材料制備工藝實(shí)驗(yàn)（焊接部分）

材料制備工藝實(shí)驗(yàn)（焊接部分）一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?）焊接生產(chǎn)實(shí)踐表明，在一定的焊接工藝條件下，焊條的質(zhì)量是影響焊縫質(zhì)量的決定性因素，而焊條的工藝性很大程度地取決于焊條藥皮的成分。為了解決實(shí)際生產(chǎn)問題和進(jìn)行科學(xué)研究，往往需要進(jìn)行電焊條的配制。本實(shí)驗(yàn)通過查閱資料，選擇合適的藥皮配方，并掌握焊條的壓涂技術(shù)，初步掌握電焊條的配制方法及過程，認(rèn)識藥皮配方、焊芯成分、焊接工藝對焊接接頭組織性能的影響。2）通過不同熔敷金屬成分焊條堆焊的對比，了解焊芯成分、堆焊工藝對焊縫組織性能的影響。二、實(shí)驗(yàn)儀器各種化學(xué)藥品、天平、玻璃板、量筒、焊芯、電焊機(jī)、烘箱、金相顯微鏡、顯微硬度計(jì)。三、實(shí)驗(yàn)步驟1．焊條的制備（1）焊芯的選?。汉感镜脑O(shè)計(jì)主要考慮焊條直徑和焊條技術(shù)要求，包括理化性能和合金元素的過渡等。目前焊接材料有數(shù)百種，其中大多數(shù)品種系列選用H08A焊芯，借助焊條藥皮過渡合金元素，以獲得各種不同用途的焊條。H08A焊芯直徑為3.2mm，其化學(xué)成分如下表所示。焊芯牌號化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%）H08ACSiMnSPNiCrCu＜0.10＜0.030.3~0.55＜0.03＜0.03＜0.03＜0.03＜0.03（2）藥皮類型的制定：最常用的鈦鈣型藥皮，特點(diǎn)是含較多量的氧化鈦，焊條工藝性能良好，電弧穩(wěn)定，再引弧方便，飛濺很小，熔深較淺，熔渣覆蓋性良好，脫渣容易，焊縫波形特別美觀，可進(jìn)行全位置焊接，尤其適宜于薄板焊接，但是焊縫塑性和抗裂性稍差。隨藥皮中鉀鈉等用量的變化，鈦鈣型藥皮可分為高鈦鉀型、高鈦鈉型等。本實(shí)驗(yàn)選用藥皮成分如下表所示。藥皮成分大理石螢石菱苦土鉀長石石英鈦白粉云母純堿合計(jì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)44%24%4%4%5%15%3%1%100%（3）水玻璃的調(diào)配：水玻璃又名泡花堿，是一種可溶性硅酸鹽，有一種內(nèi)含不同比例的堿金屬氧化物和二氧化硅等組成的復(fù)合溶濟(jì)。焊條用水玻璃有鈉水玻璃，鉀水玻璃，鉀鈉混合水玻璃。其中鈉水玻璃的粘結(jié)性比鉀水玻璃大，價格便宜，常應(yīng)用在鐵合金較多的堿性焊條。鉀水玻璃粘結(jié)性差，單獨(dú)使用很少，但其加在焊條藥皮中能減小熔池深度，減少焊條藥皮在烘焙時的開裂現(xiàn)象，并具有良好的穩(wěn)弧性能。本實(shí)驗(yàn)選用模數(shù)為2.5~2.8的鉀鈉水玻璃（模數(shù)決定著水玻璃的粘結(jié)性能）。（4）焊條藥皮外徑尺寸的控制及其參數(shù)：藥皮的厚薄，直接影響到焊條的焊接工藝性能和焊縫金屬質(zhì)量。過厚，易使藥皮套筒增長，直接影響電弧穩(wěn)定及再引弧性，過薄，保護(hù)不當(dāng)，因此要嚴(yán)格控制。藥皮重量系數(shù)K按下式計(jì)算：式中g(shù)1——藥皮重量，單位g；g2——藥皮部分的焊芯重量，單位g。本實(shí)驗(yàn)K取0.4。（5）用砂紙將焊芯打磨去銹，校直，用天平稱出一根焊芯的重量。（6）取藥皮重量系數(shù)K＝0.4，計(jì)算每種焊條所需藥皮的重量。（7）將稱出的各種輔料放入瓷缽，用瓷棒攪拌均勻，要求藥粉顏色一致，不得有塊狀、粒狀存在，不得將干粉撒出。為防止搓制焊條時藥皮粘玻璃板，可留出少量干粉，但搓制后期必須全部用到焊條上。（8）逐漸加入水玻璃，輕輕攪拌，直至可以形成“面團(tuán)狀”。（實(shí)驗(yàn)時可一滴一滴地加入水玻璃，切不可一次加入過多。）（9）將濕混好的濕粉沿焊芯長度方向均勻分布涂在焊芯上，再用雙手使焊芯在玻璃板上輕輕滾動，使藥皮逐漸均勻牢固地粘在焊芯上，注意焊芯的一端留出20mm左右的無藥皮夾持端，非夾持端要漏出焊芯，不要形成包頭。（10）搓好的焊條經(jīng)24小時晾干，然后再放入烘箱內(nèi)烘干，在180~220℃烘干2小時。（11）烘干后的焊條，需要磨頭、檢查質(zhì)量，如藥皮有裂縫、剝落即為不合格。