小坡口埋弧焊剂配方设计与工艺试验(附件)【字数：12268】
摘 要摘 要随着现代工业的发展，焊接过程中所用板材厚度越来越大，且大部分的厚板对接焊接都要按照规范开一定的坡口。减小厚板焊接时所开坡口的大小，可以减少焊接时焊接热量输入对母材的影响，而且节省填充金属。根据试验得出，采用小坡口进行埋弧焊接，可节约下来40%左右的填充金属，并且使用小坡口进行埋弧焊后，焊缝的热影响区非常窄，焊接接头性能符合规范。但是适用于深熔埋弧焊的烧结焊剂种类并不多。本课题通过优化设计的实验方法，此次小坡口焊剂的配方是在深熔埋弧焊焊剂的基础上进行改进后得到的，为得到一种脱渣性好，焊后渣壳疏松易碎的埋弧焊烧结焊剂。在本次试验研究过程中，我们发现了一些埋弧焊烧结焊剂在制作过程中的困难和要求注意的地方。通过多次进行小批量埋弧焊烧结焊剂的制作，找到并发现了焊剂制作的简便方法。包括加入水玻璃的量、湿混的时间、造粒时通过筛子目数的大小、干燥所需的时间、烘干的温度与烘干的时间、烧结时的温度与时间以及烧结时升温的速度和烧结过后冷却的速度。在试验中还发现了氟碱型焊剂中重要的组成成分对焊剂脱渣性能的影响。确保其中一种成分的量不变，对其影响方式进行了检测和分析，得到一定的结论。并经过试验发现氟碱型焊剂的脱渣性与熔渣的线性膨胀系数、焊剂的熔化温度有很大的关系。结合对各个影响进行分析考虑。确保使用烧结焊剂焊接后，焊缝工艺性能优良并且符合规范要求。不断改进制作烧结焊剂的配方，使其在对小坡口进行焊接后，得到的焊缝具有良好的脱渣性，并且熔渣可以自动翘起，渣壳疏松、易碎。关键词小坡口；埋弧焊；烧结焊剂；脱渣性
Keywords: Small groove；SAW；Sintered flux；Slag?detachability 目 录
第一章 绪 论 1
1.1 项目背景与研究意义 1
1.2 烧结焊剂在各领域的应用 3
1.3 烧结焊剂的重要特点 4
1.4 烧结焊剂的生产与发展 5
1.5 国内外烧结焊剂研究现状 7
1.6 研究内容 7
第二章 试验装置及焊剂的制作 8
2.1引言 8
2.2 实验装置和焊接材料 8
2.3 焊剂配方的设计 9
2.3.1焊剂渣系的选择 9
2.3.2 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
焊剂的碱度的选择 10
2.4 烧结焊剂配方设计思路 11
2.5 焊剂的制作 12
2.5.1 原材料的选取 12
2.5.2 制作前准备 12
2.5.3 焊剂的制作过程 13
2.5.4 制作时的注意事项 15
2.6 焊剂中主要材料对焊剂性能的影响 15
2.7 焊接设备及工艺参数 16
2.7.1焊接设备 16
2.7.2 焊接工艺参数 17
2.8 本章小结 17
第三章 焊剂的工艺性能 19
3.1 引言 19
3.2 烧结焊剂的配方 19
3.3 烧结焊剂脱渣性能研究 19
3.3.1 实验方法 19
3.3.2 实验结论及分析 20
3.3.3 影响脱渣性的其他因素 21
3.4 渣壳疏松、易碎性能研究 23
3.5 小坡口埋弧焊接 25
3.6 本章小结 26
结 论 27
致 谢 28
参考文献 29
第一章 绪 论
1.1 项目背景与研究意义
自20世纪40年代以来，埋弧自动焊开始逐渐的发展起来，作为当代制作生产中常用的焊接方式，埋弧自动焊又被称作焊剂层下自动电弧焊。在现代建筑、造船、压力容器、锅炉、石油化工、桥梁、重型机械等行业埋弧自动焊的应用越来越广。由于在埋弧自动焊时使用的线能量很大，较大的焊接线能量会导致焊缝的熔深增大、提高焊丝的熔敷效率，使生产率得到提升[1]。另外，因为在埋弧焊过程中需要使用焊剂，大大的减少熔融金属的飞溅，同时也减少了焊接热量的损失，对焊接熔池起到很好的保护作用，并且能调节和稳定焊缝金属的成分，从而提高了焊缝的质量。在埋弧焊过程中无弧光辐射，使工人在进行焊接时的环境得到改善[2]。
