論不銹鋼焊接的工藝影響

1、機(jī)電工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)題 目:不銹鋼焊接工藝設(shè)計(jì)201不銹鋼、交流、3.2、135A 專業(yè)班級(jí)： 材控F1201 學(xué)生姓名： 陳宗浩 學(xué) 號(hào)： 201215910318 指導(dǎo)教師： 鄧鵬輝 2015年 07月 04 日1目 次1 緒論11.1 焊接工藝的研究現(xiàn)狀11.2不銹鋼焊接工藝的研究現(xiàn)狀21.3 研究本課題的意義32實(shí)驗(yàn)方法及步驟42.1 材料42.1.1 母材成分42.1.2 焊接材料42.2實(shí)驗(yàn)設(shè)備42.3實(shí)驗(yàn)方案42.3.1 焊接工藝的確定52.3.2 實(shí)驗(yàn)方案的確定52.4實(shí)驗(yàn)原理52.4.1 焊接工藝的定義52.4.2焊縫組織62.5 實(shí)驗(yàn)步驟72.5.1焊前準(zhǔn)備72.5.2施焊

2、72.5.3制樣82.5.4組織觀察82.5.5 力學(xué)性能測(cè)試92.5.6 數(shù)據(jù)處理103實(shí)驗(yàn)結(jié)果分113.1 焊接電流對(duì)工藝性的影響113.2 電流對(duì)組織的影響113.2.1 電流對(duì)焊縫顯微組織的影響113.2.2 電流對(duì)熱影響區(qū)顯微組織的影響133.3 電流對(duì)力學(xué)性能的影響153.4 電源類(lèi)型及影響153.4.1 電源類(lèi)型對(duì)組織的影響153.4.2 電源類(lèi)型對(duì)力學(xué)性能的影響17結(jié) 論18體 會(huì)19參 考 文 獻(xiàn)21221 緒論焊接工藝通常是指焊接過(guò)程中的一整套技術(shù)規(guī)定，包括焊接方法、焊前準(zhǔn)備、焊接材料、焊接設(shè)備、焊接順序、焊接操作、工藝參數(shù)以及焊后熱處理等。因此不同的方法也就有不同的焊接工

3、藝，這里也就帶來(lái)了焊接工藝參數(shù)的概念，我們稱為保證焊接質(zhì)量而選定的諸多物理量為焊接工藝參數(shù).焊接工藝是焊接質(zhì)量?jī)?yōu)劣的重要保證，故制定焊接工藝的重要性可想而知。焊接工藝是根據(jù)產(chǎn)品的生產(chǎn)性質(zhì)、圖樣和技術(shù)要求，結(jié)合現(xiàn)有條件，運(yùn)用現(xiàn)代焊接技術(shù)知識(shí)和先進(jìn)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，確定出的產(chǎn)品加工方法和程序，是焊接過(guò)程中的一整套技術(shù)規(guī)定。包括焊前準(zhǔn)備、焊接材料、焊接設(shè)備、焊接方法、焊接順序、焊接操作的最佳選擇以及焊后處理等。制訂焊接工藝是焊接生產(chǎn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其合理與否直接影響產(chǎn)品制造質(zhì)量、勞動(dòng)生產(chǎn)率和制造成本，而且是管理生產(chǎn)、設(shè)計(jì)焊接工裝和焊接車(chē)間的主要依據(jù)。 不同的焊接方法有不同的焊接工藝。焊接工藝主要根據(jù)被

4、焊工件的材質(zhì)、牌號(hào)、化學(xué)成分，焊件結(jié)構(gòu)類(lèi)型，焊接性能要求來(lái)確定。首先要確定焊接方法，如手弧焊、埋弧焊、鎢極氬弧焊、熔化極氣體保護(hù)焊等等，焊接方法的種類(lèi)非常多，只能根據(jù)具體情況選擇。確定焊接方法后，再制定焊接工藝參數(shù)，焊接工藝參數(shù)的種類(lèi)各不相同，如手弧焊主要包括：焊條型號(hào)（或牌號(hào)）、直徑、電流、電壓、焊接電源種類(lèi)、極性接法、焊接層數(shù)、道數(shù)、檢驗(yàn)方法等。1.1 焊接工藝的研究現(xiàn)狀 在工業(yè)化最發(fā)達(dá)的美國(guó)，焊接被視為“美國(guó)制造業(yè)的命脈，而且是美國(guó)未來(lái)競(jìng)爭(zhēng)力的關(guān)鍵所在”。其主要根源就是基于這樣一個(gè)事實(shí)：許多工業(yè)產(chǎn)品的制造已經(jīng)無(wú)法離開(kāi)焊接技術(shù)的使用。有關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明：2002年我國(guó)第二產(chǎn)業(yè)的就業(yè)人數(shù)已

