黑龍江省大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目立項(xiàng)申請(qǐng)書(shū).

1、實(shí)驗(yàn)報(bào)告 酸性焊條J422的研制作者 黃春連 盧世康 王耀 張晨陽(yáng) 張雪 曲天舒 孫良慶 房家煜 指導(dǎo)老師：李慕晴 尹柯 馬東 田春英 楊文杰 莊明輝 蔡丁森學(xué)院： 材料科學(xué)與工程學(xué)院 班級(jí)： 焊接一班 酸性焊條J422的研制黃春連 焊接一班0 引言 我國(guó)焊條的年生產(chǎn)能力已達(dá)到100萬(wàn)噸以上，但主要是生產(chǎn)低品位的鈦鈣型通用焊條，優(yōu)質(zhì)高品位的焊條(如全位置立向下焊條，高效鐵粉焊條，高纖維素焊條，700MPa 以上高強(qiáng)鋼系列焊條，優(yōu)質(zhì)不銹鋼和耐熱鋼焊條等) 十分短缺，每年仍需大量進(jìn)口。 國(guó)產(chǎn)J422 (型號(hào)E4303)強(qiáng)度等級(jí)為420MPa的低碳鋼焊條,其焊縫金屬塑性、韌性良好,焊接性能優(yōu)良,目前

2、是國(guó)內(nèi)使用最廣泛的一種焊條。據(jù)統(tǒng)計(jì),國(guó)產(chǎn)J422 焊條的產(chǎn)量占全國(guó)焊條總產(chǎn)量的80 %以上 實(shí)踐證明,我國(guó)自行研制的J422 焊條具有可靠的力學(xué)性能和全方位的焊接工藝性能。因而一直為國(guó)內(nèi)外廣大用戶所喜愛(ài)所接受。近年來(lái),碳鋼焊條國(guó)標(biāo)的不斷更新因而對(duì)J422 產(chǎn)品的技術(shù)指標(biāo)越來(lái)越高,其明顯的標(biāo)志是焊縫金屬的力學(xué)性能AKV(J)沖擊值焊接接頭的冷彎指標(biāo)和抗裂性全方位的焊接工藝性能特別是T 型接頭角焊的成型的焊腳尺寸以及對(duì)直徑DZ2 小規(guī)格焊條的再引弧性能的很高要求通常要數(shù)10 秒,這都是急待解決的問(wèn)題,因此,如何將J422 產(chǎn)品的焊接工藝性能,焊縫金屬的力學(xué)性能和其它的綜合性能,更加提高一步,是擺在

3、廣大研究人員面前的緊迫任務(wù),提高J422 焊條力學(xué)性能(沖擊值和抗冷彎指標(biāo))。在提高力學(xué)性能的同時(shí),提高焊條的工藝性能,使其具備良好的工藝性能;尤其對(duì)再引弧性能需要大幅度提高。降低藥皮成本,從而降低焊條成本。國(guó)產(chǎn)J422焊條從50 年代中期研究和生產(chǎn)至今已有30多年歷史,其產(chǎn)量已占我國(guó)焊條總產(chǎn)量的80%以上,是一種使用十分廣泛的低碳鋼焊條,因而也是各焊條廠的主導(dǎo)產(chǎn)品或主導(dǎo)產(chǎn)品之一。從整體上講,該焊條的內(nèi)在質(zhì)量不僅符合國(guó)標(biāo)和船規(guī)要求,而且已達(dá)到國(guó)外同類型焊條的先進(jìn)水平。然而,在某些條件下,特別是在冬、春季節(jié)生產(chǎn)過(guò)程中,J422焊條藥皮容易開(kāi)裂的問(wèn)題已困擾焊條行業(yè)幾十年,迄今很多廠家尚未得到根本解

