材料制備實(shí)驗(yàn)堆焊工藝實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、金屬材料制備實(shí)驗(yàn)報(bào)告金屬材料制備實(shí)驗(yàn)（焊接部分）實(shí)驗(yàn)名稱(chēng)：金屬材料表面堆焊強(qiáng)化工藝試驗(yàn) 院 系： 材料科學(xué)與工程學(xué)院 專(zhuān) 業(yè)： 金屬材料成型加工 年 級(jí)： 2012 班級(jí)： 1班 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)老師： 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?掌握焊條堆焊的基本原理、目的及特點(diǎn)。2能夠正確調(diào)整、使用焊接設(shè)備及工具并掌握堆焊的工藝方法。3堆焊過(guò)程中能夠掌握堆焊層的高度、表面均勻無(wú)缺陷。4掌握堆焊層顯微組織分析方法。5掌握利用硬度計(jì)檢測(cè)堆焊層性能。二、實(shí)驗(yàn)原理堆焊方法是焊接技術(shù)的一個(gè)分支。就其物理本質(zhì)、冶金過(guò)程和熱過(guò)程的基本規(guī)律而言，與一般焊接過(guò)程是相同的。但是，它的目的不一樣，它不是為了聯(lián)接工件，而是采用焊接的方

2、法，在零件的表面堆敷一層或幾層具有一定性能材料的工藝過(guò)程，主要用于修復(fù)零件或者增加其耐磨、耐熱、耐蝕等方面的特殊性能。三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容打磨Q235鋼表面，清除基體表面的氧化物等物質(zhì)，并利用砂紙打磨后進(jìn)行表面清潔處理。Q235鋼化學(xué)成分如下表所示：Q235鋼化學(xué)成分Q235AC0.140.22%Mn0.300.65%Si<=0.30%S<=0.05%P<=0.045%Q235BC0.120.20%Mn0.300.67%Si<=0.30%S<=0.045%P<=0.045%Q235CC<=0.18%Mn0.350.80%Si<=0.30%S<=0.

3、04%P<=0.04%Q235DC<=0.17%Mn0.350.80%Si<=0.35%S<=0.04%P<=0.035%根據(jù)所需要的性能選擇合適的焊條。J422焊條化學(xué)成分如下：J422焊條化學(xué)成分成分CMnSiSP含量<=0.120.300.60<=0.25<=0.035<=0.04根據(jù)所選擇的焊條直接尺寸及基體Q235鋼的厚度選擇合適的電流及電弧高度。并檢查整個(gè)堆焊電路的完整確保安全無(wú)誤后進(jìn)行堆焊實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中注意觀察電弧的形態(tài)、送入焊條的速度、電弧的高度及堆焊后的形貌。完成每一道堆焊后都需要進(jìn)行敲渣處理并觀察其宏觀外貌。實(shí)驗(yàn)材料準(zhǔn)

4、備過(guò)程如下圖所示：打磨鋼板表面圖1實(shí)驗(yàn)材料準(zhǔn)備過(guò)程所用電焊機(jī)如下圖所示。圖2電焊機(jī)第1道焊縫外觀如下圖所示：圖3第1道焊縫外觀第2道焊縫外觀如下圖所示：圖4第2道焊縫外觀第3道焊縫外觀如下圖所示：圖5第3道焊縫外觀對(duì)堆焊后的焊件進(jìn)行切割，分析金相組織和硬度值分布；單道堆焊金相組織如下圖所示： 焊縫區(qū)金相組織 熱影響區(qū)金相組織 母材區(qū)金相組織 一層堆焊宏觀圖圖6單道堆焊金相組織雙道堆焊金相組織如下圖所示： 焊縫區(qū)金相組織 熱影響區(qū)金相組織 母材區(qū)金相組織 兩層堆焊宏觀圖圖7雙單道堆焊金相組織三道堆焊金相組織如下圖所示： 焊縫區(qū)金相組織 熱影響區(qū)金相組織 母材區(qū)金相組織 三層堆焊宏觀圖圖8三道堆焊

5、金相組織所用顯微硬度計(jì)如下圖所示。圖9顯微硬度計(jì)不同道次堆焊的硬度值如下表所示。位置焊接一層焊接二層焊接三層焊縫區(qū)熱影響區(qū)焊縫區(qū)熱影響區(qū)焊縫區(qū)熱影響區(qū)顯微硬度155186296181209175分析堆焊工藝的優(yōu)缺點(diǎn)及應(yīng)用范圍。堆焊方法是焊接技術(shù)的一個(gè)分支。就其物理本質(zhì)、冶金過(guò)程和熱過(guò)程的基本規(guī)律而言，與一般焊接過(guò)程是相同的。但是，它的目的不一樣，它不是為了聯(lián)接工件，而是采用焊接的方法，在零件的表面堆敷一層或幾層具有一定性能材料的工藝過(guò)程，主要用于修復(fù)零件或者增加其耐磨、耐熱、耐蝕等方面的特殊性能。它具有某些優(yōu)點(diǎn)：顯著提高焊件的使用壽命、節(jié)省制造及維修費(fèi)用并縮短修理或更換部件的時(shí)間、減少停機(jī)、停

