低氫交流焊條焊接低鈦脫氧途徑研究畢業(yè)論文

1、低氫交流焊條焊接低鈦脫氧途 徑研究畢業(yè)論文 核準(zhǔn)通過, 歸檔資料。 未經(jīng)允許, 請(qǐng)勿外傳! 核準(zhǔn)通過, 歸檔資料。 未經(jīng)允許, 請(qǐng)勿外傳! 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 作 #:學(xué)號(hào)： 學(xué)院（系、部）：材料工程學(xué)院 專 業(yè)： 材料成型及控制工程（焊接方向） 題目: 低氫交流焊條焊接低鈦脫氧途徑研究 指導(dǎo)者： 評(píng)閱者： 2008年6月 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文）中文摘要 目前，低氫交流焊條焊接由于脫氧及交流焊接電弧不穩(wěn)定等問題， 大都采用在藥皮中加入10%左右的高鈦脫氧方式進(jìn)行配方設(shè)計(jì)。但高鈦 含量藥皮導(dǎo)致成本過高，同時(shí)熔滴以顆粒狀形式過渡，其工藝性能有待 改善。本文針對(duì)該問題開展了低氫交流焊條低鈦含量藥

2、皮配方設(shè)計(jì)及工 藝性能、力學(xué)性能試驗(yàn)研究工作。研究工作表明，在低Ti含量藥皮前 提下，采用高堿度藥皮配合Si、Mn聯(lián)合脫氧設(shè)計(jì)思路研制低鈦低氫交 流焊條，經(jīng)實(shí)驗(yàn)室配方調(diào)試試驗(yàn)，可以獲得和高Ti藥皮相當(dāng)?shù)囊苯鹈撗?效果。低Ti含量藥皮焊條，可以通過另外添加低電離電壓的Ca、Na 等物質(zhì)增加其焊接電弧的穩(wěn)定性，達(dá)到和高Ti含量藥皮基本相當(dāng)?shù)牡?壓交流穩(wěn)弧性能。采用本設(shè)計(jì)方案研制的低氫交流焊條具有良好的工藝 性能和力學(xué)性能并保持其原有的低氫特性，完全滿足產(chǎn)品的技術(shù)性能指 標(biāo)要求，與市售SH506、NJ506現(xiàn)行產(chǎn)品性能基本相當(dāng)，熔滴過渡呈現(xiàn) 較好的噴射過渡，工藝操作性能優(yōu)于高Ti焊條，其性價(jià)比優(yōu)勢(shì)明

3、顯， 有著很好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。 關(guān)鍵詞低氫交流焊條焊條藥皮冶金脫氧熔渣 第I頁(yè) 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文）外文摘要 Title The study on lowtitanium desoxydation of low-hydrogen alternating current electrode Abstract At present, as existing problem of desoxydation and electrie arc instability , the lowhydrogen alternating current welding adopts the way to d

4、eoxidize in adding about 10% titanium into coating to make a ingredient design However, the high content of titanium in coat causes high cost, simultaneously its droplet adopt the way of globular transfer and the operation performance should be improved The subject make a ingredient design of low co

5、ntent of titanium in low-hydrogen alternating current electrode coat and start the study of operation performance and mechanical property for the problem Research shows that By debugging the ingredient design in labor a to ry, adop t the t hinking of using high basi city coating associate with Si, M

6、n to deoxidize on the basis of adopting coating with low titanium can obtain metallurgical desoxydation effect as good as adopting coa ting with high titanium Adding ot her low-ioniza tion volt age matter such as Ca Na into low titanium coating can achieve the performance of low-volt age ac electric

7、 arc st abili ty as high titanium coa ting. The low hydrogen ac electrode designed has a good operation performance and mechemical property and also mairrtain its original low hydrogen characteristics, fully meet the technical performetnee requirement of products, and its performance as good as SH50

8、6, NJ506 saled in the market, and its droplet presents spray tremsfer so its operation performance is bet ter than high titanium elec trode, the adva nt age of its cos t performance is obvious, so it has a very good economic and social benefit. Keywords ：low-hydrogen alternating current electrode el

