多丝埋弧堆焊机头的优化设计及在Q235上的焊接工艺研究

发布时间：2017-09-14 04:28

  本文关键词：多丝埋弧堆焊机头的优化设计及在Q235上的焊接工艺研究

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【摘要】：随着轧辊、管道、压力容器的优化和修复日益重要,对堆焊在工业领域上的应用提出了越来越高的标准和要求。传统的带极堆焊在材料的选择、设备的维修、制造的成本等方面仍然存在这不可避免的问题,因此,本文提出了多焊丝并行的多丝埋弧堆焊这种新的焊接工艺方法,并使用Q235低碳钢、309L奥氏体不锈钢焊丝做为焊接材料从机头设计、工艺参数、组织性能三个方面对这种新的焊接工艺进行分析和研究。设备及机头的优化设计是保证多丝埋弧堆焊焊接过程稳定的关键因素。实验选择了LincolnPower Wave AC/DC 1000 SD电源、XM控制器、X-Feeder四轮送丝系统组成了多丝埋弧堆焊设备,并通过分析电源模块参数、导电嘴结构、垫片结构、机头框架结构等几个方面的影响因素来设计整体的机头结构。实验中选用CV-DC+5/64steel电源模块,使用特氟龙送丝管并将其紧密的固定在送丝架上,导电嘴和焊丝的接触位置采用倒角结构,送丝机与导电嘴的角度控制在85°,导电嘴间隙为12mm,焊接过程可以稳定、高效的进行,焊后堆焊层稀释率最小。多丝埋弧堆焊中的焊接参数主要有起弧段电压、焊接电压、焊接速度、送丝速度等几个方面。采用较大的起弧电压,较小的焊接电压及与之相匹配的送丝速度、焊接速度可以获得良好的焊缝成形。当焊接速度270mm/min、试板厚度20mm、预热温度100℃时,可以减少堆焊层出现的裂纹。多丝埋弧堆焊的焊接热影响区由过热区、完全重结晶区、不完全重结晶区组成;堆焊层区由平面晶区、柱状晶区、混合晶区组成。当热输入量过大时,过热区出现明显魏氏体组织;随着热输入量的的增加,熔合线附近渗碳层和脱碳层面积增加,完全重结晶区、不完全重结晶区范围也增加;多层堆焊时,热影响区不会形成过热区生成粗大的铁素体组织,取而代之的是细小的铁素体和珠光体构成的等轴晶区,形成了面积较大的完全重结晶区。弯曲试验中,线能量较小时,堆焊层处易产生裂纹,弯曲120°时,堆焊层裂纹明显;线能量较大时,熔合线处易产生裂纹,弯曲180°时,熔合线处出现裂纹。不同热输入对焊后工件的拉伸性能影响不大,屈服强度分别为313MPa、315MPa、320MPa,抗拉强度主要因母材的质量而改变。堆焊层随着热输入量的增加,平均硬度逐渐降低;堆焊层中部横向位置硬度呈现波浪状分布,导电嘴下方区域硬度值较高。多层堆焊时,堆焊层和热影响区显微硬度都没有明显的线性关系,硬度在130HV0.5到210HV0.5之间波动。多层堆焊时,随着堆焊层数的增加,堆焊层稀释率降低,热输入对合金元素的烧损保持不变。
【关键词】：Q235 多丝埋弧堆焊 机头设计 焊接工艺 微观组织 力学性能
【学位授予单位】：重庆理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG455
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 1 绪论9-22
• 1.1 引言9-10
• 1.2 辊体堆焊的工艺研究现状10-18
• 1.2.1 传统埋弧堆焊11-13
• 1.2.2 带极堆焊13-17
• 1.2.3 气体保护焊堆焊17-18
• 1.3 多丝埋弧焊的研究现状18-20
• 1.4 本课题的研究背景、目的和内容20-22
• 1.4.1 研究背景20-21
• 1.4.2 研究目的21
• 1.4.3 研究内容21-22
• 2 试验条件、设备及方法22-26
• 2.1 实验设备22
• 2.2 实验材料22-23
• 2.2.1 母材22-23
• 2.2.2 填充材料23
• 2.3 实验方法及过程23-26
• 2.3.1 焊机机头的优化设计23
• 2.3.2 堆焊过程的设计23-24
• 2.3.3 硬度实验24
• 2.3.4 侧弯实验24
• 2.3.5 拉伸实验24-25
• 2.3.6 断口形貌分析25
• 2.3.7 堆焊层微观组织及成份分析25-26
• 3 多丝埋弧堆焊焊接设备及机头的优化设计26-36
• 3.1 多丝埋弧堆焊焊接设备选择26-28
• 3.1.1 焊接电源26
• 3.1.2 电源模块对焊接工艺的影响26-27
• 3.1.3 XM系统控制器27-28
• 3.1.4 X-Feeder四轮送丝系统28
• 3.2 机头的结构设计28-35
• 3.2.1 送丝管的固定29-30
• 3.2.2 送丝机位置30-31
• 3.2.3 导电嘴结构设计31-35
• 3.3 送丝管的选择35
• 3.4 本章小结35-36
• 4 焊接工艺参数对焊缝成形的影响36-44
• 4.1 起弧段工艺研究36-37
• 4.2 焊剂对焊缝成形的影响37-38
• 4.3 焊接电压对焊缝成形的影响38-39
• 4.4 焊接速度对焊缝成形的影响39-40
• 4.5 送丝速度对焊缝成形的影响40-41
• 4.6 堆焊层裂纹的影响因素41-42
• 4.7 本章小结42-44
• 5 热输入对多丝埋弧堆焊微观组织及性能的影响44-62
• 5.1 多丝埋弧堆焊焊缝区组织结构特点44-49
• 5.1.1 热影响区45-47
• 5.1.2 堆焊层47-49
• 5.2 不同热输入对组织结构的影响49-51
• 5.3 多层堆焊中热影响区的组织分析51
• 5.4 堆焊层力学性能分析51-61
• 5.4.1 热输入对侧弯性能的影响51-55
• 5.4.2 热输入对拉伸性能的影响55-57
• 5.4.3 热输入对硬度的影响57-59
• 5.4.4 多层堆焊堆焊层能谱分析59-61
• 5.5 本章小结61-62
• 6 结论62-64
• 致谢64-65
• 参考文献65-68
• 个人简历、在学期间发表的学术论文及取得的研究成果68

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 单际国,董祖珏,徐滨士;我国堆焊技术的发展及其在基础工业中的应用现状[J];中国表面工程;2002年04期

2 栾敬岳;丁成钢;孟晓霞;李杨;;42CrMo钢连铸辊埋弧堆焊金属组织与性能的研究[J];现代焊接;2009年03期

3 栗卓新,李国栋,魏琪,蒋建敏;不锈钢焊接冶金的研究进展[J];中国机械工程;2005年02期

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本文编号：847871