4、決,從而嚴(yán)重影響了焊條的外在質(zhì)量,也造成了很大浪費(fèi)。在“以人為本，追求可持續(xù)發(fā)展” 的科學(xué)發(fā)展觀指導(dǎo)下，加強(qiáng)對(duì)焊接過(guò)程中產(chǎn)生有害物質(zhì)的研究，保障焊接工作者的身心健康是焊接材料研究人員的重要責(zé)任。E4303焊條是酸性焊條，相對(duì)堿性焊條來(lái)講，焊接煙塵中的有毒、有害物質(zhì)比較少，特別是不含可溶性氟，因此對(duì)人體的危害比較小。但在實(shí)際生產(chǎn)中焊工與E4303焊條的接觸最為普遍，所以其產(chǎn)生的焊接煙塵對(duì)焊工的危害仍是不容忽視的問(wèn)題。因此對(duì)降低E4303焊條煙塵問(wèn)題進(jìn)行研究，保障廣大焊工的身心健康是我們焊接材料研究人員義不容辭的責(zé)任。1 實(shí)驗(yàn)材料及方法1.1實(shí)驗(yàn)材料焊條藥皮配方成分作用 材料含量 %主要成分作用鈦

5、鐵礦4TiO2，F(xiàn)eO造渣，穩(wěn)弧，氧化金紅石TiO2造渣，穩(wěn)弧鈦白粉TiO2造渣，穩(wěn)弧，成形長(zhǎng)石5SiO2 ,Al2O3,K2O+Na2O造渣，穩(wěn)弧白泥13SiO2,，Al2O3,H2O造渣，成形，增氫云母10SiO2,，Al2O3,H2O，K2O造渣，穩(wěn)弧，成形，增氫白云石21CaCO3+MgCO3造氣，造渣，穩(wěn)弧，氧化中碳錳鐵14Mn,Fe造渣，脫氧，合金化，增磷水玻璃另加20K2O,SiO2,Na2O造渣，穩(wěn)弧,粘結(jié)11.1焊芯的選取焊芯的設(shè)計(jì)主要考慮焊條直徑和焊條技術(shù)要求。焊條技術(shù)要求包括理化性能和合金元素的過(guò)渡等。當(dāng)前國(guó)內(nèi)焊材有數(shù)百種，其中大多數(shù)品種系選用H08A焊芯。1.2焊條制造

6、過(guò)程 首先,對(duì)所選用的藥皮原材料進(jìn)行分析,包括熱分析、結(jié)構(gòu)分析和吸濕性試驗(yàn)等；其次,根據(jù)需要,將藥皮原材料以某一系列的量值投入配方,壓涂焊條。圖一 焊條制造工藝流程圖焊條制造過(guò)程 1.按選定配方稱好藥粉，使干粉總重為100克。 2.將焊條芯用砂布去銹 3.將藥粉放進(jìn)瓷缽中進(jìn)行干混，用瓷棒輕輕攪拌至藥粉顏色均勻一致，注意將團(tuán)粒研碎。4.向干粉中逐漸加入水玻璃，并不斷進(jìn)行攪拌。每次水玻璃加入量不要太多，最后能捏成 團(tuán)狀可。 5.壓涂本次試驗(yàn)用的是螺旋式壓涂機(jī)，通過(guò)螺旋軸旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的推力，將涂料擠壓出來(lái)，適合生產(chǎn)。6.烘干：晾干24小時(shí)后，放入烘干箱中烘干，藥皮外徑尺寸的控制及其參數(shù)因J422屬于酸

7、性焊條，又有少量有機(jī)物，所以溫度控制在220250。對(duì)烘焙后焊條藥皮中的含水量應(yīng)小于等于1%，以使其保持一定的韌度。型號(hào)直徑藥皮外徑范圍（mm）焊條長(zhǎng)度（）J4223.22.0-6.0400將混拌好的濕涂料送往工序與制備好的焊芯一起即可進(jìn)行壓涂，將濕涂料壓涂在焊芯的表面上就完成了焊條的制造。壓涂工作采用螺旋式焊條壓涂機(jī)進(jìn)行，壓涂好的焊條還需要進(jìn)行磨頭、磨尾，以便于焊接時(shí)使用。1.3 焊條工藝評(píng)定1、脫渣性試驗(yàn) （1）脫渣性試驗(yàn)采用平板落錘法，焊接電流120A，試驗(yàn)前試板溫度保持在150以下,脫渣能由式Q=PhG/S 計(jì)算。 式中：P錘重； G重力加速度； h錘心距試板的距離； S熔渣覆蓋 面積

