焊接開題報告

1、鄭州科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告課題名 稱新型鑄鐵焊接材料-Z318焊條焊接工藝性的研究課題來 源科研項目課題類型AX指導(dǎo)教師李鳳云學(xué)生姓 名李昱霖學(xué)號 200833166 專業(yè)機制開題報告內(nèi)容：（設(shè)計的目的、要求、思路與預(yù)期成果；任務(wù)完成的階段內(nèi)容及時間安排;）1.設(shè)計的目的及要求本次設(shè)計的目的制造出新型鑄鐵焊條一一Z318，研究它的焊接工藝，該鑄 鐵焊條具有良好的工藝性能、抗裂性能、耐壓性能、價格合理。研究在什么條件 下焊接，焊接接頭的性能最好，可解決鑄鐵和鑄鐵的焊接難題。2思路及及預(yù)期成果2.1焊條的組成焊條由焊芯及藥皮兩部分構(gòu)成。焊條是在金屬焊芯外將涂料（藥皮）均勻、向 心地壓涂在

2、焊芯上。焊條種類不同，焊芯也不同。焊芯即焊條的金屬芯，為了保 證焊縫的質(zhì)量與性能，對焊芯中各金屬元素的含量都有嚴格的規(guī)定，特別是對有 害雜質(zhì)（如硫、磷等）的含量，應(yīng)有嚴格的限制，優(yōu)于母材。焊芯成分直接影響著 焊縫金屬的成分和性能，所以焊芯中的有害元素要盡量少。高合金鋼以及鋁、銅、 鑄鐵等其他金屬材料，其焊芯成分除要求與被焊金屬相近外，同樣也要控制雜質(zhì) 的含量，并按工藝要求常加入某些特定的合金元素。焊條就是涂有藥皮的供焊條電弧焊使用的熔化電極，它是由藥皮和焊芯兩部 分組成的。在焊條前端藥皮有45。左右的倒角，這是為了便于引弧。在尾部有 一段裸焊芯，約占焊條總長1/16，便于焊鉗夾持并有利于導(dǎo)電。

3、焊條的直徑仲 實際上是指焊芯直徑）通常為2、2. 5、3. 2或3、4、5或6mm等幾種規(guī)格，常 用的是小3. 2、小4、小5三種，其長度“L” 一般在250450 mm之間焊芯焊條中被藥皮包覆的金屬芯稱為焊芯。焊芯一般是一根具有一定長度及直徑 的鋼絲。焊接時，焊芯有兩個作用：一是傳導(dǎo)焊接電流，產(chǎn)生電弧把電能轉(zhuǎn)換成 熱能，二是焊芯本身熔化作為填充金屬與液體母材金屬熔合形成焊縫。焊條焊 接時，焊芯金屬占整個焊縫金屬的一部分。所以焊芯的化學(xué)成分，直接影響焊 縫的質(zhì)量。因此，作為焊條芯用的鋼絲都單勢獨規(guī)定了它的牌號與成分。如果用 于埋弧自動焊、電渣焊、氣體保護焊、氣焊等熔焊方法作填充金屬時，則稱為焊

4、 絲。焊芯中各合金元素對焊接的影響碳(C)碳是鋼中的主要合金元素，當含碳量增加時，鋼的強度、硬度明 顯提高，而塑性降低。在焊接過程中，碳起到一定的脫氧作用，在電弧高溫作用 下與氧發(fā)生化合作用，生成一氧化碳和二氧化碳氣體，將電弧區(qū)和熔池周圍空氣 排除，防止空氣中的氧、氮有害氣體對熔池產(chǎn)生的不良影響，減少焊縫金屬中氧 和氮的含量。若含碳量過高，還原作用劇烈，會引起較大的飛濺和氣孔?？紤]到 碳對鋼的淬硬性及其對裂紋敏感性增加的影響，低碳鋼焊芯的含碳量一般簇0. 1%。錳(Mn)錳在鋼中是一種較好的合金劑，隨著錳含量的增加，其強度和韌 性會有所提高。在焊接過程中，錳也是一種較好的脫氧劑，能減少焊縫中氧

