黑龍江省大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃項目立項申請書.

1、實驗報告 酸性焊條J422的研制作者 黃春連 盧世康 王耀 張晨陽 張雪 曲天舒 孫良慶 房家煜 指導老師：李慕晴 尹柯 馬東 田春英 楊文杰 莊明輝 蔡丁森學院： 材料科學與工程學院 班級： 焊接一班 酸性焊條J422的研制黃春連 焊接一班0 引言 我國焊條的年生產能力已達到100萬噸以上，但主要是生產低品位的鈦鈣型通用焊條，優(yōu)質高品位的焊條(如全位置立向下焊條，高效鐵粉焊條，高纖維素焊條，700MPa 以上高強鋼系列焊條，優(yōu)質不銹鋼和耐熱鋼焊條等) 十分短缺，每年仍需大量進口。 國產J422 (型號E4303)強度等級為420MPa的低碳鋼焊條,其焊縫金屬塑性、韌性良好,焊接性能優(yōu)良,目前

2、是國內使用最廣泛的一種焊條。據統(tǒng)計,國產J422 焊條的產量占全國焊條總產量的80 %以上 實踐證明,我國自行研制的J422 焊條具有可靠的力學性能和全方位的焊接工藝性能。因而一直為國內外廣大用戶所喜愛所接受。近年來,碳鋼焊條國標的不斷更新因而對J422 產品的技術指標越來越高,其明顯的標志是焊縫金屬的力學性能AKV(J)沖擊值焊接接頭的冷彎指標和抗裂性全方位的焊接工藝性能特別是T 型接頭角焊的成型的焊腳尺寸以及對直徑DZ2 小規(guī)格焊條的再引弧性能的很高要求通常要數(shù)10 秒,這都是急待解決的問題,因此,如何將J422 產品的焊接工藝性能,焊縫金屬的力學性能和其它的綜合性能,更加提高一步,是擺在

3、廣大研究人員面前的緊迫任務,提高J422 焊條力學性能(沖擊值和抗冷彎指標)。在提高力學性能的同時,提高焊條的工藝性能,使其具備良好的工藝性能;尤其對再引弧性能需要大幅度提高。降低藥皮成本,從而降低焊條成本。國產J422焊條從50 年代中期研究和生產至今已有30多年歷史,其產量已占我國焊條總產量的80%以上,是一種使用十分廣泛的低碳鋼焊條,因而也是各焊條廠的主導產品或主導產品之一。從整體上講,該焊條的內在質量不僅符合國標和船規(guī)要求,而且已達到國外同類型焊條的先進水平。然而,在某些條件下,特別是在冬、春季節(jié)生產過程中,J422焊條藥皮容易開裂的問題已困擾焊條行業(yè)幾十年,迄今很多廠家尚未得到根本解

4、決,從而嚴重影響了焊條的外在質量,也造成了很大浪費。在“以人為本，追求可持續(xù)發(fā)展” 的科學發(fā)展觀指導下，加強對焊接過程中產生有害物質的研究，保障焊接工作者的身心健康是焊接材料研究人員的重要責任。E4303焊條是酸性焊條，相對堿性焊條來講，焊接煙塵中的有毒、有害物質比較少，特別是不含可溶性氟，因此對人體的危害比較小。但在實際生產中焊工與E4303焊條的接觸最為普遍，所以其產生的焊接煙塵對焊工的危害仍是不容忽視的問題。因此對降低E4303焊條煙塵問題進行研究，保障廣大焊工的身心健康是我們焊接材料研究人員義不容辭的責任。1 實驗材料及方法1.1實驗材料焊條藥皮配方成分作用 材料含量 %主要成分作用鈦

5、鐵礦4TiO2，F(xiàn)eO造渣，穩(wěn)弧，氧化金紅石TiO2造渣，穩(wěn)弧鈦白粉TiO2造渣，穩(wěn)弧，成形長石5SiO2 ,Al2O3,K2O+Na2O造渣，穩(wěn)弧白泥13SiO2,，Al2O3,H2O造渣，成形，增氫云母10SiO2,，Al2O3,H2O，K2O造渣，穩(wěn)弧，成形，增氫白云石21CaCO3+MgCO3造氣，造渣，穩(wěn)弧，氧化中碳錳鐵14Mn,Fe造渣，脫氧，合金化，增磷水玻璃另加20K2O,SiO2,Na2O造渣，穩(wěn)弧,粘結11.1焊芯的選取焊芯的設計主要考慮焊條直徑和焊條技術要求。焊條技術要求包括理化性能和合金元素的過渡等。當前國內焊材有數(shù)百種，其中大多數(shù)品種系選用H08A焊芯。1.2焊條制造