5、經(jīng)超過(guò)了1.6億，其中制造業(yè)的就業(yè)人數(shù)達(dá)到8000多萬(wàn)。在美國(guó)，焊接就業(yè)人數(shù)在1996年就超過(guò)了200百萬(wàn)，占全美制造業(yè)總?cè)藬?shù)的10%以上?？紤]到美國(guó)制造業(yè)工業(yè)產(chǎn)值為我國(guó)的4-5倍，人均勞動(dòng)生產(chǎn)率為我國(guó)25倍的狀況，以及中、美兩國(guó)焊接生產(chǎn)力水平方面的因素，即使按照比較保守的方法估算：我國(guó)目前焊接行業(yè)的就業(yè)人數(shù)應(yīng)有1000萬(wàn)人左右。關(guān)于我國(guó)焊接行業(yè)的現(xiàn)狀，從整體上做定量的評(píng)估或許有些困難，但從各國(guó)焊接材料的產(chǎn)量可在一定程度上反映出我國(guó)焊接行業(yè)的規(guī)模。2002年的焊接材料數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明：我國(guó)焊接材料的總產(chǎn)量已經(jīng)攀升到了144.9萬(wàn)噸，與美、日、歐的總和相當(dāng)。我國(guó)作為世界第一焊接大國(guó)的地位可見(jiàn)一斑

6、?！?】我國(guó)現(xiàn)有焊接器材的生產(chǎn)企業(yè)上千家。其中焊接設(shè)備的生產(chǎn)企業(yè)數(shù)量約為900家，焊接材料生產(chǎn)企業(yè)數(shù)量在500家以上。另外，我國(guó)還有上百家企業(yè)從事焊接輔機(jī)具、配套器具、切割機(jī)具和相關(guān)的安全防護(hù)用品的生產(chǎn)制造。這些企業(yè)構(gòu)成了我國(guó)焊接器材供應(yīng)業(yè)的主體。我國(guó)焊接行業(yè)還包括為上述兩類(lèi)企業(yè)提供各方面相關(guān)技術(shù)支持和服務(wù)的公共機(jī)構(gòu)。這些機(jī)構(gòu)雖然數(shù)量不多（僅僅數(shù)十家），但對(duì)行業(yè)的影響很大，主要從事焊接及材料連接方面的行業(yè)管理、研究開(kāi)發(fā)、教育、培訓(xùn)、認(rèn)證、標(biāo)準(zhǔn)化、信息咨詢和服務(wù)等方面的工作。這些公共機(jī)構(gòu)包括科研院所、大學(xué)、職業(yè)技校、培訓(xùn)基地、行業(yè)管理和服務(wù)部門(mén)。在21實(shí)際隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，焊接

7、的方法和工藝也有了很大的提高。相比傳統(tǒng)的手工電弧焊、埋弧焊、電阻焊等，新型焊接技術(shù)的焊接熱源、焊接的自動(dòng)化程度、機(jī)械化水平都有了不同的改變和提高。目前正在向著焊接智能化控制的方向發(fā)展。特別是工業(yè)焊接機(jī)器人的引入，是焊接自動(dòng)化革命性的進(jìn)步，它突破了傳統(tǒng)的焊接剛性自動(dòng)化方式，開(kāi)拓了一種柔性自動(dòng)化的新方式【2】。1.2 不銹鋼焊接工藝的研究現(xiàn)狀 進(jìn)入20世紀(jì)90年代以來(lái)，我國(guó)不銹鋼的消費(fèi)量增長(zhǎng)很快。1997年我國(guó)不銹鋼的表觀消費(fèi)量超過(guò)了100萬(wàn)t，2001年達(dá)到220萬(wàn)t，居世界第一位。以后逐年大幅度增長(zhǎng)，2005年達(dá)到522萬(wàn)t， 連續(xù)5年成為世界上最大的不銹鋼消費(fèi)國(guó)家。不銹鋼由于其優(yōu)良的耐腐蝕性

8、能，在我國(guó)的經(jīng)濟(jì)建設(shè)中占有舉足輕重的地位，被廣泛應(yīng)用于船舶、車(chē)輛、汽車(chē)、宇航、橋梁、建筑、壓力容器、貯罐、建筑機(jī)械、管線及家電設(shè)備等行業(yè)。在不銹鋼加工工藝中，焊接是最主要的必不可少的加工技術(shù)。焊接件的數(shù)量、品種、規(guī)格在不斷地增加，對(duì)焊接工藝和質(zhì)量的要求也越來(lái)越高。而且隨著技術(shù)的引進(jìn)，國(guó)外的不少不銹鋼的品種和牌號(hào)、新焊接材料、新焊接技術(shù)、新焊接工藝在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)所占的比重逐步增加，因此對(duì)國(guó)內(nèi)的焊接技術(shù)人員也提出了許多新的問(wèn)題。焊接性是指同種金屬材料或異種金屬材料在焊接加工條件下，能夠形成具備一定使用性能的焊接接頭的特性。焊接性應(yīng)包括兩個(gè)方面的意義：一是結(jié)合性，即一定的金屬材料在指定的焊接工藝條件下，

