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工程机械专用高效CO₂气体保护焊焊丝的研制

作　者: 李伟
导　师: 王国平
学　校: 合肥工业大学
专　业: 材料加工工程
关键词: 工程机械高效焊接 CO2焊丝微量合金
分类号: TG422.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

CO₂气体保护焊在工程机械结构件的生产中占有约70%的使用率，在设备普及和制造工艺成熟的情况下，进一步提高钢焊接结构件质量和焊接生产效率是制造企业提升产品竞争力的关键。针对目前国内工程机械制造中使用量很大的ER50-6型焊丝，通过添加微量合金元素和化学成分的优化，研制开发一种焊接效率高、飞溅少、成型美观的同强度等级新型焊丝，具有很高的工程实用价值。通过在试板焊接区域引入微量合金元素的方法，探索新型焊丝合理的合金成分，并在此基础上拟定了新型焊丝盘条的化学成分范围。采用直读光谱仪、光学显微镜、显微硬度计、万能材料试验机等设备对盘条理化性能进行测试。经剥壳、拉拔和镀铜等工序加工制成焊丝后，对其进行了焊接工艺试验，并分析了微量合金元素对焊接飞溅、熔深以及焊接电弧等方面的作用机制。研究结果表明：（1）在试板焊接区域引入微量Ti、Al合金能有效地增加焊缝熔深50%以上。（2）Ti、Al等合金元素的加入并未恶化盘条的拉拔性能，盘条表面无裂纹、凹痕和尖锐棱角等缺陷，在热轧和退火态下其组织细小均匀。（3）在相同的焊接参数条件下，新型焊丝焊接工艺性能优于普通ER50-6焊丝，飞溅率低，焊缝成形美观，熔深大。（4）Ti、Al等微量合金元素能适度降低焊接过程中氧的活度，对熔池表面张力及焊接电弧产生影响，使其焊接飞溅减少，焊缝深宽比增大。新型焊丝焊接工艺性能试验发现，线能量由18KJ/cm增大到25.5KJ/cm时，熔敷金属冲击吸收功平均值由81J大幅下降至35.3J。微观组织观察表明，焊接热输入量的增加，组织出现一定的粗化，是熔敷金属冲击韧性恶化的主要原因。但研制的新型CO₂焊丝，在大线能量焊接下熔敷金属力学性能能满足国家标准中的要求。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-8
致谢  8-13
第一章绪论  13-21
  1.1 课题背景  13-14
  1.2 工程机械行业 CO_2 气体保护焊技术应用现状  14-19
    1.2.1 简述  14-15
    1.2.2 CO_2气体保护焊技术在工程机械领域的应用现状  15-17
    1.2.3 CO_2气体保护焊技术的发展现状  17-19
  1.3 课题意义与研究内容  19-21
    1.3.1 课题研究思路及意义  19
    1.3.2 课题主要研究内容  19-21
第二章试验方法及步骤  21-29
  2.1 试验材料及试验设备  21
    2.1.1 试验材料  21
    2.1.2 试验设备  21
  2.2 试验方法  21-28
    2.2.1 试板焊接区域引入微量合金元素试验  21-23
    2.2.2 焊丝盘条理化性能测试  23-25
    2.2.3 新型焊丝焊接工艺性能试验  25-26
    2.2.4 熔敷金属物化性能测试  26-28
    2.2.5 焊接接头微观组织观察  28
    2.2.6 接头显微硬度测定  28
  2.3 本章小结  28-29
第三章新型焊丝成分设计及工艺性能试验结果分析  29-44
  3.1 新型焊丝钢盘条成分设计  30-31
  3.2 焊丝盘条理化性能试验结果及分析  31-34
    3.2.1 焊丝钢盘条化学成分分析  32
    3.2.2 盘条微观组织观察  32-33
    3.2.3 盘条显微硬度测定  33-34
    3.2.4 盘条力学性能测试  34
  3.3 新型焊丝焊接工艺性能  34-38
    3.3.1 焊缝外观成形质量  34-37
    3.3.2 焊接飞溅大小  37-38
  3.4 微量合金元素在焊接电弧及熔池中作用机制探讨  38-42
    3.4.1 O 活度对高效焊接的影响  38-39
    3.4.2 微量合金元素对焊缝熔深的影响  39-41
    3.4.3 微量合金元素对焊接飞溅的影响  41-42
  3.5 本章小结  42-44
第四章新型焊丝熔敷金属组织与力学性能研究  44-53
  4.1 新型焊丝熔敷金属力学性能试验结果  44-45
    4.1.1 熔敷金属拉伸性能测试结果  44
    4.1.2 熔敷金属低温冲击测试结果  44-45
  4.2 熔敷金属显微组织分析  45-51
    4.2.1 焊缝熔敷金属化学成分测定  45
    4.2.2 接头显微硬度测试结果  45-46
    4.2.3 焊接接头显微组织分析  46-51
  4.3 微量合金元素对熔敷金属微观组织、力学性能的影响  51-52
  4.4 焊接热输入对熔敷金属力学性能的影响  52
  4.5 本章小结  52-53
第五章结论与展望  53-55
  5.1 结论  53
  5.2 展望  53-55
参考文献  55-58
硕士期间发表的论文  58-59

工程机械专用高效CO2气体保护焊焊丝的研制

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