewichtsanteil an Sauerstoff steht und [Al] / [O] vorzugsweise < 1,5 ist.
  6. 6
    Process according to one of Claims 1 to 5, characterized in that the weld includes less than 0.6% molybdenum, less than 80 ppm boron, less than 1% silicon, less than 0.20% carbon, less than 0.035% sulphur and less than 0.035% phosphorus, preferably less than 0.3% molybdenum, less than 50 ppm boron, 0.1 to 0.6% silicon and 0.03 to 0.13% carbon. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la soudure comporte moins de 0,6% molybdène, moins de 80 ppm de bore, moins de 1% de silicium, moins de 0.20% de carbone, moins de 0.035 % de soufre et moins de 0.035% de phosphore, de préférence moins de 0.3% de molybdène, moins de 50 ppm de bore, de 0.1 à 0.6% de silicium et de 0,03 à 0,13% de carbone. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schweißstelle weniger als 0,6 % an Molybdän, weniger als 80 ppm an Bor, weniger als 1 % an Silizium, weniger als 0,20 % Kohlenstoff, weniger als 0,035 % an Schwefel und weniger als 0,035 % Phosphor aufweist, vorzugsweise weniger als 0,3 % an Molybdän, weniger als 50 ppm an Bor, zwischen 0,1 und 0,6 % an Silizium und zwischen 0,03 und 0,13 % an Kohlenstoff.
  7. 7
    Process according to one of Claims 1 to 6, characterized in that the weld comprises less than 0.07% niobium, less than 0.07% vanadium, 1 to 200 ppm nitrogen and less than 1% chromium, preferably less than 100 ppm nitrogen, less than 0.03% niobium, less than 0.05% vanadium and less than 0.3% chromium. Procédé selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la soudure comprend moins de 0.07% de niobium, moins de 0.07% de vanadium, de 1 à 200 ppm d'azote et moins de 1% de chrome, de préférence moins de 100 ppm d'azote, moins de 0.03% de niobium, moins de 0.05% de vanadium et moins de 0.3% de chrome. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Schweißstelle weniger als 0,07 % an Niob, weniger als 0,07 % an Vanadium, zwischen 1 und 200 ppm an Stickstoff und weniger als 1 % an Chrom umfasst, vorzugsweise weniger als 100 ppm an Stickstoff, weniger als 0,03 % an Niob, weniger als 0,05 % an Vanadium und weniger als 0,3 % an Chrom.
  8. 8
    Process according to one of Claims 1 to 6, characterized in that the laser beam assistance gas and/or the arc shielding gas is a gas mixture containing up to 20% oxygen by volume and/or up to 40% CO2 by volume. Procédé selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le gaz d'assistance du faisceau laser et/ou le gaz de protection de l'arc est un mélange gazeux contenant de l'oxygène jusqu'à 20 % en volume et/ou du CO2 jusqu'à 40% en volume. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Hilfsgas des gebündelten Laserstrahls und/oder bei dem Schutzgas des Lichtbogens um ein gasförmiges Gemisch handelt, welches bis zu 20 Volumen% an Sauerstoff und/oder bis zu 40 Volumen% an CO2 enthält.
  9. 9
    Process according to Claim 8, characterized in that the laser beam assistance gas is a gas mixture furthermore containing at least one inert gas, preferably helium, argon or a mixture thereof. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que le gaz d'assistance du faisceau laser est un mélange gazeux contenant, en outre, au moins un gaz inerte, de préférence de l'hélium, de l'argon ou leurs mélanges. Verfahren gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Hilfsgas des gebündelten Laserstrahls um ein gasförmiges Gemisch handelt, welches, unter anderem, mindestens ein Inertgas enthält, vorzugsweise Helium, Argon oder Mischungen daraus.
  10. 10
    Process according to one of Claims 1 to 9, characterized in that the consumable wire is a solid wire or a cored wire containing at least one element chosen from titanium, manganese, iron, nickel, and optionally boron, molybdenum, carbon or chromium. Procédé selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le fil fusible est un fil plein ou un fil fourré contenant au moins un élément choisi parmi titane, manganèse, fer, nickel et éventuellement bore, molybdène, carbone ou du chrome. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem schmelzbaren Schweißdraht um einen Volldraht oder einen Fülldraht handelt, der mindestens ein Element enthält, das aus Titan, Mangan, Eisen, Nickel und möglicherweise Bor, Molybdän, Kohlenstoff oder Chrom gewählt wird.
  11. 11
    Process according to one of Claims 1 to 10, characterized in that the wire comprises from 100 to 10 000 ppm titanium, from 50 to 5000 ppm oxygen and up to 1500 ppm boron, the balance essentially consisting of iron. Procédé selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que le fil comprend de 100 à 10 000 ppm de titane, de 50 à 5000 ppm d'oxygène, jusqu'à 1500 ppm de bore, et le reste étant essentiellement constitué de fer. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Draht zwischen 100 und 10.000 ppm an Titan, zwischen 50 und 5.000 ppm an Sauerstoff und bis zu 1500 ppm an Bor umfasst, wobei der Rest im Wesentlichen aus Eisen besteht.
  12. 12
    Process according to Claim 11, characterized in that the wire contains one or more alloying elements for ferritic steels, chosen from manganese, silicon, molybdenum, nickel and carbon. Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que le fil contient un ou des éléments d'alliage des aciers ferritiques choisis parmi le manganèse, le silicium, le molybdène, le nickel, et le carbone. Verfahren gemäß Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Draht ein und mehrere Element(e) zur Legierung von ferritischen Stählen enthält, wobei diese(s) Element(e) aus Mangan, Silizium, Molybdän, Nickel und Kohlenstoff gewählt wird/werden.