9、對(duì)焊接缺陷的敏感性，即工藝焊接性；二是使用性能，是金屬材料在指定的焊接條件下所形成的焊接接頭適用使用條件的程度，也稱使用焊接性。焊接性與材料、工藝、結(jié)構(gòu)和使用條件等因素都有密切的關(guān)系，不能脫離開(kāi)這些因素而單純從材料本身的性能來(lái)評(píng)價(jià)焊接性。與國(guó)外相比，我國(guó)的不銹鋼焊接技術(shù)水平存在一定的差距，主要表現(xiàn)在焊接設(shè)備（國(guó)內(nèi)目前無(wú)一家具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的先進(jìn)設(shè)備生產(chǎn)廠家，高端焊機(jī)完全依賴進(jìn)口，中低端焊機(jī)廠家之間競(jìng)爭(zhēng)激烈，在技術(shù)研發(fā)方面投入少）、焊接工藝（大部分焊接工程技術(shù)人員及焊工不熟悉不銹鋼的焊接）和焊接材料（焊材研發(fā)能力弱，優(yōu)質(zhì)焊材主要靠進(jìn)口）等方面。另外，我國(guó)執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)同國(guó)外相比，也比較落后，因此，迫

10、切需要我們加強(qiáng)不銹鋼焊接工藝與材料的研究工作，致力于產(chǎn)品質(zhì)量的提高，保證產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定，迅速縮小與國(guó)外先進(jìn)水平的差距。同時(shí)加強(qiáng)對(duì)高品質(zhì)特種不銹鋼焊材的研制開(kāi)發(fā)與生產(chǎn)，適應(yīng)市場(chǎng)的需求，降低成本，增強(qiáng)自身的競(jìng)爭(zhēng)能力，為我國(guó)的經(jīng)濟(jì)建設(shè)做貢獻(xiàn)。【3】1.3 研究本課題的意義 在我國(guó)的經(jīng)濟(jì)建設(shè)當(dāng)中，不銹鋼發(fā)揮著非常重要的作用，它的耐腐蝕性很強(qiáng)，在建筑、船舶、航天、汽車(chē)等許多行業(yè)中得到了大范圍的應(yīng)用。然而，焊接作為不銹鋼加工工藝當(dāng)中不可或缺的一項(xiàng)技術(shù)。而不銹鋼焊接，更是作為一種重要的連接方式而扮演著重要的角色。普通的不銹鋼焊接采用的是不銹鋼焊接的專用焊條，其特點(diǎn)是不銹鋼焊接性好，價(jià)格貴。而我們這次所采用的

11、是J422焊條，J422焊條成本低，市面上很多不銹鋼焊條性能不錯(cuò)但價(jià)格都很高。所以使用j422焊條對(duì)不銹鋼實(shí)施焊接，如果能夠達(dá)到非常好的效果，或者接近不銹鋼焊條的效果。那么，將是生產(chǎn)成本得到很大的降低，對(duì)于資源的利用也更加高效。2 實(shí)驗(yàn)方法及步驟2.1 材料2.1.1 母材成分本次實(shí)驗(yàn)所用母材主要是201不銹鋼鋼板，厚度為9mm。201不銹鋼鋼主要成分是:C含量0.15%、Mn含量5.5%7.50%、Si含量0.75%、Cr含量13.50%15.0%、Ni含量3.50%5.50%、N含量0.25%、P含量0.060%、S含量0.030%、半銅含量0.8%、高銅含量1.5%。2.1.2 焊接材料

12、 J422焊條的組成：由焊芯和藥皮兩部分組成。焊條中被藥皮包覆的金屬芯是焊芯，其主要作用是導(dǎo)電，在焊條端部形成電弧，同時(shí)焊芯靠電弧熱熔化后，冷卻形成具有一定成分的熔敷金屬。焊條中涂在焊芯表面上的涂料稱為藥皮。其主要作用是機(jī)械 保護(hù)作用、冶金處理作用和改善焊接工藝性能。 J422焊條主要用于焊接較重要的低碳鋼結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度等級(jí)低的低合金鋼，一般用于焊接鋼結(jié)構(gòu)和普通碳鋼管道的焊接。J422焊條直徑從2.5mm到6.0mm不等，可以進(jìn)行全位置焊接，交直流兩用。具有優(yōu)良的焊接工藝性能和力學(xué)性能，電弧穩(wěn)定，飛濺少，脫渣容易，焊縫成型美觀。2.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備 本實(shí)驗(yàn)使用到的實(shí)驗(yàn)設(shè)備及主要工具

