焊后热处理对药芯焊丝堆焊层组织和性能的影响开题报告

 2020-02-10 11:02

1. 研究目的与意义(文献综述)

药芯焊丝是近几十年发展起来的新型焊接材料,它兼备了焊条电弧焊的优良工艺性能和实心焊丝气体保护高效率自动焊的优点;在电弧高温作用下,药芯中各种物质造气造渣,对熔滴和熔池是气渣联合保护。

药芯焊丝作为一种新型焊接材料,但是在我国上个世纪60年代就已经进行研发,经过了几十年的发展,在20世纪 80 年代,我国部分生产单位已经开始引入先进的药芯焊丝生产线。但是由于各个方面的制约,国外技术引进并没有取得成效。直到20世纪90年代中后期开始,我国药芯焊丝工艺才开展稳定发展。这时焊接材料生产单位大量生产药芯焊丝,并且使用范围也在不断提高。同时,在该时期,我国药芯焊丝进口数量明显提升。到21 世纪之后,我国药芯焊丝工艺得到飞速发展,生产质量也不断提高。在很多大型生产企业中, 药芯焊丝生产工艺已经达到了国际先进水平,在国际中有很强的竞争力。我国药芯焊丝生产工艺之所以发展如此迅速,主要是药芯焊丝具有独特的优势,但是相比国际发达国家生产工艺相比,由于我国药芯焊丝生产工艺起步较晚,日韩和欧美国家在上个世纪80 年就已经广泛应用药芯焊丝材料,并且平均生产水平也国际前茅。在发达国家领域中,药芯焊丝材料在石油、化工、造船、航天等领域中应用非常广泛,甚至已经形成了一定规模,药芯焊丝材料种类也多大 60 多种。可见,相比国际发达国家,我国药芯焊丝生产工艺还存在着一定差距,这就需要进一步加强对药芯焊丝工艺的研究工作[1]

磨损失效是许多机械失效的主要原因,在提高设备使用寿命并延长设备维修周期的众多方法中,在零部件表面熔敷一层耐磨性较好的金属层,从而提高零部件的耐磨性能是最重要的方法之一[2]- [3]。由于药芯焊丝气保焊在焊接过程中存在局部高温反应,焊缝区温度梯度很大,焊接过程中会产生较大焊接残余应力, 如果处理不当将会产生裂纹,严重的甚至造成焊缝开裂,工件报废。目前常规的做法是通过焊后热处理来消除这一应力,特别是在低合金钢中,适当的热处理温度和时间能使焊缝金属得到良好的塑性和韧性,但如果处理理温度过高或者时间过长,则会导致焊缝金属组织粗化、晶界处碳化物析出,反而影响其机械性能[4]。因此通过对药芯焊丝焊后热处理前后堆焊层的组织和性能研究,分析焊后热处理对堆焊层组织和性能的影响,确定最适合的热处理工艺及参数,对药芯焊丝的良好应用有着重大意义。

2. 研究的基本内容与方案

2.1 基本内容

1.文献调研,了解国内外相关研究概况和发展趋势,了解选题与社会、健康、安全、成本以及环境等因素的关系;

2.制定焊接工艺参数,在碳钢表面制备药芯焊丝堆焊层;

3.制备金相样品,对堆焊层进行显微组织观察和硬度测试;

4.制定焊后热处理工艺,对堆焊试样进行焊后热处理,通过对热处理前后试样的组织观察和硬度测试,分析焊后热处理对堆焊层组织和性能的影响;

5.分析总结数据,撰写毕业论文。

2.2 研究目标

1、了解药芯焊丝国内外发展现状及趋势;

2、掌握药芯焊丝堆焊技术;

3、掌握金相样品制备技术;

4、掌握金相组织观察和显微硬度测试方法;

5、分析焊后热处理对堆焊层组织和性能的影响,确定最合适的热处理工艺及参数。

2.3 技术方案

1、采用CO2气体保护堆焊的方法对Q235钢进行堆焊。焊丝型号为YJ502-1,直径为1.2mm。Q235钢试样尺寸为100mm*50mm*12mm。堆焊前对Q235 钢表面采取严格的清除油污、 铁锈等杂质,之后对试块进行 400℃×1 h 预热处理。 保证堆焊过程中两块试样的焊接参数相同,具体堆焊工艺参数如下:

电源接法为直流反接,电弧电压26V,焊接电流130A,焊接速度180mm/min,气体流量20L/min。

附:

牌号

型号

熔敷金属化学成分/%

C

Si

Mn

S

P

YJ502-1

E501T-1

≤0.10

≤0.60

≤1.75

≤0.03

≤0.03

2、待冷却后,从试样中心截取2个金相试样和2个硬度试样,尺寸均为 20 mm×20 mm×12 mm;

3、将其中一组试样加热至 850~950 ℃,保温15 min,进行淬火处理,然后进行再450℃×3 h 回火处理。

4、将2块金相试样的熔敷金属使用200#—2000#砂纸打磨,然后做抛光处理,接着用4%硝酸酒精溶液腐蚀处理得到金相试样,最后使用金相显微镜观察堆焊层金属的金相组织,并截图记录数据;

5、将2块硬度试样正反面磨平,避免试样高低不平对试验载荷及硬度值产生影响,然后将试样放置于洛氏硬度计载物台上,加载力为150kg,测量熔敷金属上4个点的洛氏硬度,并记录数据,取其平均值;

6、对比两组试样的堆焊层组织以及硬度,分析得出结论。

3. 研究计划与安排

第1-3周:查阅相关文献资料,完成英文翻译。明确研究内容,了解研究所需原料、仪器和设备。确定技术方案,并完成开题报告。

第4-6周:按照设计方案,制备药芯焊丝堆焊层。

第7-9周:制备金相样品,对堆焊层显微组织进行观察,显微硬度进行测试。

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4. 参考文献(12篇以上)

[1]赵长勇,马小兵,樊金仓.新型的焊接材料药芯焊丝的研究与分析[j].中国战略新兴产业,2018(04):164.

[2]刘政军,刘玲玲,张天珺,芦昊天,苏允海.n和nb对fe-cr-c堆焊层组织和性能的影响[j].沈阳工业大学学报,2018,40(04):385-390.

[3]马超,李爱农,谢冰,王华昌.药芯焊丝堆焊耐磨覆层组织性能试验研究[j].热加工工艺,2009,38(09):11-14 18.

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