手工电弧单面焊陶瓷衬垫的研究

论文摘要

随着社会的进步、国民经济和科学技术的发展,焊接技术必然向着优质、高效、节能和生产合理化、自动化的方向发展。单面焊就是符合时代要求的一种高效、节能和新型焊接工艺。与传统的双面焊相比,它可以改仰焊为平焊、改内部焊接为外部焊接,并可省去背面清根工序,易于实现自动化焊接,从而改善工人的劳动条件,降低工人的劳动强度。调查表明,它可提高焊接生产效率3倍以上,节省材料10%左右,节约电能50%左右,并且操作简单、使用方便、能简化装配工序、缩短焊接生产周期,具有十分显著的经济效益和社会效益。从国内实际出发,针对目前市场上主要是CO2气体保护焊用高温烧结型陶瓷衬垫的现状,对手工电弧焊用陶瓷衬垫进行研究。本文分析了单面焊双面成形的两种基本成形方式及其实现条件和影响单面焊双面成形的因素,提出衬垫材料及其性能是影响单面焊质量的注意因素之一。同时介绍了手工电弧焊用烧结型陶瓷衬垫的配方设计原则和设计过程。衬垫研制过程中采用了正交试验进行筛选,并对衬垫工艺和单面焊质量进行了总和评分和分析,讨论了衬垫的酸性系数和始熔温度对衬垫性能和焊接质量的影响。在参考衬垫性能参数和总和分析大量试验结果的基础上,确定了手工电弧焊用陶瓷衬垫的最佳配方。本文介绍了衬垫的制作工艺流程,从原材料的选配以及处理出发,根据衬垫的成分特点和性质特征,对影响衬垫压制成形和烧结性能的因素进行了分析和讨论,同时根据试验结果和对衬垫烧结质量的分析,制定了衬垫的压制工艺和烧成制度。结果表明:衬垫原材料的选择、处理、压制成形工艺及烧成制度对衬垫的质量有着极其重要的影响。本文还讨论了手工电弧焊焊接工艺实验方法及过程。根据对试验结果的分析,认为反面焊缝的形状与焊接电流、电弧电压、焊接速度、运条方式、坡口形状及装配间隙等有密切关系。工艺评定结果表明:焊接接头的机械性能优良,焊缝内部无缺陷,焊缝金属的化学成分完全满足规范要求。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 本课题研究的背景和意义
• 1.1.1 电弧焊及其发展
• 1.1.2 单面焊的研究进展
• 1.1.3 陶瓷衬垫的研究进展
• 1.2 本课题主要研究内容
• 第2章 手工电弧单面焊基本理论
• 2.1 单面焊双面成形的方式和特点
• 2.2 强制成形单面焊的实现条件
• 2.3 单面焊衬垫材料的种类和特点
• 2.3.1 衬垫材料的种类
• 2.3.2 衬垫材料的特点
• 2.4 陶瓷衬垫单面焊基本原理
• 2.4.1 焊接时的金属结晶过程
• 2.4.2 母材熔透
• 2.4.3 背面焊缝余高形成
• 第3章 手工电弧单面焊陶瓷衬垫设计研究
• 3.1 设计原则
• 3.2 配方原料的选择
• 3.2.1 可塑性原料
• 3.2.2 瘠性原料
• 3.2.3 熔剂性原料
• 3.3 配料的计算
• 3.4 陶瓷衬垫的形状设计
• 3.5 陶瓷衬垫的成分设计
• 3.5.1 正交试验设计原理
• 3.5.2 第一轮正交试验及分析
• 3.5.3 第二轮正交试验及分析
• 3.5.4 第三轮试验及分析
• 第4章 单面焊陶瓷衬垫的制作工艺研究
• 4.1 原材料的选择
• 4.1.1 坯料的种类
• 4.1.2 坯料的品质要求和控制
• 4.1.3 原材料预处理
• 4.1.4 配料
• 4.2 原材料的后处理
• 4.2.1 球磨
• 4.2.2 陈腐
• 4.3 衬垫的压制成型
• 4.3.1 干压法成型的原理
• 4.3.2 干压法成形对粉料的要求
• 4.3.3 压制过程衬垫坯体的变化
• 4.3.4 加压制度对坯体质量的影响
• 4.4 坯体的干燥
• 4.5 干燥中的缺陷及克服
• 4.6 陶瓷衬垫的烧结
• 4.6.1 陶瓷衬垫烧结原理
• 4.6.2 烧结过程中的物理化学变化
• 4.7 衬垫的组装
• 第5章 手工电弧单面焊工艺研究及工艺评定
• 5.1 单面焊工艺试验
• 5.1.1 材料选用及焊接设备
• 5.1.2 焊前准备
• 5.1.3 焊接工艺要点
• 5.1.4 焊接操作要领
• 5.1.5 影响背面焊缝成形的因素
• 5.1.6 焊缝成型缺陷及缺陷形成原因
• 5.2 单面焊工艺评定
• 5.2.1 实验条件
• 5.2.2 力学性能结果及分析
• 第6章 论文结论与展望
• 6.1 论文结论
• 6.2 工作展望
• 参考文献
• 致谢
• 作者在攻读硕士学位期间发表的论文