13、有：P-2金相試樣拋光機(jī)，J1G-DI-355型材切割機(jī)，WANBO-WSE-350鎢極交、直流方波氬弧焊電源，S3SL-200毫米落地式砂輪機(jī)，HR-150A洛氏硬度計(jì)，砂紙，腐蝕劑，拋光粉，銼刀，量杯，燒杯，鑷子，醫(yī)用棉球等。2.3 實(shí)驗(yàn)方案2.3.1 焊接工藝的確定1.焊接電源：采用交流電源； 2.焊材的選擇：焊條為J422，直徑為3.2mm； 3.坡口：由于時(shí)間和技術(shù)的限制，此次實(shí)驗(yàn)中沒(méi)有開(kāi)坡口； 4.焊接電流的選擇：此次焊接電流為90135A； 5.焊前處理：焊件最好要經(jīng)過(guò)前處理，此次實(shí)驗(yàn)沒(méi)有進(jìn)行焊前處理； 6.焊前預(yù)熱：用火焰加熱到200左右，此次實(shí)驗(yàn)沒(méi)有進(jìn)行焊前預(yù)熱； 7.焊后熱

14、處理：焊后立即進(jìn)行熱處理600-650左右，然后緩冷；焊前預(yù)熱有利于減低中碳鋼熱影響區(qū)的最高硬度，防止產(chǎn)生冷裂紋，這是焊接中碳鋼的主要工藝措施，預(yù)熱還能改善接頭塑性，減小焊后殘余應(yīng)力。此次焊接實(shí)驗(yàn)沒(méi)有進(jìn)行焊后熱處理；2.3.2 實(shí)驗(yàn)方案的確定焊接電流是影響焊接接頭質(zhì)量和生產(chǎn)率的主要因素。電流過(guò)大，金屬熔化快，熔深大、金屬飛濺大，同時(shí)易產(chǎn)生燒穿、咬邊等缺陷；電流過(guò)小，易產(chǎn)生未焊透、夾渣等缺陷，而且生產(chǎn)率低。確定焊接電流時(shí)，應(yīng)考慮到焊條直徑、焊件厚度、接頭型式、焊接位置等因素，其中主要的是焊條直徑。可根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)選擇焊接電流，焊接電流大致使電弧力增大。焊接電流小時(shí)電弧力小，熔渣與鐵水不易分清?？春?/p>

15、縫成型，焊接電流大容易咬邊，余高?。缓附与娏餍?，焊縫窄而高。看焊條熔化狀況：焊接電流大，焊條熔化快而發(fā)紅，焊接電流小容易粘弧。一般情況下，細(xì)焊條選小電流，粗焊條選大電流。焊接低碳鋼時(shí)，焊接電流和焊條直徑的關(guān)系可由下列經(jīng)驗(yàn)公式確定：I=（3555）d 式中：I 為 焊接電流（A），d 為焊條直徑（mm）。由于老師已指定焊條直徑為3.2mm，合適電流應(yīng)在 100A130A 之間，為了比較不同電流對(duì)焊縫 的影響，我們組在實(shí)驗(yàn)中選用了四個(gè)焊接電流，分別是90A、105A、120A、135A。我在實(shí)驗(yàn)中用的焊接電流為135A。2.4 實(shí)驗(yàn)原理2.4.1 焊接工藝的定義焊接工藝包括焊接方法、焊前準(zhǔn)備、焊接

16、材料、焊接設(shè)備、焊接順序、焊接操作、工藝參數(shù)以及焊后熱處理等。焊接工藝主要根據(jù)被焊工件的材質(zhì)、牌號(hào)、化學(xué)成分，焊件結(jié)構(gòu)類(lèi)型，焊接性能要求來(lái)確定。首先要確定焊接方法，如手弧焊、埋弧焊、鎢極氬弧焊、熔化極氣體保護(hù)焊等等，焊接方法的種類(lèi)非常多，只能根據(jù)具體情況選擇。確定焊接方法后，再制定焊接工藝參數(shù)，焊接工藝參數(shù)的種類(lèi)各不相同，如手弧焊主要包括：焊條型號(hào)（或牌號(hào)）、直徑、電流、電壓、焊接電源種類(lèi)、極性接法、焊接層數(shù)、道數(shù)、檢驗(yàn)方法等。2.4.2 焊縫組織電弧焊作為一種熔化焊，是通過(guò)加熱使被焊金屬的聯(lián)接處達(dá)到熔化狀態(tài)， 焊縫金屬凝固后實(shí)現(xiàn)金屬的焊接。焊接接頭處的焊縫金屬和母材具有交互結(jié)晶的特征，圖2-

