药皮组分粒径对D600R堆焊焊条性能的影响

论文摘要

纳米材料在焊接领域的应用越来越广泛，主要集中于焊接材料（包括TIG焊电极材料、焊条药皮等）、焊接结构、焊接工艺以及焊接保护等方面。目前市场上已经有纳米焊条出售，但有关纳米材料在焊接过程中发挥作用机制的系统研究很少见，而对于将药皮中某些组分细化，探讨其对堆焊焊条性能交互影响的研究亦不多见。本文立足于以上两点，将不同粒径的细粉材料加入D600R堆焊焊条药皮中，研究其对焊条性能的影响。首先将不同粒径、不同比例（指在大理石总含量中的比例）的大理石加入D600R堆焊焊条药皮配方中，压涂焊条。讨论大理石粒径及加入比例对堆焊焊条压涂性能及外观质量的影响。利用热分析技术测试药皮加热到1500℃过程中，各种组分反应的重量和热量变化。使用GX型—高温物性测试仪测定焊条药皮的熔点。借助汉诺威电弧质量分析仪并结合焊接工人的施焊手感对焊条的工艺性能进行评定。按照甘油法测定焊缝金属扩散氢的含量。利用HR-150A洛氏硬度计和MM-200磨损试验机对堆焊层的硬度和耐磨性进行测试。研究表明，加入细粉大理石，焊条药皮粉末易结块，但焊条外观质量较好；当大理石粒径为56nm且在大理石总含量中的比例为20～25％时，焊条工艺性能最佳，而比例为25％时药皮熔点最低；随着纳米大理石（粒径为56nm）在大理石总含量中的比例的不断增加，堆焊层金属中的扩散氢含量是逐渐减小的，而焊条的熔敷效率总体上是逐渐增加的；加入适量的纳米大理石（粒径为56nm）能够增加合金元素的过渡，提高堆焊层金属的硬度和耐磨性。综合考虑得到当大理石粒径为56nm，且加入比例为25％时，焊条性能达到最佳。其次将大理石、钛铁和稀土硅以不同粒径和不同比例加入D600R堆焊焊条药皮配方中，压涂焊条。对焊条的熔敷效率、药皮熔点、工艺性能以及堆焊层金属的硬度和耐磨性进行测试。结果表明：细化钛铁可以改善焊条的工艺性能、提高堆焊层金属的硬度，降低其耐磨性；细化稀土硅会提高焊条药皮的熔点以及堆焊层金属的硬度和耐磨性；加入任何细粉均可以提高焊条的熔敷效率；三者的交互作用能够提高堆焊层金属的硬度和耐磨性。综合发现，同时细化钛铁和稀土硅，可获得综合性能最优的D600R堆焊焊条。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 引言
• 1.1 堆焊及堆焊焊条的发展现状
• 1.2 纳米材料在焊接领域的应用发展
• 1.3 本课题研究的目的、意义
• 第二章 大理石粒径对D600R堆焊焊条性能的影响及机理分析
• 2.1 试验设计
• 2.1.1 试验设计及条件
• 2.1.2 试验研究内容及技术方案
• 2.2 焊条压涂
• 2.2.1 焊条压涂前的准备
• 2.2.2 焊条压涂的工艺过程
• 2.2.3 焊条压涂的结果及分析
• 2.2.4 小结
• 2.3 焊条外观质量检验
• 2.3.1 焊条药皮强度检验
• 2.3.2 焊条药皮耐潮性检验
• 2.3.3 焊条的裂纹、毛条、竹节、起泡、皱皮观测
• 2.3.4 小结
• 2.4 焊条药皮热分析
• 2.4.1 焊条药皮热分析试验
• 2.4.2 焊条药皮热分析试验结果及分析
• 2.4.2 小结
• 2.5 焊条药皮熔点测试
• 2.5.1 焊条药皮熔点测试试验
• 2.5.2 焊条药皮熔点测试结果及分析
• 2.5.3 小结
• 2.6 焊条工艺性能测试
• 2.6.1 焊条工艺性能测试试验
• 2.6.2 焊条工艺性能测试结果及分析
• 2.6.3 小结
• 2.7 熔敷效率测试
• 2.7.1 熔敷效率测试试验
• 2.7.2 熔敷效率测试结果及分析
• 2.7.3 小结
• 2.8 焊缝金属中扩散氢含量测试
• 2.8.1 焊缝金属扩散氢含量测试试验
• 2.8.2 焊缝金属中扩散氢含量测试结果及分析
• 2.8.3 小结
• 2.9 采用汉诺威电弧质量分析仪对所有焊条进行测试
• 2.9.1 汉诺威电弧质量分析仪测试原理
• 2.9.2 汉诺威电弧质量分析仪测试实验
• 2.9.3 汉诺威电弧质量分析仪实验结果及分析
• 2.9.4 小结
• 2.10 堆焊层金属性能测试
• 2.10.1 堆焊层金属性能测试试验
• 2.10.2 堆焊层金属性能试验结果及分析
• 2.10.3 小结
• 2.11 结论与展望
• 2.11.1 结论
• 2.11.2 展望
• 第三章 药皮组分粒径对D600R堆焊焊条性能的多因素影响及机理分析
• 3.1 试验设计
• 3.1.1 试验设计及条件
• 3.1.2 技术方案及试验流程
• 3.2 焊条压涂和外观质量的检测
• 3.2.1 焊条压涂前的准备
• 3.2.2 焊条压涂
• 3.2.3 焊条外观质量检测
• 3.3 焊条药皮熔点测定
• 3.3.1 焊条药皮熔点测试试验
• 3.3.2 焊条药皮熔点测试结果及分析
• 3.3.3 小结
• 3.4 焊条的工艺性能
• 3.4.1 焊条工艺性能试验
• 3.4.2 焊条工艺性能测试结果及分析
• 3.4.3 小结
• 3.5 熔敷效率测试
• 3.5.1 熔敷效率测试试验
• 3.5.2 熔敷效率测试结果及分析
• 3.5.3 小结
• 3.6 汉诺威电弧质量分析仪测试所有焊条试验
• 3.6.1 汉诺威电弧质量分析仪测试实验
• 3.6.2 汉诺威电弧质量分析仪测试结果及其分析
• 3.6.3 小结
• 3.7 堆焊层金属性能测试
• 3.7.1 堆焊层金属性能测试试验
• 3.7.2 堆焊层金属性能测试结果
• 3.7.3 堆焊层性能测试结果分析
• 3.7.4 堆焊层金属磨损面形貌测试结果
• 3.7.5 小结
• 3.8 结论与展望
• 3.8.1 结论
• 3.8.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的论文