8、。 （2）試板焊后靜置停放1分鐘,然后將試板倒置(焊道朝下),用重Kg鐵球在距試板mm處垂直自由落下,連續(xù)敲擊三次,落錘的每次擊點(diǎn)應(yīng)基本保證在試板的長(zhǎng)度和寬度的交點(diǎn)處。落錘敲擊后檢查脫渣率,測(cè)定焊道全長(zhǎng)和焊道上渣殼脫落的長(zhǎng)度。 焊條脫渣率按下式計(jì)算：D=Ls/L(%) 式中：D焊條脫渣率(%)； Ls渣殼脫落長(zhǎng)度(mm)； L焊道全長(zhǎng)(mm)。 渣殼脫落后往往在焊縫邊緣粘有少量的渣,在評(píng)定時(shí)應(yīng)加以說(shuō)明。如果沒(méi)有任何粘渣才能認(rèn)為是脫渣良好,焊縫光潔。 2、穩(wěn)弧性能測(cè)定穩(wěn)弧性能一般以電弧燃燒最大長(zhǎng)度來(lái)評(píng)定。 （1) 人工記錄滅弧和喘息次數(shù)法，一人施焊，二人觀察，用眼睛觀察記錄滅弧次數(shù)及喘息次數(shù)，滅

9、弧次數(shù)越多電弧穩(wěn)定性越差。 (2）測(cè)定自然斷弧長(zhǎng)度法，焊條引弧后，將試板與焊條固定不向下送，當(dāng)焊條燃燒，金屬過(guò)度，弧長(zhǎng)拉大至某臨界弧長(zhǎng)時(shí)，電弧中斷，臨界弧長(zhǎng)即為自然斷弧長(zhǎng)度。其值越大，說(shuō)明焊條電弧穩(wěn)定性越強(qiáng)。3、飛濺及脫渣性及成型測(cè)定(1)、在天平上稱二根焊條的重量，然后在飛濺收集盒內(nèi)施焊，每焊完一根焊條將試板上的飛濺鏟下來(lái)再進(jìn)行施焊，焊完三根焊條后，將三根焊條頭稱重并測(cè)其長(zhǎng)度，以備計(jì)算時(shí)用，再將收集盒內(nèi)的飛濺收集起來(lái)除去渣稱重，然后按下式計(jì)算飛濺系數(shù)。 (2)、將施焊的試板取出，用錘敲三下，觀察脫渣情況，焊渣完全脫落，脫渣優(yōu)良。 焊渣80% 脫落，脫渣良好 焊渣60% 脫落，脫渣一般焊渣50

10、% 脫落，脫渣差將焊縫清理干凈，觀察焊縫成型，如焊波均勻，無(wú)咬邊，表面光滑，為成型優(yōu)良4、熔化速度的測(cè)定 施焊前測(cè)定焊條長(zhǎng)度，并計(jì)算出焊芯單位長(zhǎng)度的重量即 g/mm,引弧后開(kāi)始記錄燃弧時(shí)間，焊接規(guī)范，焊完后測(cè)定焊條頭長(zhǎng)度，計(jì)算出其熔化的焊芯重量，用下式計(jì)算熔化系數(shù)1.4 焊接接頭金相組織觀察1.4.1金相試樣制備首先將尺寸為90mm3Omm8mm的試板,兩面在砂輪土打磨千凈,去掉氧化皮和鐵銹,按要求設(shè)置ZXG7一300型直流弧焊機(jī)的焊電流值,沿著試板的中點(diǎn)連續(xù)縱向焊一道焊縫。焊接電流50一80A,層間溫度50一150,焊后或時(shí)效后用線切割切取試樣,進(jìn)行粗磨、細(xì)磨,拋光、腐蝕。(1)磨制 切好或