17、1為母材和焊縫金屬交互結(jié)晶的示意圖。由圖可知，焊縫金屬與聯(lián)接處母材具有共晶現(xiàn)象，即熔池金屬的結(jié)晶是從熔合區(qū)母材的半熔化晶粒上開(kāi)始向焊縫中心成長(zhǎng)的。這種結(jié)晶形式稱為交互結(jié)晶或聯(lián)生結(jié)晶。當(dāng)晶體最易長(zhǎng)大方向與散熱最快方向一致時(shí)，晶體便優(yōu)先得到成長(zhǎng)，有的晶體由于取向不利于成長(zhǎng)，晶粒的成長(zhǎng)會(huì)被遏止。這就是所謂選擇長(zhǎng)大，并形成焊縫中的柱狀晶。在圖中顯示，隨著晶粒的成長(zhǎng)，熔池中晶粒界面前的濃度過(guò)冷和溫度梯度也隨著發(fā)生變化。因而，熔池全部凝固以后，各處將會(huì)出現(xiàn)不同的結(jié)晶形態(tài)。在焊接熔池的熔化邊界上，溫度梯度G較大，結(jié)晶速度 R 很小，因此此處的濃度過(guò)冷最小，隨著焊接熔池的結(jié)晶。溫度梯度G由熔化邊界處直到焊縫中

18、心逐漸變小，熔池的結(jié)晶速度R卻逐漸增大，到焊縫中心處，溫度梯度最小，結(jié)晶速度最大。 熱影響區(qū)是焊接或切割過(guò)程中，材料因受熱的影響（但未熔化）而發(fā)生金相組織和力學(xué)性能變化的區(qū)域。按其組織特征又可分為以下四個(gè)區(qū)域：過(guò)熱區(qū)（粗晶區(qū)） 指焊接熱影響區(qū)中，具有過(guò)熱組織或晶粒顯著粗大的區(qū)域。此區(qū)的溫度范圍為固相線至1100，因加熱溫度過(guò)高，奧氏體晶粒急劇長(zhǎng)大，使其塑性明顯下降，尤其是沖擊韌度下降20-30，對(duì)于易淬火鋼，此區(qū)脆性更大，是熱影響區(qū)中性能最差的部位。焊接剛度大的結(jié)構(gòu)件時(shí)，常在過(guò)熱粗晶區(qū)產(chǎn)生脆化或裂紋。細(xì)晶區(qū)是焊接時(shí)母材被加熱到1100Ac3的部位，將發(fā)生重結(jié)晶，將發(fā)生重結(jié)晶，即鐵素體和珠光體全

19、部變?yōu)閵W氏體，然后在空氣中冷卻得到細(xì)小均勻的鐵素體和珠光體，相當(dāng)于熱處理的正火組織。此區(qū)域的塑性和韌性都較好，是焊接熱影響區(qū)中性能最好的區(qū)域。熔合區(qū)為焊縫與母材相鄰的部位，又稱半熔化區(qū)，溫度處于液相線與固相線之間。這個(gè)區(qū)域的微觀行為十分復(fù)雜，焊縫與母材的不規(guī)則結(jié)合，形成了參差不齊的分界面。此區(qū)域的范圍很窄，但由于在化學(xué)成分上和組織性能 上都有較大的不均勻性，所以對(duì)焊接接頭的強(qiáng)度、韌性有很大影響。在許多情況下熔合區(qū)是產(chǎn)生裂紋、脆性破壞的發(fā)源地?！?】2.5 實(shí)驗(yàn)步驟2.5.1 焊前準(zhǔn)備焊接前對(duì)母材表面進(jìn)行清潔處理，防止油污、雜質(zhì)等對(duì)焊縫質(zhì)量造成影響（這里并沒(méi)有進(jìn)行表面清潔處理）。打開(kāi)焊接電源，調(diào)

20、成交流電源，電流大小調(diào)為90A135A，使用3.2mmJ422焊條。在進(jìn)行焊接前，我們要將201不銹鋼的9mm鋼板切割成條狀，以便我們焊接，同時(shí)也可以節(jié)省原材料，避免原材料的浪費(fèi)（拿到原料時(shí)已經(jīng)切好了）。【5】2.5.2 施焊這是很重要的一環(huán)，在焊接過(guò)程中，我們要特別注意安全，所以我們要注意每一個(gè)步驟。（1）將工件放置在焊機(jī)附近。確定交流電開(kāi)關(guān)的位置防止沖突事件的發(fā)生。確保焊機(jī)接地。（2）保證焊機(jī)和工件周?chē)h(huán)境干燥。（3）保證電弧附近沒(méi)有易燃物質(zhì)。（4）根據(jù)工作需求，選擇所需的焊條直徑。（5）設(shè)置合適的極性和焊接電流。（6）將電纜連接到工件上，仍需把現(xiàn)場(chǎng)的地面打掃干凈。（7）準(zhǔn)備好焊條、焊接安

