（車輛工程專業(yè)論文）c級(jí)鋼藥芯焊絲的研制.pdf

裁哀交通大學(xué)顴士學(xué)穰論文 y 8 7 8 3 王2 摘要 針對(duì)鐵路貨車的車鉤和上心盤等e 級(jí)鋼話l 件在撿修漪只靛手工 焊接，無法實(shí)現(xiàn)枧梭化爨動(dòng)焊接躲潤題，提出了采用“翁芯焊絲+ 氣體 保護(hù)”成“藥芯焊絲十焊劑保護(hù)”的方法焊補(bǔ)上述配件。 礤鍘了e 級(jí)鋼專靂黲蕊芯爆絲，遵過對(duì)e 級(jí)鋼的化學(xué)戲分穗極城 譙能進(jìn)行分析，確定了c 級(jí)鋼藥芯焊簍的設(shè)計(jì)醋櫟和設(shè)計(jì)原剜，在茈 基戳上爨裁初步黔配方設(shè)計(jì)。絞多次對(duì)既方進(jìn)行調(diào)整鄹反復(fù)的配制試 驗(yàn)之后，確定了該渣系藥芯焊絲的配方成分配比，并進(jìn)行了熔敷金屬 稻浮按接頭的純學(xué)成分分奉廳及力學(xué)牲靛試驗(yàn)。綴掇試驗(yàn)繾柴可甄，該 e 緞鋼藥芯彈照的熔敷金屬和霹滾接頭的各項(xiàng)機(jī)械性能指標(biāo)均達(dá)到了 母耪豹愛袋。爆質(zhì)遴行磁羚探傷霹x 射線攥傷以及鑫屬盟微組織分穢亍， 焊縫表面及內(nèi)部質(zhì)量良好，因此焊縫不易產(chǎn)生裂紋和傳播裂紋，是較 瓔想懿簿縫金糕綴織。 經(jīng)小拯量生產(chǎn)驗(yàn)證，矮有良好的輝接工藝經(jīng)黲、龜弧穩(wěn)定、脫渣 察爨等優(yōu)點(diǎn)，在c 級(jí)鋼生產(chǎn)中應(yīng)髑戇最廣閹。 美鍵詞：0 級(jí)銅藥芯焊絲彈臻注 j ! 室鑾望盔蘭堡主堂魚堡苧 a b s t r a c t a c c o r d i n gt os o l v et h ep r o b l e mo fr a i l w a yt r a i n scl e v e l s t e e la c c e s s o r y ，a st h ec o u p li n ga n dt h eu p p e rc e n t e r p l a t ee t c w h e no v e r h a u l i n gc a n 。n l yh a n d w o r kw e l d i n g ， c a nn o tr e a l i z e m e c h a n i z a t i o na u t o m a t i cw e l d i n g ，i nt h i sp a p e rt h ea u t h o rh a s p u t f o r w a r dt ou s et h em e t h o do f “f l u x c o r e dw i r e + g a s p r o t e c t i o n o r“f l u x c o r e dw i r e + s o l d e r i n gf l u xp r o t e c t i o n ” t ow e l dm e n da b o v e m e n t i o n e da c c e s s o r y an e wt y p eo fs p e c i a lp u r p o s ef l u x c o r e dw i r ef o rt h ecl e v e l s t e e li s d e v e l o p e d t h r o u g ha n a l y s i n g t ot h ec h e m i c a l c o m p o s i t i o na n dt h em e c h a n i c a lp e r f o r m a n c eo fc1 e v e ls t e e l h a v ed e t e r m i n e dt h ed e s i g ng o a la n dd e s i g np r i n c i p l eo fc1 e v e l s t e e lf l u x c o r e dw i r e ，f i n i s hp r e l i m i n a r yp r e s c r i p t i o nd e s i g n o nt h i sf o u n d a t i o n a f t e ra d j u s t i n gf o rp r e s c r i p t i o nm a n yt i m e s a n dt h et e c h n o l o g yp r o p e r t i e st e s t sr e p e a t e d l y ，h a sd e t e r m i n e d t h i ss l a gs y s t e mp r e s c r i p t i o nd ff l u x c o r e dw i r e s i d eb ys i d e t h ec h e m i c a lc o m p o s i t i o no fd e p o s i t e dm e t a li sa n a l y s e da n dt h e m e c h a n i c sc a p a b i l i t yt r i a l ，t h e d e p o s i t e d m e t a lt e n s i l e i i 北京交通大學(xué)碩士學(xué)位論文 e x p e r i m e n t ， l o wt e m p e r a t u r et o u g h n e s se x p e r i m e n ta n dw e l d i n g j 。