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1、实验1熔敷金属中扩散氢测定一、实验内容采用甘油置换法测定手工电弧焊或 CO2 气体保护焊熔敷金属中扩散氢的含 量。二、实验目的1、了解熔敷金属扩散氢含量的测试方法都有哪些2、掌握甘油置换法测定熔敷金属中扩散氢的含量的方法.三、实验步骤1、试板准备：1）确定试板及引弧板、引出板的材质为碳素结构钢或低合金钢.2 ）确定试板及引弧板、引出板的尺寸依照不同的焊接方法和测定方法从表 1中选定。3）试板及引弧板、引出板预先作去氢处理，加热4 0 0 650C,保温1h, 然后再2 5 01 0C情况下保温约6小时。4）试板及引弧板、引出板的群补表面应进行加工,保证光滑和清洁。2、焊接材料的准备1）选择直径
2、为3。2mm的焊条，并按照焊条制造厂推荐的条件进行烘干,焊条不能互相接触,不能与其它焊条混烘。2）从烘箱中取出的焊条应立即使用。3）焊丝选择或1。6mm的焊丝.4）保护气体选择混合气。3、试样制备1）焊接前引弧板、试板引出板按照长度方向排列组成,用夹具固定，按照图 1进行焊接。中间个试样须做标记和称重（精确至）。2 ）在室温下进行焊接，焊接规范按照下面的规定进行。3）试件焊接完成后2 s内放到冰水中摆动冷却，冷却10s后立即取出，用机械 方法取出引弧板和引出板，清除飞溅物和熔渣，经丙酮清洗吹干后，放入 充满甘油的收集器中,进行测定。4、焊接规范1）手工电弧焊（a1 5A.（b）焊接速度按照熔化
3、120mm-13 0 mm的焊条焊成10 0 mm焊道的速度 进行焊接.2）气体保护焊(a)米用直流反接；(b )焊接电流：的焊丝电流为260 2 9 0A,1。6mm的焊丝电流为 330-360A；(c) 电弧电压： 1。2mm: 2 73 IV,l6mm:2 6 -30V;(d) 焊接速度:3 3 0 30mm/min .(e) 导电嘴端部到试件的距离：1 9 土 3mm。(f) 保护气体流量为15- 2 0 L/mi n。5、扩散氢含量测定1) 测试设备如图1所示.2) 将焊接完成的试样放入应经充满甘油的收集器内,从试样焊接完成到放入 收集器内，应早90S内完成。3) 收集扩散氢过程中，
4、甘油温度必须保持451匕4) 72 小时后将吸附在收集器管壁和试样上的气泡收集上去，准确读取气体 量5 )将测定的氢气体积换算成标准状态下的体积，用该体积除以熔敷金属质量 (焊后与焊前试样质量之差)的 1/100，即为扩散氢含量,单位为 mL/1 0 0 g 熔敷金属.实验 2焊条设计、配制及其工艺性能实验一、实验内容 设计一种焊条配方，制作焊条样品。 观察、测试、对比焊条工艺性能.二、实验目的及要求1. 熟悉常用的焊条药皮组成物及其作用，了解焊条配方设计及配方调整的 基本方法。2. 熟悉焊条生产流程，掌握焊条手工搓制或小型压涂机制作技术.3. 了解焊条工艺性能的评定指标、评定方法及影响因素.