埋弧焊焊剂和埋弧焊焊丝都是埋弧焊过程中的消耗品。烧结焊剂作为埋弧焊中重要的消耗材料，在焊接过程中主要起冶金处理作用，并可以改善焊缝的工艺性能并对熔池起保护的作用。焊剂的冶金性能和焊剂的工艺性能都会决定焊接过后焊缝的质量，并影响焊缝的成型与性能[3]。埋弧焊剂按照制造方法大致可以分为烧结焊剂、陶质焊剂和熔炼焊剂。陶瓷焊剂与烧结焊剂相比只是在烧结时温度比较低，其他并没有太大的区别。考虑到陶瓷焊剂的性能，它只适用于合金含量较高的堆焊，所以现在全世界大多数都是使用烧结焊剂和熔炼焊剂[4]。我国从解放战争过后才开始接触使用埋弧自动焊，其技术也是由前苏联引进，前苏联当时只使用熔炼焊剂，故我国在埋弧焊时都是使用熔炼焊剂。而欧美和日本等国家早就开始研制和使用烧结焊剂，目前，日本和欧美所生产的烧结焊剂占全世界的70%左右。而我国从事焊接的科研人员对埋弧焊的关注点一直放在研发埋弧焊焊丝方面，对埋弧焊焊剂的研发不是很重视[5]。
由于我国对烧结焊剂的研究较少，导致烧结焊剂的种类不是特别多，多数还需要从国外购买，尤其是在进行特殊环境焊接或对专用焊丝进行焊接方面，并没有特殊的烧结焊剂来进行埋弧焊焊接。我国埋弧自动焊的烧结焊剂也因此在一定程度上受到了阻碍[6]。但随着我国重工业的迅速发展，埋弧自动焊因其操作方便，使用简单，无弧光等优势被广泛的应用到工业生产中，因此我国对烧结焊剂的需求量也越来越高，并且将国内烧结焊剂的研发重点放到了对不同种焊接材料和特殊焊接环境下的烧结焊剂研制并投入使用，在润扬大桥、海南大桥，以及“西气东输”中重要管道的焊接中都使用了大批新研制的针对特殊环境的烧结焊剂。随着现代传统重工业的发展，投入使用的板材越来越厚，有更多的厚板需要焊接，如航空母舰甲板、核电厂的大型压力容器、火力发电站的高压蒸汽锅炉等都使用了大厚度的板材。直接焊接的话会导致厚壁容器或板材侧壁无法熔透，导致侧壁熔合不良[7]。一般采用开大尺寸坡口的方法来解决无法焊透的问题。开较大的坡口不仅特别浪费材料，而且需要消耗大量的人力和物力对坡口进行加工和设计，大大的降低了生产效率，浪费了很多时间。
适当的减小进行厚板焊接时所开的坡口，采用小坡口进行焊接，可以减少焊接热输入对母材的过多影响，而且节省填充金属。据统计在埋弧焊过程中使用较小的坡口，可以使填充金属节约40%左右，并且焊后产生的热影响区非常窄，焊接接头性能符合规范要求。但是适用于深熔埋弧焊的烧结焊剂种类并不多。目前对小坡口埋弧焊用烧结焊剂配方的研究和制作工艺的设计变的特别重要。现阶段在工业中SJ101、SJ431和SJ601三种烧结焊剂的使用量较多。前两种焊剂价格便宜且性价比高，但在进行窄间隙坡口埋弧焊时其脱渣性不是特别的好。最后一种焊剂的脱渣性非常好但是制作成本特别高，不适合在工业上进行大批量的使用。所以当下的研究重点就是研制出一种适用于小坡口埋弧焊的烧结焊剂，并要求该焊剂的脱渣性能良好且生产成本较低[8]。
Keywords: Small groove；SAW；Sintered flux；Slag?detachability 目 录
第一章 绪 论 1
1.1 项目背景与研究意义 1
1.2 烧结焊剂在各领域的应用 3
1.3 烧结焊剂的重要特点 4
1.4 烧结焊剂的生产与发展 5
1.5 国内外烧结焊剂研究现状 7
1.6 研究内容 7
第二章 试验装置及焊剂的制作 8
2.1引言 8
2.2 实验装置和焊接材料 8
2.3 焊剂配方的设计 9
2.3.1焊剂渣系的选择 9
2.3.2 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
焊剂的碱度的选择 10
2.4 烧结焊剂配方设计思路 11
2.5 焊剂的制作 12
2.5.1 原材料的选取 12
2.5.2 制作前准备 12
2.5.3 焊剂的制作过程 13
2.5.4 制作时的注意事项 15
2.6 焊剂中主要材料对焊剂性能的影响 15
2.7 焊接设备及工艺参数 16
2.7.1焊接设备 16
2.7.2 焊接工艺参数 17
2.8 本章小结 17
第三章 焊剂的工艺性能 19
3.1 引言 19
3.2 烧结焊剂的配方 19
3.3 烧结焊剂脱渣性能研究 19
