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1、 目 录1 引言12焊接技术12.1焊接方法12.2焊接种类23试验条件34 试验结果与分析34.1Q345钢的理化性能34.2Q345钢板焊接试验44.2.1埋弧焊方法44.2.2焊接前准备44.2.3焊接工艺参数的选择54.2.4焊接操作过程54.2.5 Q345钢的焊接性64.2.6 Q345钢板与焊接接头金相组织74.2.7维氏硬度检测104.2.8Q345钢无损检测12结论15致16参考文献1716 / 181 引言在金属加工工艺中,焊接是一门年轻但是又开展很快的一种加工工艺,目前以开展成为了一门独立的学科,并在能源、交通、修建，特别是在机械制造部门中得到广泛的应用。Q345钢属16
2、Mn系列钢种,平常在热轧状态下利用,它具备杰出的综合力学机能、较高的韧性、耐蚀性与焊接机能和冷成型本领,在我国获得广的利用,可以用来制造大型船舶、桥梁、管道、汽锅、压力容器、煤油储存罐、起重机械、厂房钢架等承载负荷的焊接布局,这就需要它不但要有好的力学机能，还要有好的焊接机能。伴随着我国钢铁企业竞争的日趋剧烈,钢铁产物的种类和质量将成为钢铁企业开展的重要题目。Q345、16MnL、16MnR、16Mnq、16Mng等公司所生产的16Mn系列钢板。当今, 多达上百种的焊接方式在工业生产获得利用,就焊接进程而言可分为三大类：熔焊、压焊、钎焊。由于客户要求16Mn系列钢板必须要具有良好的焊接性,为适
3、应市场开展需要,公司生产的16Mn系列钢不但要满足一般的性能的需要,而且要满足用户对焊接性能的需要,因此,我们首先对Q345钢板进展了焊接性试验研究。2 焊接技术2.1焊接方法当今, 多达上百种的焊接方式在工业生产获得利用,就焊接进程而言可分为三大类：熔焊、压焊、钎焊。1) 熔焊把焊接处的母材熔化为焊缝的体例叫作熔焊。要实现熔焊的关键在于要有一个局部热源，而这个局部热源要集合很大的能量、温度足够高的。依照所利用的热源的分歧，熔焊又可以分为如下几种方式：电弧焊、气焊、铝热焊、电渣焊、电子束焊、激光焊等多少种。在熔焊时，为了制止焊接区的高温金属与周边空气的相互作用从而让其性能使之恶化，在焊接时要施
4、加防护。而在平常事件中有造渣、通庇护气和抽真空三种庇护方式。2压焊在焊接进程中，一定要对焊接施加压力来完成焊接的体例称之为压焊。降低加压时材料的变形能力，从而增加材料的可塑性，往往要在压焊的过程中加压并施加加热措施。依照所施加焊接能量的分歧，压焊的一般方式包罗：电阻焊、磨擦焊、超声波焊、分散焊、冷压焊、爆炸焊和锻焊等。3钎焊钎焊就是采用的钎料要比母材的熔点低，而在低于母材熔点，却比钎料熔点高的温度下，借用钎料润湿母材的功能把母材的间隙填满并且让它与母材相互扩散，最后让其冷却凝固从而形成结实接头的方法。经常生活中都利用采纳烙铁钎焊、火焰钎焊的钎焊体例。2.2焊接种类在三大类的焊接体例中，操纵最遍
5、与的焊接体例为熔焊，常常操纵的熔焊体例有：1手工电弧焊简单的设备，灵活的操作，短小与各种空间位置的焊缝都可焊接，但它的生产效率过于低下，而且具有较高的劳动强度。2埋弧焊 具备较高的生产率，很好的焊接质量，低本钱的焊接，好的劳动条件，在平焊长直焊或大圆弧焊中操纵普遍。3气体保护焊一、氩弧焊氩弧焊便是把氩气充当庇护气体的气体庇护焊。氩弧焊不仅拥有好的焊接质量，狭窄的热影响区，而且具有较小的焊接变形，容易实现大规模的机械化、自动化。在焊接中广泛应用的是不锈钢、铝、镁等有色金属。(二) 氧化碳气体庇护焊二氧化碳气体庇护焊即是操纵CO2充任庇护气体的气体庇护焊。它具备断绝周围空气与电弧相打仗，防止周边的