i n tm e c h a n i c a lp e r f o r m a n c ee x p e r i 玎) e n t s h o wi t sm e c h a n i e a l p e r f o r 擂a n e ea n dh a r d n e s sa sa r e s u l tc a nr e a e ho re x e e e del e v e l s t e e l a f t e rw e l d i n g ，e a r r yo u tt h e 碡a g n e t i ep a r t i l e 娃n 蠢x r a y f l a wd e t e c t j o na sw e l la sm e t a lm i c r o s t r u c t u r ea n a l y s i s ，w e l d m e t a l l o g r a p h i co r g a n i z a t i o ni sv e r ys m a l lc r y s t a la n ds m a l l a e i c u l a rf e r r i t e 十p e a r i i t e ( f + p ) ，t h e r e f o r ew e l dd o n tb e e a s yp r o d u o e c r 8 c ka n ds p r e a dc r a c k ，i s限o r ei d e a l帶e l d m e t a l l o g r a p h i eo r g a n i z a t i o n b yt h ep r o d u c t i o nv e r i f i c a t i o no fs m a l lb a t c h ，t h ec1 e v e l s t e e if l u x c o r e dw i r ep r o v i d e sg o o du s a b i i t y ，e l e c t r i ea r et o s t a b i l i z ea n dt a k eo f fd r e g se a s ye t e 。t h a ti tisv a s tt oa p p l y t h ef o r e g r o u n di ncl e v e ls t e e lp r o d u c t i o n x e yw o r d s ：c 王e v e 王s t e e l ， f l n x e o r e dw i 壬t e ，辮e l d 8 b i l i t i e s 1 1 1 北京交通大學(xué)t 穰碩十學(xué)位論文 1 1 前言 第一章概述 為適應(yīng)鐵路跨越式發(fā)展，推進(jìn)鐵路貨車技術(shù)水平升級(jí)換 代，滿足鬻時(shí)藕鐵路運(yùn)輸豹特點(diǎn)和需瑟。我廠自1 9 9 4 年以 襄開始承接大秦線專，跨l 瓣c 6 l 爨運(yùn)煤數(shù)車黲檢修工俘，車輛 進(jìn)入廠修后，除對(duì)裂損部位焊修外，大量的工作是對(duì)磨耗部 位進(jìn)行堆焊修理，達(dá)到愀復(fù)配件的原始尺寸和滿足使用功能 的強(qiáng)的。幽于該擻車的主要蘑耗部釋如上心癜、車鉤等鑄件 撼痰均采鼴鑄造e 綴鋼( z g 2 5 醚n c r k i 蘗o ) ( 翅強(qiáng)一、二二、三) 因此必須使用專用的焊接材料才能達(dá)到母材的強(qiáng)度要求。同 時(shí)，鐵道部運(yùn)輸局運(yùn)裝貨車 2 0 0 1 l 號(hào)文也要求：鉤舌牽目 面、鉤耳孔蘑耗姆修應(yīng)采孺裔動(dòng)焊。 近年來采蠲e 緩鋼上心囊、車鎊黲毅造爨車也逐年增翔 并將陸續(xù)進(jìn)入廠修期，因此對(duì)c 級(jí)鋼零部件焊修即將形成批 量，而目前國內(nèi)市場(chǎng)尚無用于e 級(jí)鋼焊接的氣體保護(hù)焊及埋 孤渾專焉彈絲。潮既，我廠現(xiàn)有靜上心盤、鉤舌、鉤耳孔簿 叁動(dòng)瀑摻工裝針對(duì)c 綴鋼部孛溺不能充分發(fā)簿其 乍臻，只麓 采用手工電弧焊進(jìn)行焊接，大大降低了生產(chǎn)效率，焊接質(zhì)燮 北京交通大學(xué)工程頸十學(xué)位論文 也雉以保t 正。 圖一牽引面磨耗超限的鉤舌 圖二 鉤耳孔磨耗超限的車鉤 北京交通大學(xué)工提硪士學(xué)位論文 圈三磨耗超限的上心盤 國于普碾銷( z g 2 3 0 一4 5 0 ) 與e 級(jí)鋼( z g 2 5 m n c r n i m o ) 的他學(xué)成份及毒且槭瞧能均賽穰丈燕別。蓑采_ 鹺l 囊動(dòng)焊，過去 鑊矧瓣普懣焊絲均不黲滿足要求，為盡鬣縑證簿絲與簿豺在 化學(xué)成份與機(jī)械性能上匹配，工廠聯(lián)合商關(guān)單位又開發(fā)了萊 墻c 。2 氣體保護(hù)蠢劾律和縫弧彈并適合e 緩鋼成份和性能的 c 級(jí)鍛藥芯爆絲。 1 。2 c 級(jí)鋼化學(xué)成分翱機(jī)械性雛的分析 所謗c 級(jí)鋼，般拷辮毒曩械。瞻髓秘豫學(xué)成分均達(dá)到美鬻 鐵路協(xié)會(huì)( a a r ) a r m 一2 0 1 和a a r 一 4 2j l c 緞鋼標(biāo)準(zhǔn)的鋼材。 靛i 9 6 2 年開始，美莓綴a a r 貔榷豹貨運(yùn)翻車，所有車鉤均 一3 一 北京交通大學(xué)工程碩士學(xué)位論文 采用c 級(jí)鋼。為滿足鐵路高速熏載運(yùn)輸?shù)男枨?，c 級(jí)鋼正逐 步取代傳統(tǒng)使用的普通碳素鑄鋼，成為我國鐵路貨車配件的 主譬壽芎辯。 莢匡專裂u s 5 8 2 s 7 5 涉及懿一葶孛凄強(qiáng)度、纓是糠的中低 碳臺(tái)金鋼鐵，鑄鋼成分為co 15 0 2 1 ，s i0 3 5 一o 6 5 ，m n o 9 0 一1 3 0 ，s0 0 2 5 ，po 0 2 5 ，c ro 2 5 一o 6 0 ，m o 0 。1 0 一o 3 0 ，余量為f e 釉雜矮，采用適當(dāng)靜淬火幫麗火濕 度，可鑊鍶越的強(qiáng)度、塑性幫低湛奶鍛符合a a r 一鹺一2 0 l 標(biāo)壤 對(duì)c 級(jí)鋼的要求。歐洲專利e p l 3 0 6 4 5 8 公開的一種耐腐蝕、 耐應(yīng)力腐蝕破裂并具有激當(dāng)?shù)膹?qiáng)度和韌性平衡的透平轉(zhuǎn)予 鋼材，萁含有( 熬量韓) c0 ，0 卜o i o 籬，s i0 。0 卜0 5 0 筠，m n 0 。l l 。o ， c r9 一1 3 ，n i2 一? 鏈，麓oo 3 3 煞，no 。o l o 。1 0 鍵 此外還含b ：o o 0 0 5 一o 0 0 5 、c a ：0 0 0 l o 0 0 9 、稀土元素： o 0 0 3 一o 0 3 中的任何一種以上，其余為f e 和雜質(zhì)。該合余 鍘豹熱愛毽采用淬火后予s o e 一7 進(jìn)行兩次以上麴強(qiáng)火。 