2．焊條工藝性能分析利用自制焊條及市售J422進(jìn)行焊接，觀察并分析焊接電弧的穩(wěn)定性、焊縫成形、飛濺、脫渣性、焊接發(fā)塵量等工藝性能。（1）電弧穩(wěn)定性測定1）滅弧、喘息次數(shù)測定：在5mm×100mm×300mm的Q235鋼板上，在直流焊機(jī)上施焊，焊條尾端余50mm，記錄每根焊條的滅弧、喘息次數(shù)。折合滅弧次數(shù)＝滅弧次數(shù)+1/2喘息次數(shù)2）再引弧性能測定：用焊條在5mm×100mm×300mm的Q235鋼板上焊接15秒后斷弧，立即在5mm×100mm×300mm的Q235鋼板上再引弧，記錄斷弧后至再引弧之間的間隔時間為1、2、3、4、5、6、7秒，每次再引弧應(yīng)在鋼板的冷點(diǎn)上進(jìn)行，引弧成功兩次或兩次以上者判為再引弧通過。再引弧時以焊條熔化端與鋼板接觸為準(zhǔn)，不得做敲擊動作，不得破壞焊條套筒。3）飛濺的測定：用300mm×100mm×5mm的Q235鋼板，豎直放在厚3mm的紫銅板上，用1mm厚、300mm高的紫銅板圍成橢圓形直筒，加以屏蔽。在鋼板上面用φ3.2mm焊條進(jìn)行單道焊，每根焊條熔化350mm，焊后將其筒內(nèi)飛濺（渣和鐵珠）收集（鋼板和焊縫上的飛濺可忽略不計(jì)），用天平稱其重量。飛濺率（%）＝飛濺量(g)/（焊前焊條重-焊后焊條重）×100%（4）熔化系數(shù)、熔敷系數(shù)、焊條效率的測定將300mm×100mm×5mm鋼板稱重，用φ3.2mm的焊條利用交流焊機(jī)焊接，焊接電流200A±5A，焊條熔化長度350mm，用秒表記錄時間。1）焊條熔化系數(shù)(g/Ah)＝(焊前焊芯重g-焊后焊芯重g)/焊接電流A×焊接時間h）2）焊條熔敷系數(shù)(g/Ah)＝(焊后板重g-焊前板重g)/（焊接電流A×焊接時間h）3）焊條效率（%）＝焊條熔敷金屬重量g/熔化焊芯的重量g（5）焊縫成形及流動性1）Q235鋼試板尺寸為300mm×100mm×5mm，與水平面成10°角放置，用焊條進(jìn)行上坡焊和下坡焊，上坡焊時焊條與母材成10°角，下坡焊時焊條與母材成80°角。焊接過程中觀察熔渣流動性是否適宜，有無趕渣情況等，并作好記錄。2）焊后脫渣，觀察其焊縫成形，看焊縫兩邊是否整齊，波紋是否均勻美觀，焊縫寬窄是否一致，并拍照。（6）脫渣性在兩塊300mm×100mm×5mm的Q235鋼板間開70°坡口，用φ3.2mm的焊條在坡口中間焊一層長250mm的焊縫，焊接電流200A±10A，焊后用鐵錘錘擊試板中心。脫渣長度測量可分三種情況：1）未脫渣：渣完全未脫，呈焊后原始狀態(tài)。2）嚴(yán)重沾渣，渣表面已脫落，但仍有薄渣層，未露出金屬表面。3）輕微沾渣：焊縫兩側(cè)有粘渣，中間部分已全露出焊縫金屬。4）未脫渣總長＝未脫渣長度＋0.5×嚴(yán)重粘渣長度＋0.2×輕微粘渣長度5）脫渣率＝（焊縫總長－未脫渣總長）/焊縫總長×100%6）拍照。3．焊接接頭金相組織及硬度（1）自制焊條焊接接頭金相組織的觀察及硬度的測定1）取自制焊條焊接的焊縫，用手工鋸切開，制取試樣。打平、磨光、拋光、用體積分?jǐn)?shù)3%的硝酸酒精腐蝕，然后在金相顯微鏡下觀察。2）用HV1000型顯微硬度計(jì)測量焊接接頭的硬度，分別測量母材、熱影響區(qū)、過渡區(qū)、焊縫區(qū)，各測三個點(diǎn)，畫出硬度曲線。維氏硬度計(jì)使用方法如下：①連接電源，打開電源開關(guān)。②降低工作臺支撐面，將試樣放在支撐面上。③調(diào)整支撐面的高度，直到從目鏡中觀察到清晰的試樣表面。④調(diào)整試樣位置，使欲測硬度點(diǎn)位于視場中心。⑤將硬度頭順時針旋轉(zhuǎn)90°正對準(zhǔn)試樣。⑥調(diào)高支撐面，使試樣剛好與硬度頭接觸。⑦施加負(fù)荷，并保持15s。⑧卸載，降低支撐面，將硬度頭逆時針旋轉(zhuǎn)90°，使顯微鏡系統(tǒng)對準(zhǔn)試樣表面。⑨調(diào)整支撐面高度，直到視場中看到清晰的壓痕。⑩測量壓痕兩對角線的長度，取平均值，查表得出該點(diǎn)的硬度值。

（2）堆焊焊條焊接接頭金相組織的觀察及硬度的測定1）取堆焊焊條焊接的焊縫，用手工鋸切開，制取試樣。打平、磨光、拋光、用體積分?jǐn)?shù)3%的硝酸酒精腐蝕，然后在金相顯微鏡下觀察。2）用HV1000型顯微硬度計(jì)測量焊接接頭的硬度，分別測量母材、熱影響區(qū)、過渡區(qū)