6、气体对熔滴和熔池金属发生反响从而造成有害气体的感化。二氧化碳气体庇护焊的焊速高,可实现主动焊，具有高的生产率,为明弧焊接，易于控制焊缝成形,敏感性略小对铁锈来讲，少许的熔渣, 低廉的价钱, 更表达了二氧化碳气焊的优点，而它在生产中的难点是焊接金属飞溅与气孔。变形较大的薄板和低合金钢等黑色金属在生产中很经常使用。4电渣焊 操纵电流经由液体熔渣所发生的电阻热实行焊接的方式称为电渣焊。它的工艺方式简略，适用于大断面和变断面工件的焊接。但是焊接后会产生较大的热影响区，因此焊后热处理对重要的焊件有重要意义。5气焊 气焊的装备简略，便利操纵，不需要电源，但出产的效率较低，焊件变形较大，适用于焊接较薄的焊件
7、。3 试验条件1)试验炉号081671,试样为Q345热轧钢板,试样厚度10mm,化学成份如表1。2)焊接Q345钢板时采用H10Mn2焊条,焊条直径为1.2mm,采用埋弧焊方法。4试验结果与分析4.1 Q345钢的理化性能Q345钢板试样的化学组成见表1,力学性能见表2。表1表2力学性能s/MPab/MPa/%冲击/JHBQ345360500231931564.2 Q345钢板焊接试验4.2.1埋弧焊方法电弧在焊剂层下燃烧所进展焊接的一种机械化的焊接体例叫做埋弧焊，它是为电弧焊的一种。埋弧焊具备在电弧热的感化下，焊丝融化添补焊缝，而焊剂那么起到空气断绝、绝热和屏蔽光辐射的感化的特色。这类焊接
8、方式，生产率高，焊缝质量好，劳动强度低，无弧光辐射和火花飞溅，有害气体和烟尘少，无论在室或室外均可举行焊接事件。低碳钢、低合金钢与不锈钢等金属的焊接都合用。埋弧焊利用焊接设备如图4-1所示：图41埋弧焊设备4.2.2焊接前准备1） 焊接材料的选用焊缝没有缺陷；满足使用性能是选择焊接质料时必要考虑到的两方面。Q345钢的焊缝金属的热裂与冷裂偏向在正常情况下转变是不大的。因此在Q345钢焊接选用质料时应当确保焊缝金属的强度、韧性、塑性等力学性能与母材的一致性。2焊接坡口的选择由于埋弧焊使用的电流比拟大，电弧具有较强穿透力，因此当焊件厚度不大时，一般不开坡口也能将焊件焊透，这样也能保证良好的焊缝成形
9、。本实验用厚度为10mm的焊件，是以，坡口不需要开。3焊件的清理焊接前，用砂纸打磨焊件待焊部位与其周边部位，以清扫掉焊丝表层的锈蚀、油污与拔丝用的润滑剂，以防止造成焊缝发生气孔。4清扫焊丝和烘干焊剂焊接前，必须扫除焊丝外表的各种影响焊接的东西。同时撤除水份并烘干，在日常生产中一般焊剂采用的烘干温度在250，并保温12h。5焊件的装配焊件装置时必需确保接缝间隙平均，凹凸平整不错边。利用的焊条必需要与焊件质料符合在定位焊过程中，其位置在第一道焊缝的后背，长度在平常情况下要大于30mm。定位焊缝平整完好无凹陷在焊接中很主要。4.2.3焊接工艺参数的选择本次尝试所用试样为Q3452504010，不开坡
10、口，对接实行双面焊，选用焊丝H10Mn21.2、焊剂HJ431。埋弧焊工艺参数是按照试样厚度与焊丝直径查熔焊方式与装备一书中表5-13选择的，其数据如下表3所示：表3 不开坡口对接头双面焊的焊接参数工件厚度/cm焊丝直径/mm焊接顺序焊接电流/A焊接电压/V焊接速度/mh-1104正5603127.6反6103227.64.2.4焊接操作过程本实验所用的埋弧焊机型号为MZ-1000(A310-1000)。具体操作步骤如下：、在焊料斗装上HJ431焊剂；、在焊机上放置H10Mn2焊丝；、把清扫过的外表的钢板放在埋弧焊工作台上；、合上电源，打开焊机开关，让焊接小车依照预定的线路行走，焊丝瞄准焊缝；