9、ectrode coating metallurgical desoxydationslag 目錄 前 言1 第一章緒論2 1. 1鈦鐵在電弧焊接過程中的冶金作用2 1. 2低氫交流焊條藥皮降鈦的可行性分析3 1.3課題主要工作4 第二章低鈦交流焊條配方設(shè)計(jì)及試制5 2. 1低鈦焊條藥皮配方設(shè)計(jì)5 2. 1. 1總體設(shè)計(jì)方案5 2. 1.2渣系的確定6 2.1.3原材料的選擇7 2. 2焊條實(shí)驗(yàn)室試制8 第三章試制焊條工藝評(píng)定試驗(yàn)11 3. 1焊接工藝性能評(píng)定方法11 3. 2工藝評(píng)定試驗(yàn)條件11 3. 3工藝評(píng)定試驗(yàn)結(jié)果14 3. 4藥皮含水量測(cè)試15 第四章熔敷金屬理化性能分析測(cè)試16 4

10、.1熔敷金屬化學(xué)成分分析16 4. 2熔敷金屬力學(xué)性能試驗(yàn)17 4. 3金相顯微組織分析18 4. 4熔敷金屬斷口形貌分析20 第五章 脫氧途徑與焊條性價(jià)比的討論23 5. 1不同Ti含量脫氧對(duì)焊條工藝性能的影響比較23 5. 2不同Ti含量脫氧對(duì)力學(xué)性能的影響比較24 5.3不同Ti含量脫氧對(duì)交流穩(wěn)弧性能的影響比較25 5.4不同Ti含量脫氧的經(jīng)濟(jì)成本比較25 第六章結(jié)論27 致謝28 參考文獻(xiàn)29 第III頁(yè) -UL.-JL- 刖旨 目前，重要的焊接結(jié)構(gòu)均采用低氫型的焊接材料進(jìn)行施焊，以抑制氫致 裂紋誘發(fā)的脆性破壞事故。長(zhǎng)期以來，國(guó)內(nèi)低氫焊條發(fā)展主要以適合直流焊 接用的低氫鈉型E5015焊

11、條和適合交直流兩用的低氫鉀型E5016焊條為主。 近年來，隨著國(guó)內(nèi)焊條市場(chǎng)產(chǎn)品性價(jià)比競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈，在保證性能的前提下 降低產(chǎn)品的制作成本，是焊接材料制造企業(yè)急迫關(guān)注的問題?？紤]到電弧熔 焊過程本質(zhì)上是熔渣-氣相-液態(tài)金屬三相間交互作用的一復(fù)雜冶金過程，利 用焊接冶金基本原理來有效控制有利冶金反應(yīng)的反應(yīng)方向及進(jìn)行的限度，降 低貴重原料的氧化燒損，以達(dá)到盡可能地減少造渣材料中昂貴材料組分所占 比例的目的，是提高焊條產(chǎn)品性價(jià)比的有效途徑。為此本畢業(yè)設(shè)計(jì)與南京林 肯電氣有限公司（原南京市電焊條廠）開展合作，以企業(yè)為試驗(yàn)研發(fā)基地， 利用高校的微觀分析技術(shù)，開展低氫交流焊條低鈦脫氧途徑的研究。E5016

12、低氫鉀型焊條適合交直流兩用，應(yīng)用中具有方便、靈活、節(jié)能等眾多的優(yōu)勢(shì)， 目前是該公司的主導(dǎo)產(chǎn)品。藥皮配方的研制是該產(chǎn)品的核心技術(shù)，也是挖掘 降低制造成本潛力的重要方面。根據(jù)公司提供的該產(chǎn)品技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，公司 現(xiàn)行的交直流兩用低氫鉀型E5016焊條產(chǎn)品，藥皮組成中鈦鐵含量為10%, 而目前鈦鐵原料的市場(chǎng)售價(jià)日益高漲，已高達(dá)19490元/噸。若能用技術(shù)的方 法將焊條藥皮中鈦鐵含量由現(xiàn)行的10%降至4%的水平，每噸焊條將節(jié)約原料 成本約200元。按每年生產(chǎn)5000噸計(jì)算，可直接節(jié)約制造成本100萬元。這 對(duì)目前國(guó)內(nèi)焊條行業(yè)平均利潤(rùn)率僅為5%的焊條制造企業(yè)無疑是一筆可觀的 經(jīng)濟(jì)效益。同時(shí)降低藥皮鈦含量又