21、全用具（防護(hù)面罩、防護(hù)手套）。（8）開(kāi)啟焊機(jī)，將焊條夾入焊鉗，舉起防護(hù)面罩，然后引弧并開(kāi)始焊接。熟悉以上步驟以后，選取所需要的試樣和所需的電流和焊條，按照安全步驟焊接。2.5.3 制樣為了便于后續(xù)的步驟，取樣時(shí)應(yīng)考慮取樣的部位、光整，切取的方法，以及檢驗(yàn)面的選擇等。金像試樣的大小，以便于握持，易于磨制為好，不易過(guò)大或過(guò)小。磨樣分為粗磨和細(xì)磨，粗磨就是將試樣在砂輪機(jī)上磨出一個(gè)平面，并倒 45 的傾斜角。細(xì)磨即將試樣在金相砂紙上磨，我們使用的金相砂紙是：01號(hào)（400 ）；03號(hào)（600 ）；04號(hào)（800 ），號(hào)數(shù)越大，砂紙?jiān)郊?xì),細(xì)磨時(shí)從最粗的開(kāi)始磨，磨的步驟如下：為了保證磨面平整不產(chǎn)生塌邊和弧

22、度，應(yīng)單方向進(jìn)行。磨削時(shí)應(yīng)順號(hào)進(jìn)行，不宜跳號(hào)。當(dāng)新的磨痕蓋過(guò)舊的磨痕，更換下一號(hào)砂布。換砂布時(shí)，試樣旋轉(zhuǎn)90度，使新的磨痕垂直舊磨痕，易于觀察粗痕的逐漸消除。以此類(lèi)推，一直磨到04號(hào)。經(jīng)細(xì)磨后的試樣需要清洗，除去鐵屑、砂，以便于進(jìn)一步拋光，拋光的目的是除去細(xì)磨時(shí)遺留下來(lái)的細(xì)微磨痕而獲得光亮無(wú)疵的鏡面。金相拋光一般可分為機(jī)械拋光，電解拋光和化學(xué)拋光。實(shí)驗(yàn)中我們采用機(jī)械拋光。下面介紹機(jī)械拋光機(jī)的工作原理：機(jī)械拋光在金相制樣拋光機(jī)上進(jìn)行，拋光機(jī)主要是由一個(gè)電動(dòng)機(jī)和被帶動(dòng)的一個(gè)或兩個(gè)拋光盤(pán)組成，轉(zhuǎn)速200600 轉(zhuǎn)/分，拋光盤(pán)上鋪以不同材料的拋光布，粗拋時(shí)常用帆布粗拋，細(xì)拋時(shí)常用絨布、細(xì)呢或絲綢（這里

23、直接使用細(xì)絨布）。拋光時(shí)在拋光盤(pán)上不斷滴注拋光液，拋光液一般為 Al O、Mg O和Cr O等。在水中的懸浮液，有時(shí)也在拋光盤(pán)上涂以極細(xì)鉆石粉制成的膏狀拋光劑。機(jī)械拋光是靠極細(xì)的拋光粉末與磨面間產(chǎn)生的相對(duì)磨削和滾壓作用來(lái)消除磨痕的。拋光時(shí)應(yīng)將試樣磨面均勻地、平正地壓在旋轉(zhuǎn)著地拋光盤(pán)近中心處，壓力不宜過(guò)大，并沿盤(pán)的邊緣到中心不斷地來(lái)回移動(dòng)。在拋光的最后階段，可將試樣轉(zhuǎn)180 度作反向拋光，防止夾雜物的“拖尾”現(xiàn)象。試樣拋光后（化學(xué)拋光除外），在顯微鏡下只能看到光亮的磨面及夾雜物等，要對(duì)試樣的組織進(jìn)行顯微分析，試樣還須經(jīng)過(guò)腐蝕，常用的腐蝕方法為化學(xué)腐蝕法。化學(xué)腐蝕是將拋光好的樣品磨面在化學(xué)腐蝕劑中

24、腐蝕一定時(shí)間，從而顯示出試樣的組織。實(shí)驗(yàn)中常用的腐蝕劑為4的硝酸酒精溶液（為使效果明顯，這里使用的是稀釋王水，主要由HCl15mL,HNO35mL,H2O100mL組成）【6】。2.5.4 組織觀察把制好的試樣放到顯微鏡下進(jìn)行觀察，具體步驟如下：1.顯微鏡的取送：右手握鏡臂；左手托鏡座；置于胸前。 2.顯微鏡的旋轉(zhuǎn)：鏡筒朝前，鏡臂朝后；置于觀察著座位前的桌子上，偏向身體左側(cè)，便于左眼向目鏡內(nèi)觀察；置于桌子內(nèi)側(cè)，距桌沿5cm左右。 3.對(duì)光：轉(zhuǎn)動(dòng)粗準(zhǔn)焦螺旋，使鏡筒徐徐上升，然后轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)換器，使低倍物鏡對(duì)準(zhǔn)通光孔；用手指轉(zhuǎn)動(dòng)遮光器（或片狀光圈），使最大光圈對(duì)準(zhǔn)通光孔，左眼向目鏡內(nèi)注視，同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)反光鏡

