摘 要

本文通过设置一系列的焊接参数，借助汉诺威电弧分析仪研究焊接工艺参数对电弧稳定性的影响。实验表明：大焊接规范下比小焊接规范的电弧稳定性好；在电流为220A时，随着电压的升高，电弧稳定性变好；在电压为28V时，随着电流的升高，电弧稳定性变差；该自保护药芯焊丝用直流正接比直流反接稳定性好。

通过X荧光光谱仪分析药粉成分并设置一系列的焊接参数研究焊接工艺对堆焊层组织的影响。结果表明：该自保护药芯焊丝的保护机制有气保护、渣保护和合金保护。堆焊层的主要组织为初生碳化物，延垂直于母材熔合线的方向生长。随着焊接线能量的提高，初生碳化物的组织变得粗大。堆焊层的中间层硬度最高，其次是表层，最后是接近于母材的底层的硬度最低。

关键词：电弧稳定性；自保护机制；初生碳化物；耐磨性

Abstract

This paper first simulates This paper has designed a series of welding parameter to research the effect of welding procedure on welding arc stability,with the use of Hanover analyzer.The result shows that electric stability in the large welding standard is better than small one ;when electric current keep in 220A ,with the voltage increases,the welding arc stability becomes better;in the condition of 28 voltage ,when the electric current increase,the welding arc stability was deteriorated;this kind of self-shielded flux cored wire is better applied in DC direct connection.

Through X-ray fluorescence spectrometer to analysis the ingredient of flux-cored wire and designed a series of electric parameter to research the effect of welding procedure on the structure property of surfacing layer.The result showed that this kind of self-shielded flux cored wire’s protection mechanism was gas-shielding,slag shielding and alloy protection. The surfacing layer ‘s main microstructure was M7C3 carbide ,which growed alone the vertical of weld bond.with the welding heat input increases,the microstructure of M7C3 carbide became bigger.The hardness of surfacing layer’s interlayer is biggest,secondly is the surface layer,the rough coat is lowest.

Key Words：welding arc stability；self-shielded method;；M7C3 carbide；abradability

目 录

第一章 绪论 1

1.1 选题的背景及意义 1

1.2 国内外研究现状 2

1.2.1自保护药芯焊丝的研究现状 2

1.2.2自保护药芯焊丝的保护机理研究现状 2

1.2.3自保护药芯焊丝的电弧稳定性研究现状 3

1.3 研究的主要内容 4

第二章 电弧稳定性分析 5

2.1实验过程 5

2.2大小焊接规范下自保护药芯焊丝的电信号参数 5

2.3 电压对自保护药芯焊丝电弧稳定性的影响 7

2.4电流对自保护药芯焊丝电弧稳定性的影响 10

2.5极性对自保护药芯焊丝的电弧稳定性的影响 12

第三章 组织性能分析 14

3.1实验过程 14

3.1.1制作金相试样 14

3.1.2硬度实验 14

3.2金相观察 14

3.3硬度分析 16

第四章 药粉成分的作用 17

4.1实验过程 17

4.2.自保护的实现 17

4.3药粉中其他成分的作用 18

第五章 结论 20

参考文献 21

致 谢 22

第一章 绪论

1.1 选题的背景及意义

在矿山、电力、建材、交通运输、汽车等行业中，一些零部件由于长期工作在高温、高压、腐蚀介质、重载荷、交变载荷等环境，往往容易出现裂纹、磨损或损坏等缺陷、更换频繁，严重时甚至造成整台设备的报废，为了节省输出成本、且不造成材料的浪费，在很多情况下仅仅需要对磨损的零部件进行焊接修复，而不是更换新的设备。在众多修复方法中，堆焊修复工艺是一项罕用的工艺手法。堆焊修复是将具有一定使用性能的合金材料经过焊接高温加热后熔敷在母材的表面，以给予母材某种特殊使用性能或使部件恢复原有尺寸和形状的工艺方法^[1]。

随着21世纪人们的环保意识的增强和先进制造技术的不断发展，智能化设备的不断普及，人们对堆焊技术提出了更高的要求，不再仅仅满足于原材料的原样修复、而是在原材料的基础上提高原有材料的硬度和耐磨性，并实现自动化连续生产。但传统的堆焊工艺往往采用焊条进行堆焊，焊渣多，难以实现自动化生产。而且获得的堆焊层难以达到高硬度、高抗裂性、高耐磨性的强韧性要求、堆焊工艺基本靠反复的实验才能确定、生产效率低、经济利润不高。堆焊过程还排出了大量的有害气体、废料、造成严重的大气和环境污染。因此，研制出能够自保护的耐磨堆焊药芯焊丝已经越来成为人们的关注的重点。

自保护药芯焊丝的特性：1）焊接引起的飞溅很小。因为焊丝中一般都加入了稳弧的元素的缘故，能保证电弧可以稳定燃烧。2）焊缝成型美观 。焊接产生的焊渣均匀地覆盖在熔池表面，对于焊缝表面起着良好的保护作用。3）熔敷速度很高。 通常药芯焊丝的能量密度高，所以焊丝熔化得很快。4）可进行全位置焊接，并可采用较大的电流。此外，自保护药芯焊丝不需要额外添加焊剂和保护气体，可以实现自动连续生产，提高了生产率和经济效益。同时自保护药芯焊丝一般作为堆焊修复使用的焊丝，自身附带一些优异性能，例如高铬铸铁型的焊丝堆焊出的组织一般具有很高的耐磨性和硬度，W含量很高的堆焊层一般具有耐高温性能等^[2]。

本文在已知前人研究的药芯成分作用的基础上，对未知具体成分的高铬铸铁耐磨堆焊自保护药芯焊丝的药芯成分进行分析和研究、有助于掌握药芯成分的分析方法，了解该焊丝中各药芯成分的作用和自保护机制，对于研究其他药芯焊丝有一定的方法借鉴作用，以及对日后产品的改进等有一定的现实意义。其次通过改变堆焊工艺的电流电压，来研究电压电流与高铬铸铁耐磨堆焊药芯焊丝的电弧稳定性、堆焊层硬度、磨损性能、堆焊层组织大小和尺寸等物理组织性能的关系，有助于确定最佳的堆焊工艺，对高铬铸铁的堆焊工艺的完善有一定的实践意义。