13、可減少稀有貴重資源的消耗，擴(kuò)大產(chǎn)品的 利潤(rùn)空間，增強(qiáng)企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。為此開展本課題的研究具有顯著的技術(shù) 經(jīng)濟(jì)效益。 第一章緒論 1.1鈦鐵在電弧焊接過程中的冶金作用 金屬Ti是一種化學(xué)性質(zhì)極為活潑的元素，對(duì)0有很強(qiáng)的親合力。在Al、Mg、 Mn、Si等金屬中與0的親和力最大。由于其化學(xué)活性強(qiáng)，自然界很少有游離態(tài) 的金屬鈦，屬我國(guó)較為稀缺的貴重資源。國(guó)內(nèi)焊接材料制造一般都采用含鈦量 在35%-45%的鈦鐵合金天然礦石加工成粉末后作為藥皮原材料。在焊接電弧髙 溫條件下，鈦優(yōu)先與電弧氣氛中的氧結(jié)合成TiO2從而進(jìn)入熔渣被除掉。同時(shí)由 于鈦與氧有極強(qiáng)的親和力，在焊接高溫下已被氧化的金屬鐵，在有金屬T

14、i存在 的條件下將被還原，即有如下的反應(yīng)： Ti+O2=TiO2(1-1) Ti+FeO=Fe+TiO2(1-2) 此即產(chǎn)生脫氧效果。上述反應(yīng)由于受溫度影響很大，因此反應(yīng)可以向右，也可 向左進(jìn)行，這完全取決于反應(yīng)所處的實(shí)際溫度。而在焊接熱循環(huán)過程中未被氧 化的Ti才正真過渡到焊縫金屬中，使焊縫金屬組織細(xì)化以保證足夠的塑性和韌 性。不過，實(shí)際焊接條件下金屬Ti向焊縫金屬中過渡量幾乎為零，Ti在焊條電 弧焊接過程中由藥皮向焊縫的過渡系數(shù)僅為3-4%左右。從這點(diǎn)來看，利用焊條 藥皮中Ti向焊縫金屬過渡來細(xì)化組織性能是很有限的，在經(jīng)濟(jì)上也是不可取 的。另一方面，金屬鈦在電弧髙溫下的電離電壓十分低，只有

15、6.81V,因此電 弧氣氛中的鈦對(duì)維持電弧的穩(wěn)定性又起到十分良好的作用。特別是在交流焊接 條件下電源電壓過零的瞬間，電弧的穩(wěn)定燃燒只有靠熱發(fā)射電子來滿足電弧的 穩(wěn)定性。這就造成交流焊條藥皮配方對(duì)金屬鈦具有較強(qiáng)的依賴性，才能較好地 滿足交流焊接電弧的穩(wěn)定性和冶金脫氧效果。傳統(tǒng)的低氫交流焊條藥皮設(shè)計(jì)也 就采用較高的鈦含量來保證交流電壓過零電弧的穩(wěn)定性和冶金脫氧效果。根據(jù) 公司已開展的降鈦工藝試驗(yàn)，當(dāng)藥皮中的鈦鐵含量低于10%時(shí)，工藝性能就呈 現(xiàn)明顯的交流焊接電弧不穩(wěn)定的現(xiàn)象，尤其是低電壓焊接更為突出。同時(shí)焊縫 金屬的夾雜物數(shù)量也明顯增加，表明脫氧效果不佳。由此可以看出，焊條藥皮 中降低鈦鐵含量的關(guān)

16、鍵問題是要解決低鈦條件下的脫氧及如何增加低壓交流 電弧的穩(wěn)定性問題。 1.2低氫交流焊條藥皮降鈦的可行性分析 根據(jù)鈦在焊接過程中冶金作用，降低焊條藥皮中鈦含量，必須針對(duì)鈦在 焊接過程中的主要作用，從焊接冶金作用原理角度尋找降鈦后的補(bǔ)償措施。 根據(jù)焊接化學(xué)冶金原理，金屬鈦在電弧高溫條件下的脫氧本質(zhì)上是鈦與 氧的氧化還原反應(yīng)。由于焊接過程是一非平衡的熱過程，決定氧化還原反應(yīng) 的溫度隨時(shí)間和空間位置又是在不斷變化的。根據(jù)美國(guó)麻省理工學(xué)院 T.W.Eagar教授及C. S. Chai博士對(duì)焊接過程化學(xué)冶金反應(yīng)進(jìn)行的限度開展的熱力 學(xué)研究網(wǎng)，以及chai. Eagar131對(duì)熔渣-金屬間化學(xué)冶金反應(yīng)前后