11、、遵照设置10mm的Q345对接接头正面焊接参数；、打开焊料斗上的闸门；、把启动按钮打开，这时埋弧焊机就将主动实行引弧和焊接；、当正面焊接完成后，待焊件冷却后将焊缝上的渣皮清扫并把焊件翻过来；、设定背面焊接参数，继续进展另外一面的焊接；、等背面焊接事情了结后，把停止键按下。4.2.5 Q345钢的焊接性钢材的焊接性主要决定于它所构成的化学成份，焊接性通常表现在两个方面：一是焊接过程造成的各种冶金缺陷，其中以裂纹的危害最甚；二是热影响区母材的机能转变在焊接时。1焊缝中的热裂纹对热轧与正火钢的焊缝中的热裂偏向平常是依照钢种的含碳量与Mn/s的比值来鉴定。C=0.11%0.125%时 Mn/s30
12、C=0.126%0.155%时Mn/s59按照表1可知，Q345钢板的含碳量为0. 18%，含量极低的是S，所需求的Mn/s比值要远高于Mn/s=264，是以无热裂偏向。2焊接讨论热影响区的冷裂纹按照国家标准GB4675.184对Q345钢板进展了焊接裂纹实验。裂纹检测：裂纹检测和剖解要在焊后的48小时以后举行。概况裂纹：经由过程检测没有觉察表层裂纹的存在。断面裂纹：用机械体例制取了5个横断面试样，研磨侵蚀后，经由检测无任何裂纹。3)焊缝与热影响区的机能阐述 焊缝在焊接后的化学组成见表4，焊接接头的力学性能见表5。表4焊缝在焊接后的化学组成CSiMnSP0.140.321.320.0100.0
13、17表5焊接接头的力学性能b/MPa冲击/JHB53585171由表4、表5看出,焊缝的化学成分靠近于母材的化学成分，焊接接头的抗拉强度较高，但其具备的韧性较低,而硬度远高于母材。4.2.6 Q345钢板与焊接接头金相组织1金相显微分析 金相显微技术是钻研金属和合金构造与部缺点的首要方式之一，为了摸索金属材料的机能，常常必须要举行金相构造的查找和阐述。金相显微技术是操纵显微镜的光学理论借助于试样外表对光芒的放射特点来举行的。为了对金相显微构造举行区分和钻研，需要将所阐述的金属材料制备成固定尺寸的试样，并经研磨、抛光与侵蚀等工序，末了经由金相显微镜来观察和阐发金相的显微构造状况与散布环境。相的构
14、成、数目、形态、巨细、散布构成为了显微构造。显微缺点那么包罗各类非金属夹杂物、裂纹(性质、巨细、形态、走向与其与显微构造的联系等)、显微孔洞(巨细、散布)、珠光体球化水平和石墨化水平、脱碳、过烧、过热等。金相显微镜是依托光学系统达到放大效果的，其根本原理如图42所示。图42 金相显微镜光路图2金相试样制备1试样制备过程a.取样部位所阐述质料或零件的特色、加工工艺进程与热处理进程要决定于取样部位与检测面的选择；取样的部位、外形、尺寸在查验时的选用必须是划定要求的；检验和分析失效的原因时，要根据失效的原因，不但要在材料失效的部位取样，还需要在有效的部位取样，方便于比照分析；对于平常经过了热处理、金
15、相构造比拟平均的零件，举行试样时随机任取一截面便可。b.试样的截取方法取样时，要包含观察的截面不能由于截取而发生构造转变，是以对有区别的质料要选取符合它的截取方式；对软质料，加工方式平常用锯、车、刨等；而相对硬质料，可以用砂轮切割机实行切割；利用锤击方式相对硬而脆的质料，如白口铸铁，都非常适用；在一些大的工件上取样，可以用氧气切割等方式；在用砂轮机切割时，要实行冷却的方法，用来下降因为受热而激发试样构造的转变；变形层或烧损层平常是因为试样截取而引发的，在后续的工序中必须要去除。c.试样尺寸便利手握、轻易磨制是金相试样的根本要求。平常显微试样选取的立方体直径为1625mm、高1620mm的圆柱体
