焊条制造与工艺及金相组织实验指导书

1、.实验一 焊条制造一实验目的：（1）了解焊条生产工艺过程，掌握实验室焊条试制方法。（2）了解制造焊条所用原材料及其作用。二、基本原理电焊条制造工艺就是按焊条配方要求制备焊条涂料和焊芯，并把焊条涂料涂敷到焊芯上，使之成型，经磨头、磨尾、烘干成为焊条的一种手段。 焊条的钢芯，简称焊芯，是由焊条盘条经去锈、拉拔、校直、切断而成。焊条药皮压涂成型是把已制备好的焊条涂料涂敷在制备好的焊芯上成为焊条的工艺过程。焊条药皮涂制成型的方法很多，从手工涂制（如浸涂法、搓制法）发展到高速挤压设备进行涂制。由于采用压涂法压涂的焊条质量好，生产效率高，在焊条生产中，几乎全部采用压涂法。常用的焊条涂粉机有螺旋式和油压式两

2、类。油压式涂粉机，适应范围广，能压涂各种型号的焊条。而螺旋式焊条涂粉机对涂料性能要求苛刻，要求药粉应具有良好的塑性和适宜的粘性，良好的弹性和流动性，适宜的干湿度，此外，涂料应具有一定的透气性，便于焊条药皮中的水分的蒸发排除。本实验室的焊条涂粉机是油压式的，主要由油压系统、涂料缸、涂料头和机座组成。并带有小型送丝机，可满足实验、科研及小批量生产。压涂的焊条，其药皮应均匀、光滑而致密地涂敷在焊芯的周围，无开裂、脱落、气泡等缺陷。焊条的偏心度、引弧端、夹持端等应符合标准的规定。三、实验用主要设备、仪器和材料：（1） 天平（2） 瓷钵、瓷棒（3） 比重计（波美计）（4） 量筒（5） 焊芯（6） 各种药

3、粉（7） 油压机（8） 烘干炉四实验方法及步骤：参考配方：金红石5 （15） 钛白粉3 （5） 还原钛铁矿38 白泥10 长石10 云母8 大理石12 中碳锰铁10 纤维素3 海泡石5 合计99（111）（116）I. 按照设计好的配方，称取约500g药粉。II. 干混：将配好的药粉混合均匀。III. 湿混 ：选择合适的水玻璃，调理好比重，按设计要求的量逐渐加入药粉中，搅拌均匀。IV. 将焊条钢丝去油、去锈、校直。V. 装机压制，磨头磨尾。（注意调整焊条偏心）VI. 烘干。按设计的温度、时间进行。VII. 检验。焊条表面质量检查及偏心度检查，保留合格焊条，用于下一步实验。五、实验数据1.记录实

4、验配方及其称重，所加水玻璃量，实验压力。2.评定焊条表面质量，记录存在的问题。六、思考题1.分析实验配方中所用原材料的主要作用。2.简述焊条药皮的主要作用。实验二 焊条工艺性能评价1实验目的：（1） 掌握工艺性能鉴定的主要内容及方法。（2） 能确定合适的工艺参数施焊。（3） 了解药皮成分及工艺参数对焊条工艺性能的影响。2.基本原理焊条的工艺性能是焊条施焊时的工艺性能，主要包括电弧稳定性、焊缝成形、脱渣性、飞溅大小等。它是衡量焊条质量的重要指标之一。影响焊条工艺性能的因素很多，如焊芯的成分，药皮成分，焊条制造方法及质量，以及焊接工艺规范，操作技术等。对工艺性能的评定，目前还没有严格的实验手段，只

5、能做定性的，相对的判断。3实验用主要设备、仪器和材料：（1） 焊机（2） 低倍放大镜（3） 焊工面罩（4） 自制和对比用焊条（5） Q235试板（6） 钢板尺（7） 秒表（8） 药物天平（9） 焊条支架4实验方法及步骤：（1） 确定合适的工艺参数（电流、电压、极性）。（2） 连接线路，施焊，评定工艺性能。工艺性能评定主要采用对比的方法进行判定。将自制的焊条与市面上工艺性能，力学性能较好的焊条对比。主要对比以下几个方面：（见表）焊条编号电弧稳定性熔渣粘度飞溅大小脱渣性焊缝表面成形气孔“套筒”情况烟尘对比焊条J422自制焊条J422J507焊条钢芯五、实验数据1记录焊接参数，工艺评定结果。六、思考

6、题1.自制焊条有哪些方面需要改进？改进的思路是什么？实验三 焊接接头金相组织分析一、 目的要求1 了解不同焊接方法、焊接工艺对焊接接头形态及组织的影响。2 掌握不易淬火钢焊接接头的组织特征。3 掌握易淬火钢焊接接头的组织特征。二、 基本原理焊接金相分析是以焊接金属学为理论基础，密切联系焊接工艺条件，以金相分析方法来研究焊接接头的组织变化，探究焊接缺陷和接头性能与焊接方法之间的关系，保证和提高焊接接头质量的一门试验学科。它可应用于焊接工艺规范的制定，焊接组织的分析等一系列场合。焊接接头的金相分析包括宏观和显微分析两方面。宏观分析是用肉眼或放大倍数不大于100倍的放大镜来进行的。目的是观察了解焊缝