17、合金元素的變化 研究，合金元素在焊接過程中的氧化還原行為既可呈現(xiàn)正向向焊縫金屬過渡增加的 變化，也可呈現(xiàn)負(fù)向被氧化燒損減少的變化。通過不斷改變化學(xué)冶金反應(yīng)的成分條 件，發(fā)現(xiàn)對(duì)某一確定成分的熔渣，存在一化學(xué)冶金反應(yīng)前后合金元素?zé)o變化的中性 點(diǎn)(neutral point)o這表明，焊接過程鋼一渣間的化學(xué)反應(yīng)方向是在不斷變化的， 既可以是氧化反應(yīng)方向，也可以是還原反應(yīng)方向，中性點(diǎn)即是氧化-還原反應(yīng)的轉(zhuǎn) 折點(diǎn)。 分析上述學(xué)者對(duì)焊接化學(xué)冶金理論的研究報(bào)道，可以作出以下一些對(duì)降 低藥皮鈦含量有益的技術(shù)設(shè)想。首先，鈦在焊接冶金過程中必定存在一個(gè)化 學(xué)冶金反應(yīng)前后成分無明顯變化的中性點(diǎn)，該中性點(diǎn)表明在焊條藥

18、皮中過多 地增加鈦含量實(shí)際上是以過高的成本來?yè)Q取有限的性能改善。隨著藥皮中鈦 含量的增加，過渡到焊縫金屬中的鈦含量并不會(huì)成正比例的增加。因此中性 點(diǎn)對(duì)應(yīng)鈦含量可能是焊條藥皮中的最經(jīng)濟(jì)的鈦含量，超過該含量意味著用髙 昂的成本代價(jià)來?yè)Q取過低的冶金效果，這在技術(shù)經(jīng)濟(jì)上是不取的。其次，既 然單一的金屬鈦在焊接冶金過程中的冶金脫氧效果在達(dá)到某一極限后，就呈 衰減的態(tài)勢(shì)，如果此時(shí)能引入其它一些冶金脫氧機(jī)制，在低鈦的基礎(chǔ)上應(yīng)該 是有可能滿足冶金脫氧效果的。 為了探索解決低氫交流焊條藥皮降鈦后帶來的電弧穩(wěn)定性問題，考慮到 電弧的穩(wěn)定性本質(zhì)上是如何保證焊接電弧區(qū)域產(chǎn)生足夠的帶點(diǎn)粒子問題，金 屬鈦雖然電離電壓低，

19、但靠其電離產(chǎn)生的離子來維持電弧的穩(wěn)定性在經(jīng)濟(jì)上 是不提倡的。目前已經(jīng)得到的與金屬鈦在高溫下的電離電壓大致相當(dāng)?shù)脑?有K、Na、Ca Fe、Al、Mg等元素。能否電弧氣氛中適當(dāng)?shù)卦黾拥统杀镜囊?電離物質(zhì)以取代價(jià)格高昂的金屬鈦，這在技術(shù)上是具有可行性的。 1.3課題主要工作 根據(jù)上述分析，將焊條藥皮中的鈦鐵含量由10%降低到4%的程度，可根 據(jù)焊接冶金原理，通過一系列配方調(diào)試試驗(yàn)，并進(jìn)行工藝性能及力學(xué)性能的 綜合評(píng)定，探索低氫交流焊條低鈦脫氧經(jīng)濟(jì)可行的最優(yōu)途徑，最終確定優(yōu)化 的藥皮組成。為此本課題的主要工作有： 1焊條配方設(shè)計(jì)及制作； 2焊接工藝性能試驗(yàn)； 3熔敷金屬化學(xué)成分分析； 4熔敷金屬力