選鯔合適懿成分熬篦，可使該鋼孝喜的羧拉強(qiáng)度、屈服點(diǎn)秘凝 后伸長率達(dá)到a a r 對(duì)c 繳鋼的要求。 我國對(duì)低合盒高強(qiáng)度的鑄鋼材料的開發(fā)歷史還不長，目 4 一 j l 裘交逶大學(xué)工揮鹺士學(xué)位論文 前研髑的e 綴鋼主要霄z g 2 4 s i m n v t r i 、z g 2 5 n e r n i 耕。和 z g 3 2 氍n 麓o n i e u 等三個(gè)鏹靜。糞中，z g 2 4 s 潮n v t i 系鑄鑣辛才籽 慕蠲謬火+ 霆滅豹熱鯰瓔方式，力攀穗髓搬揀；as6 8 8 。8 旗p 8 。4 7 2 ，3 鞋玲a ，s 2 ，3 ，掣5 4 ，a k v ( 卷澄) 7 i 。8 j c 蕊2 ， 鋼材料躺強(qiáng)魔靳塑憾達(dá)弼了a a r 對(duì)e 繳鋼的要求。戚黧螺機(jī) 車車贛王芑磷究掰開發(fā)豹z g 2 5 麓n e r n i 疆oc 綴鏹，鑭零芎藏分 為e0 。2 5 蒜，s i o ，3 8 舞，鞲nl 。3 s 甏，s0 8 3 l 舞，p0 0 2 8 毿，e r 0 ，4 2 蒜，磁oo 。2 1 ，n io + 4 3 ，e uo ，l o 糯，采用正火+ 圈火鮑熬 處壤方式，力舉瞧能捂標(biāo)為。6 4 0 m p a ，o 。4 7 0 馘p a ，攀5 1 ， a k v ( 1 8 ) 4 3 j 、4 4 j 、4 j ( 乎女露為4 。3 j ) ，矗k v ( 一4 0 ) 2 7 j 、3 5 了、3 8 j ( 乎魏為3 3 。3 j ) 。內(nèi)蒙言籬一藏域朗逡廠磅 潮艇z g 3 2 辯n 禚。n i e h 鍛車鉤謇葶瓣會(huì)有黼。，n i ，e “等會(huì)金元素 瀑嗣淬火+ 闡火的熱處理方式，屬于調(diào)威e 綴鍶，篡力學(xué)性 鑫羹亨駑毒器： d “6 2 3 赫p a ， #s4 l ? 麓耠a ， 5 。 2 2 筠，v4 善，a k v ( 一4 8 ) 2 7 j 。z g 2 5 麓n c r n i 戮。褥鑭殼l 夔了z g 2 s i 赫n 、，t i 鑄 鏹茨鑄造性慈、霹烽性不好葶爨裂紋敏感等缺點(diǎn)，基鴦瞧好瓣 機(jī)械性能和焊接性能。 綴拶e 綴鑭有關(guān)羧術(shù)撩澄髖寵，e 綴鋼純攀戲分魏襲l ， 一器一 北京交通火學(xué)工穰碩士學(xué)位論文 成份及機(jī)械性能均有很大差別。因此在焊修工作中，過去使 用的普通鋼的焊絲均已不能滿足使用鞭求，采用的焊接材料 也必須進(jìn)行稆應(yīng)黝改進(jìn)。 由于e 緩誦瀚億學(xué)成分幫稅堿性耱都與常靂中、低碳鑣 毒一定酶蓑別，爨此若選用斡卷用的蟄通低碳鋼焊攜，裁會(huì) 造成機(jī)械性能的不區(qū)配。尤其怒對(duì)于接觸磨糍面來講，若一 側(cè)是c 級(jí)鋼材質(zhì)，而另側(cè)為焊補(bǔ)后的低碳鋼堆焊灝，由于 兩者的硬痰葙差較大，一硬一軟豹兩個(gè)接舷灝的磨耗，肯定 會(huì)剝較軟粒低碳鍶側(cè)的磨耗嚶星掘嬲。 因此為了使配件接觸面的機(jī)械性能相匹配，就必須保證 焊補(bǔ)后的堆焊層威其有與母材接近的機(jī)械性能，這樣就要求 甭予堆浮的浮絲豹訖學(xué)成分應(yīng)尚母材鞠配合，從而繯證渾熊 熔敷金羼的化學(xué)成分穗撬槭性熬均與姆穆接避。 1 3 焊接方式的選擇 e 0 2 氣體保護(hù)焊是利用e 0 2 氣體為保護(hù)氣體的一種熔化 掇氣體操護(hù)焊熬涔接方法，麓稱e 0 2 辮。 在焊接過程中，由于c 0 2 氣體比空氣重，因此從噴嘴中 噴出的c 0 2 氣體可以在電弧區(qū)形成有效的保護(hù)層，防止空氣 7 一 北京交通大學(xué) ：程碩士學(xué)位論文 進(jìn)入熔池，特別是空氣中氮的影響。熔化電掇墩即是焊絲通 過送照滾輪不斷地遴迸，與工件之間產(chǎn)生電弧，在電弧熱的 雩# 煺下，熔化焊絲秘工 孛形成熔浚，隧萋爆捻漿移動(dòng)，熔洮 凝疆形成輝縫。 c 0 2 氣體保護(hù)焊按焊絲直經(jīng)大小可以分為纓絲c 0 2 焊 ( 焊熊直徑書1 2m m ) 和藕絲c 0 2 燁( 焊絲直徑中1 6 溉) ，按掇 牽方法可以分為c 0 2 拳舞動(dòng)辮鞠2 囊懿煺鼴勢(shì)。 它們的區(qū)剩在于e 0 2 事龠動(dòng)繹楚手工操作完成熱源的移動(dòng)， 而送蝗、避氣等與c 0 2 自動(dòng)焊一樽，是幽甥應(yīng)魄機(jī)械裝景_ 柬 完成。 2 氣絳焊與蘸通黲季工鬯弧縟耀斃，e 0 2 焊主溪有以 下伉點(diǎn)： l 、生產(chǎn)效率贏出于焊接電流密度較大，電弧熱量利 用率較高，焊絲又灄連續(xù)遴進(jìn)，阻及彈后不需清渣，因此提 高了生產(chǎn)率。 2 、成本低e 0 2 氣價(jià)格便宜、電麓消耗少，所以浮接 成本低，僅為埋弧囊動(dòng)燼的4 0 ，為手工電弧燼的3 7 4 2 。 3 、焊接變影和應(yīng)力小由于電弧加熱集中，工件受熱 8 一 北京交邋大學(xué)工程碩士學(xué)位論文 面積小，同時(shí)c 0 2 氣流有較強(qiáng)的冷卻作用，所以焊接變形和 應(yīng)力小，一般結(jié)構(gòu)焊后即可使用，特別適用于薄板的焊接。 4 、浮縫覆量蠢幽于舜縫含氫鬟少，撬裂桎縫好，滓 接接頭鮑力學(xué)性能良好，故焊接質(zhì)量離。 正是幽于c 0 2 焊具有以上優(yōu)點(diǎn)，因此根據(jù)鐵道部運(yùn)輸周 運(yùn)裝貨車( 2 0 0 1 ) 1 號(hào)文要求，決定在鉤舌舉引面和鉤耳銷 我黲耗焊修時(shí)采麓e 0 2 氣體保護(hù)霹。毽鑫j 子上心盤豹磨耗穰 度較大，綜合考慮焊接成本和爆接效率，決定在上，b 盤磨糕 焊修時(shí)采用埋弧自動(dòng)焊。 1 4 焊接材料的選擇 隨著焊接自動(dòng)化的不斷發(fā)展與提商，焊絲的應(yīng)用也日益 廣泛，有著極其廣闊靜焱震翦豢。鶩箭，在我國是僅次予魄 焊祭用量的一秘烽接材料。 焊絲的作用在于傳導(dǎo)電流、填充金屬、過渡合金，是埋 弧焊、氣體保護(hù)焊和電渣焊等工藝方法的主要焊接材料。通 鬻浮絲可以分為賽芯渾絲幫藥蕊焊絲。近年來，藥芯拜絲幽 予自身鮑優(yōu)點(diǎn)，發(fā)展；e 常迅速，應(yīng)鼴廣泛。 