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,焊接時兩個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。如果能把雙熔敷極焊接技術(shù)應用于耐磨堆焊中,將具有很大的現(xiàn)實意義。本文運用雙熔敷極電弧焊原理,開發(fā)了石墨型雙熔敷極耐磨堆焊焊條,利用石墨和鐵合會在高溫電弧中發(fā)生反應,在普通碳鋼表面上堆焊出具有TiC-VC增強

2、相的耐磨熔敷層,通過對其微觀組織的分析,研究了這種新穎焊接方法的增強相形成特點及其合金元素對熔敷層的影響。同時對焊條絕緣性、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。試驗研究表明,導電顆粒的粒度、兩焊芯間距和水玻璃的種類及其質(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上,當采用粒度為60～80目導電顆粒、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?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以及對應電弧電壓為41～45V堆焊時,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物,并對石墨型雙熔敷極耐磨熔敷層中的增強相進行了分析。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)嚴重影響到Ti元素的過渡系數(shù),當藥皮重量系數(shù)較少(Kb為45～50％)時,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。因此,藥皮中

5、的鈦鐵更容易參與氧化反應,使大量的鈦鐵在堆焊過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VC類碳化物粒子的形成,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HRC55,遠遠大于基體硬度。但過高的藥皮重量系數(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原子的擴散能力和過渡系數(shù)的不同,導致了NbC、TiC易先形核生成,而VC更傾向于在