E5015药皮原料粒径对其焊接工艺性能影响的研究

摘要

本课题是在对E5015焊条药皮配方充分调研的情况下而开展的,因为在E5015焊条中其力学性能较好,工艺性能较差一直是公认的观点。而工艺性能主要是受焊条药皮成分的影响,故对基础配方药皮成分中的大理石和萤石在粒径和相对含量上做了稍许的变动,并加入纳米材料进去,来研究工艺性能较原配方焊条是否有所改善。
　　 文中从两大部分入手,第一部分是对药皮原料中大理石粒径(原料、球磨48h、纳米粉料)的改变和相对含量的改变来进行单因素分析,通过一系列试验完成测试并评价其力学性能和工艺性能,看相对于原配方焊条的力学性能和工艺性能是否有所改善。第二部分是在添加相对含量相同的的基础上改变药皮原料中萤石的粒径,萤石粒径的改变主要是通过球磨时间(0h、12h、24h、36h、48h、72h)的不同得到的,对萤石进行单因素分析,通过试验来评定改变萤石粒径后的工艺性能和力学性能的改善情况。其中在第一和第二部分所进行的试验和评定方式是相同。试验和评定的步骤依次是:粉料的准备、焊条的压涂、焊条外观的检测、焊条药皮熔化温度的测试、汉诺威对焊条焊接电参数的测试、依据标准对焊条进行工艺性能测试、熔敷金属扩散氢含量的测定、抗拉强度、冲击性能、断口分析和化学成分分析等。
　　 试验数据和评定结果表明:在大理石方面,随着大理石粒径越来越小,其药皮熔化温度呈下降趋势,汉诺威电参数和工艺性能评定的综合结果均显示较原配方在工艺性能上有很大的提升,力学性能均达标,扩散氢含量较原配方有所下降。随着纳米大理石相对含量的增加,其药皮熔化温度呈上升趋势,工艺性能较原配方先是明显的改善,当含量增加到一定时其工艺性能慢慢恶化,力学性能也均达标,扩散氢含量较原配方增加,但均在国标范围之内。综合上述结果故可以确定出工艺性能最优时的大理石粒径和相对含量,即在纳米大理石添加20％和25％时其工艺性能和其他综合性能最好。在萤石方面,随着球磨时间梯度的变化,试验数据表明药皮熔化温度是先上升后下降的,汉诺威的分析和机械行业标准的评定结果是相吻合的,工艺性能中各项指标均是呈开口向下的抛物线趋势,即工艺性能均有一个最佳值,力学性能也均达标。在萤石方面可以得出对萤石进行球磨24h,添加的相对含量为100％时,其工艺性能和其他综合性能达到最优。
　　 结果表明通过细化大理石和添加纳米大理石、细化萤石都对碱性焊条的焊接工艺性能有很大的改善。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 碱性焊条在手工电弧焊中的发展现状

1.1.1 提高交流稳弧性的途径

1.1.2 改进脱渣性的途径

1.1.3 提高引弧的途径

1.1.4 发展高效焊条的途径

1.1.5 焊条降尘、降毒的途径

1.2 纳米材料在焊接领域的应用发展

1.3 本课题研究的目的、意义

第二章 大理石粒径对E5015焊条焊接工艺性能的影响及机理分析

2.1 试验设计

2.1.1 试验内容及技术方案

2.2 试验焊条的制作

2.2.1 焊条制作前的准备

2.2.2 焊条压涂过程

2.2.3 焊条制作结果及分析

2.2.4 小结

2.3 焊条外观质量检验及分析

2.4 焊条药皮熔化温度区间测试

2.4.1 药皮熔化温度区间测试原理及方法

2.4.2 药皮熔化温度区间测试结果及分析

2.4.3 小结

2.5 汉诺威对E5015型系列焊条电参数的测试

2.5.1 汉诺威质量分析仪测试条件

2.5.2 汉诺威质量分析仪测试结果及分析

2.5.3 小结

2.6 焊条工艺性能测试

2.6.1 焊条焊接工艺评定1

2.6.2 焊条焊接工艺评定2

2.6.3 小结

2.7 熔敷金属中扩散氢含量测试

2.7.1 扩散氢试验

2.7.2 结果及分析

2.8 力学性能及化学成分分析

2.8.1 力学性能测试及分析

2.8.2 断口形貌观察及分析

2.9 本章小结

第三章 萤石粒径对E5015焊条焊接工艺性能的影响及机理分析

3.1 试验设计

3.2 焊条的制备

3.2.1 焊芯选定

3.2.1 粉料制备

3.2.3 制备过程及后续外观检验

3.3 药皮熔化温度区间测试

3.3.1 实验方法

3.3.2 结果及分析

3.4 汉诺威测试实验

3.4.1 实验方法

3.4.2 结果及分析

3.5 工艺性能测试

3.5.1 电弧稳定性测试结果及分析

3.5.2 焊缝脱渣性测试结果及分析

3.5.3 再引弧性能测试结果及分析

3.5.4 焊接飞溅率测试结果及分析

3.5.5 熔化系数测试结果及分析

3.5.6 熔敷效率测试结果及分析

3.5.7 焊缝成型结果及分析

3.5.8 小结

3.6 熔敷金属中扩散氢含量测试结果及分析

3.7 力学性能及化学成分分析

3.7.1 力学性能测试及分析

3.7.2 断口形貌观察及分析

3.8 本章小结

3.8.1 结论

3.8.2 展望

第四章 结论与展望

4.1 结论

4.2 不足及展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的文章