眾所周知，藥芯焊絲19 5 4 年起源于美國，是從2 0 年代 g 北京交通大學(xué)工程碩士學(xué)位論文 管狀焊條的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。由于藥芯焊絲具有電弧穩(wěn) 定、飛濺小、成形美觀、根據(jù)焊縫力學(xué)性能的需要調(diào)整藥芯 配方，可以大批量制造和實(shí)際焊接中連續(xù)使用的優(yōu)越性。與 實(shí)芯焊絲、手工焊條相比，生產(chǎn)效率高，焊工的操作環(huán)境得 到改善，藥芯焊絲的綜合優(yōu)勢(shì)深受人們的歡迎。藥芯焊絲在 國外得到迅速發(fā)展和廣泛應(yīng)用于各種金屬結(jié)構(gòu)。但因藥芯焊 絲的制造技術(shù)難度大，國內(nèi)相關(guān)技術(shù)和水平落后，我國藥芯 焊絲的發(fā)展經(jīng)歷了不平凡的歷程。 藥芯焊絲起源于5 0 年代，發(fā)展于6 0 一7 0 年代，藥芯焊 絲主要以粗直徑為主(3 2 m m ， 2 4 m 【) 使用交流電源 氣體保護(hù)藥芯焊絲用于鋼管的焊接，自保護(hù)藥芯焊絲用于建 筑結(jié)構(gòu)。8 0 年代發(fā)展了細(xì)直徑藥芯焊絲( 1 2 1 6 m m ) 使 用直流電源，其中直徑為 1 2 1 6 m m 的全位置藥芯焊絲大 量用于船舶的制造并得到飛速發(fā)展，大大提高了造船焊接的 半自動(dòng)化程度。在這期間開發(fā)了不銹鋼、低溫鋼、5 9 0 n m m 2 強(qiáng)度級(jí)別鋼種使用的多種藥芯焊絲，1 2 1 6 m j t l 的細(xì)直徑 自保護(hù)藥芯焊絲可以使用于鋼管樁的焊接。8 0 年代后期以 來， 1 2 1 6 m m 氣保護(hù)藥芯焊絲多品種的制造與使用范圍 1 0 _ b 東交通大學(xué)工程碩= _ = 學(xué)位論文 總產(chǎn)量的2 7 。澎此囂寒，爨本是藥芯焊絲發(fā)展速發(fā)最恢 的翻家。目前我國藥芯焊絲與國外藥芯焊絲的發(fā)展相比，差 距蒸透。我翻裁這群不粼不凳邋進(jìn)入了藥芯簿絲時(shí)代，蕊上 技術(shù)經(jīng)濟(jì)落囂，發(fā)展藥芯焊絲將付出巨大的代價(jià)。近年來， 由予芬芯焊絲鮑性鰉特點(diǎn)，瑟芯焊絲鮑燼起葶爨發(fā)鼴i 常遺 速，在焊補(bǔ)行業(yè)，藥芯焊憋有逐步取代實(shí)芯焊絲的趨勢(shì)。 薅芯焊艇芯灝羚熬豹成分與焊條蕊疫糖類似，含有穩(wěn)澈 痢、鶼氧幫、造渣荊及鉸臺(tái)金等。在耪荊中臺(tái)有較多的鐵粉， 其曩蛇在予增熱焊絲黲熔敷遴度和增鴦鬟焊絲整個(gè)裁蠢熔純 的均勻眭。目前國內(nèi)焊接結(jié)構(gòu)鋼用的藥芯焊熊已有定型產(chǎn) 品，可陛孝斃爨生產(chǎn)。國產(chǎn)蓊芯簿絲熬蠹徑有1 6 、2 0 、2 4 、 2 ，8 、3 2m m 等幾種，主要褥子低碳鏑和低合金鋼焊接。 鰓芯爆熊按不闐戇毖援有不嗣黲分炎方法。按絳護(hù)情況 可分為氣體保護(hù)( c 0 2 、富a r 混合氣體) 和自保護(hù)兩種。按 焊絲藏徑可分為綱贏徑( 2 0 m m 戳下) 和粳泰徑( 2 o m m 以 上) 。按焊磐斷面可分為簡(jiǎn)單斷磁和復(fù)雜斷聯(lián)。按傻髑電源 可分為交濾隧降特。黢電源髑壹流電源。按壤充材辯可分為逡 渣型藥芯焊絲( 氧化鈦麴、鈦鈣型、氟鈣型) 和金屬粉芯蕊 1 2 一 北京交通大學(xué)：_ _ | _ = 穰碩士學(xué)位論文 芯焊絲。從藥芯焊絲的開發(fā)及應(yīng)用角度來看可作如下分類 造渣型氣保護(hù)藥芯焊絲可分為c 0 2 氣體保護(hù)藥芯焊絲 主要晶種萎| j 于碳鋼、5 0 公斤級(jí)低臺(tái)金結(jié)構(gòu)詡( 全位鬣彈揍) 、 毫強(qiáng)度鋼( 一7 公斤級(jí)) 、低溫鍛( 一4 5 、一6 0 沖壹 韌性) 、耐熱鋼( 1 2 5 c r o 5 m o 系，2 2 5 c r 一1 m o 系) 、耐候 鋼( 涂裝與非涂裝) 、不銹銅( 焊接s u s 3 0 4 、3 0 4 l 、3 16 、 3 1 6 l 、3 1 7 、3 i 7 l 、3 2 l 、3 4 7 、3 0 9 s 不銹鑭) 、掰薅堆焊( h v 2 5 0 、 造渣型氣保護(hù)藥芯焊絲可分為富a r 混合氣體保護(hù)藥芯 焊絲，主要品種用于碳鋼、5 0 公斤級(jí)低合會(huì)結(jié)構(gòu)鋼( 全位 置潛接) 、商強(qiáng)度銅( s o 一7 0 公斤級(jí)) 、低溫鋼( 一4 5 、 6 0 沖壹顴蛙) 、穗黲蠖爆( 13 e r 一2 n i 系) 。 金屬粉芯藥芯焊絲可分為c 0 2 氣體保護(hù)藥芯焊擻，主要 品種用于碳鋼、5 0 公斤級(jí)低合金結(jié)構(gòu)鑭、高強(qiáng)度鋼( 6 0 公 斤紱) 、耐廉難彈( 高c r 邛e 系，h v 8 0 0 ) 。 金蓬粉芯葵芯焊絲霹分為塞a r 灌會(huì)氣髂絳護(hù)菱蔥殍絲 主要品種用于碳鋼、5 0 公斤級(jí)低合金結(jié)構(gòu)鋼、低激鋼( 一 6 0 沖擊韌性) 、不銹鋼( 13 c r 一5 n i 系，13 c r 一4 n i m o 系 1 3 北京交通大學(xué)工襻碩士學(xué)1 1 i ) ：論文 17 c r 系) 、耐磨堆焊( 13 m n 系、1 6 m n 1 6 c r 系) 。 自保護(hù)藥芯焊絲主饕品種用于碳鋼、5 0 公斤級(jí)低合金 結(jié)構(gòu)銅和舔j 磨堆瀑。 總體蓉來藥芯焊絲妻要分為垂保護(hù)藥芯焊絲和氣保護(hù) 藥芯焊絲，氣保護(hù)藥芯焊絲通常分為兩種渣系，即酸性和堿 性( t 1 和t 5 ) 。酸性渣系藥芯焊絲工芑性能很好，可進(jìn)行全 位置淬接，該類型渣系藥芯彈絲是造黼工韭躐廣泛毽用的典 型蹇效焊接撼糕。堿性焚芯焊絲靛焊縫金屬鴦?shì)^好的凈化作 用，通過適當(dāng)?shù)呐浞秸{(diào)整可以獲得優(yōu)良的工藝性能，適合于 平焊、平角焊位鬣。 藥芯辮絲是矗j 冷軋薄鋼帶經(jīng)軋視級(jí)向折疊熱耪后拉狻 囂成。截囂形狀頗多，毽麓要媳霹分為兩大類，篾氅叛囂的 o 形和復(fù)雜斷面的折疊形。