5、的含 量。錳與硫化合形成硫化錳浮于熔渣中，從而減少焊縫熱裂紋傾向。因此一般碳 素結(jié)構(gòu)鋼焊芯的含錳量為0. 30%0. 55%，焊接某些特殊用途的鋼絲，其含錳 量高達 1 .70% 2. 10%。硅(Si)硅也是一種較好的合金劑，在鋼中加入適量的硅能提高鋼的屈 服強度、彈性及抗酸性能;若含量過高，則降低塑性和韌性。在焊接過程中，硅 也具有較好的脫氧能力，與氧形成二氧化硅，但它會提高渣的粘度，易促進非金 屬夾雜物生成。銘(Cr)銘能夠提高鋼的硬度、耐磨性和耐腐蝕性。對于低碳鋼來說，銘 便是一種偶然的雜質(zhì)。銘的主要冶金特征是易于急劇氧化，形成難熔的氧化物三 氧化二銘(Cr203)，從而增加了焊縫金屬

6、夾雜物的可能性。三氧化二銘過渡到熔 渣后，能使熔渣粘度提高，流動性降低。鎳(NO鎳對鋼的韌性有比較顯著的效果，一般低溫沖擊值要求較高時， 適當摻入一些鎳。硫(S)硫是一種有害雜質(zhì)，隨著硫含量的增加，將增大焊縫的熱裂紋傾 向，因此焊芯中硫的含量不得大于0. 04%。在焊接重要結(jié)構(gòu)時，硫含量不得大 于 0. 03%。磷焊芯的分類焊芯是根據(jù)國家標準“焊接用鋼絲”(GB 1300-77)的規(guī)定分類的，用于焊接 的專用鋼絲可分為碳素結(jié)構(gòu)鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼、不銹鋼三類。藥皮壓涂在焊芯表面的涂層稱為藥皮。焊條的藥皮在焊接過程中起著極為重要 的作用。若采用無藥皮的光焊條焊接，則在焊接過程中，空氣中的氧和氮會大量

7、侵入熔化金屬，將金屬鐵和有益元素碳、硅、錳等氧化和氮化形成各種氧化物和 氮化物，并殘留在焊縫中，造成焊縫夾渣或裂紋。而熔入熔池中的氣體可能使焊 縫產(chǎn)生大量氣孔，這些因素都能使焊縫的機械性能(強度、沖擊值等)大大降低， 同時使焊縫變脆。此外采用光焊條焊接，電弧很不穩(wěn)定，飛濺嚴重，焊縫成形很 差。人們在實踐過程中發(fā)現(xiàn)如果在光焊條外面涂一層由各種礦物等組成的藥 皮，能使電弧燃燒穩(wěn)定，焊縫質(zhì)量得到提高，這種焊條叫藥皮焊條。隨著工業(yè)技 術(shù)的不斷發(fā)展，人們創(chuàng)制出了現(xiàn)在廣泛應(yīng)用的優(yōu)質(zhì)厚藥皮焊條。藥皮的作用，焊條的藥皮在焊接過程中起著極為重要的作用，主要是：保護作用冶金處理作用改善焊接工藝性能 藥皮的組成 焊

8、條藥皮的組成成分相當復(fù)雜，根據(jù)藥皮組成物在焊接過程 中所起的作用可將其分為如下七類：造氣劑主要作用是形成保護氣氛，以隔絕空氣。常用的造氣劑有淀粉、 木粉等有機物和大理石等鹽酸類礦物質(zhì)。沼渣劑主要作用是熔化后形成具有一定物理、化學(xué)性能的熔渣，覆蓋 在熔池和焊縫表面，起機械保護和冶金處理作用。常用的有金紅石等。脫氧劑主要是使焊縫金屬脫氧，以提高焊縫的力學(xué)性能。常用的有鎂 粉等。合金劑 其作用是向焊縫提供有益的合金元素，以提高焊縫的力學(xué)性能， 根據(jù)需要可選用各種鐵合金。穩(wěn)弧劑 主要起穩(wěn)定電弧的作用。如碳酸鉀等。膠粘劑 用以將各種粉劑粘附在焊芯周圍。常用的是水玻璃。增塑劑用以改善涂料的塑性和滑性，使焊

9、條壓涂機在壓涂焊條藥皮時， 有利于擠壓和成形。常用的有白泥、云母等。2.2我的課題Z318焊條的研究及預(yù)期成果通過學(xué)習(xí)和資料的查閱，了解到我所要研究的焊條Z318是純鎳焊芯，強還 原性石墨型藥皮的鑄鐵焊條，可交直流兩用。本次畢業(yè)設(shè)計是想通過改變藥皮的 配方來達到彌補缺陷的要求。焊條藥皮可以采用氧化物、碳酸鹽、硅酸鹽、有機物、氟化物、鐵合金及化 工產(chǎn)品等上百種原料粉末，按照一定的比例混合而成。此外在藥皮中加入一定量 的鐵粉，可以改變焊接工藝性能或提高熔敷效率。方法一，改變原有Z308純鎳焊條藥皮成分的比例。方法二，在原有藥皮中加入新的氧化物或者碳酸鹽。方法三，加入一定量的鐵粉。用實驗來驗證以上方