6、過程 首先,對所選用的藥皮原材料進行分析,包括熱分析、結構分析和吸濕性試驗等；其次,根據需要,將藥皮原材料以某一系列的量值投入配方,壓涂焊條。圖一 焊條制造工藝流程圖焊條制造過程 1.按選定配方稱好藥粉，使干粉總重為100克。 2.將焊條芯用砂布去銹 3.將藥粉放進瓷缽中進行干混，用瓷棒輕輕攪拌至藥粉顏色均勻一致，注意將團粒研碎。4.向干粉中逐漸加入水玻璃，并不斷進行攪拌。每次水玻璃加入量不要太多，最后能捏成 團狀可。 5.壓涂本次試驗用的是螺旋式壓涂機，通過螺旋軸旋轉時產生的推力，將涂料擠壓出來，適合生產。6.烘干：晾干24小時后，放入烘干箱中烘干，藥皮外徑尺寸的控制及其參數(shù)因J422屬于酸

7、性焊條，又有少量有機物，所以溫度控制在220250。對烘焙后焊條藥皮中的含水量應小于等于1%，以使其保持一定的韌度。型號直徑藥皮外徑范圍（mm）焊條長度（）J4223.22.0-6.0400將混拌好的濕涂料送往工序與制備好的焊芯一起即可進行壓涂，將濕涂料壓涂在焊芯的表面上就完成了焊條的制造。壓涂工作采用螺旋式焊條壓涂機進行，壓涂好的焊條還需要進行磨頭、磨尾，以便于焊接時使用。1.3 焊條工藝評定1、脫渣性試驗 （1）脫渣性試驗采用平板落錘法，焊接電流120A，試驗前試板溫度保持在150以下,脫渣能由式Q=PhG/S 計算。 式中：P錘重； G重力加速度； h錘心距試板的距離； S熔渣覆蓋 面積

8、。 （2）試板焊后靜置停放1分鐘,然后將試板倒置(焊道朝下),用重Kg鐵球在距試板mm處垂直自由落下,連續(xù)敲擊三次,落錘的每次擊點應基本保證在試板的長度和寬度的交點處。落錘敲擊后檢查脫渣率,測定焊道全長和焊道上渣殼脫落的長度。 焊條脫渣率按下式計算：D=Ls/L(%) 式中：D焊條脫渣率(%)； Ls渣殼脫落長度(mm)； L焊道全長(mm)。 渣殼脫落后往往在焊縫邊緣粘有少量的渣,在評定時應加以說明。如果沒有任何粘渣才能認為是脫渣良好,焊縫光潔。 2、穩(wěn)弧性能測定穩(wěn)弧性能一般以電弧燃燒最大長度來評定。 （1) 人工記錄滅弧和喘息次數(shù)法，一人施焊，二人觀察，用眼睛觀察記錄滅弧次數(shù)及喘息次數(shù)，滅

9、弧次數(shù)越多電弧穩(wěn)定性越差。 (2）測定自然斷弧長度法，焊條引弧后，將試板與焊條固定不向下送，當焊條燃燒，金屬過度，弧長拉大至某臨界弧長時，電弧中斷，臨界弧長即為自然斷弧長度。其值越大，說明焊條電弧穩(wěn)定性越強。3、飛濺及脫渣性及成型測定(1)、在天平上稱二根焊條的重量，然后在飛濺收集盒內施焊，每焊完一根焊條將試板上的飛濺鏟下來再進行施焊，焊完三根焊條后，將三根焊條頭稱重并測其長度，以備計算時用，再將收集盒內的飛濺收集起來除去渣稱重，然后按下式計算飛濺系數(shù)。 (2)、將施焊的試板取出，用錘敲三下，觀察脫渣情況，焊渣完全脫落，脫渣優(yōu)良。 焊渣80% 脫落，脫渣良好 焊渣60% 脫落，脫渣一般焊渣50

