材料制备实验堆焊基本工艺实验报告
时间：2020-11-01 16:30:38 来源：勤学考试网 本文已影响 人 
金属材料制备试验
（焊接部分）
试验名称：金属材料表面堆焊强化工艺试验
院 系： 材料科学和工程学院
专 业： 金属材料成型加工
年 级： 20XX 班级： 1班
姓 名：
学 号：
指导老师：
一、试验目标
1．掌握焊条堆焊基础原理、目标及特点。
2．能够正确调整、使用焊接设备及工具并掌握堆焊工艺方法。
3．堆焊过程中能够掌握堆焊层高度、表面均匀无缺点。
4．掌握堆焊层显微组织分析方法。
5．掌握利用硬度计检测堆焊层性能。
二、试验原理
堆焊方法是焊接技术一个分支。就其物理本质、冶金过程和热过程基础规律而言，和通常焊接过程是相同。不过，它目标不一样，它不是为了联接工件，而是采取焊接方法，在零件表面堆敷一层或几层含有一定性能材料工艺过程，关键用于修复零件或增加其耐磨、耐热、耐蚀等方面特殊性能。
三、试验内容
打磨Q235钢表面，清除基体表面氧化物等物质，并利用砂纸打磨后进行表面清洁处理。
Q235钢化学成份以下表所表示：
Q235钢化学成份
Q235A
C0.14~0.22%
Mn0.30~0.65%
Si<=0.30%
S<=0.05%
P<=0.045%
Q235B
C0.12~0.20%
Mn0.30~0.67%
Si<=0.30%
S<=0.045%
P<=0.045%
Q235C
C<=0.18%
Mn0.35~0.80%
Si<=0.30%
S<=0.04%
P<=0.04%
Q235D
C<=0.17%
Mn0.35~0.80%
Si<=0.35%
S<=0.04%
P<=0.035%
依据所需要性能选择适宜焊条。J422焊条化学成份以下：
J422焊条化学成份
成份
C
Mn
Si
S
P
含量
<=0.12
0.30~0.60
<=0.25
<=0.035
<=0.04
依据所选择焊条直接尺寸及基体Q235钢厚度选择适宜电流及电弧高度。并检验整个堆焊电路完整确保安全无误后进行堆焊试验。试验过程中注意观察电弧形态、送入焊条速度、电弧高度及堆焊后形貌。完成每一道堆焊后全部需要进行敲渣处理并观察其宏观外貌。
试验材料准备过程以下图所表示：
打磨钢板表面
图1 试验材料准备过程
所用电焊机以下图所表示。
图2 电焊机
第1道焊缝外观以下图所表示：
图3 第1道焊缝外观
第2道焊缝外观以下图所表示：
图4 第2道焊缝外观
第3道焊缝外观以下图所表示：
图5 第3道焊缝外观
对堆焊后焊件进行切割，分析金相组织和硬度值分布；
单道堆焊金相组织以下图所表示：
焊缝区金相组织 热影响区金相组织
母材区金相组织 一层堆焊宏观图
图6 单道堆焊金相组织
双道堆焊金相组织以下图所表示：
焊缝区金相组织 热影响区金相组织
母材区金相组织 两层堆焊宏观图
图7 双单道堆焊金相组织
三道堆焊金相组织以下图所表示：
焊缝区金相组织 热影响区金相组织
母材区金相组织 三层堆焊宏观图
图8 三道堆焊金相组织
所用显微硬度计以下图所表示。
图9 显微硬度计
不一样道次堆焊硬度值以下表所表示。
位置
焊接一层
焊接二层
焊接三层
焊缝区
热影响区
焊缝区
热影响区
焊缝区
热影响区
显微硬度
155
186
296
181
209
175
分析堆焊工艺优缺点及应用范围。
堆焊方法是焊接技术一个分支。就其物理本质、冶金过程和热过程基础规律而言，和通常焊接过程是相同。不过，它目标不一样，它不是为了联接工件，而是采取焊接方法，在零件表面堆敷一层或几层含有一定性能材料工艺过程，关键用于修复零件或增加其耐磨、耐热、耐蚀等方面特殊性能。它含有一些优点：显著提升焊件使用寿命、节省制造及维修费用并缩短修理或更换部件时间、降低停机、停产损失、方便灵活，设备简单，适适用于小批量中小型部件。堆焊作为材料表面改性一个经济而快速工艺方法，越来越广泛地应用于各个工业部门零件制造修复中。通常见来修复磨损和崩裂部分。