5、三、实验条件及要求(一) 焊条设计及制作用设备及材料1。焊条烘干箱2.天平3。瓷钵、瓷棒4.玻璃板 5.量筒6. 焊条压涂机 7。 焊芯H O8A,0 8。各种焊条药皮辅料,水玻璃(二) 焊条工艺性能分析用设备及材料1 .自制焊条，E4 30 3、E5 0 15 焊条,0 4mm3。2mm2。Q2 35 钢板若干块,14 x 10 0 x4 0 0mm,1 4x1 0 Ox 150m m,14 x200 x 4 0 0 mm,1 4 x 200 x 2 5 0 mm, 2 8 0 x 5 0 x 20mm,400 x 1 5 0 x 1 4 mm3。紫铜板两块,50 0 x 5 00 x 3m
6、m,1 50 0 x 400 x 1mm4 。 碳 棒5 秒 表6. 天 平7。直尺8. 铁球,2K g9.交流焊机1 0 直流焊机（三）实验要求独立设计、操作,制作的焊条样品外表均匀光滑,无裂纹、脱落,焊条偏心率小, 工艺性能较好;实验数据记录准确,分析合理,实验报告完整、清晰。四、实验相关知识点1 . 焊条设计及制作 焊条是焊条电弧焊方法的焊接材料 ,由焊芯、药皮两部分组成,药皮与焊 芯的重量比称为焊条的药皮重量系数.焊芯起导电和填充金属的作用，碳钢焊条最常用的焊芯是H08A,焊条规 格根据焊芯直径划分，常用的有25mm、0、0 4。0mm、0、0 5。 8mm 等几种,而焊条的外径各厂家
7、各不相同,主要取决于焊条药皮重量 系数及药皮配方,如某厂E4303焊条相应上述规格的焊条外径分别为：3。 33. 45mm,4。2,5。2, 6. 3 , 7。88. 0mm,9.1.焊条药皮有保护作用、冶金作用、改善焊条工艺性能三个方面的作用， 根据药皮组成的不同，焊条分为氧化钛型、氧化钛钙型、钛铁矿型、氧化 铁型、纤维素型、低氢型、石墨型、盐基型八种类型。焊条药皮原材料有 矿物类、金属及铁合金类、化工产品类、有机物类四类物质，其作用可分 为稳弧、造渣、造气、脱氧、合金化、粘结、成形七个方面。焊条设计就是选用合适的焊芯、药皮类型、渣系及药皮配方,其主要依据 是被焊母材的化学成分与力学性能指标
8、、被焊工件的工作条件、现场设备及 施工条件、焊条生产设备及工艺条件等。E4303焊条药皮中一般含有3 0 %以上的T i 02, 2 0%以下的碳酸盐，3 0%左右的硅酸盐,4%以下的有机物和9%一15%的锰铁等，含有以TiO2 为主要成分的原料有：天然金红石、人造金红石、钛白粉、还原钛铁矿、钛 铁矿等，根据加入的TiO2所使用的主要原料不同，可以分为四大体系：人 造金红石体系、还原钛铁矿体系、钛铁矿钛白粉体系、钛铁矿 +金红石体 系，各体系典型配方见表 1.E 5 015焊条药皮主要由碳酸盐、氟化物、硅酸盐（可用TiO2代替部分硅 酸盐）和铁合金4类物质组成，碳酸盐与氟化物的总量约60%7
9、0%，硅 酸盐一般小于 12%,铁合金约1 5%2 5%,典型配方见表 2.焊条生产制造工艺流程见教材图 24。主要包括焊芯制造、药皮原材料 粉末制造、水玻璃制造、干粉配料搅拌、加水玻璃湿搅拌、压涂焊条、磨 头磨尾、烘干、检验等工序。焊条一般采用机械的方法制造，但在小型的 科研、试制工作中,为了节省原材料和时间,可采用手工方法制造,本试验使学 生基本掌握手工搓制焊条的技术.2。焊条工艺性能 焊条的工艺性能是指焊条在焊接操作用的性能，是衡量焊条质量的重要 指标之一。焊条的工艺性能主要包括：焊接电弧的稳定性，焊缝成形，各种 位置焊接的适应性,飞溅，脱渣性，焊条的熔化速度，药皮发红的程度,焊接发 尘
10、量等.影响焊条工艺性能的因素很多,如焊条焊芯成分、药皮成分、焊条制造方 法及质量、焊接工艺规范、焊接操作技术等，目前焊条工艺性能的评定还缺 乏严格的实验手段，只能作定性的或半定量的判断,我国焊条行业常采用的评 定方法和标准如下:(1) 电弧稳定性测定a. 灭弧、喘息次数测定：在14 X 100 X 4 00mm的Q235钢板上，用E5 01 5 在直流焊机上、E4 3 03在交流焊机上各施焊三根焊条，每根焊条焊一条焊道, 焊条尾端余50mm，记录每根焊条的灭弧、喘息次数，取三根焊条的平均值。折合灭弧次数 = 灭弧次数 12 喘息次数b断弧长度测定：用E4 30 3和E5015焊条mm)各三根，