20、學(xué)性能試驗(yàn)； 5熔敷金屬金相分析和斷口分析； 6試驗(yàn)結(jié)果綜合分析討論。 第26頁(yè) 第二章低鈦交流焊條配方設(shè)計(jì)及試制 2.1低鈦焊條藥皮配方設(shè)計(jì) 藥皮的配方設(shè)計(jì)是焊條產(chǎn)品的核心技術(shù)，藥皮配方在焊接過程中的冶金 行為及形成的冶金保護(hù)效果，直接決定了焊條操作的工藝性能和形成焊縫金 屬的力學(xué)性能。藥皮配方設(shè)計(jì)的任務(wù)即是綜合考慮滿足良好的工藝性能和力 學(xué)性能并兼顧制造性能，在此基礎(chǔ)上還須考慮制造成本，即在滿足性能前提 下，盡可能地運(yùn)用低成本制造技術(shù)，使產(chǎn)品具備最佳的性價(jià)比。 2.1.1總體設(shè)計(jì)方案 焊條藥皮組成一般由造渣劑、造氣劑、脫氧劑、合金劑、粘結(jié)劑組成 1根據(jù)焊條藥皮為低氫型的要求，藥皮組成中應(yīng)采

21、用不含結(jié)晶水的造渣 原料。通常，堿性造渣材料基本都未含有結(jié)晶水，但酸性造渣材料容易吸附 水并以結(jié)晶水的形式存在。由于結(jié)晶水的去除僅靠焊條使用前的300-C溫度 烘干是不能去除掉的，只有在溫度達(dá)到800-C條件下方能將其去除。而適量 的酸性造渣材料又是調(diào)節(jié)熔渣酸度，確保工藝性能必不可少的組成物質(zhì)，這 對(duì)焊接材料保持低氫特性具有不利的一面。為此精選不含結(jié)晶水的酸性造渣 材料以保持低氫特性，是設(shè)計(jì)中需考慮的重要方面。 2根據(jù)低氫焊條焊縫金屬需具備高韌性的要求，焊縫金屬中氧含量應(yīng)控 制在較低的水平，一般要求為300-400ppm含量。在焊條電弧焊條件下，熔敷 金屬的保護(hù)由渣-氣聯(lián)合保護(hù)來實(shí)現(xiàn)，其中熔渣

22、對(duì)高溫液態(tài)金屬處于直接接觸 狀態(tài)。高溫氧化主要在熔渣和液態(tài)界面上進(jìn)行，因此控制熔渣具備較高的堿 度以弱化熔渣対金屬的擴(kuò)散氧化和沉淀氧化作用顯得更為重要。增加熔渣堿 度主要靠提高配方中堿性氧化物質(zhì)CaO比例來實(shí)現(xiàn)，CaO可通過大理石(主 要成分為CaC03)在電弧高溫的分解來保證?？紤]到大理石是一種極為廉價(jià)的 原料，現(xiàn)行市售價(jià)格僅為35元/噸。因此增加其在藥皮中的比例有利于成本 的降低。 3為從冶金除氫的角度來進(jìn)一步降低焊縫金屬的氫含量，可在藥皮中加 入一定量的螢石(CaF2)o根據(jù)冶金原理，螢石中F在電弧高溫下與H可結(jié)合 成HF氣體而逸出熔池金屬。因此利用螢石的該作用可以達(dá)到冶金去氫的目 的。

23、本方案總體上對(duì)降氫采取一防而脫的技術(shù)控制措施。 4為實(shí)現(xiàn)低鈦降成本的目的，針對(duì)鈦在焊接過程中的冶金作用，采取控 制藥皮中的鈦鐵含量在4%的水平，利用鋼焊芯中Mn、Si配合藥皮中少量的 硅鐵、和猛鐵合金，采用Si-Mn聯(lián)合脫氧的方式，實(shí)現(xiàn)低鈦條件下多元脫氧 技術(shù)措施。由于熔渣堿度設(shè)計(jì)較高，Si、Mn、Ti等有益合金元素的燒損可 以被減少，氧化還原反應(yīng)的中性點(diǎn)可以維持在較低的水平上，進(jìn)而達(dá)到與高 鈦相當(dāng)?shù)拿撗跣Ч?。在此條件下可最大限度地降低藥皮中價(jià)格高昂金屬元素 所占的比例。同時(shí)為保持低鈦條件下交流電弧的穩(wěn)定性，焊條藥皮中可適當(dāng) 添加含Na的物質(zhì)，利用Na具有極低的高溫電離電壓來補(bǔ)償降鈦導(dǎo)致的帶電