7、的成型和尺寸，结晶的方向性，热影响区的形状及尺寸，以及接头中存在的各种缺陷，如气孔、裂纹，夹渣、未焊透等。显微分析是在金相显微镜下进行观察，研究焊接接头各区段的显微组织及其分布特征，显微缺陷，如裂纹、偏析、以及氮化物，碳化物，金属化合物等。焊接接头显微组织的分布特征主要取决于焊接材料、母材的成分和状态、所用焊接方法、工艺参数。焊接接头由焊缝金属和焊接热影响区金属组成。焊接热影响区中，由于距焊缝不同距离的点所经历的焊接热循环不同，因此，各点所发生的组织转变也不相同。这相当于焊接热影响区经受了一次特殊的热处理，这种热处理的特点是不仅会引起热影响区组织转变的不均匀性，而且在局部位置还可能产生硬化、软

8、化和脆化等现象。这些现象的发生，往往使热影响区的性能低于母材，以致成为焊接接头的薄弱环节。三、 仪器与样品仪器：预磨机、抛光机、金相显微镜样品：16Mn,30CrMnSi焊接接头切块四、 实验步骤1 焊接接头金相试样的制备（本次实验课前提前进行）焊接接头金相分析试样的制备与一般金相试样的制备方法相同。需注意切取试样时保持整个接头的完整性，一个接头必须包括焊缝、热影响区以及一部分母材。2 宏观观察观察焊缝、热影响区的形态，观察有无焊接缺陷，缺陷的类型。3 显微观察将试件放在显微镜下，将观察区对准焊缝，将10×物镜转入光路，调整焦距直到图像清晰可见，调整载物台，使试件移动，逐步观察焊缝、

9、熔合线、热影响区不同区段的组织。进一步调整放大倍数，观察不同区段的组织，找出不同区段的典型组织特征。五、 数据处理1 画出不易淬火钢焊接接头组织分布特征图，以及每个区域典型组织形态示意图 。2 画出易淬火钢焊接接头组织分布特征图，以及每个区域典型组织形态示意图。六、 思考题1 分析不同焊接方法、焊接工艺影响焊缝形态及组织的机理。2 分析不同组织对性能的影响。七、 背景知识1 不易淬火钢根据焊接热影响区金属的组织特征，可以分为四个区域：熔合区：紧邻焊缝的母材与焊缝交界处的金属称为熔合区或熔化区。焊接时，该区金属处于局部熔化状态，加热温度在固液相温度区间。在一般熔化焊的情况下，此区仅有23个晶粒的

10、宽度，甚至在显微镜下也难以辨认。但是，它对焊接接头的强度、塑韧性都有很大影响。粗晶区：该区的加热温度范围为11001350。由于受热温度高，奥氏体晶粒发生严重的长大现象，冷却后得到晶粒粗大的过热组织，故称过热区。其组织为粗大的铁素体和珠光体，甚至可得到魏氏体组织。此区塑性差、韧性低，硬度高。细晶区：此区加热温度在Ac31100之间。在加热过程中，铁素体和珠光体全部转变为A，即发生金属的重结晶现象。由于加热温度稍高于Ac3，奥氏体的晶粒尚未长大，冷却后获得均匀而细小的铁素体和珠光体，相当于热处理的正火组织，故该区又称为正火区或相变重结晶区。该区的组织比退火（或轧制）状态的母材组织细小。不完全重结

11、晶区：该区加热温度在Ac1 Ac3之间。当加热温度超过Ac1时，珠光体转变为奥氏体，温度进一步升高时，铁素体仅部分溶入奥氏体中，剩余部分继续长大，成为粗大的铁素体。当冷却时，奥氏体转变为细小的铁素体和珠光体，粗大的铁素体则保留下来。所以该区组织不均匀，晶粒大小不一，因此力学性能也不均匀。2 易淬火钢焊接热影响区组织特征：这类钢焊接热影响区的组织分布与母材焊前的热处理状态有关。如母材焊前是正火或退火状态，则热影响区组织分为两个区域：完全淬火区：该区加热温度处于固相线到Ac3之间。由于这类钢淬硬倾向大，因此冷却时将淬火形成马氏体。该区相当于过热区的部位，由于晶粒长大，会得到粗大的马氏体组织，而相当于正火区的部位则得到细小的马氏体组织。不完全淬火区：该区的加热温度在Ac3Ac1之间，相当于不完全重结晶区。加热时，珠光体（或贝氏体、索氏体）转变为奥氏体，铁素体尚未完全溶入奥氏体，未溶入奥氏体的铁素体还将进一步长大。因此，冷却时奥氏体会转变为马氏体，粗