金属粉芯自保护堆焊用药芯焊丝的研制

摘要

金属粉芯自保护药芯焊丝是近年来最有吸引力、发展最快的新型焊接材料。本文在高性能金属粉芯埋弧焊药芯焊丝的基础之上,开发了一种新型的高性能金属粉芯自保护堆焊用药芯焊丝。自保护药芯焊丝是一种在焊接过程中无需外加其它辅助保护措施如保护气体和焊剂保护的连续焊接材料,能够适应比较恶劣的工作条件下的自动化生产,在中国基础设施的建设中已经得到了广泛的应用。由于中国目前尚无比较成熟的自保护药芯焊丝生产厂家,基础生产实践中所用的各类自保护药芯焊丝基本依赖进口。因此,加快自保护药芯焊丝的研发成为了焊接材料研究人员努力的目标。
　　由于目前国内自保护药芯焊丝的研制还不成熟,本论文希望能开发出综合性能好、性价比高、焊接性能好且环保的高性能的堆焊用自保护药芯焊丝。为此提出了金属粉芯自保护药芯焊丝构想,金属粉芯自保护药芯焊丝可以解决氟化物烟尘大的缺点。本文在本课题研究中着重论证并考察了C-Mn-Si与C-Al-Si自保护机制,本焊丝中没有加入任何氟化物,主要通过合金元素实现自保护,焊缝性能也达到了常用埋弧焊用药芯焊丝的标准,在工厂生产实践应用中效果良好。
　　本论文研制的高硬度高韧性耐磨自保护堆焊用药芯焊丝,堆焊合金成分为8Cr7Mn3Ti2Si2B,表面硬度达到HRC62,硬度均匀性为±3.0HRC,焊后堆焊层无冷、热裂纹,耐磨性和冲击韧度良好,是高硬度,高抗裂,高耐磨性较好统一的自保护药芯焊丝;这种焊丝堆焊层金属的抗磨粒磨损性能分别为耐磨堆焊用实芯焊丝H25Cr3Mo2MnV堆焊金属耐磨性能的3倍,为高铬铸铁焊丝的1.57倍。本论文研究工作的重点包括以下几点:(1)通过分析各合金元素的自保护机理,反复试验确定合金元素自保护机制;(2)解决金属粉芯自保护药芯焊丝飞溅大的问题,通过反复试验对比碳化物、强氧化剂、石墨对焊接飞溅的影响,改变各元素的比例,使本焊丝达到几乎没有大的焊接飞溅;(3)通过分析部分合金元素如C、Cr、V、W、Mo、Mn、B等对堆焊层硬度变化、冲击韧性、耐磨性及抗裂性的影响进行分析,最后通过试验考察了堆焊层金属的耐磨粒磨损性能、抗裂性。

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第1章 引言

1.1 焊接材料的研究现状及发展趋势

1.2 药芯焊丝发展现状

1.3 本论文的研究内容及意义

第2章 实验材料、内容和方法

2.1 实验材料和设备

2.2 试验内容和方法

2.3 本章小结

第3章 药芯焊丝配方理论设计研究

3.1 高硬度、高韧性堆焊用药芯焊丝的设计思路

3.2 自保护药芯焊丝的设计思路

3.3 本章小结

第4章 药芯焊丝配方元素的确定分析

4.1 药芯焊丝配方的初步设定

4.2 基础配方的设计原理和方案

4.3 配方如何实现自保护的原理

4.4 本章小结

第5章 实验结果及影响因素分析

5.1 药芯焊丝轧制过程

5.2 影响焊缝性能的几项工艺参数分析

5.3 自保护焊接飞溅试验分析

5.4 铝对焊缝气孔的影响试验结果分析

5.5 焊丝性能测试及结果分析

5.6 焊道表面合金成分检测

5.7 堆焊层组织分析及对性能的影响

5.8 经济性能评估

第6章 本课题总结与展望

参考文献

致谢

附录(攻读硕士学位期间已公开发表的论文)