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等离子喷粉堆焊工艺研究

作　者: 周权
导　师: 邹家生
学　校: 江苏科技大学
专　业: 材料加工工程
关键词: 阀门堆焊 等离子堆焊 堆焊工艺 堆焊层硬度
分类号: TG455
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


本文在综述国内外阀门等离子堆焊技术现状的基础上,根据阀门结构及实际使用要求,采用钴基司太立6粉末,在Q235钢基体材料表面进行等离子粉末堆焊试验,研究了堆焊工艺参数对等离子堆焊层组织和性能的影响。在此基础上,对焊接工艺参数进行优化,并在实际阀门工件上进行堆焊试验。通过在相同条件下和等离子手工堆焊技术的对比研究,分析了等离子粉末堆焊技术的技术经济性,本文得到以下主要结论:焊接工艺参数对等离子堆焊层的性能有明显影响。研究结果表明:焊接电流与送粉率是影响堆焊层厚度的主要因素;离子气流量、送粉率、焊接电流是影响堆焊层表面硬度的主要因素;送粉气流量和焊接速度对堆焊层厚度及表面硬度的影响较小。在本文试验条件下,当焊接电流为160A,送粉率为6g/min,送粉气体流量3.5L/min,等离子气体流量3.5L/min,焊接速度为500mm/min时,在实际阀门工件上等离子堆焊得到的堆焊层稀释率最小为3.78%,堆焊层表面最高硬度为666HV。在其他工艺参数相同的条件下,随堆焊电流增加,堆焊层的稀释率增加,堆焊层表面硬度下降;由堆焊层至基体,硬度呈梯度逐渐降低,堆焊层表面硬度最高。钴合金等离子堆焊合金层是由熔合区(结合区)亚层、近熔合区的胞状晶层以及前方有一定方向性的粗枝晶亚层组成,其结晶形态呈胞状;堆焊后在焊层形成了硬度较高的合金固溶体,使得堆焊层表面硬度及耐磨性得到显著提高。当堆焊电流大于195A时,堆焊层裂纹敏感性明显增大,熔合区亚层显微组织状况急剧恶化,堆焊层的厚度减小,熔合线呈曲折状,并出现细微裂纹。相同工艺参数条件下,等离子粉末堆焊和等离子手工堆焊相比,其表面成型优良,焊接质量稳定,且堆焊层表面硬度高8.1%,稀释率低6%;另外,等离子粉末堆焊可在较小的焊接规范下进行焊接且可一次成型,无需再加工,使得其加工效率及综合成本明显低于等离子手工堆焊。

全文目录


摘要  2-3
Abstract  3-8
第1章 绪论  8-15
  1.1 研究工作的背景  8-9
  1.2 钴基堆焊材料  9-11
    1.2.1 硬质合金的基本概念  9-10
    1.2.2 钴基堆焊材料的发展及应用  10-11
  1.3 等离子堆焊技术研究现状及发展  11-14
    1.3.1 国外研究现状及发展  11-12
    1.3.2 国内研究现状及发展  12-14
  1.4 本课题研究目的及内容  14-15
    1.4.1 研究目的  14
    1.4.2 研究内容  14-15
第2章 试验材料设备和方法  15-28
  2.1 试验材料  15-16
  2.2 等离子堆焊原理及设备  16-24
    2.2.1 等离子弧产生机理  16-17
    2.2.2 等离子堆焊原理  17-18
    2.2.3 等离子堆焊用试验设备  18-24
  2.3 试验方法  24-28
    2.3.1 等离子堆焊工艺试验  24-25
    2.3.2 试样制作  25
    2.3.3 等离子堆焊层厚度测定  25
    2.3.4 等离子堆焊层稀释率的测定  25-26
    2.3.5 等离子堆焊层硬度测定  26
    2.3.6 等离子堆焊层微观分析  26-28
第3章 等离子堆焊工艺研究  28-40
  3.1 试验方案设计  28-30
    3.1.1 工艺参数的选择  28-30
  3.2 试验结果与分析  30-36
    3.2.1 试验结果  30-33
    3.2.2 分析与讨论  33-36
  3.3 工艺参数的优化  36-39
  3.4 本章小结  39-40
第4章 等离子粉末堆焊层组织与性能  40-49
  4.1 堆焊层硬度分布  40-42
  4.2 堆焊层稀释率  42-43
  4.3 等离子堆焊层界面结构  43-44
  4.4 焊接电流对堆焊层界面结构的影响  44-45
  4.5 等离子堆焊层物相分析  45-46
  4.6 等离子堆焊层缺陷及防止措施  46-48
    4.6.1 堆焊层裂纹及产生原因  46-47
    4.6.2 等离子堆焊层裂纹防止措施  47-48
  4.7 本章小结  48-49
第5章 等离子粉末堆焊技术经济性分析  49-54
  5.1 手工等离子堆焊对比性试验  49-52
    5.1.1 试验设计  49-50
    5.1.2 试验结果与分析  50-52
  5.2 讨论与分析  52-54
结论  54-55
参考文献  55-60
攻读硕士学位期间发表的学术论文  60-61
致谢  61-62
详细摘要  62-67

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中图分类: > 工业技术 > 金属学与金属工艺 > 焊接、金属切割及金属粘接 > 焊接工艺 > 堆焊及补焊
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