石墨型雙熔敷極耐磨堆焊焊條的研究.pdf

1、雙熔敷極焊條電弧焊是一種新型焊接方法,焊接時(shí)兩個(gè)焊芯分別接電源的兩極,工件不接電源,電弧在焊條相互平行絕緣的兩焊芯端部形成,利用熔滴攜帶的熱量熔化母材,因此這種新型的焊接方法具有熔敷效率高、稀釋率低、工件變形量較小和能源消耗少等優(yōu)點(diǎn)。如果能把雙熔敷極焊接技術(shù)應(yīng)用于耐磨堆焊中,將具有很大的現(xiàn)實(shí)意義。本文運(yùn)用雙熔敷極電弧焊原理,開(kāi)發(fā)了石墨型雙熔敷極耐磨堆焊焊條,利用石墨和鐵合會(huì)在高溫電弧中發(fā)生反應(yīng),在普通碳鋼表面上堆焊出具有TiC-VC增強(qiáng)

2、相的耐磨熔敷層,通過(guò)對(duì)其微觀組織的分析,研究了這種新穎焊接方法的增強(qiáng)相形成特點(diǎn)及其合金元素對(duì)熔敷層的影響。同時(shí)對(duì)焊條絕緣性、焊條藥皮配方、藥皮重量系數(shù)和堆焊參數(shù)等方面進(jìn)行了研究。
　　 石墨型雙熔敷極耐磨堆焊焊條的絕緣性好壞是其能否運(yùn)用到耐磨堆焊中的基本條件,本文首先研究了影響石墨型雙熔敷極耐磨堆焊焊條絕緣性的主要因素。試驗(yàn)研究表明,導(dǎo)電顆粒的粒度、兩焊芯間距和水玻璃的種類(lèi)及其質(zhì)量是影響石墨型雙熔敷極耐磨堆焊焊條絕緣性的主要因素

3、。在保證焊條焊接工藝的基礎(chǔ)上,當(dāng)采用粒度為60～80目導(dǎo)電顆粒、石墨采用電極石墨、1.6mm焊芯間距、藥皮干粉同鈉水玻璃質(zhì)量配比適中所制成的雙熔敷極焊條絕緣性較好。
　　 適當(dāng)?shù)乃幤ぶ亓肯禂?shù)(45～50％)條件下,石墨型雙熔敷極焊條藥皮中的石墨、鈦鐵和釩鐵的質(zhì)量百分比在10％～15％、15％～25％和18％～20％,焊芯間距為1.6mm所制成的焊條,在焊接電流為180～200A以及對(duì)應(yīng)電弧電壓為41～45V堆焊時(shí),可獲得硬度較高

4、,成形良好的熔敷層。
　　 文中在雙熔敷極焊條藥皮中加入石墨、鈦鐵和釩鐵等作為焊接冶金反應(yīng)物,并對(duì)石墨型雙熔敷極耐磨熔敷層中的增強(qiáng)相進(jìn)行了分析。結(jié)果證明,石墨型雙熔敷極耐磨堆焊焊條的特殊結(jié)構(gòu)嚴(yán)重影響到Ti元素的過(guò)渡系數(shù),當(dāng)藥皮重量系數(shù)較少(Kb為45～50％)時(shí),熔敷層中形成的TiC很少。這主要是由于雙熔敷極焊條焊接過(guò)程中兩焊芯之間的藥皮在燃燒的電弧之中,而這部分藥皮中又能夠產(chǎn)生較多的氧化性氣體,增加弧柱區(qū)的氧化勢(shì)。因此,藥皮中

5、的鈦鐵更容易參與氧化反應(yīng),使大量的鈦鐵在堆焊過(guò)程中起到了脫氧作用而被氧化,在熔渣中生成了大量的鈦氧化物,以條狀分布在熔渣中,少量的參與原位反應(yīng)形成TiC。伴隨著藥皮重量系數(shù)的增加,熔敷層中的TiC數(shù)量增多。
　　 釩鐵的加入,可以在熔敷層中促進(jìn)VC類(lèi)碳化物粒子的形成,碳化物(主要是VC)沿晶界分布,主要以塊狀、短棒狀存在,且不同熔敷層中碳化物的數(shù)量、尺寸不同。藥皮重量系數(shù)也是影響熔覆層中碳化物數(shù)量的重要因素。隨藥皮重量系數(shù)的增加

6、,TiC、VC等碳化物數(shù)量明顯增多,熔敷層基體組織為低碳馬氏體和殘余奧氏體,表層硬度超過(guò)HRC55,遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于基體硬度。但過(guò)高的藥皮重量系數(shù),使得焊條的焊接工藝性變差。較佳的石墨型雙熔敷極耐磨堆焊焊條的藥皮重量系數(shù)應(yīng)控制在70％為宜。
　　 鈮鐵加入的熔敷層中發(fā)現(xiàn),碳化物主要是以塊狀存在,由于TiC、NbC、VC的形成溫度、晶格結(jié)構(gòu)以及Nb、Ti、V原子的擴(kuò)散能力和過(guò)渡系數(shù)的不同,導(dǎo)致了NbC、TiC易先形核生成,而VC更傾向于在