6、產(chǎn)的損失、方便靈活，設(shè)備簡(jiǎn)單，適用于小批量中小型部件。堆焊作為材料表面改性的一種經(jīng)濟(jì)而快速的工藝方法，越來(lái)越廣泛地應(yīng)用于各個(gè)工業(yè)部門(mén)零件的制造修復(fù)中。通常用來(lái)修復(fù)磨損和崩裂部分。四、實(shí)驗(yàn)設(shè)備電焊機(jī)、堆焊焊條、鋼鋸、Q235鋼板、金相顯微鏡、拋光機(jī)、顯微硬度計(jì)、砂輪機(jī)、砂紙、酒精、腐蝕液。五、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)1堆焊過(guò)程注意弧光灼傷眼睛2堆焊前母材表面的氧化層一定要清理干凈3焊條使用前要進(jìn)行烘干4采用多層多道焊接時(shí)，焊接過(guò)程中要嚴(yán)格進(jìn)行焊道、層間清渣，焊縫重疊量控制在1/2焊縫寬度左右。六、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析1）堆焊后的宏觀形貌本實(shí)驗(yàn)只堆焊一層，焊后在母材鋼板上有一層呈三角狀的堆焊層，切開(kāi)橫截面，其具有與

7、母材同樣的金屬光澤，打磨拋光后，仔細(xì)觀察，可發(fā)現(xiàn)焊縫與熱影響區(qū)間存在著分界線。 2）根據(jù)堆焊過(guò)程中所記錄的電流和電壓值并結(jié)合堆焊后板件的宏觀形貌對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析。在實(shí)驗(yàn)中我們發(fā)現(xiàn)，雖然設(shè)定的電壓值為定值，但由于堆焊過(guò)程的影響，電流和電壓都會(huì)發(fā)生變化，綜合數(shù)據(jù)變化和板件的宏觀形貌分析，如果電流較大時(shí)，電弧穿透能力增大，焊絲的融化速度也會(huì)增大，因此熔深會(huì)增大，熔寬也會(huì)增大，由于應(yīng)力集中，堆焊余高也增加。3）分析不同焊道的堆焊金相組織。堆焊后，對(duì)板件切割并進(jìn)行金相組織觀察，通過(guò)一道至三道堆焊的金相組織圖的觀察和分析可發(fā)現(xiàn)，隨著堆焊層數(shù)的增加，該區(qū)域相當(dāng)于同時(shí)進(jìn)行焊前預(yù)熱和焊后熱處理，組織更加均勻，沒(méi)有

8、應(yīng)力集中，組織性能更好。 焊縫區(qū)金相組織 熱影響區(qū)金相組織 母材區(qū)金相組織 焊縫區(qū) 熱影響區(qū) 母材區(qū) 過(guò)渡情況4）分析不同焊道的堆焊顯微硬度。位置焊接一層焊接二層焊接三層焊縫區(qū)熱影響區(qū)焊縫區(qū)熱影響區(qū)焊縫區(qū)熱影響區(qū)顯微硬度155186296181209175通過(guò)對(duì)焊接接頭不同區(qū)域的顯微硬度分子可知，堆焊后，焊縫區(qū)的硬度比母材的硬度要大，隨著焊接層數(shù)的增加，熱影響區(qū)由于被加熱、保溫的時(shí)間增加，晶粒長(zhǎng)大，硬度有所降低，焊縫區(qū)隨著焊接層數(shù)的增加，該區(qū)域相當(dāng)于進(jìn)行了焊前預(yù)熱和焊后熱處理，組織更加均勻，性能更好，堆焊第二層的硬度最大。七、思考題1）堆焊工藝與一般的焊接工藝區(qū)別是什么？堆焊主要是以獲得特定性

9、能的表層、發(fā)揮表面層金屬性能為目的，所以堆焊工藝應(yīng)該注意以下特點(diǎn)：（1）根據(jù)技術(shù)要求合理地選擇堆焊合金類(lèi)型；（2）以降低稀釋率為目的，選擇堆焊方法；（3）堆焊層與基體金屬間應(yīng)有相近的性能；（4）材料堆焊必須根據(jù)具體情況正確進(jìn)行選擇；（5）提高生產(chǎn)率。2）堆焊注意事項(xiàng)是什么？1、堆焊過(guò)程注意弧光灼傷眼睛2、堆焊前母材表面的氧化層一定要清理干凈3、焊條使用前要進(jìn)行烘干4、采用多層多道焊接時(shí)，焊接過(guò)程中要嚴(yán)格進(jìn)行焊道、層間清渣，焊縫重疊量控制在1/2焊縫寬度左右。3）堆焊原理是什么？堆焊方法是焊接技術(shù)的一個(gè)分支。就其物理本質(zhì)、冶金過(guò)程和熱過(guò)程的基本規(guī)律而言，與一般焊接過(guò)程是相同的。但是，它的目的不一

10、樣，它不是為了聯(lián)接工件，而是采用焊接的方法，在零件的表面堆敷一層或幾層具有一定性能材料的工藝過(guò)程，主要用于修復(fù)零件或者增加其耐磨、耐熱、耐蝕等方面的特殊性能。4）多道堆焊與單道堆焊有何不同？所謂多層多道就是為了避免焊接熱輸入量過(guò)高，而將焊道進(jìn)行分層分道的焊接，多層多道堆焊避免了焊接熱輸入量過(guò)高，后道焊縫焊接時(shí)的加熱過(guò)程是對(duì)前道焊縫的一次再熱過(guò)程，有利于提高焊縫金屬的塑性和韌性。每道焊縫焊完后，必須認(rèn)真清理焊渣，以減少焊縫的焊接缺陷。5）堆焊與噴涂有何區(qū)別？堆焊是為增大或者恢復(fù)焊件尺寸，或使焊件表面獲得具有特殊性能的熔敷金屬而進(jìn)行的焊接，它的目的不是為了連接工件，而是借助焊接的手段改變金屬材料厚度和表面材質(zhì)，即在零件上堆敷一層或者幾層