10、法的可行性，記錄實驗現(xiàn)象及結(jié)果通過比較來達到本次 畢業(yè)設(shè)計的目的。焊條的焊接工藝性能評定方法，是生產(chǎn)企業(yè)研制新產(chǎn)品和定期檢驗焊條焊劑工藝性能的方法。主要包括：電弧穩(wěn)定性電弧穩(wěn)定性評定包括斷弧長度和滅弧及喘息次數(shù)兩項指標斷弧長度 將焊條垂直夾在支架上，焊條引弧端距試板2.5mm。啟動焊 機，用石墨片引燃電弧，焊條自行燃燒至斷弧，斷弧后將焊道上的熔渣輕輕敲 掉，并去除焊條端部的焊渣和藥皮。垂直測量焊條端部與焊道之間的距離，即為 焊條斷弧長度。每種焊條測三根，取其平均值。滅弧及喘息次數(shù) 實驗應(yīng)在空載電壓較低的焊機上進行。在試板上施焊一 條焊道，焊條的剩余長度為50mm。施焊過程中，觀察滅弧、喘息次數(shù)

11、。每種焊 條測定三根，取其算術(shù)平均值。焊縫脫渣性試驗在單板尺寸為400mmX 100mmX (1416) mm的兩塊試板對接口內(nèi)焊接， 焊接前點固試板，直徑不大于5mm的焊條坡口角度為70，直徑大于5mm的焊條 坡口角度為90，鈍邊為1mm，不留間隙。焊接時采用單焊道，焊條不擺動，焊條 長度和熔化焊條長度比約為1:1.3,剩余焊條長度50mm試板焊接后，立即將焊 道朝下平置于錘擊平臺上，保證落球錘擊在試板中心位置。將重2kg的鐵球置于 1.3m高的支架上。焊后1min，使球從固定的落點，以初速度為0的自由落體狀 態(tài)錘擊試板中心。酸性焊條錘擊3次，堿性焊條連續(xù)錘擊5次。每種焊條測定2 次，取其平

12、均值D=(L0-L)/L0X100%(D為脫渣率，L0焊道總長度L未脫渣長度再引弧性能焊接飛濺率將尺寸為280mmX50mmX20mm的試板平放在厚度大于3mm的紫銅板上，在紫 銅板上放一個用約1mm厚的紫銅板圍成的高400mm的圓筒，其周長為1500 2000mmm，以防止飛濺物散失。試驗在圓筒內(nèi)進行，焊條熔化至剩余長度約50mnm處滅弧。每組實驗焊條取3根，分別在3塊試板上施焊。焊前稱量焊條質(zhì)量，焊后稱量焊條頭和飛濺物的 質(zhì)量S=M/(M1-M2) X100%(S飛濺率，M飛濺物質(zhì)量，M1焊條質(zhì)量，M2焊條頭質(zhì) 量)熔化系數(shù)試板尺寸為280mm X 50mmX 20mm.每組實驗取3根焊條

13、，分別在3塊試板上 施焊，焊條剩余長度約為50mm .焊前測量焊條長度，焊接時要準確記錄焊接電流 和焊接時間。M= (M1-M2) /Ah(M熔化系數(shù)，M1焊前焊芯總質(zhì)量，M2焊后焊芯總 質(zhì)量，A焊接電流，h焊接時間。熔敷效率試板尺寸為280mmX 50mmX 20mm.每組試驗取3根焊條，分別在3試板上施焊， 焊條剩余長度50mm，焊前稱量試板重量及測量焊條長度，焊后再稱量試板重量。 將剩余焊條藥皮，用細砂紙擦光，測量焊后焊芯長度和稱量重量E=M1/M2X100%(E 為熔敷效率，M1 3焊條熔敷質(zhì)量，M2 3根熔化焊芯的總質(zhì)量).焊接發(fā)塵量F=(Ag1 +Ag2)X100%(F焊接發(fā)塵量，g張濾紙集塵前后質(zhì)量差， g2棉花集塵前后質(zhì)量差，&3 3根焊條焊接前后質(zhì)量差)焊條耗電率每組實驗取3根焊條，分別在尺寸為280mmX50mmX20mm的3試板上施焊， 焊條剩余長度約為50mm，焊接前后分別稱量3試板的質(zhì)量，增加的質(zhì)量即為熔 敷金屬質(zhì)量。焊接時