16、或边长为25mm的；对于一些形状特别或者尺寸很小不容易手握的试样，要进展镶嵌或机械夹持。2试样概况的磨光与抛光在砂轮机上对试样的截面举行粗磨，直到获得较为平整滑腻的外表为止。在打磨过程当中，要不停的用冷水将试样冷却，防止过热使得金相试样构造发生变化；选用金相砂纸实行精磨。金相砂纸是磨光金相试样的重要材料，在手工磨光试样时，砂纸要放在玻璃板上，然后依次用280号、500号、水砂纸、01、03、05、06号金相砂纸磨光，在磨制中，每当换砂纸时，试样的磨制方向都要旋转90度，并且要把上一次使用砂纸磨制遗留下的划痕磨平后才能换下一号砂纸；试样表层在抛光机上实行抛光，效用是去除金相磨面上的渺小磨痕与外表
17、变形层，使其获得滑腻，无划痕的磨面。3)焊接接头宏观与微观构造阐述焊接接头的宏观构造宏观阐述主要容为：观察与简述焊缝成形、焊缝金属结晶的目的和宏观缺点等。图43所示为焊接讨论的宏观构造，可分为三大项：中心区为焊缝：接近焊缝的是热影响区；双方都不承受影响的母材区图43焊接接头宏观组织焊接接头的显微组织焊缝金属的显微构造如图44，柱状晶散布,晶界处为铁素体,晶为索氏体和针、块状散布的铁素体。冷却时,因为对外散热,因此使得焊缝的熔融金属沿热扩散的目的结晶而取得柱状晶,此时,先共析的铁素体沿柱状晶界析出,因为温度较高,且冷速又略微的快,是以构造呈过热特点,稍后在重新的冷却的过程当中,奥氏体因过冷度太大
18、,而转变为索氏体构造。焊缝构造下方为融合区,此处融会环境优良。图44焊缝的显微组织100过热区的显微构造如图45,组织构造为针状或块状散布的铁素体和索氏体,此处晶粒粗大,呈氏构造。这是由于该区的加热温度高,奥化体晶粒明显增大,因此冷却后得到了粗大的过热构造,使它的冲击韧性下降。图45 过热区的显微构造 100重结晶区:构造为晶粒藐小的铁素体和珠光体(如图46),因为加热温度超过了AC3,以是铁素体和珠光体已全数转化为奥化体,又因为加热温度较低奥氏体晶粒未明显长大,因此在此气氛中冷却后会获得平均而藐小的铁素体和珠光体。图46 重结晶区的显微组织构造 100母材的显微组织结构:铁素体和珠光体呈带状
19、如图47。从金相构造可看出,过热区形成了氏构造,从而轻易发生脆化,构成了外表的薄弱环节,这时宜以小线能量焊接,在过热区获得板条马氏体,韧性会大大改良。图47母材的显微组织1004.2.7维氏硬度检测维氏硬度是用一定量的尝试力将一个面夹角为136的金刚石四棱锥压头压入试样的被试表层，尝试力在卸除以前要保持相应时间。压头会压出棱形凹陷称为压痕的图形在试样外表上，正方形即为压痕。然后丈量压痕对角线的长度在试样外表上，计算出压痕的外表积，维氏硬度值与实验力除以压痕外表积的商成正比。维氏硬度HV=常数实验力/压痕外表积0.1891 Fd2，现实中是按照对角线长度d经由查表获得维氏硬度值。国家标准划定维氏
20、硬度压痕对角线长度规模一样平常为0.0201.400mm。1)维氏硬度计丈量的详细进程开启电脑和维氏硬度计，继而打开维氏硬度测量软件。把变荷手轮动弹起来，实验力值的选择为4.903N。硬度计加载时间为10s。设置好数据与试样质料在菜单上。把40X物镜置于正前方位置，通过转动转盘的方法。在十字试台上放上试样，经由过程动弹起落手轮使试台上升，观察电脑屏幕，会觉察到敞亮的光斑呈现屏幕视场，这时候缓慢上升试台，直到看到试样的表层清楚成像在屏幕中呈现为止。将压头缓慢转至前方位置。按“启动键，这时候加实验力，键盘上会表现 “10、9、8、?0秒倒计时，当加载时候从头跳回设定值时，加卸实验力完成。把40物镜
