材料成形综合实验指导书模板

1、材料成型及控制工程专业综合实验指导书实验一 焊条电弧焊工艺1、实验目的与任务( 1) 比较不同类型焊条的焊接工艺性及对焊缝成形的影响。( 2) 观察分析低碳钢熔化焊接头金相组织变化情况。( 3) 分析焊接接头组织变化对机械性能的影响。2、实验原理焊条电弧焊采用的焊条药皮类型有酸性、 碱性、 纤维素型和金 红石型等。 不同药皮的焊条在焊接时表现出不同的工艺性。 比如, 酸 性药皮中含有较多的稳弧物质和脱渣物质 , 易于引弧 , 电弧稳定 , 飞 溅小, 脱渣能力强 , 焊缝成形美观。但焊缝中氢的含量不易控制 , 焊 缝金属的冲击韧性一般。碱性药皮焊条稳弧物质较少 , 不易引弧 , 电 弧不稳 ,

2、 易于断弧 , 飞溅较大 , 脱渣能力差 , 焊缝成形也稍差。 但焊缝 金属中氢含量低 , 属低氢型焊缝 , 冲击韧性高。低碳钢电弧焊焊接接头包括焊缝金属、熔合区 ( 熔合线 ) 和热影响区三个主要区域。其中 , 焊缝金属为液态熔池结晶而成 , 位于接 头断面的中心 , 其显微组织是典型的柱状晶。 熔合区为半熔化的母材 结晶和冷却而成 , 位于焊缝金属两侧 , 与之紧密相连 , 焊缝金属的柱 状晶 ”镶嵌 ”于此。热影响区是母材受到焊接热输入影响产生了组织 形态变化的固态区 , 紧邻熔合区 , 向着远离焊缝中心的方向分别是过 热区、 正火区、 部分相变区和再结晶区。 过热区是母材在焊接时温度处

3、于奥氏体区的高温区 , 奥氏体严重长大 , 冷却后得到的组织为粗 大的铁素体 +珠光体等轴晶 , 其间夹杂着针状的魏氏组织 ; 正火区是 母材在焊接时温度处于奥氏体均匀化的温度区间 , 在空冷条件下发 生相变 , 相当于进行了一次正火热处理 , 为均匀细小的铁素体 +珠光 体等轴晶 ; 部分相变区是母材在焊接时温度处于奥氏体-铁素体两相区的温度区间 , 一部分铁素体发生了奥氏体相变 , 冷却后得到组织不 均匀的铁素体 +珠光体组织 ; 再结晶区是母材在焊接时温度处于再结 晶温度区 , 轧制的带状组织发生了回复和再结晶 , 成为均匀细小的等 轴晶。由于接头各部分组织形态的不同 , 其力学性能也存

4、在差异 , 从焊 缝中心向两侧测量其硬度 , 硬度曲线将出现一个峰值 , 峰值位置位于 正火区 , 说明该区域的力学性能指标较高。3、实验仪器、 设备及材料仪器、 设备及工具 : 火焰切割机、 刨床、 交、 直流电弧焊机、 电火花线切割机、 光学金相显微镜、 金相试样抛光机、 吹风机、 显 微硬度计。材料：810mm厚Q235钢板、直径4.0mm的J422和J507焊条、4%硝酸酒精溶液、无水酒精、Cr2O3粉末、水、05号金相砂纸、呢子布。4、实验步骤( 1) 取厚 8 10mm , 宽 50mm 的 Q235 钢带 , 用火焰切割机切割 成200X50mm的板条，简单清理熔渣和氧化皮；用刨

5、床在板条中心加工出纵向 V型槽，代替V型坡口，开口 角60,深度68mm;分别选用直径4.0mm的J422焊条和J507焊条，采取如表1 所示的焊接工艺在V型槽处进行连续焊接，观察并记录电弧稳定性 和飞溅情况，清理药皮；表1焊接工艺参数焊条牌号电流极性电流/A电压/V焊接速度/mm/minJ422交流/直流反接17024150J507直流反接15022150 观察焊缝成形波纹，测量焊缝成形参数(熔宽和余高)，分 析产生区别的原因； 用电火花线切割机横向切取金相试样，将引弧端和收弧端 各25mm舍弃，余下部分切成 50 x10mm长条；磨制金相试样：依次采用05号金相砂纸打磨，用Cr2Os粉 与

6、水的混合物作为抛光剂抛光，用4%硝酸酒精溶液浸蚀，用无水酒 精冲洗，用吹风机吹干； 在光学金相显微镜下观察接头各区域的显微组织形貌，绘 制其示意图，标注于温度-组织坐标系中； 用显微硬度计从焊缝中心开始，每个1.5mm测量一个硬度 值，记录在距离-硬度坐标系中；分析硬度变化的规律及其原因。5、预期结果得出不同类型焊条工艺性、 焊缝成形的区别及其原因 ; 手工绘 制焊接接头各区域的距离 -温度-组织图; 绘制距离 -硬度曲线 , 分析 硬度变化的原因。实验二 焊缝金属中扩散氢的测定1、实验目的与任务( 1) 了解手工电弧焊时影响焊缝中扩散氢含量的因素。( 2) 掌握甘油法测定扩散氢含量的方法。2

7、、实验原理氢对焊接接头的影响极大。 氢不但能在焊缝中生成气孔 , 而且是 裂纹产生的主要原因之一。 所致裂纹常有延迟性 , 往往使焊件在工作 一段时间后开裂 , 因此其危险性更大。氢也引起金属的微裂等 , 虽然 这些微观缺陷不致于导致焊件的破坏 , 但却能明显地降低金属的强 度、 屈服极限、 冲击韧性、 延伸率等 , 特别对疲劳强度有较大的 影响。因此控制焊缝中的氢含量对于提高焊缝质量有着重要的意义。 虽然焊缝的氢对焊缝的质量影响较大 , 但扩散氢的含量却很少 ( 每 100克金属中最多含几十毫升 ) , 一般采用气体液法把扩散氢收集到 一个密闭的集气管内测量 , 由金属表面扩散逸出的微小氢气

8、必须经 过收集介质浮升到集气管顶部 , 为使氢气泡经过介质时不至于对测 量的氢有影响 , 必须要求收集的介质具有一定的物理和化学性能 , 要 求是 : 对氢气的溶解度较小 , 具有低的蒸汽压力 , 化学稳定性好 , 对 人体无害和液体的低黏度。 当前试验用的介质有甘油、 石蜡油、 酒 精、 水银以及硅油等。采用这种方法测得的扩散氢体积 ( mL) 首先要换成温度为0C、标准大气压(760mm汞柱)下的氢的体积，再算 出100g熔敷金属中析出的扩散氢含量，其计算公式如下100 式中，H扩一一每100g熔敷金属中扩散氢的含量，mLV集气管中收集的扩散氢体积，mLGo试样原始质量，goGi试样焊后质量，goP试验环境大气压，毫米汞柱。P0标准大气压，760毫米汞柱。T试验环境温度，K。T0标准大气温度，273K。3、实验仪器、 设备及材料仪器设备及工具：火焰切割机、砂轮机、干燥箱、交流弧焊 机、直流弧焊机、气体收集器、水浴锅、电子天平、吹风机、钢 丝刷、钢字头、 焊接夹具、 小锤、水槽、干布。材料:810mmQ235钢板、氧气、乙炔气、 砂布、无水酒精、甘油、4.0mmJ422焊条、4.0mmJ50