11、鑲好的式樣在砂輪機(jī)上磨平，尖角要倒圓。然后用280目、400目等粗砂紙磨光，再換用800目、1000目等金相砂紙逐級(jí)細(xì)磨，一直磨到1000目砂紙方可進(jìn)行粗拋光和細(xì)拋光。磨制式樣時(shí)，每換一次磨制步驟（即每換一號(hào)砂紙）時(shí)，式樣磨制方向應(yīng)轉(zhuǎn)90。這樣才能看出上次磨痕是否磨去。式樣在每一號(hào)砂紙上磨制時(shí)，要沿一個(gè)方向磨，切忌來(lái)回磨削，而且給式樣施加的壓力要適當(dāng)。（2）拋光細(xì)磨的式樣還需進(jìn)行拋光。拋光的目的是去除細(xì)磨時(shí)遺留下來(lái)的細(xì)微磨痕而獲得光亮的鏡面。式樣的拋光是在專用的拋光機(jī)上進(jìn)行的，轉(zhuǎn)速一般100150r/min。拋光時(shí)在拋光盤盤面上鋪有絲絨等織物，并不斷滴注拋光液。拋光液是由Al2O3等極細(xì)粒度的

12、磨料加水而形成的懸浮液，依靠拋光液中極細(xì)的拋光粉末與式樣磨面間產(chǎn)生的相對(duì)磨削和滾壓作用來(lái)消除磨痕。拋光時(shí)應(yīng)使式樣磨面均勻地壓在旋轉(zhuǎn)的拋光盤上，并沿盤的邊緣到中心不斷作徑向往復(fù)運(yùn)動(dòng)。除機(jī)械拋光方法外，還有電解拋光、化學(xué)拋光等其他拋光方法。 （3） 浸蝕 經(jīng)拋光后的式樣還必須經(jīng)過(guò)浸蝕后才能在顯微鏡下進(jìn)行觀察。浸蝕主要是依靠浸蝕劑對(duì)金屬的溶解或電化學(xué)腐蝕過(guò)程，使金屬式樣表面的晶粒與晶界及各組成相之間呈現(xiàn)輕微的凹凸不平，在顯微鏡下就可以清楚地觀察到式樣表面，浸蝕時(shí)間要適當(dāng)，一般式樣磨面發(fā)暗時(shí)就可停止。如果浸蝕不足重復(fù)浸蝕。浸蝕完畢后立即用清水沖洗，然后用酒精沖洗，最后用吹風(fēng)機(jī)吹干，式樣即可置于金相顯微

13、鏡上進(jìn)行觀察。1.4.2焊縫金相組織觀察 將制備好的試樣放在金相顯微鏡下， 觀察焊縫宏觀組織，觀察焊縫，熱影響區(qū)及母材金屬的顯微組織。1.4.3顯微硬度檢測(cè)將觀察過(guò)金相組織的焊接試樣在HVS一1000數(shù)顯顯微硬度計(jì)上測(cè)出試樣的微區(qū)組織的硬度。三、項(xiàng)目研究?jī)?nèi)容和目標(biāo)四、項(xiàng)目技術(shù)路線（方法）與進(jìn)度五、項(xiàng)目預(yù)期成果及說(shuō)明1 參考文獻(xiàn)1上海交通大學(xué)550教研組編,焊接冶金學(xué)2十七所兄弟院校修改和匯編,焊接冶金基礎(chǔ)34清華大學(xué)機(jī)械系焊接教研組編焊接冶金學(xué)5焊接通訊1985,(1)6國(guó)外焊接1982,(1)7 西安交大焊接教研室編金屬熔焊原理及工藝實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)。8 彭道衡 郭桂發(fā)J422焊條配方改進(jìn)的分析湖北汽車工業(yè)學(xué)院焊接材料廠9 文 景,文援蘭.電焊條研制技術(shù)M.湖南 長(zhǎng)沙:國(guó)防科技大學(xué)出版社，2001.10 廖立乾,文花明.焊條的設(shè)計(jì)、制造與使用M.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，1998.書(shū)是我們時(shí)代的生命別林斯基書(shū)籍是巨大的力量列寧書(shū)是人類進(jìn)步的階梯高爾基書(shū)籍是人類知識(shí)的總統(tǒng)莎士比亞書(shū)籍是人類思想的寶庫(kù)烏申斯基書(shū)籍舉