高效无渣自保护堆焊药芯焊丝的研究

发布时间：2017-10-24 19:34

  本文关键词：高效无渣自保护堆焊药芯焊丝的研究

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【摘要】：电弧堆焊制备耐磨复合板材和工件的技术已广泛应用于矿山、水泥和电力等领域。目前大面积耐磨堆焊存在着生产效率低,堆焊工艺较复杂,劳动强度大,成本高以及堆焊层性能较低等问题,工程实际中迫切需要设计和制造出耐磨性能好、施工工艺简单和堆焊效率高的焊接材料。因此,研制一种新型的无渣自保护堆焊药芯焊丝具有重要的工程应用价值。针对这些问题,本文在广泛阅读国内外该领域有关文献以及对实际进行调研的基础上。采用低碳钢带,设计在药芯中添加适量的铬铁、石墨、钛铁、钒铁、磷铁以及附加物等合金粉末,拉制成堆焊药芯焊丝。较深入的研究Ti、V、P等合金元素在不加保护的空气电弧堆焊条件下对药芯焊丝堆焊工艺及堆焊层组织与性能的影响。结果表明：三种元素均能使药芯焊丝堆焊层硬度有所提高,显微硬度最高达到621.4HV; Ti铁和V铁粉末熔覆层中生成了大量的TiC和VC硬质颗粒,为基体组织提供了非均质形核质点,细化了晶粒,起到了细晶强化的作用,部分V固溶到了基体组织中,提高了基体的韧性；P铁粉末熔覆层中,唯一的可能性是P与Fe结合生成化合物,在铸铁当中两者容易结合形成磷共晶,后续的实验结果显示两者并未结合生成化合物,P是以固溶的形式存在于堆焊层当中,提高了堆焊层硬度。在此基础上试制并生产了一种新型自保护药芯焊丝,该焊丝在空气电弧堆焊工艺条件下能获得成型美观且含极少量渣的堆焊层,其表面平均宏观硬度高达61.1HRC,多层堆焊时无需清渣,堆焊效率大幅度提高。试制的无渣自保护堆焊药芯焊丝已在某企业进行大面积耐磨复合板生产中获得应用,效果良好。
【关键词】：无渣 自保护 耐磨堆焊 药芯焊丝
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG422.3
【目录】：

• 致谢7-8
• 摘要8-9
• ABSTRACT9-15
• 第一章 绪论15-27
• 1.1 选题背景和意义15-16
• 1.2 国内外药芯焊丝发展研究情况16-20
• 1.2.1 国内药芯焊丝的发展研究情况16-19
• 1.2.2 国外药芯焊丝的发展研究情况19-20
• 1.3 Fe基耐磨堆焊药芯焊丝生产工艺研究及主要优点20-21
• 1.3.1 生产工艺研究21
• 1.3.2 主要优点21
• 1.4 耐磨性、堆焊层保护以及强化机理21-23
• 1.4.1 耐磨性的实现途径21-22
• 1.4.2 堆焊层保护的实现途径22
• 1.4.3 强化机理22-23
• 1.5 耐磨堆焊药芯焊丝成分研究23-25
• 1.5.1 合金元素对耐磨性的影响23-25
• 1.5.2 外加硬质颗粒对耐磨性的影响25
• 1.6 本课题的主要研究内容25-26
• 1.7 本章小结26-27
• 第二章 试验材料、设备及试验方法27-33
• 2.1 实验材料27-28
• 2.1.1 药芯焊丝制备材料27-28
• 2.1.2 主要试验材料28
• 2.2 试验设备28
• 2.2.1 药芯焊丝生产设备28
• 2.2.2 主要试验设备28
• 2.3 试验方法28-32
• 2.3.1 药芯焊丝堆焊试样制备28-30
• 2.3.2 电弧熔覆试样的制备30
• 2.3.3 金相试样的制备30-31
• 2.3.4 金相显微组织观察31
• 2.3.5 X射线衍射分析31
• 2.3.6 扫描电镜分析31-32
• 2.3.7 堆焊层化学成分的测定32
• 2.3.8 堆焊层硬度测定32
• 2.3.9 摩擦磨损实验32
• 2.4 本章小结32-33
• 第三章 合金粉末电弧熔覆层组织性能研究33-52
• 3.1 药芯焊丝成分设计33-36
• 3.1.1 主要合金元素的作用33-35
• 3.1.2 粉芯配比计算35-36
• 3.2 设计焊丝堆焊工艺性能分析36
• 3.3 堆焊层组织性能分析36-41
• 3.3.1 堆焊层金相组织分析36-38
• 3.3.2 堆焊层EDS分析38-40
• 3.3.3 堆焊层硬度测定与分析40-41
• 3.4 合金粉末电弧熔覆层组织性能分析41-50
• 3.4.1 合金粉末熔覆层组织分析41-49
• 3.4.2 合金粉末熔覆层显微硬度测定49-50
• 3.5 本章小结50-52
• 第四章 无渣自保护堆焊药芯焊丝的试制52-65
• 4.1 引言52
• 4.2 自保护药芯焊丝的成分设计52-56
• 4.2.1 自保护机制52-53
• 4.2.2 初步设计药芯焊丝存在的问题53-55
• 4.2.3 粉芯配比计算55-56
• 4.3 堆焊工艺性能分析56-57
• 4.4 堆焊层化学成分57
• 4.5 堆焊层组织和性能分析57-63
• 4.5.1 堆焊层显微组织分析57-61
• 4.5.2 堆焊层硬度测定61
• 4.5.3 堆焊层耐磨性能61-63
• 4.6 本章小结63-65
• 第五章 结论与展望65-67
• 5.1 课题结论65-66
• 5.2 课题展望66-67
• 参考文献67-70
• 攻读硕士学位期间的学术成果70

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本文编号：1090233