21、转到正前方，在屏幕中可以看到压痕，然后略微动弹起落手轮将它调到最清晰位置。点击电脑屏幕右边的“图象态，这时两条赤色竖线会呈现图象中，然后点击鼠标左键将其中一根竖线拖至与菱形横向压痕角相切的位置后，再点击右键将另外一根竖线拖至与相对角相切的位置，此时就会呈现肯定第一条对角线丈量的对话框。肯定后会呈现两条赤色的横线，点击鼠标左键将其中一条横线拖至与菱形竖向压痕角相切的位置，再点击鼠标右键将另外一根横线拖至与对角相切的位置。此时就呈现了维氏硬度丈量成果。确认测量结果后。就依照以上步调举行其他点的丈量。把所有硬度点测量完毕之后，生成测试报告表。2实验结果与分析采取金刚石正四棱锥体压头，将其压入试样表层
22、在相应的实验力作用下，保持相应时间后，卸除实验力，丈量试样概况压痕的对角线长度。如下列图所示。图48 维氏硬度丈量图示找到了六个分歧点在试验中，间隔约为1mm分布在每一个点之间，测出其硬度值，此中三个点的布置如图48右图所示，获得各分歧的硬度数据，具体分布如下列图49所示：图49实验测得维氏硬度分布图分析：从硬度值的测量结果可以看出硬度值比拟大的是热影响区，并且硬度值分布的不均匀，而焊缝硬度要低于母材的平均值。这在一定的程度上可以说明焊缝比母材的韧性要好。过热粗晶区的韧性都要低于焊缝和母材，这造成的原因是因为该区存在粗大的氏构造。以后的相变重结晶区，由于相当于正火，从而取得详细平均的构造，具有
23、的力学性能较好，更高韧性和强度。不完全重结晶区因为存在粗大的，致使不均匀的构造，所以其具备较低的韧性，而且具备颠簸的硬度值。4.2.8 Q345钢无损检测无损检测手艺是一门新的综合性工程学科，在第二次世界大战后获得敏捷的成长，它在浩繁的科技畴特别是产业畴已获得广泛地利用。无损检测手艺在不毁伤被检测物体使用性能与外形的条件下可以实现百分之百的检验，从而判定出被检测物的质量状态，主要是按照物资的各类物理特征转变而决定的。为了保障现役装备的平安运行，无损检测手艺擅长的是可以充分发挥其非破坏性与可靠性并且在很多情况下更可以实行原位检测。是以，无损检测手艺取得极大的正视和迅猛开展在工业生产、物理钻研和生
24、物工程等泛博科技领域，已经成为了节制产物的质量、确保装备运行平安等方面的极为重要的手艺手段。无损检测手艺包容方面以下：1目视检测无损检测中占据着重要的地位的是目视检查，许多重要的故障用仪器检查前都是在目视发现问题后才使用的，随着开展迅速的CCD技术，目视检测的仪器也开展迅速，视频显微镜系统、视频窥镜、视频孔探仪等用来辅助的都可以列入此类。目视检测，利用的比拟少的是在国，而在国际上无损检测倒是利用普遍，特别是在第一阶段。依照国际惯例，目视检测要先做，以此来确认其不会影响后序的查验。1外表目视检验直接进展目视检验，眼睛与被检外表距离为410mm，视线与被检外表的视角为20。充足的照明对被检表层来说
25、是必需的，光照度为1601x是用于平常的查验；而光照度为5401x是在对藐小的缺点举行区分。对藐小缺点举行区分，平常是利用25倍的放大镜。2目视结果与分析焊后焊材的一局部如图410所示，母材表层有飞溅和凹坑可以很明显地看到。图410目视检测照片阐述：上述的凹坑是被其他工件碰撞的，在取样过程当中，而不是焊接造成的。造成飞溅的原因是，焊接过程中因为焊接电流的过大，从而造成了熔滴的飞溅。2、磁粉检测1磁粉检测原理磁场让工件外表和近外表的磁力线产生了局部的畸变，使其施加在工件外表上的磁粉被吸附，构成目视可见的磁痕在适合的光照下，从而显示出位置、巨细、外形和紧水平不连续性的。2磁粉检测步骤第一步：预清洗
