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Mn和Al-Mg合金对无渣自保护药芯焊丝工艺性能的影响

作　者: 祝坤
导　师: 刘仁培
学　校: 南京航空航天大学
专　业: 材料学
关键词: 无渣自保护药芯焊丝工艺性能飞溅率电弧形态熔滴过渡
分类号: TG422.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

自保护药芯焊丝是一种广泛应用于硬质辊面修复的新型药芯焊丝，具有熔敷效率高、抗风性好、施工简便等优点。目前国内生产的该类焊丝同进口药芯焊丝在工艺性能上存在一定的差距。为了提高国产该类药芯焊丝的工艺质量，本文以Fe-C-Cr-B合金系为基础，研制出一种新型的自保护药芯焊丝实现焊后无渣。通过改变锰、铝镁合金含量对焊丝的熔滴过渡形式、飞溅率、表面气孔敏感性、电弧形态等方面进行了研究和探讨。通过气孔数量及种类测试实验的方法，对药芯焊丝的气孔敏感率进行研究，结果表明：随着锰含量、铝镁合金含量的添加，气孔迅速减少，继续增加时，焊缝表面基本无气孔产生。在锰含量为6%，铝镁合金含量为6%时，焊缝气孔敏感性较低。通过高速摄影观察的方法，对药芯焊丝的电弧形态进行研究，结果表明：锰的添加，使电弧收缩，弧柱长度变小。随着锰含量增加，发生钟罩状电弧--圆锥状电弧--钟罩状电弧的变化，冶金反应剧烈程度增强，阳极斑点直径先变小后变大，阴极火焰直径变大；铝镁合金的添加，电弧弧根面积变大，电弧飘移活动性增大。随着铝镁合金含量增加，电弧长度变长，弧根直径变大，燃烧更加剧烈，发生圆锥状电弧--钟罩状电弧形状的变化。在锰含量为6%，铝镁合金含量为6%时，电弧较为稳定。通过水湿法收集熔滴、飞溅率测试及高速摄影观察熔滴过渡过程等方法，对焊丝的熔滴过渡形式及飞溅率进行研究，结果表明：锰的添加，熔滴颗粒变小，飞溅减小。随着锰含量增加，颗粒先变小后变大，大尺度偏离轴线颗粒过渡的次数先变小后变大飞溅先减小后增大；铝镁合金的添加，熔滴颗粒细化，飞溅减少。随着铝镁合金含量增加，熔滴颗粒先变小后变大，飞溅先减小后增大，排斥过渡偏离轴线角度越来越大。在锰含量为6%，铝镁合金含量为6%时，颗粒较小，飞溅较小，大尺寸偏离轴线过渡次数较少。通过采用最佳锰、铝镁合金的质量分数，本文所研制的自保护焊丝的工艺性能与国内同类焊丝相比，工艺性能得到比较大的改善，为今后实际应用奠定了基础。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-7
目录  7-11
第一章绪论  11-21
  1.1 引言  11
  1.2 自保护药芯焊丝国内外发展  11-14
  1.3 自保护药芯焊丝工艺性能的研究现状  14-18
    1.3.1 焊接过程电弧形态  14-15
    1.3.2 焊接飞溅  15-16
    1.3.3 焊缝气孔敏感性  16-17
    1.3.4 熔滴过渡形式  17-18
  1.4 我国自保护药芯焊丝存在的问题  18-19
  1.5 课题研究的意义及研究内容  19-21
第二章实验方法及试验设备  21-29
  2.1 药芯焊丝制备方法及设备  21-25
    2.1.1 试验药芯焊丝生产流程图  21
    2.1.2 试验用药芯焊丝的制备  21-24
    2.1.3 焊接试验设备以及工艺参数  24-25
  2.2 药芯焊丝工艺性能实验设计  25-28
    2.2.1 高速摄影观察飞溅及熔滴过渡形态  25-26
    2.2.2 焊缝气孔敏感性试验  26-27
    2.2.3 飞溅颗粒收集及飞溅率试验  27
    2.2.4 熔滴颗粒大小分析试验  27-28
  2.3 本章小结  28-29
第三章自保护药芯焊丝的设计  29-37
  3.1 无渣自保护药芯焊丝熔敷金属的保护  29-30
  3.2 自保护药芯焊丝设计思路  30-35
    3.2.1 自保护药芯焊丝的加热及熔化  30-31
    3.2.2 自保护药芯焊丝钢皮的确定  31-32
    3.2.3 自保护药芯焊丝合金系的确定  32-35
    3.2.4 自保护药芯焊丝直径与填充系数的确定  35
  3.3 试验用自保护药芯焊丝成分设计  35-36
  3.4 本章小结  36-37
第四章锰对无渣自保护药芯焊丝工艺性能的影响  37-51
  4.1 锰对无渣自保护药芯焊丝电弧形态的高速摄影观察  37-40
  4.2 锰含量对无渣自保护药芯焊丝气孔敏感性的影响  40-41
  4.3 锰对无渣自保护药芯焊丝熔滴过渡的影响  41-47
    4.3.1 锰对无渣自保护药芯焊丝熔滴过渡形式高速摄影观察  41-44
    4.3.2 锰对无渣自保护药芯焊丝熔滴颗粒形态影响分析  44-46
    4.3.3 不同锰含量无渣自保护药芯焊丝的熔滴过渡参数对熔滴过渡行为的影响  46-47
  4.4 锰对无渣自保护药芯焊丝飞溅率的影响  47-50
    4.4.1 锰对无渣自保护药芯焊丝飞溅产生的高速摄影观察  47-49
    4.4.2 锰对无渣自保护药芯焊丝飞溅率的测试结果分析  49-50
  4.5 本章小结  50-51
第五章铝镁合金对无渣自保护药芯焊丝工艺性能的影响  51-64
  5.1 铝镁合金组无渣自保护药芯焊丝电弧形态的高速摄影观察  51-53
  5.2 铝镁合金对无渣自保护药芯焊丝气孔敏感性的影响  53-55
  5.3 铝镁合金对无渣自保护药芯焊丝熔滴过渡的影响  55-60
    5.3.1 铝镁合金组无渣自保护药芯焊丝熔滴过渡形式高速摄影观察  55-58
    5.3.2 铝镁合金对无渣自保护药芯焊丝熔滴形态影响分析  58-59
    5.3.3 铝镁合金对无渣自保护药芯焊丝的熔滴过渡参数的影响  59-60
  5.4 铝镁合金对无渣自保护药芯焊丝飞溅的影响  60-63
    5.4.1 铝镁合金组无渣自保护药芯焊丝飞溅产生的高速摄影观察  60-62
    5.4.2 铝镁合金对无渣自保护药芯焊丝飞溅率的测试结果分析  62-63
  5.5 本章小结  63-64
第六章结论  64-65
参考文献  65-71
致谢  71-72
攻读硕士学位期间发表或已完成的学术论文  72

Mn和Al-Mg合金对无渣自保护药芯焊丝工艺性能的影响

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