25、，使其朝向光源，使視野內(nèi)亮度均勻合適。 4.低倍物鏡的使用：用手轉(zhuǎn)動(dòng)粗準(zhǔn)焦螺旋，使鏡筒徐徐下降，同時(shí)兩眼從側(cè)面注視物鏡鏡頭，當(dāng)物鏡鏡頭與載物臺(tái)的玻片相距23mm時(shí)停止。用左眼向目鏡內(nèi)注視（注意右眼應(yīng)該同時(shí)睜著），并轉(zhuǎn)動(dòng)粗準(zhǔn)焦螺旋，使鏡筒徐徐上升，直到看清物象為止。如果不清楚，可調(diào)節(jié)細(xì)準(zhǔn)焦螺旋，至清楚為止。 5.高倍物鏡的使用：使用高倍物鏡之前，必須先用低倍物鏡找到觀察的物象，并調(diào)到視野的正中央，然后轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)換器再換高倍鏡。換用高倍鏡后，視野內(nèi)亮度變暗，因此一般選用較大的光圈并使用反光鏡的凹面，然后調(diào)節(jié)細(xì)準(zhǔn)焦螺旋。觀看的物體數(shù)目變少，但是體積變大。 6.反光鏡的使用：反光鏡通常與遮光器（或光圈）配

26、合使用，以調(diào)節(jié)視野內(nèi)的亮度。反光鏡有平面和凹面。對(duì)光時(shí)，如果視野光線太強(qiáng)，則使用反光鏡的平面，如果光線仍舊太強(qiáng)，則同時(shí)使用較小的光圈；反之，如果視野內(nèi)光線較弱，則使用較大的光圈或使用反光鏡的凹面。 2.5.5 力學(xué)性能測(cè)試本次硬度測(cè)試使用的是HR-150A洛氏硬度計(jì)，分別對(duì)母材、焊縫及熱影響區(qū)進(jìn)行測(cè)試。操作過(guò)程：1將試件放置于工作臺(tái)上,旋轉(zhuǎn)手輪使工作臺(tái)緩慢升起,并頂起壓頭0.6mm,指示器表盤(pán)的小指針指在“3”處,大指針指在標(biāo)記C及B處(稍差一點(diǎn)可轉(zhuǎn)動(dòng)表盤(pán)對(duì)準(zhǔn)為止)。2.指針位置對(duì)準(zhǔn)后,即可向前拉動(dòng)加荷手柄,以使主載荷加于壓頭上。3.當(dāng)指示器指針轉(zhuǎn)動(dòng)明顯停頓下來(lái)后,即可將卸荷手柄推回,卸除主載

27、荷。4.從指示器上讀出相應(yīng)的刻度數(shù)值。采用金剛石壓頭時(shí),按讀數(shù)表盤(pán)外圈黑字讀數(shù)。當(dāng)采用鋼球壓頭時(shí),按讀數(shù)表盤(pán)內(nèi)圈的紅字讀取數(shù)值（本次實(shí)驗(yàn)使用的是金剛石壓頭，所以采用外圈黑字讀數(shù)）。5.松開(kāi)手輪,降下工作臺(tái)之后,即可稍稍挪動(dòng)試件,選擇新的位置繼續(xù)進(jìn)行試驗(yàn)。需要注意的是,兩個(gè)壓痕中心距離,不應(yīng)小于3mm;對(duì)同一試件,最好在不同的部位進(jìn)行不少于3次的試驗(yàn),以便能可靠地查明其實(shí)際情況。2.5.6 數(shù)據(jù)處理 我們對(duì)數(shù)據(jù)的處理用的是Excel表格和曲線圖，我們把小組成員所記錄下的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，然后制成表格和曲線圖，具體過(guò)程見(jiàn)圖2-1。圖2-1 Excel制作過(guò)程具體數(shù)據(jù)見(jiàn)下面的實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析。3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

28、分3.1 焊接電流對(duì)工藝性的影響表3-1 焊接電流對(duì)工藝性的影響 由上表可以看出：隨著電弧焊接電流的增大，焊接的引弧性逐漸變好，達(dá)到峰值后，有所下降；穩(wěn)弧性在105A和120A時(shí)效果最好，飛濺隨電流增強(qiáng)逐漸變大；電弧吹力隨電流逐漸變大；渣的覆蓋情況逐漸變好；脫渣性逐漸變好，在120A時(shí)達(dá)到峰值，然后下降；焊縫成形性逐漸增大，然后降低，在120A時(shí)達(dá)到峰值。所以120A時(shí)，焊接的工藝性最好。3.2 電流對(duì)組織的影響3.2.1 電流對(duì)焊縫顯微組織的影響 電流對(duì)焊縫的影響如圖3-1所示90A焊縫區(qū)顯微組織 400X105A焊縫區(qū)顯微組織 400X120A 焊縫區(qū)顯微組織 400X135A 焊縫區(qū)顯微