折疊形中又分為t 形、e 形、梅 花形和中間填絲形等。 o 形斷面的彈絲通常稱為餐狀彈絲。管襖綽絲豳于芯都 耪裁不導(dǎo)電，電弧容易港強(qiáng)援麴鋼皮旋轉(zhuǎn)。囂折疊影矮絲瓣 鋼皮在整個(gè)斷面上分布比較均勻，焊絲中心部亦導(dǎo)電，所以 電弧穩(wěn)定，焊絲熔化均勻，冶金反應(yīng)完善。 1 4 一 北京交通大學(xué)王程碩士學(xué)位論文 因小直徑手斤疊形埽絲制造較困難，所以直徑d 2 黼 的藥芯攆絲逸髑殘0 形；d 2 + 4 赫時(shí)，考裁藏援鼗髟。 目翦國際上采用的藥芯焊絲大致分為三種：自保護(hù)藥：卷 焊絲方法、藥芯焊絲+ 氣保護(hù)方法和藥芯焊毖十埋弧焊劑保護(hù) 方法。 自僳護(hù)藥芯焊絲在焊接時(shí)雖然方法較筒犟，又不需娶箕 它保護(hù)耱糕，但缺點(diǎn)是滓 鼷金屬懿震量掇對(duì)較低，焊 層 中的夾雜物以及鋁等元素含量較高。由于焊補(bǔ)時(shí)無氣體或焊 劑保護(hù)，焊補(bǔ)層容易產(chǎn)生氣孔，因此其主要適合予奧氏體類 受的金屬焊補(bǔ)，而不邋合鐵索俸及愛氏體類型金麟的霹補(bǔ)。 e 0 ：氣體霖護(hù)海雖然翼有生產(chǎn)效率裹戇突出優(yōu)點(diǎn)，僚它 又有焊接飛濺大、焊縫外觀及內(nèi)在質(zhì)量差的致命弱點(diǎn)，耐藥 j 黲焊絲內(nèi)的焊劑可以趣到焊條藥皮類似的保護(hù)熔滴、熔池免 受氧化、氮化、輔助霹縫成形、穩(wěn)定電弧、脫氧、脫硫、滲 會(huì)金等系到有益 乍箱：捍絲豹連續(xù)性又經(jīng)其有翻予遂褥塞 動(dòng)化和半自動(dòng)化生產(chǎn)，它兼凝了手工焊條嗣c o 。實(shí)芯焊熊的 優(yōu)點(diǎn)1 ，其特性集中襲現(xiàn)在以下幾個(gè)方面： i 、工藝性能和力學(xué)性能好藥芯悍絲由于其芯部烊 北京交通大學(xué)i ：程碩士學(xué)位論文 裁的作用，焊接隧邀弧穩(wěn)定、飛濺綴少，兩旦飛濺鬏粒也小 比較容易消除：焊接時(shí)產(chǎn)生一定數(shù)量的熔渣，依靠熔渣的襲 面張力生成覆蓋層，使焊道成型美觀。利用熔渣對(duì)液體金橇 靜承芋毫俸瀚，藥蔥焊絲魄較容筋實(shí)現(xiàn)全位置海接，并盈在各 種位霉焊時(shí)均可采足較大電滾。 2 、熔敷速度高麴芯焊艘焊接時(shí)，由于電流通過很 薄的金屬外皮，因此與實(shí)芯焊絲相比，其電流密度較高，焊 絲律出長度部分酌焦耳熱較大，馭麗形成藥芯焊絲裔熔訖速 度懿特點(diǎn)。與蕊皮溽蘩棚比，爨藥芯姆絲可鞋使用受大的爆 接電流，同時(shí)藥芯焊絲中只含l5 2 0 左右的藥粉，而焊 條的涂料藥皮則占2 5 以上，因此電能可以黛有效地用來熔 億焊絲的余屬部分，并髓以連續(xù)焊接代替了藥皮渾條的斷續(xù) 焊接，困蕊熔敷速度明黢提裹。 3 、熔深大藥芯焊絲因其焊接電流密度大，穿透力 強(qiáng)，使得焊道熔深較深。焊道熔深大肖助于提高角焊縫的根 部絡(luò)深。與實(shí)芯滓絲相比，還可以改善融合不良的現(xiàn)象，減 少修羚工l 磐量。 4 、焊工培訓(xùn)i 容易與實(shí)心焊絲相比，藥芯焊絲由于 1 8 北京交通大學(xué)工程碩士學(xué)位論文 有熔渣的作用，焊工操作容易，因此在焊工培訓(xùn)上省卻許多 時(shí)間。 5 、合余系調(diào)整方便藥芯焊絲可通過金屬外皮和藥 芯兩種途徑過渡合金元素，這是由藥芯焊絲結(jié)構(gòu)決定的，是 實(shí)心焊絲無法比擬的。藥芯焊絲的許多品種，是實(shí)芯焊絲難 以冶煉或軋制的。目前藥芯焊絲的品種已包括了各種常用的 金屬材料，如低碳低合金系列、不銹鋼系列、耐熱鋼系列、 堆焊合金系列及鑄鐵等。 6 、綜合成本低焊接生產(chǎn)的總成本是由所消耗的焊 接材料、輔助材料、人工和動(dòng)力等諸項(xiàng)費(fèi)用所構(gòu)成。 ( 1 ) 藥芯焊絲有效利用率高，通常手工焊條焊接時(shí)，每根 焊條均要丟掉5 0 6 0 m m 長的電焊條頭，引弧時(shí)還要消耗5 m m 左右，因此實(shí)際的有效長度只占焊條全長的8 5 左右，而藥 芯焊絲則有效利用率近1 0 0 。 ( 2 ) 藥芯焊絲的熔敷效率高，氣保型藥芯焊絲藥粉填充比 約為15 ，而且粉芯中一般含2 0 左右的鐵粉，焊接時(shí)飛濺 也極小，所以熔敷效率可高達(dá)8 5 9 0 左右；而手工焊條 藥皮重量系數(shù)約為2 5 ，再考慮飛濺損失，其熔敷效率一般 1 7 北京交通大學(xué)t 程碩十學(xué)位論文 為7 0 7 5 。 ( 3 ) 單位長焊縫消耗的熔敷金屬量小，因?yàn)樗幮竞附z焊接 電流密度大，穿透力強(qiáng)，允許采用的坡口鈍邊較大；同時(shí)由 于焊絲易于深入坡口底部，所以一般藥芯焊絲焊接時(shí)的坡口 角度設(shè)計(jì)較小，約為3 0 。4 5 。 ( 4 ) 人工工時(shí)費(fèi)用低，由于藥芯焊絲焊接熔敷速度是手工 焊條焊接的3 5 倍，同時(shí)由于飛濺小，比c o 。實(shí)芯焊絲焊接 節(jié)約了大量清理飛濺的輔助時(shí)間。因此焊接同類產(chǎn)品時(shí)藥芯 焊絲的人工費(fèi)用最低。 ( 5 ) 能源消耗少，一是由于連續(xù)生產(chǎn)使得焊機(jī)空載損耗大 為減少；二是由于電流密度大，增加了電阻熱，提高了熱能 利用率；三是與焊條相比，減少了熔化非金屬藥皮成分消耗 的能量。上述各項(xiàng)使其電能消耗比焊條少1 倍以上，與c o 。 氣保護(hù)實(shí)芯焊絲相比也約節(jié)能2 0 左右。3 藥芯焊絲因其熔敷速度高，消耗的熔敖金屬量小，人工 工時(shí)費(fèi)用低、消耗能源少等優(yōu)勢(shì)，其綜合生產(chǎn)成本最低。 由于藥芯焊絲具有上述的諸多優(yōu)點(diǎn)，因此采用這種形式 的焊材，在其藥芯中加入適當(dāng)成分和數(shù)量的合金元素，并配 一1 8 ! ! 室奎望奎堂王堡翅主堂垡笙壅 一一 以c 0 2 氣體保護(hù)或焊劑保護(hù)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)c 級(jí)鋼上心盤、 鉤舌、鉤耳孔等自動(dòng)堆焊的目的。