3.3.1 实验方法 19
3.3.2 实验结论及分析 20
3.3.3 影响脱渣性的其他因素 21
3.4 渣壳疏松、易碎性能研究 23
3.5 小坡口埋弧焊接 25
3.6 本章小结 26
结 论 27
致 谢 28
参考文献 29
第一章 绪 论
1.1 项目背景与研究意义
自20世纪40年代以来，埋弧自动焊开始逐渐的发展起来，作为当代制作生产中常用的焊接方式，埋弧自动焊又被称作焊剂层下自动电弧焊。在现代建筑、造船、压力容器、锅炉、石油化工、桥梁、重型机械等行业埋弧自动焊的应用越来越广。由于在埋弧自动焊时使用的线能量很大，较大的焊接线能量会导致焊缝的熔深增大、提高焊丝的熔敷效率，使生产率得到提升[1]。另外，因为在埋弧焊过程中需要使用焊剂，大大的减少熔融金属的飞溅，同时也减少了焊接热量的损失，对焊接熔池起到很好的保护作用，并且能调节和稳定焊缝金属的成分，从而提高了焊缝的质量。在埋弧焊过程中无弧光辐射，使工人在进行焊接时的环境得到改善[2]。
埋弧焊焊剂和埋弧焊焊丝都是埋弧焊过程中的消耗品。烧结焊剂作为埋弧焊中重要的消耗材料，在焊接过程中主要起冶金处理作用，并可以改善焊缝的工艺性能并对熔池起保护的作用。焊剂的冶金性能和焊剂的工艺性能都会决定焊接过后焊缝的质量，并影响焊缝的成型与性能[3]。埋弧焊剂按照制造方法大致可以分为烧结焊剂、陶质焊剂和熔炼焊剂。陶瓷焊剂与烧结焊剂相比只是在烧结时温度比较低，其他并没有太大的区别。考虑到陶瓷焊剂的性能，它只适用于合金含量较高的堆焊，所以现在全世界大多数都是使用烧结焊剂和熔炼焊剂[4]。我国从解放战争过后才开始接触使用埋弧自动焊，其技术也是由前苏联引进，前苏联当时只使用熔炼焊剂，故我国在埋弧焊时都是使用熔炼焊剂。而欧美和日本等国家早就开始研制和使用烧结焊剂，目前，日本和欧美所生产的烧结焊剂占全世界的70%左右。而我国从事焊接的科研人员对埋弧焊的关注点一直放在研发埋弧焊焊丝方面，对埋弧焊焊剂的研发不是很重视[5]。
由于我国对烧结焊剂的研究较少，导致烧结焊剂的种类不是特别多，多数还需要从国外购买，尤其是在进行特殊环境焊接或对专用焊丝进行焊接方面，并没有特殊的烧结焊剂来进行埋弧焊焊接。我国埋弧自动焊的烧结焊剂也因此在一定程度上受到了阻碍[6]。但随着我国重工业的迅速发展，埋弧自动焊因其操作方便，使用简单，无弧光等优势被广泛的应用到工业生产中，因此我国对烧结焊剂的需求量也越来越高，并且将国内烧结焊剂的研发重点放到了对不同种焊接材料和特殊焊接环境下的烧结焊剂研制并投入使用，在润扬大桥、海南大桥，以及“西气东输”中重要管道的焊接中都使用了大批新研制的针对特殊环境的烧结焊剂。随着现代传统重工业的发展，投入使用的板材越来越厚，有更多的厚板需要焊接，如航空母舰甲板、核电厂的大型压力容器、火力发电站的高压蒸汽锅炉等都使用了大厚度的板材。直接焊接的话会导致厚壁容器或板材侧壁无法熔透，导致侧壁熔合不良[7]。一般采用开大尺寸坡口的方法来解决无法焊透的问题。开较大的坡口不仅特别浪费材料，而且需要消耗大量的人力和物力对坡口进行加工和设计，大大的降低了生产效率，浪费了很多时间。
适当的减小进行厚板焊接时所开的坡口，采用小坡口进行焊接，可以减少焊接热输入对母材的过多影响，而且节省填充金属。据统计在埋弧焊过程中使用较小的坡口，可以使填充金属节约40%左右，并且焊后产生的热影响区非常窄，焊接接头性能符合规范要求。但是适用于深熔埋弧焊的烧结焊剂种类并不多。目前对小坡口埋弧焊用烧结焊剂配方的研究和制作工艺的设计变的特别重要。现阶段在工业中SJ101、SJ431和SJ601三种烧结焊剂的使用量较多。前两种焊剂价格便宜且性价比高，但在进行窄间隙坡口埋弧焊时其脱渣性不是特别的好。最后一种焊剂的脱渣性非常好但是制作成本特别高，不适合在工业上进行大批量的使用。所以当下的研究重点就是研制出一种适用于小坡口埋弧焊的烧结焊剂，并要求该焊剂的脱渣性能良好且生产成本较低[8]。
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