四、试验设备
电焊机、堆焊焊条、钢锯、Q235钢板、金相显微镜、抛光机、显微硬度计、砂轮机、砂纸、酒精、腐蚀液。
五、试验注意事项
1堆焊过程注意弧光灼伤眼睛
2堆焊前母材表面氧化层一定要清理洁净
3焊条使用前要进行烘干
4采取多层多道焊接时，焊接过程中要严格进行焊道、层间清渣，焊缝重合量控制在1/2焊缝宽度左右。
六、试验结果和分析
1）堆焊后宏观形貌
本试验只堆焊一层，焊后在母材钢板上有一层呈三角状堆焊层，切开横截面，其含有和母材一样金属光泽，打磨抛光后，仔细观察，可发觉焊缝和热影响区间存在着分界线。
2）依据堆焊过程中所统计电流和电压值并结合堆焊后板件宏观形貌对结果进行分析。
在试验中我们发觉，即使设定电压值为定值，但因为堆焊过程影响，电流和电压全部会发生改变，综合数据改变和板件宏观形貌分析，假如电流较大时，电弧穿透能力增大，焊丝融化速度也会增大，所以熔深会增大，熔宽也会增大，因为应力集中，堆焊余高也增加。
3）分析不一样焊道堆焊金相组织。
堆焊后，对板件切割并进行金相组织观察，经过一道至三道堆焊金相组织图观察和分析可发觉，伴随堆焊层数增加，该区域相当于同时进行焊前预热和焊后热处理，组织愈加均匀，没有应力集中，组织性能愈加好。
焊缝区金相组织 热影响区金相组织
母材区金相组织 焊缝区 热影响区 母材区 过渡情况
4）分析不一样焊道堆焊显微硬度。
位置
焊接一层
焊接二层
焊接三层
焊缝区
热影响区
焊缝区
热影响区
焊缝区
热影响区
显微硬度
155
186
296
181
209
175
经过对焊接接头不一样区域显微硬度分子可知，堆焊后，焊缝区硬度比母材硬度要大，伴随焊接层数增加，热影响区因为被加热、保温时间增加，晶粒长大，硬度有所降低，焊缝区伴随焊接层数增加，该区域相当于进行了焊前预热和焊后热处理，组织愈加均匀，性能愈加好，堆焊第二层硬度最大。
七、思索题
1）堆焊工艺和通常焊接工艺区分是什么？
堆焊关键是以取得特定性能表层、发挥表面层金属性能为目标，所以堆焊工艺应该注意以下特点：（1）依据技术要求合理地选择堆焊合金类型；（2）以降低稀释率为目标，选择堆焊方法；（3）堆焊层和基体金属间应有相近性能；（4）材料堆焊必需依据具体情况正确进行选择；（5）提升生产率。
2）堆焊注意事项是什么？
1、堆焊过程注意弧光灼伤眼睛
2、堆焊前母材表面氧化层一定要清理洁净
3、焊条使用前要进行烘干
4、采取多层多道焊接时，焊接过程中要严格进行焊道、层间清渣，焊缝重合量控制在1/2焊缝宽度左右。
3）堆焊原理是什么？
堆焊方法是焊接技术一个分支。就其物理本质、冶金过程和热过程基础规律而言，和通常焊接过程是相同。不过，它目标不一样，它不是为了联接工件，而是采取焊接方法，在零件表面堆敷一层或几层含有一定性能材料工艺过程，关键用于修复零件或增加其耐磨、耐热、耐蚀等方面特殊性能。
4）多道堆焊和单道堆焊有何不一样？
所谓多层多道就是为了避免焊接热输入量过高，而将 焊道进行分层分道焊接，多层多道堆焊避免了焊接热输入量过高，后道焊缝焊接时加热过程是对前道焊缝一次再热过程，有利于提升焊缝金属塑性和韧性。每道焊缝焊完后，必需认真清理 焊渣，以降低焊缝 焊接缺点。
5）堆焊和喷涂有何区分？
堆焊是为增大或恢复焊件尺寸，或使焊件表面取得含有特殊性能熔敷金属而进行焊接，它目标不是为了连接工件，而是借助焊接手段改变金属材料厚度和表面材质，即在零件上堆敷一层或几层所期望性能材料。
喷涂时以某种热源将粉末或线状材料加热到熔化或熔融状态后，用高压高速气流将其雾化成细小颗粒，喷射到零件表面上，形成一层覆盖层过程。
堆焊应用到母材较厚材质修复当中，如煤磨、水泥磨、轧辊修复；而喷焊用到母材较薄或不适合堆焊器件修复或保护中，如高压锅炉管壁喷涂，风机叶片喷涂等
