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金属材料制备实验
(焊接部分)
实验名称:金属材料表面堆焊强化工艺试验
院 系: 材料科学与工程学院
专 业: 金属材料成型加工
年 级: 2012 班级: 1班
姓 名:
学 号:
指导老师:
一、实验目的
1.掌握焊条堆焊的基本原理、目的及特点。
2.能够正确调整、使用焊接设备及工具并掌握堆焊的工艺方法。
3.堆焊过程中能够掌握堆焊层的高度、表面均匀无缺陷。
4.掌握堆焊层显微组织分析方法。
5.掌握利用硬度计检测堆焊层性能。
二、实验原理
堆焊方法是焊接技术的一个分支。就其物理本质、冶金过程和热过程的基本规律而言,与一般焊接过程是相同的。但是,它的目的不一样,它不是为了联接工件,而是采用焊接的方法,在零件的表面堆敷一层或几层具有一定性能材料的工艺过程,主要用于修复零件或者增加其耐磨、耐热、耐蚀等方面的特殊性能。
三、实验内容
打磨Q235钢表面,清除基体表面的氧化物等物质,并利用砂纸打磨后进行表面清洁处理。
Q235钢化学成分如下表所示:
Q235钢化学成分
Q235A C0.14~0.22% Mn0.30~0.65% Si=0.30% S=0.05% P=0.045% Q235B C0.12~0.20% Mn0.30~0.67% Si=0.30% S=0.045% P=0.045% Q235C C=0.18% Mn0.35~0.80% Si=0.30% S=0.04% P=0.04% Q235D C=0.17% Mn0.35~0.80% Si=0.35% S=0.04% P=0.035%
根据所需要的性能选择合适的焊条。J422焊条化学成分如下:
J422焊条化学成分
成分 C Mn Si S P 含量 =0.12 0.30~0.60 =0.25 =0.035 =0.04
根据所选择的焊条直接尺寸及基体Q235钢的厚度选择合适的电流及电弧高度。并检查整个堆焊电路的完整确保安全无误后进行堆焊实验。实验过程中注意观察电弧的形态、送入焊条的速度、电弧的高度及堆焊后的形貌。完成每一道堆焊后都需要进行敲渣处理并观察其宏观外貌。
实验材料准备过程如下图所示:
打磨钢板表面 图1 实验材料准备过程
所用电焊机如下图所示。
图2 电焊机
第1道焊缝外观如下图所示:
图3 第1道焊缝外观
第2道焊缝外观如下图所示:
图4 第2道焊缝外观
第3道焊缝外观如下图所示:
图5 第3道焊缝外观
对堆焊后的焊件进行切割,分析金相组织和硬度值分布;
单道堆焊金相组织如下图所示:
焊缝区金相组织 热影响区金相组织
母材区金相组织 一层堆焊宏观图 图6 单道堆焊金相组织
双道堆焊金相组织如下图所示:
焊缝区金相组织 热影响区金相组织
母材区金相组织 两层堆焊宏观图 图7 双单道堆焊金相组织
三道堆焊金相组织如下图所示:
焊缝区金相组织 热影响区金相组织
母材区金相组织 三层堆焊宏观图 图8 三道堆焊金相组织
所用显微硬度计如下图所示。
图9 显微硬度计
不同道次堆焊的硬度值如下表所示。
位置 焊接一层 焊接二层 焊接三层 焊缝区 热影响区 焊缝区 热影响区 焊缝区 热影响区 显微硬度 155 186 296 181 209 175
分析堆焊工艺的优缺点及应用范围。
堆焊方法是焊接技术的一个分支。就其物理本质、冶金过程和热过程的基本规律而言,与一般焊接过程是相同的。但是,它的目的不一样,它不是为了联接工件,而是采用焊接的方法,在零件的表面堆敷一层或几层具有一定性能材料的工艺过程,主要用于修复零件或者增加其耐磨、耐热、耐蚀等方面的特殊性能。它具有某些优点:显著提高焊件的使用寿命、节省制造及维修费用并缩短修理或更换部件的时间、减少停机、停产的损失、方便灵活,设备简单,适用于小批量中小型部件。堆焊作为材料表面改性的一种经济而快速的工艺方法,越来越广泛地应用于各个工业部门零件的制造修复中。通常用来修复磨损和崩裂部分。
1堆焊过程注意弧光灼伤眼睛
2堆焊前母材表面的氧化层一定要清理干净
3焊条使用前要进行烘干
4采用多层多道焊接时,焊接过程中要严格进行焊道、层间清渣,焊缝重叠量控制在1/2焊缝宽度左右。
六、实验结果与分析
1)堆焊后的宏观形貌
本实验
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