铸件表面缺陷等离子喷焊与堆焊修复研究

发布时间：2017-05-22 12:00

  本文关键词：铸件表面缺陷等离子喷焊与堆焊修复研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：灰口铸铁由于生产工艺简单，成本低廉，被广泛的应用于机械制造、冶金、矿山、石油化工等工业部门。然而，，灰口铸铁在铸造过程中难免会存在气孔、夹渣等缺陷；在加工过程中存在加工超差等错误操作；在使用过程中产生磨损、刮伤等缺陷，因而对铸铁表面缺陷的修复具有十分重要经济意义和社会效益。目前，多种表面工程技术被用来修复铸件表面缺陷，而等离子弧喷焊又以其自动化程度高、操作简单、生产效率高等优点得到十分广泛的应用。 本文主要研究内容为铸铁表面缺陷修复，通过等离子喷焊Ni25粉末对铸铁表面缺陷进行修复，同时采用Z116和Z308两种焊条对铸铁进行电弧冷焊。通过光学显微镜、能谱分析仪(Energy Dispersive Spectrometer)和XRD(X-ray diffraction)衍射分析对两种方法制备堆焊层进行显微组织和化学成分分析，并且对其进行显微硬度、结合强度以及抗裂性能等力学性能分析。得出以下结论： (1)采用正交试验的方法对等离子喷焊的工艺参数进行了优化处理，得到等离子喷焊工艺最优参数为：转移弧电流为55A、等离子气流量为1.5L/min，送粉气流量为2.0L/min，转移弧电压为25V、保护气体流量为12L/min、喷嘴到工件距离为10mm； (2) EDS分析发现，合金元素在喷焊层与母材之间互相扩散，表明喷焊层和母材的结合为冶金结合；在熔池冷却凝固过程中，由于成分过冷较大，喷焊层晶粒呈现树枝晶的生长特征，显微组织主要由奥氏体组成，并含有少量的其它化合物； (3) Z116焊条所制备的堆焊层显微组织主要由铁素体组成，在铁素体基体上分布着Fe3Si、Fe2SiV、FeV等化合物；Z308焊条所制备的堆焊层显微组织主要由奥氏体组成，并在奥氏体基体上分布着石墨相； (4) Ni25喷焊层半熔化区不存在白口组织，Z308和Z116堆焊层半熔化区都存在不同宽度的白口组织，这表明等离子弧喷焊比电弧堆焊更加适宜修复铸铁表面缺陷； (5)等离子喷焊Ni25粉末所制备的焊补层平均显微硬度与基材硬度值最为接近，所以焊补HT250最为适宜；拉伸试样断裂位置均为焊缝，平均抗拉强度为198.23MPa；Ni25喷焊层和Z308堆焊层的抗裂能力较强，而Z116堆焊层的抗裂能力较差。
【关键词】：灰口铸铁(HT250) 等离子喷焊 电弧堆焊 缺陷修复 组织与性能
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TG457.12
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第1章 绪论11-27
• 1.1 表面工程11-13
• 1.1.1 表面工程的分类11-12
• 1.1.2 表面工程的应用12-13
• 1.2 热喷焊13-15
• 1.2.1 热喷焊及分类13-15
• 1.3 等离子喷焊15-23
• 1.3.1 等离子喷焊的发展15-16
• 1.3.2 等离子喷焊原理及特点16-19
• 1.3.3 等离子弧喷焊设备19-20
• 1.3.4 等离子喷焊材料介绍20-22
• 1.3.5 等离子喷焊工艺介绍22-23
• 1.4 铸件修复介绍23-26
• 1.4.1 铸件缺陷及其修复原则23
• 1.4.2 铸件修复的常用方法23-26
• 1.5 本文选题背景和主要研究内容26-27
• 1.5.1 选题背景26
• 1.5.2 本文主要研究内容26-27
• 第2章 试验材料、方法及设备27-35
• 2.1 试验材料27-28
• 2.1.1 基材27
• 2.1.2 焊补层材料27-28
• 2.2 试验设备及工艺参数28-32
• 2.2.1 试验流程28-29
• 2.2.2 试验设备29-31
• 2.2.3 工艺参数的选择31-32
• 2.3 显微组织分析方法32
• 2.4 焊补层力学性能测试32-35
• 2.4.1 显微硬度的测试32-33
• 2.4.2 结合强度测试33
• 2.4.3 接头抗裂性试验33-35
• 第3章 等离子喷焊工艺参数优化设计35-43
• 3.1 正交试验方案设计35
• 3.2 等离子喷焊工艺参数优化35-41
• 3.2.1 评价指标以及工艺参数的选择35-37
• 3.2.2 试验结果及分析37-41
• 3.3 本章小结41-43
• 第4章 Ni25 粉末喷焊层与焊条堆焊层显微组织分析43-57
• 4.1 Ni25 喷焊层的显微组织和成分分析43-47
• 4.2 Z308 和 Z116 焊条堆焊层显微组织和成分分析47-54
• 4.3 铸铁焊补时的白口问题54-56
• 4.4 本章小结56-57
• 第5章 铸铁焊补层的力学性能分析57-63
• 5.1 焊补层的显微硬度57-59
• 5.2 拉伸性能测试59-60
• 5.3 抗裂性试验60-62
• 5.4 本章小结62-63
• 第6章 结论63-65
• 参考文献65-71
• 致谢71

【参考文献】

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本文编号：385602