24、 粒子的減少問題。 2.1.2渣系的確定 根據(jù)總體設(shè)計(jì)方案，藥皮渣系設(shè)計(jì)為CaO-CaF-SiO2-TiO2系，該渣系以 大量的60、CaF2為堿性造渣物質(zhì)，輔以Si02、Ti02酸性造渣物質(zhì)調(diào)節(jié)液態(tài)熔 渣的流動(dòng)性，使其具有良好的工藝性能。為解決Si02附帶的結(jié)晶水造成的焊 縫增氫問題，原料選用經(jīng)900-C高溫鍛燒的硅微粉原料，而不用常規(guī)帶有結(jié) 晶水的石英作原料，這樣可以最大限度地降低焊接電弧區(qū)氫的來源。為保證 熔渣具有足夠的堿度，藥皮配方中堿性造渣物質(zhì)CaC03+CaF2的總量控制在60% 以上，而酸性造渣物質(zhì)Si02+ Ti02控制在10%以下，這樣可以保證熔渣的堿 度控制在2左右的高堿度

25、范圍。為確保熔渣的脫渣性能良好，可在藥皮組分 中加入適量的ZrO2,利用形成熔渣后Zr02低表面張力特性富集在鋼-渣界面, 凝固后形成線膨脹系數(shù)較大的渣殼來改善脫渣性能。試驗(yàn)中Zr02是錯(cuò)英砂的 形式加入的。為提高交流焊接效率，并進(jìn)一步改善焊條的電弧噴力，可在藥 皮中加入一定量的鐵粉，利用鐵粉在焊接電弧中釋放一定的熱量來增加電弧 的噴力。目前市售鐵粉有水霧化鐵粉和還原鐵粉兩種供貨狀態(tài)。考慮到還原 鐵粉在制作上采用氫氣還原其中的氧，因而鐵粉中的氧含量比水霧化制作的 鐵粉更低。本焊條藥皮中即選擇這種低氧含量的還原鐵粉。上述方案采用的 主體原料價(jià)格較低廉、供貨渠道有保障。 Si、Mn合金元素的添加量

26、在參考其過渡系數(shù)的前提下，采用根據(jù)試驗(yàn)結(jié) 果校正的方法確定出最后的添加量。 為使焊條能夠制作，配方設(shè)計(jì)必須使其具有較好的壓涂性能，即用水玻 璃濕拌后，混合物料具有較好粘結(jié)性能，這樣方可經(jīng)油壓擠壓成焊條半成品。 對(duì)于CaCOs+CaF2含量較高的高堿度藥粉，由于吸水性不好因而其壓制性能都 較差。為了增加其壓涂性能，配方中釆用敖甲基纖維素(簡(jiǎn)稱CMC)增塑劑 來改善壓涂性能。拔甲基纖維素的化學(xué)分子式為C6H702(0H)2CH2C00Nan,為 一種高分子有機(jī)物質(zhì)，吸水性極強(qiáng)。吸水后具有很強(qiáng)的粘結(jié)性能，加入高堿 度的混合粉中攪拌均勻后即在顆粒物料表面形成一層粘性薄膜，該薄膜在壓 制時(shí)即可使物料具有

27、很好的壓制性能。關(guān)于有機(jī)物的加入是否會(huì)增加焊縫金 屬的焊氫量問題，設(shè)計(jì)中作了這樣的考慮。根據(jù)資料手冊(cè)提供的數(shù)據(jù)馥甲基 纖維素的燃點(diǎn)只有200-C左右,這樣焊條壓制后還需經(jīng)350-C的高溫烘培，因 此加入的竣甲基纖維素在焊條壓制成型后經(jīng)高溫烘培即可燃燒碳化。因而藥 皮組成中的氫實(shí)際上已消失，因此焊接過程中不致造成焊縫金屬的增氫。采 用這樣的增塑劑與傳統(tǒng)的用純堿作增塑劑相比焊縫金屬的擴(kuò)散氫含量將會(huì)控 制得更低，這是因?yàn)樗幤ぶ羞^多的純堿含量會(huì)增加焊條產(chǎn)品在使用前的吸潮 性，這對(duì)控制焊縫金屬氫含量是很不利的。而本設(shè)計(jì)配方中純堿的量控制在 0. 4%的含量，僅利用其Na元素在高溫狀態(tài)的低電離電壓來達(dá)到提