26、把全部大概影响到磁粉正常散布、磁粉堆积物的稠密度、特征和清晰度的杂质统统清洗掉。第二步：缺陷的探伤磁粉探伤的标准是确保测出任何方面的有害缺点。使磁力线尽一切可能在相应的围横穿过所有大概存在于试件的任何缺点。第三步：探伤方法工件近表层的缺点的检测，尝试采取湿粉检测法。其具体步骤为：用软管浇淋的方法把磁悬液浇灌在试件上，让其覆盖整个被检面，使用磁粉探伤机将工件磁化，磁化电流应保持1/5-1/2秒，然后切断磁化电流，把试件倾斜倒去多余的磁悬液，然后观察磁粉聚集情况，从而判断工件缺陷。第四步：后清洗在查验并退磁后，洗濯清洁试件上的磁粉；特别是要彻底去除孔和空腔的所有堵塞物，这是期间要注意的。3磁粉检测
27、尝试成果阐述下列图为磁化后的试样概况：图411磁粉探伤照片结 论通过这次研究试验,我深刻了解到焊接技术在当今社会的重要地位,其中对焊接技术也有了更深层次的了解,特别是在对Q345钢的研究,Q345钢是实际工业设计和生产中应用非常广泛的机械结构之一，主要用于工程结构的焊接。通过对Q345钢的焊接性能分析，我们可以看到Q345钢是低合金高强度钢,它不仅综合性能、低温冲击韧性、耐蚀性好，而且拥有良好的焊接性能和冷成型性。其过研究得出的结论如下：1Q345钢板无热裂纹倾向；2)Q345钢板焊接讨论热影响区没有呈现裂纹；3)Q345钢板焊缝的化学成分靠近与母材,焊接讨论的抗拉强度、硬度较高,但其具备较低
28、的韧性；4)Q345钢板焊接讨论的过热区形成为了氏构造,较轻易发生脆化,从而造成焊接接头的亏弱,这时候小线能量的焊接,在过热区获得板条马氏体,那末将大大改良它的韧性； 5从硬度测量结果看，热影响区硬度值较大，且硬度不均匀，焊缝硬度要低于母材硬度，从而说明焊缝韧性比母材好；6从目测和磁粉检测都可以得出，焊接电流过大导致熔滴飞溅。从这次试验也发现在焊接过程中，要根据实际情况来选用焊接材料、焊接工艺以与焊接方法，同时还要注意在焊接中容易出现的问题，与时处置，正确施焊，以求得到最优的焊接质量。致 在此次大学生毕业论文设计过程中，通过教师辛苦的指导和帮助，我成功地完成了此次毕业实践，并对焊接技术有了更深
29、层次的了解，特别是对Q345钢的焊接性能与其焊接性。书本的理论知识，虽然我们学到了，但它比拟抽象，让人不容易理解。而这次详细、综合的分析实践，给我们提供了一个良好的将理论知识应用于实践的机会，使我受益匪浅。实践的利用使我对理论的常识有了更深入的熟悉，同时理论常识也在指点着咱们的实践利用，两者之间的连系，加倍激发了我对这门课程非常的热忱和乐趣。在此后的进修过程当中，我将不懈努力，让本身把握更多的常识。参 考 文 献1 王鸿斌.船舶焊接工艺M.：人民交通，2007.22 荣.车钳焊根底工艺M.：工程大学，2007.83 志刚.白兰.冶金M.2003.24 曾乐现代焊接技术手册M.:科技，20095 顺贞.工程材料实践教程M.：机械工业6 文钺.焊接冶金学：根本原理M.：机械工业，20087 郭钊.科技创新导报M.2008.98 亚英.光学显微分析M.：清华大学，20039 熹华.焊接检验M.：机械工业，201110 朱校.工程材料M.：清华大学，2001