29、組織 400X圖3-1電流大小對(duì)焊縫金相顯微組織的影響由以上圖表分析可以得出，焊縫區(qū)由液相向奧氏體(快冷、成柱狀)轉(zhuǎn)變，隨后冷卻時(shí)由柱狀?yuàn)W氏體晶界上析出鐵素體把柱狀結(jié)晶的輪廓勾劃出來(lái)。3.2.2 電流對(duì)熱影響區(qū)顯微組織的影響 電流對(duì)熱影響區(qū)的影響如圖3-3所示90 A熱影響區(qū)顯微組織 400X105A 熱影響區(qū)顯微組織 400X120A 熱影響區(qū)顯微組織 400X135A 熱影響區(qū)顯微組織 100X圖3-2 電流對(duì)熱影響區(qū)金相顯微組織的影響由于母材是201不銹鋼鋼，它的碳含量相對(duì)較低，可淬性較差，在焊后的冷卻過(guò)程中，母材熱影響區(qū)奧氏體化溫度過(guò)高/時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，導(dǎo)致奧氏體含碳量過(guò)高/奧氏體晶粒粗大/

30、碳化物過(guò)量溶解，這樣淬火后的組織很差。3.3 電流對(duì)力學(xué)性能的影響電流對(duì)硬度的影響由表3-2可知，表3-2 201不銹鋼焊縫硬度表3-3 焊接電流與硬度折線圖從以上圖中顯示，焊接電流逐漸增大，熔合區(qū)、熱影響區(qū)和焊縫區(qū)硬度均體現(xiàn)出逐漸增大的趨勢(shì)。各直徑下的電流中，電流比較低時(shí)，硬度也比較低，但是電流過(guò)高則硬度過(guò)大，從而使碳鋼的韌性和塑性降低。母材硬度為21HRC，當(dāng)直流焊縫焊接電流為120A時(shí)，此時(shí)焊縫的硬度最低，與母材硬度最匹配。3.4 電源類(lèi)型及影響3.4.1 電源類(lèi)型對(duì)組織的影響交流電源對(duì)焊縫組織的影響如圖3-3所示 圖3-3 交流電源對(duì)焊縫的影響直流電源對(duì)焊縫組織的影響如圖3-3所示圖3

31、-4 直流電源對(duì)焊縫的影響由上述可知，交流電源明顯更容易引起焊縫組織的晶粒粗大，對(duì)焊縫的力學(xué)性能造成影響。3.4.2 電源類(lèi)型對(duì)力學(xué)性能的影響 電源類(lèi)型對(duì)力學(xué)性能的影響見(jiàn)表3-4.表3-4 電源類(lèi)型對(duì)焊縫硬度的影響 由上圖可知，同樣大小的電流，交流電源焊接的焊縫明顯比直流電源的寒風(fēng)硬度值更高。結(jié) 論（1）在其他條件一定的情況下，隨著電弧焊接電流增大，焊接的引弧性、穩(wěn)弧性、脫渣性及焊縫成形性都逐漸變好，但是焊接飛濺和電弧吹力較大。（2）隨著焊接電流增大，焊接接頭同一特征區(qū)的組織由鐵素體逐漸變?yōu)橹楣怏w或者魏氏組織，晶粒度逐漸變粗化。（3）在電源為交流的情況下，120A的電流焊接工藝性最好。又因?yàn)樵陔娏鬏^大時(shí)，飛濺、電弧吹力較大，渣的覆蓋性和脫渣性也不如135A的好，交流與直流相比，電弧也不夠穩(wěn)定。綜上：直流電源，電流為120A是適合201不銹鋼焊接的最佳工藝。體 會(huì)課程設(shè)計(jì)是培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí),發(fā)現(xiàn),提出,分析和解決實(shí)際問(wèn)題,鍛煉實(shí)踐能力的重要環(huán)節(jié),是對(duì)學(xué)生實(shí)際工作能力的具體訓(xùn)練和考察過(guò)程.隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展的日新日異，動(dòng)手能力越來(lái)越重要，通過(guò)這次焊接課程設(shè)計(jì)了解了很多實(shí)際操作中的問(wèn)題通過(guò)積極的努力解決問(wèn)題，從而彌補(bǔ)了很多課堂上學(xué)不到的東西。過(guò)而能改，善莫大焉。在課程設(shè)計(jì)過(guò)程中，我們不斷發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，不斷改正，不斷領(lǐng)悟，不斷獲取。最終的檢