針對(duì)鐵路車輛的配件材質(zhì) 和形狀的要求，我們確定對(duì)e 級(jí)鋼鉤舌和鉤耳孔韻黲耗難焊 采溺“莼蕊爆絲+ 氣俸爨護(hù)”鯰方法，對(duì)c 級(jí)鏹上，夔采爨 c 藥芯焊絲十焊劑保護(hù)”的方法，進(jìn)行課題研究a 1 5本課題研究?jī)?nèi)容 根據(jù)以上所述，本論文主要研究?jī)?nèi)容如下： 1 、對(duì)c 級(jí)錙藥芯彈絲彈按工藝性能進(jìn)行試驗(yàn)，研究絡(luò) 敷會(huì)屬鮑控 棗、彎越、孥壹移憋等性筑； 2 、針對(duì)試生產(chǎn)階段出現(xiàn)的一些質(zhì)爨閫題避行缺陷分 斥， 并提出改正措施。 3 、該濞絲經(jīng)過各項(xiàng)焊接工藝性能試驗(yàn)螽，進(jìn)入試生產(chǎn) 除段，針黠在試生產(chǎn)除段中篷璦數(shù)一黧庚量潤題，翔難焊簿 度不夠、焊縫表面不平、加工后出現(xiàn)氣孔等缺陷以及電弧不 穩(wěn)飛濺較大等缺陷，進(jìn)行了焊熊成分改進(jìn)、焊接工藝調(diào)試和 焊接設(shè)備的調(diào)整及改進(jìn)等工作。 1 9 北京交通大學(xué)工程碩士學(xué)位論文 第二章焊材成分磅究 2 1 c 級(jí)鋼藥芯焊絲設(shè)計(jì)目標(biāo)的確定 設(shè)計(jì)焊接材料的原則是：首先保證熔敷盒屬的合金成分 幫母材基本相同，以談?？p金i ；鷺具有與母材捆同或愛好豹強(qiáng) 度，又能貔止裹瀑下熔臺(tái)區(qū)合金元素懿擴(kuò)教；其次要求燼接 接頭強(qiáng)度與母材強(qiáng)度一致或略高于母樹強(qiáng)度。為提簡(jiǎn)焊縫金 屬抗裂能力，焊接材料中碳的總含量應(yīng)略低子母材的碳含 量。遵照這一原鬟l ，針對(duì)e 綴鋼化學(xué)減分和機(jī)械性栽指標(biāo) 確定磋制燼絲熔數(shù)金屬化學(xué)成分與母搴孝應(yīng)基本楣霆，枧槭一隧 能略高于母材。 根據(jù)上心箍、鉤舌s 面、鉤耳孔的磨耗情況和維焊面的 特點(diǎn)，設(shè)詩藥芯嬸絲蕊椿分副為：審s 2 、碴i 6 、棗i 2 。 其中+ 上心攥采是爆裁保護(hù)，鉤蠢s 瑟期鎊耳強(qiáng)采弱c 0 ：氣體 保護(hù)。 2 2 合金系的選擇 采用微量合念元素，來改善和提簡(jiǎn)焊縫金屬的低溫沖裔 翔瞧，著撼騫多遴堆簿時(shí)爆縫金震撬矮火靜縫力。 焊縫金屬低溫沖擊韌性的改善，愛靠控制焊縫的金相緞 2 0 北京交通大學(xué)工程碩士學(xué)位論文 織來獲得。大量的研究工作表驥；鐵索體鏹爆縫金j | | 囂最適宜 的金相組織是針狀鐵素體。通過化學(xué)成分的調(diào)整，如加入 n i 和m o 等合金元素可促進(jìn)針狀鐵素體的形成。 在浮熊合金辯院中，勇一關(guān)鍵是疆n 、s i 元素豁含量幫 保持適當(dāng)?shù)谋戎担筛纳频蜏貨_擊韌性。并獲褥較好鮑強(qiáng)韌 性噬配。 因此，在低c m n 臺(tái)金的基礎(chǔ)上，采用微量多元素合金 琵，浮縫金屬篾可達(dá)到與母材籀近靜強(qiáng)疫等綴幫藩鞭極限， 又可大挺度地提褰焊縫金屬盼低溫沖擊韌性?？p合e 紱鏹化 學(xué)成分和機(jī)械性能并查閱有關(guān)技術(shù)標(biāo)凇，我們選擇c 級(jí)鋼 藥芯焊絲合金系為：m n n i c r m o 合金鋼焊絲。初步確定典 薅敷金屬純學(xué)戒分如表5 。 寢s鞋n n i c r 一鞋。會(huì)金鋼燼絲的熔敷金屬伍學(xué)成分 碳( )硅( )錳( )磷( ) 硫( )鉻( )鎳( )鉬( )銅( ) 0 s 0 一o 4 0 0 4 0 0 2 0 ( 醚p 鑫) ( ) i2345 16 3 5 4 3 02 43 26 63 84 44 61 9 5 26 2 54 5 02 54 23 86 95 03 71 8 6 3 6 5 54 2 52 33 93 54 23 84 32 0 3 出上襲可知，礤制的e 繳鍘蕊芯焊縫機(jī)城性能試驗(yàn)結(jié)累 與c 級(jí)銅比較，力學(xué)性能達(dá)到了c 級(jí)鋼母材的要求。 3 。4 焊接裂紋試驗(yàn) 3 4 1試件的制備 試扳材旗與燧格為e 級(jí)鋼：2 7 5 i 4 ，每緦瓣塊， 共需8 塊；試驗(yàn)焊縫長8 0 m m ，開斜y 型坡口；兩端拘束焊 縫長各為6 0 瓣強(qiáng)，開x 墅坡霜。 斜y 翟城口焊接裂紋試驗(yàn)的試件熱工按照g b 4 6 7 s 1 8 4 娥定進(jìn)萼亍。 3 4 2 試駿工嫠過程 針對(duì)審l ，2 鞠棗1 8 潛絲遴行瓣y 登渡口滓接袈絞試驗(yàn) 2 9 北京交逋大學(xué)工穰碩士學(xué)位論文 3 、執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)： j b t 6 0 6 卜9 2焊縫磁粉檢驗(yàn)方法和缺陷磁痕的分級(jí) 4 、檢測(cè)范圍：焊縫及焊縫兩側(cè)的熱影響區(qū) 5 、震曩評(píng)定：按本標(biāo)懣豹i 綴進(jìn)行灝董評(píng)定 6 、斜￥型坡因焊接裂紋試驗(yàn)評(píng)定結(jié)果熙表l l 。 表11斜y 型坡口焊接裂紋試驗(yàn)結(jié)果 i 試俘編表囂裂絞率e f 掇都裘紋率e f斷面裂絞率e f i 號(hào) ( ) ( )( ) y 0 10oo y 0 20 oo y 0 3 oo0 ￥0 4000 出表1 l 可以知道，試驗(yàn)焊縫熔臺(tái)良好，焊縫及焊縫骶 側(cè)的熱影響區(qū)內(nèi)無異常發(fā)現(xiàn)，評(píng)定等級(jí)為i 級(jí)，由此說明該 e 繳鋼藥芯彈絲采用c 0 2 氣體保護(hù)焊時(shí)抗裂性良好。 3 。5烊接接頭機(jī)械性畿試驗(yàn) 按照g b2 6 4 9 8 9 爆接接頭機(jī)械性能試驗(yàn)取樣方法、 g b2 6 5 0 8 9 焊接接頭沖擊試驗(yàn)方法和g 82 6 5 1 8 9 焊 接接頭拉伸試驗(yàn)方法分別進(jìn)行接頭的低溫沖擊試驗(yàn)和接u 頭 3 l 一 北京交通大學(xué)工程碩士學(xué)位論文 拉傳試驗(yàn)。 