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微合金化铸铁同质焊条(丝)成形工艺及其焊接性能研究

翟波  
【摘要】: 根据真空吸铸原理,设计、制造出了细直径铸铁焊丝(芯)专用成形装置。该装置的使用,使铁液在自身重力和真空负压双重作用下,其填充细直径型腔的能力显著增强,在真空度约15KPa,浇注温度为1300℃≤T_浇≤1400℃的铸造工艺下,制备出了F5×400mm和F3×400mm两种规格的铸铁焊丝(芯)。统计分析表明:F5mm焊丝(芯)成品率较高,达80%以上;而F3mm焊丝(芯)的成品率较低,L<250mm及L=400mm两个长度段的F3mm焊丝(芯)比例较高,分别占38.10%和27.34%。如果L≥300mm设定为焊丝合格标准,则焊丝(芯)的合格率提高到51.51%。 采用氧-乙炔火焰气焊的方法研究了微合金化铸铁焊丝的焊接性能,获得了与铸件同质的焊接接头。焊接接头由焊缝、熔合区和热影响区组成。焊缝与母材熔合良好,热影响区较宽,焊缝和熔合区无白口形成。随焊丝中Bi含量增加,焊缝石墨化能力增强,当Bi含量达100ppm时,焊缝基体为纯铁素体组织,焊补区硬度较低,焊缝硬度仅有222HB,熔合区硬度为235HB;当焊丝Bi含量增加到120ppm时,焊补区硬度略有升高。Ti元素的加入对焊接接头性能的影响较为复杂,在含量较低时,随着焊丝中Ti含量的增加,焊缝石墨化能力急剧降低,当Ti含量为0.1%时,焊缝硬度为262HB,熔合区硬度为278HB:随着焊丝Ti含量的进一步增加,焊缝石墨化能力逐渐增强,当Ti含量达到0.3%时,焊缝铁素体含量达到极大值,焊缝、熔合区硬度分别只有223HB、239HB:当焊丝Ti含量增加到0.4%时,焊补区硬度再次升高。HT150气焊接头强度超过163.3MPa。 铸铁焊芯外涂石墨化药皮得到微合金化铸铁同质焊条。采用小电流打底、大电流连续焊工艺研究了微合金化铸铁同质焊条的焊接性能,试验结果表明,随着预热温度升高,焊缝石墨化能力增强,T_0=200℃时,焊缝组织由珠光体、铁素体和细片状石墨和菊花状片墨组成,铁素体含量达到23.66%,熔合区则由珠光体、少量碎块状铁素体及过冷石墨片组成。焊缝、熔合区硬度分别为176HB、198HB,焊接接头机械加工性能优异,接头力学性能良好,焊缝熔敷金属抗拉强度达451MPa。


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