28、髙交流焊接 穩(wěn)弧性的目的。 2.1.3原材料的選擇 焊條藥皮使用的原材料嚴(yán)格按相應(yīng)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的成分進(jìn)行篩選，并 嚴(yán)格控制原材料的S、P含量及微量元素的含量。本實(shí)驗(yàn)中所用H08A焊芯化 學(xué)成分見表2. 1所示，公司提供的原材料成分滿足表2. 2的成分要求。 表2. 1 H08A焊芯化學(xué)成分（wt%） CSi Mn P s Ni Cr M 0 其 他 0. 08 0. 07 75 0.4 2 0. 02 1 0.01 5 0. 1 7 0.01 2 w 0.2 0 表2. 2藥皮原材料的化學(xué)成分要求 藥粉名 稱 化 學(xué) 成 分 大理石 CaC0397%; Si021.0%; P0. 03% S

29、97%; Si022. 0%; S0. 03%; 螢石 P98%; Fe2030. 20%: S0. 02%; 硅微粉 P92%; S0. 03%; P60%; Si0232%; 錯(cuò)英砂 S0. 03%;P0. 09% Ti:35-45%; Si4. 5%; Al8. 0%; 鈦鐵 S0. 03%; P0. 05% Mn:80-85%: C0. 7%; Si2. 0%; 低碳猛鐵 S0. 03%; P0. 30% Si:40-47%; Mn0. 7%; CKO. 5%; 霧化硅鐵 S0. 02%; P98%; Mn0. 4%; Si0. 15%; 還原鐵粉 C0. 05%; S0. 02%;

30、P0. 02%;氫損 98%: NaCLl. 2%; Fe2030. 2% 2. 2焊條實(shí)驗(yàn)室試制 焊條藥皮的配方設(shè)計(jì)過程中，在保持熔渣堿度、鈦鐵含量在前述水平的 前提下，對(duì)變動(dòng)組分采用正交設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)出若干組的配比（見表2. 3所示）, 然后在實(shí)驗(yàn)室制作成焊條供焊接工藝及焊縫力學(xué)性能評(píng)定用。根據(jù)工藝評(píng)定 的結(jié)果篩選出較為合理的配方，在此基礎(chǔ)進(jìn)一步優(yōu)化配比。 將設(shè)計(jì)的配方在實(shí)驗(yàn)室用天平按2Kg藥粉稱取各種物料按比例配制，經(jīng) 圖2.1焊條試制用試驗(yàn)機(jī) 圖2. 2試制焊條 10分鐘的干混均勻后加入模數(shù)為3.1,濃度為42 Be，的鉀鈉水玻璃濕攪拌 直至混合均勻并具有良好粘性物料。在實(shí)驗(yàn)室用25噸焊

31、條壓涂試驗(yàn)機(jī)（圖 21所示）壓制成半成品焊條（圖2. 2所示）。焊芯用成分滿足表2. 1 要求的H08A焊接用鋼絲，壓制前將涂料放入料缸中，調(diào)整偏心在土5%以內(nèi)， 待油壓穩(wěn)定后連續(xù)送進(jìn)焊芯。壓制好的焊條在鐵刷砂輪上進(jìn)行磨頭磨尾，然 后擺放在木架上室溫自然晾干。經(jīng)約10小時(shí)自然晾干后進(jìn)行350-CXlh的高 溫烘焙便制得所需的焊條。 將試制的焊條保存，工藝評(píng)定前考慮到焊條制作時(shí)雖經(jīng)烘焙，但經(jīng)過一 定的保存期仍會(huì)有吸潮現(xiàn)象發(fā)生。為不影響評(píng)定結(jié)果，使用前應(yīng)再經(jīng)300-C Xlh的烘干。 表2. 3 設(shè)計(jì)試驗(yàn)配方（wt%） 大 金 紅 石 Ti 02 硅 微 粉 Si 02 錯(cuò) 英 砂 Zr 02+

32、Si 02 低 碳 鐵 Mn +F e 霧 化 硅 鐵 Si +F e 鈦鐵Ti+Fe CM C 純 堿 Na2 C03 鐵 粉 F e 理 石 Ca C03 螢 石 Ca f2 5 0. 1 38 24 3 6 2 6 4 0.4 5 8 0 5. 0. 1 40 22 3 6 2 6 4 0.4 5 8 0 5. 0. 1 42 20 3 6 2 6 4 0.4 5 8 0 5. 0. 1 44 18 3 6 2 6 4 0.4 5 8 0 5 0. 1 46 16 3 6 2 6 4 0.4 5 8 0 42 20 1 9 2 5. 0. 1 0 5 6 4 8 0.4 5 0 1 42