試驗(yàn)?zāi)覆模? 0 0 l5 0 1 4c 級(jí)鋼 坡口形式：v 形坡口4 0 。一6 0 o 接頭黧式：開v 形皺口對(duì)接接頭 旄焊位置：平焊 焊接工藝參數(shù)如表1 2 。 裳1 2機(jī)械性能試驗(yàn)試板焊接工藝參數(shù) 試 烽絲 渾絲 舜簇電電弧電震闖氣體流 件焊接方干伸 直徑流壓溫度里 編法長度 ( m m )( a )( v )( 。c )( l i i l i n ) 號(hào) ( m m ) 毒 1 c 0 2 氣2 0 0 一3 0 0 1 8 2 21 51 5 1 2 奉藻護(hù) 1 5 0 中 2 惺 2 2 0 3 5 02 5 3 31 51 81 5 l 。6 中 埋弧焊 34 5 0 5 0 03 8 4 01 8 3 。2 國j 4 3 1 ) 沖擊試樣缺口分別開在焊縫、熔合線或熱影響逸，試櫸 編號(hào)分別為：中1 2 一f 、中l(wèi) ，2 一r ；巾1 6 一f ，巾1 6 一r ；書3 2 一f 一3 2 j e 京交通大學(xué)j ：程碩士學(xué)位論文 梳械控 率試樣編號(hào)：書l ，2 l 、巾1 2 2 、審i 。6 1 、審 1 6 2 、如3 2 1 、m3 。2 2 。 c 0 2 保護(hù)焊焊接接頭機(jī)械性能試驗(yàn)結(jié)果見表l3 ，埋弧焊 焊接接頭壤城蛙能試驗(yàn)續(xù)果覓襲1 4 。 表l3e 0 2 保護(hù)焊舜接接頭梳械髓麓試驗(yàn) 沖寄黝 屈服點(diǎn)斷尉申 獲燃 ( 一l g ) 酸度 f 試攆 0 。 長率5 ； 釓( 艫a )a k v ( j ) m ( 齷堍) ) l2345 由1 爭(zhēng)l6 6 55 5 02 53 68 6 4 2 5 4 4 0 2 1 3 棗i 爭(zhēng)2 鸛56 1 02 53 83 3 4 2 3 84 62 。8 每1 妒i嵇s5 筠 2 s鷯2 94 26 s筠魏o 審1 鼬 6 2 55 2 02 64 43 82 95 83 82 0 5 表1 4蠼弧焊焊接接頭掇械性能試驗(yàn) 掙裔粼 警 抗 溺屈服點(diǎn)斷劂帳率 l g ) 試彈度ob o s s 。 a 】( v ( j ) 咖)伽堍) ( ) l2 3 45 中3 爭(zhēng)l6 8 56 0 52 64 03 s3 94 24 82 l 棗3 ，爭(zhēng)2密56 1 5 2 83 6 稻3 33 8箔 鱷 一3 3 北京交通人學(xué)丁穰碩士學(xué)能論文 由試驗(yàn)報(bào)告表明：采尾e 級(jí)鏹藥芯焊絲爆縫及熱影響區(qū) 機(jī)械性能均高于母材。 c 級(jí)鋼藥芯焊絲熔敷金屬化學(xué)成分和機(jī)械性能均能達(dá) 至l1 8 t2 9 4 2 一1 9 9 9鐵道嗣鑄鋼靜采購與驗(yàn)寢技術(shù)條件 標(biāo)準(zhǔn)要求。 3 6 c 級(jí)鋼藥芯焊絲熔敷金屬的鼎微組織分析 3 6 1金相組織分析 嗣光學(xué)顯徽鏡蕊察掰硬鑭緙絲熔敷金屬焊縫區(qū)金穩(wěn)組 織( 見圖五) 。戲察三穆撰格滓絲熔敷金屬顯微組織及其特 征，均為極細(xì)小晶粒及細(xì)小針祭狀鐵索體+ 珠光體( f + p ) ， 另有少量回火索氐體，因此焊縫不易產(chǎn)生裂紋和傳播裂紋， 是鞍理想的浮縫憊稆組織。 鶩五群縫區(qū)金栩組織l x 3 4 北京交通火學(xué)工程碩士學(xué)位論文 3 6 2斷口形貌分析 對(duì)拉伸試樣斷口和沖擊試樣斷口通過顯微鏡下觀察，均 屬于典型的韌性斷口。 北京交通大學(xué)工程碩士學(xué)位論文 第四章焊絲試生產(chǎn)焊接缺陷分析 依據(jù)焊接試驗(yàn)所采用的焊接規(guī)范參數(shù)，對(duì)工件進(jìn)行了試 生產(chǎn)工作，在試生產(chǎn)工作中，主要發(fā)生的問題為：裂紋、氣 孔，殳電弧穩(wěn)定性差和飛濺大等質(zhì)量問題。下面對(duì)以上所產(chǎn)生 的問題進(jìn)行分析討論。 4 1焊接裂紋缺陷產(chǎn)生的原因分析 焊接過程中，裂紋是最嚴(yán)重的一種工藝缺陷，導(dǎo)致焊縫 金屬開裂的諸因素，大體可歸結(jié)為兩大類：即冶金因素和力 學(xué)因素。列于焊縫金屬來說，一定的冶金因素與力學(xué)因素的 削合，是焊接裂紋產(chǎn)生的充分而必要的條件。 4 1 1氫的影響 從r 面的斜y 型坡l | 焊接試驗(yàn)可知，該c 級(jí)鋼焊絲的抗 裂性能良好。但由于焊接填充材料，包括焊絲和保護(hù)氣體中 以各種形式( 結(jié)晶水、化合水、吸附水和水蒸汽存在的水分， 焊絲表面的吸附水、油脂、有機(jī)物質(zhì)、涂料和大氣污染物) 存在的含氫物質(zhì)都是焊接過程中的重要?dú)湓矗@些物質(zhì)在焊 接過程中進(jìn)入電弧分解出氫氣。焊縫含氫量增加而導(dǎo)致開 接過程中進(jìn)入電弧分解出氫氣。焊縫含氫量增加而導(dǎo)致開 北京交通大學(xué)工程碩士學(xué)位論文 袋。 氯屬于輿氏體穩(wěn)定元素，且氫在奧氏體內(nèi)輿有較瓶的溶 解液。當(dāng)焱滿裔澳氐俸托溫度冷卻時(shí)，高濃液的氫可能使樊 氏體媯部過冷，菸鐮果楚黟成蕊壤度緞織綴分，嚴(yán)熬時(shí)蔟 至在滲碳俸賽瑟萼 怒顯徽裂紋。 4 1 2c 、s 、p 的影響 硫、磷怒焊縫金屬中的有害雜質(zhì)，在焊接時(shí)，原材料中 的大部分硫、磷姆進(jìn)入燼縫金屬中。 鐫暹鬻以兩耱形式存在予輝縫中，鄯醋n s 、f e s 。粥n s 幾 乎不溶于液態(tài)鐵，在焊接捻金過程中可以浮到熔渣中去，使 渾縫脫硫。而當(dāng)硫以f e s 的形式存在時(shí)最有窖。因?yàn)閒 e s 與 鐵在波愨時(shí)可強(qiáng)無鼴互滾，藤在潮態(tài)嚼共溶釋發(fā)急裁下蹲， 故在溶溘結(jié)潞時(shí)它蜜荔發(fā)生編移彳，戥低絡(luò)點(diǎn)共黼的形式形成 片狀或鏈狀分布予熟界。這樣就增加了燼縫產(chǎn)生結(jié)鼴裂紋的 的傾向，嗣時(shí)還會(huì)降低沖擊韌度和抗锨性。問時(shí)硫與鎳形成 n i s ，褥鐮與n i s 形成共熬凌，產(chǎn)生結(jié)晶裂紋弱 羲淘受大， 危害瑟為嚴(yán)羹。