10、% 脫落，脫渣差將焊縫清理干凈，觀察焊縫成型，如焊波均勻，無咬邊，表面光滑，為成型優(yōu)良4、熔化速度的測定 施焊前測定焊條長度，并計算出焊芯單位長度的重量即 g/mm,引弧后開始記錄燃弧時間，焊接規(guī)范，焊完后測定焊條頭長度，計算出其熔化的焊芯重量，用下式計算熔化系數(shù)1.4 焊接接頭金相組織觀察1.4.1金相試樣制備首先將尺寸為90mm3Omm8mm的試板,兩面在砂輪土打磨千凈,去掉氧化皮和鐵銹,按要求設置ZXG7一300型直流弧焊機的焊電流值,沿著試板的中點連續(xù)縱向焊一道焊縫。焊接電流50一80A,層間溫度50一150,焊后或時效后用線切割切取試樣,進行粗磨、細磨,拋光、腐蝕。(1)磨制 切好或

11、鑲好的式樣在砂輪機上磨平，尖角要倒圓。然后用280目、400目等粗砂紙磨光，再換用800目、1000目等金相砂紙逐級細磨，一直磨到1000目砂紙方可進行粗拋光和細拋光。磨制式樣時，每換一次磨制步驟（即每換一號砂紙）時，式樣磨制方向應轉90。這樣才能看出上次磨痕是否磨去。式樣在每一號砂紙上磨制時，要沿一個方向磨，切忌來回磨削，而且給式樣施加的壓力要適當。（2）拋光細磨的式樣還需進行拋光。拋光的目的是去除細磨時遺留下來的細微磨痕而獲得光亮的鏡面。式樣的拋光是在專用的拋光機上進行的，轉速一般100150r/min。拋光時在拋光盤盤面上鋪有絲絨等織物，并不斷滴注拋光液。拋光液是由Al2O3等極細粒度的

12、磨料加水而形成的懸浮液，依靠拋光液中極細的拋光粉末與式樣磨面間產生的相對磨削和滾壓作用來消除磨痕。拋光時應使式樣磨面均勻地壓在旋轉的拋光盤上，并沿盤的邊緣到中心不斷作徑向往復運動。除機械拋光方法外，還有電解拋光、化學拋光等其他拋光方法。 （3） 浸蝕 經拋光后的式樣還必須經過浸蝕后才能在顯微鏡下進行觀察。浸蝕主要是依靠浸蝕劑對金屬的溶解或電化學腐蝕過程，使金屬式樣表面的晶粒與晶界及各組成相之間呈現(xiàn)輕微的凹凸不平，在顯微鏡下就可以清楚地觀察到式樣表面，浸蝕時間要適當，一般式樣磨面發(fā)暗時就可停止。如果浸蝕不足重復浸蝕。浸蝕完畢后立即用清水沖洗，然后用酒精沖洗，最后用吹風機吹干，式樣即可置于金相顯微

13、鏡上進行觀察。1.4.2焊縫金相組織觀察 將制備好的試樣放在金相顯微鏡下， 觀察焊縫宏觀組織，觀察焊縫，熱影響區(qū)及母材金屬的顯微組織。1.4.3顯微硬度檢測將觀察過金相組織的焊接試樣在HVS一1000數(shù)顯顯微硬度計上測出試樣的微區(qū)組織的硬度。三、項目研究內容和目標四、項目技術路線（方法）與進度五、項目預期成果及說明1 參考文獻1上海交通大學550教研組編,焊接冶金學2十七所兄弟院校修改和匯編,焊接冶金基礎34清華大學機械系焊接教研組編焊接冶金學5焊接通訊1985,(1)6國外焊接1982,(1)7 西安交大焊接教研室編金屬熔焊原理及工藝實驗指導書。8 彭道衡 郭桂發(fā)J422焊條配方改進的分析湖北汽車工業(yè)學院焊接材料廠9 文 景,文援蘭.電焊條研制技術M.湖南 長沙:國防科技大學出版社，2001.10 廖立乾,文花明.焊條的設計、制造與使用M.北京:機械工業(yè)出版社，1998.書是我們時代的生命別林斯基書籍是巨大的力量列寧書是人類進步的階梯高爾基書籍是人類知識的總統(tǒng)莎士比亞書籍是人類思想的寶庫烏申斯基書籍舉