33、 20 2 7 2 6 4 0.4 5 8 0 5 0 1 42 20 3 6 2 6 4 0.4 5 8 0 4. 0 1 42 20 4 5 2 7 4 0.4 5 8 0 5 0 1 42 20 4 5 2 6 4 0.4 5 8 0 6 0 1 42 20 4 5 2 5 4 0.4 5 8 0 經(jīng)過反復(fù)調(diào)試， 本課題最終確定的藥皮配方如表24所示。 表2. 4 確定的焊條藥皮成分的組成（wt%） 大 螢 金 硅 錯(cuò) 低 霧 鈦 CM 純 鐵 理 石 紅 微 英 碳 化 Ti C 堿 粉 +F 石 Ca 石 粉 砂 硅 e Na2 F Ca f2 Ti Si Zr 鐵 鐵 COs e

34、C03 02 02 O2+ Mn Si Si +F +F 02 e e 5 0. 1 42 20 3 6 2 6 4 0.4 5 8 0 第三章試制焊條工藝評(píng)定試驗(yàn) 3.1焊接工藝性能評(píng)定方法 焊條的工藝性能主要指焊條操作使用性能，由于目前尚無法做到定量 化，但在實(shí)際中又是用戶十分敏感的問題，目前市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)對(duì)工藝操作性能要 求也十分苛刻。本試驗(yàn)按照南京林肯電氣有限公司焊條研發(fā)工藝操作性能的 評(píng)定規(guī)則（見附錄）采用10分制進(jìn)行評(píng)定，工藝評(píng)定著重從以下幾個(gè)方面由 公司經(jīng)驗(yàn)豐富的焊條產(chǎn)品專業(yè)評(píng)定師進(jìn)行操作評(píng)定。評(píng)定過程中以公司現(xiàn)有 的E5016焊條（牌號(hào)為NJ506）和上海電焊條廠市售同類E5016焊

35、條（牌號(hào) 為SH506）產(chǎn)品為參照物進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)。評(píng)定的內(nèi)容包括： 1電弧推力；2熔池的清晰度；3熔渣的流躺性；4焊條小電流焊接抗 粘條性；5藥皮的抗剝脫性；6焊條的引弧性；7抗氣孔敏感性；8電弧 的穩(wěn)定性；9脫渣性；10焊道的外觀；11飛濺大小； 焊條工藝評(píng)定時(shí)將試制焊條、公司現(xiàn)品NJ506及上海電焊條廠市售產(chǎn)品 SH506在完全相同的條件下焊接，分別就上述每一方面進(jìn)行比較。 3. 2工藝評(píng)定試驗(yàn)條件 采用交流焊機(jī)進(jìn)行焊接，分別進(jìn)行平焊和立焊兩種位置，以考察焊條的 全位置焊接操作性能。工藝評(píng)定用的焊接參數(shù)見表3.1所示。圖3.1為工藝 表3.1 焊接參數(shù) 焊接焊條直電源電流電壓 位置徑/mm

36、種類/A/V 焊縫 層數(shù) 焊 立向上 交流 160 25 27 130 140 25 27 160 170 25 27 圖3.1工藝性能評(píng)定焊接現(xiàn)場(chǎng)圖 評(píng)定的現(xiàn)場(chǎng)照片圖。而圖3.23.4為工藝試驗(yàn)試焊焊縫的部分照片圖。根據(jù) 工藝評(píng)定試驗(yàn)結(jié)果，總體來講， 本課題所試制的焊條在工藝性 能上是完全滿足市場(chǎng)要求的。針 對(duì)產(chǎn)品操作過程中人們較為關(guān) 注的脫渣性和焊縫成形問題，本 次設(shè)計(jì)的焊條在這兩方面與 SH506和町506相比，存在以下 一些異同點(diǎn)。在三種焊接位置 中，SH506焊條的脫渣性能均最 好，本課題試制的焊條與NJ506 脫渣性能相當(dāng)，也很優(yōu)良。從圖 3.2中可以清晰地看出，平焊時(shí)，SH506焊接試板在移動(dòng)過程中就有少許熔渣 脫落，可見其脫渣性十分優(yōu)良。以小錘錘擊焊道旁的母材，根據(jù)熔渣脫落的 程度可以知道，本課題試制的焊條和町506脫渣相當(dāng)，均為脫渣性能良好。 同樣，在立向上焊位置（