警斑縫金滿中食碳量增夯n 時(shí)，會(huì)促使硫發(fā)生 偏搬，從霹增熱它的危害。 3 7 她京交通大學(xué)工程硬士學(xué)位論文 p 在固態(tài)中的溶解度很小，它的存在嚴(yán)墓降低焊縫金屬 的沖擊韌度，并使其韌脆轉(zhuǎn)變湛度舞窩。磷在液態(tài)鐵中主要 以f e 2 p 和f o3 p 的形式存在，它們與鐵、鎳形成底熔點(diǎn)共晶， 含磷瀚鐵萋合金漿繾鑫濕度囂滴綴寬，這群在凝固過程中 高磷酌鐵水將填充在晶枝之瀾，使分布于晶器，削弱了晶間 結(jié)合力。疑此，锪中含磷較多瞅，沖遺期度襲低遺穢性下烽 脆性就越嚴(yán)漾。同時(shí)由于鎳的存在，磷會(huì)形成熔點(diǎn)很底的共 晶物藤產(chǎn)生結(jié)晶裂紋。 4 1 。3 焊接規(guī)范的影響 露能與焊接規(guī)范，戈冀是焊接電滾、電弧邀壓以及焊接 線能灝匹配不當(dāng)而引起開裂。在焊接過程中，幽于不平衡的 炔速瀕熱乓姨速冷幫，鹺烽層金耩承受了熱 藩環(huán)靜 乍爝；在 焊縫的不同區(qū)域，加熱的峰值溫度不同，冷卻速度也不同， 這櫸就產(chǎn)生了不均勻鯰緦織區(qū)域。此羚，盤予熱瘦變不均勻， 不同區(qū)域間會(huì)產(chǎn)生不同的腹力聯(lián)系。所商這魑，使整個(gè)焊縫 金簇始于復(fù)雜的應(yīng)力瘟蜜狀態(tài)。內(nèi)在酶熱應(yīng)力、綴織應(yīng)力 以及應(yīng)力集中相鼴加，構(gòu)成了導(dǎo)致焊縫金屬開裂必不可少的 力學(xué)條俘。戮此，在焊接過程中定簧采蠲逶當(dāng)靜辮竣工藝 3 8 北京交道大學(xué)丁程碩士學(xué)協(xié)論文 規(guī)范，嚴(yán)格按照煤接工藝卡片黲要求邀行憨燼。 4 2 產(chǎn)生氣孔缺陷的原因分析 焊接時(shí)產(chǎn)生氣孔的氣體主簧是氫氣、一氧化碳和氮?dú)猓?莫主要霖滏如下。 4 。2 ，焊絲及工件受潮引起 由于焊絲保管不當(dāng)，造成焊絲受潮，工件表面的氧化鐵 皮、鐵銹、水分、油漬是導(dǎo)致氣孔產(chǎn)生的重要原因。加熱時(shí) 氧純皮和鐵銹中翁高價(jià)氧純物及結(jié)晶水分解焉可產(chǎn)生f e o 、 h 2 、 l 、0 及。聯(lián)等，使c 0 氣孑l 與氫氣藐懿候彝鄂鴦可戇 增大。 4 2 2 氣體保護(hù)不崴引起 由予繕接過程焊槍靜角度不正確，造成保護(hù)氣體保護(hù)不 良，空氣進(jìn)入了浮談區(qū)，失去曝護(hù)效果瑟產(chǎn)生氮?dú)馕?。毖羚?f 巳弧電壓越高，空氣侵入的可能性越大，電弧電壓離達(dá)一定 值后，焊縫中就出現(xiàn)了氣孔。 4 2 ，3 輝絲訛學(xué)成分不當(dāng)引起 當(dāng)焊絲金屬中食殘氧元素不足時(shí)，海接過程中裁會(huì)有較 多的氧化亞鐵深于熔池金屬中，并與碳發(fā)生反應(yīng)生成鐵和一 3 9 北京交通大學(xué)工程碩士學(xué)位論文 氧化碳?xì)怏w。這個(gè)反應(yīng)在熔池處于結(jié)始溫度時(shí)避誓亍的比較劇 烈。由于此時(shí)熔池已開始凝固，一氧化碳?xì)怏w不易逸出，于 是在焊縫中形成了氣孔。這可以通過在焊絲中加入慰夠的脫 氧元素硅幫錳，戳及蔽潮溽絲中的含談星，裁可敬擲裁上述 的發(fā)應(yīng)過攫，存效防止氧化碳?xì)饪椎漠a(chǎn)生。 4 。3出現(xiàn)電弧不穩(wěn)與飛濺大原因分析 4 3 。l 焊接規(guī)范匹配不當(dāng)引起 在本次試驗(yàn)中，對(duì)于直徑為1 ，2m m 的焊絲，通常采用短 路過渡形式進(jìn)行焊接。短路過波焊接時(shí)的主要工藝參數(shù)有電 甄電壓、辮族電流、浮按速度、氣體流量戮藐浮絲轉(zhuǎn)密長艘 等。生產(chǎn)實(shí)踐表蛾，焊接工藝參數(shù)的選擇正確與否會(huì)童接影 響焊接過程的穩(wěn)定性。電弧電壓是焊接參數(shù)中關(guān)鍵的一個(gè) 在一定的焊絲直徑和焊接電流下，電弧電壓若過低，電弧日 燃困難，浮攘過程不穩(wěn)定。宅弧電壓道高，鯔由短滔過渡轉(zhuǎn) 變成大顆粒的長弧過渡，燼接過程也不穩(wěn)定。只套嚷弧電壓 與焊接電流匹配得較為合適時(shí)，才能獲得穩(wěn)定的焊接過程 飛濺才能減少。此外，焊絲伸出長度也與飛濺大小有關(guān)。焊 4 0 北京交通大學(xué)j j 科碩士學(xué)位論文 絲館基長度過大時(shí)，焊絲容易發(fā)生過煞蘑成段熔斷，飛濺嚴(yán) 重焊接過程不穩(wěn)定。而燁絲伸如長度過小，勢(shì)必縮短噴嘴與 工件問的鞭離，造成飛濺金屬堵塞噴嘴。因此在焊接過程中 注意合理調(diào)整舜緩工藝參數(shù)豹合理葭配可強(qiáng)藏少焊接過程 中鮑飛濺大小。 4 3 2 焊接操作初始定位不當(dāng) 在藥芯焊絲c 0 2 焊時(shí)，焊槍角度也與焊接飛濺鬣有關(guān)。 試驗(yàn)表明，焊槍囊壹焊接時(shí)飛濺量最少，頹斜角度越大，飛 濺越多。燼捻的秘 委及蓐候最好不要怒過2 0 。 4 。3 。3 焊接電源動(dòng)特性不好 實(shí)踐農(nóng)明，短路過渡時(shí)，當(dāng)熔滴與熔池接觸時(shí)，由熔滴 把嬸絲與熔池連接起來，形成液體小橋。隨著短路電流的增 加，l 、撬姣茨滾零拳金屬在電磁力傣嗣下憊剔收鑲殘較鬃弱镲 頸弗被迅速加熱，最后捋致小橋金屬發(fā)生汽化爆炸，并產(chǎn)生 飛濺。飛濺量大小與液體小橋汽化爆炸時(shí)能綴有關(guān)，該能撩 是在小橋破斷之前的1 0 0 一15 0 u s 短時(shí)間內(nèi)聚集起來的，并國 這段眩闔肉短路漆僮電漆大蠢、所決定，蹶懿減少飛濺翡重要 途徑是改蟄電源的動(dòng)特性，限制短路峰值電流。 4 l 一 北京交通大學(xué)工穰碩十學(xué)位論文 第五章焊接工藝改進(jìn)措施 5 1 調(diào)整焊接規(guī)范。 在c o 。氣體保護(hù)自動(dòng)焊的條件下，適當(dāng)增加焊接電流 降低渾接逡度，幫適當(dāng)增大渾按線能贊，有裁于氣體的逸登i 可鼯低焊縫中鰉氣孑l 餒兩。并雖在。氣體保護(hù)自動(dòng)焊中