11、将焊条垂直夹持在固定于1 4 X 1 00 X 150mm钢板的支架上，焊条引弧端面距钢板 2. 5mm，接通电源用碳棒引弧，焊条自行断弧后，轻轻敲去熔渣，用钢尺测 量焊条端部至焊缝顶部的垂直距离，即为该根焊条的断弧长度。取三根焊条 平均值为该焊条断弧长度。(2) 再引弧性能测定用E4 3 0 3和 E5015焊条在14x200 x 400mm的Q235钢板上焊接15秒 后断弧，立即在14 x20 0 x250mm的Q235钢板上再引弧，记录断弧后至 再引弧之间的间隔时间为1、2、3、4、5、6、7秒，每一时间间隔用一根焊 条进行实验,每次再引弧应在钢板的冷点上进行,每一时间间隔重复三次，引弧
12、 成功两次或两次以上者判为再引弧通过。再引弧时以焊条熔化端与钢板接触 为准，不得做敲击动作，不得破坏焊条套筒.(3) 飞溅的测定用280X50 X 20mm的Q235钢板，竖直放在厚3mm的紫铜板上，用1mm 厚、4 00 mm高的紫铜板围成椭圆形直筒，加以屏蔽。在钢板上面用p4mm焊 条进行单道焊，每根焊条熔化3 50mm，焊后将其筒内飞溅(渣和铁珠)收集(钢 板和焊缝上的飞溅可忽略不计），用天平称其重量。共焊三根焊条（三根焊条可 在同一块试板上焊接，每焊完一根焊条将试板水冷、去渣，试板温度低于10 0C可继续施焊）.飞溅率（%）=飞溅量（g）/ （焊前焊条重-焊后焊条重）X 100（4）熔
13、化系数、熔敷系数、焊条效率的测定将2 8 0 X 5 0 X 20mm钢板称重，用0 4mm的E4 30 3焊条利用交流焊 机焊接，焊接电流2005A，焊接过程中用电流表测其电流值，焊条熔化长 度35 0 mm,用秒表记录时间。焊条熔化系数（g/Ah）=（焊前焊芯重g-焊后焊芯重g） / （焊接电流 AX焊接时间h）焊条熔敷系数（g/Ah）=（焊后板重g焊前板重g） / （焊接电流AX焊接时 间 h）焊条效率（）=焊条熔敷金属重量g /熔化焊芯的重量g（5）焊缝成形及流动性Q 2 35钢试板尺寸为4 0 0x 1 50 x14mm,与水平面成10度角放置，用 E4 303和E50 15焊条进行
14、上坡焊和下坡焊，上坡焊时焊条与母材成10度角， 下坡焊时焊条与母材成80度角。焊接过程中观察熔渣流动性是否适宜,有无 赶渣情况等.焊后脱渣,观察其焊缝成形 ，看焊缝两边是否整齐,波纹是否均匀美观, 焊缝宽窄是否一致。（6）脱渣性在两块4 0 0X 100x 14mm的Q2 3 5钢板间开70。坡，用炉4mm的 E43 0 3焊条在坡中间焊一层长250mm的焊缝，焊接电流20010A，焊好 后将试板的焊缝向下放于锤击台板上,并用卡具将试件固定，焊后一分钟内将 2Kg的铁球由高处自由下落锤击试板中心，连续锤击5次，缓冷至室温再锤 击5次，即第一层共锤击两回,每回5次。冷却至室温时,再焊第二层,第二
15、 层是在第一层焊缝上焊长为200mm的焊缝。每层施焊熔化焊条长度均为3 5 0mm。第二层焊缝在焊后1分钟内连续锤击5次。 脱渣长度测量可分三种情况:a. 未脱渣:渣完全未脱,呈焊后原始状态.b. 严重沾渣，渣表面已脱落,但仍有薄渣层,未露出金属表面。c. 轻微沾渣:焊缝两侧有粘渣，中间部分已全露出焊缝金属。未脱渣总长=未脱渣长度+0. 5 X严重粘渣长度+0. 2 X轻微粘渣长度 脱渣率= （焊缝总长 - 未脱渣总长）/ 焊缝总长 X 100第一层脱渣率 = （第一层第一回脱渣率 + 第一层第二回脱渣率）/2五、实验实施步骤(一) 焊条设计及制作表1 E4 3 03焊条参考配方金红石钛白粉还原钛铁矿钛铁矿钛铁中 碳 锰 铁木粉大理石菱苦土白云石白泥长石云母石英合计1308-12-7148。6710027. 542。1111。5。1103
