KB300耐磨带堆焊工艺研究
学术论文：(毕业设计论文)《低碳钢表面电弧堆焊耐磨层工艺及组织性能分析》
〔毕业设计论文〕?低碳钢外表电弧堆焊耐磨层工艺及组织性能分析?毕业论文题目：低碳钢外表电弧堆焊耐磨层工艺及组织性能分析专业焊接技术与工程类别专升本层次本科学生学号指导教师开题报告日期2021年4月20日哈尔滨工业大学2021年4月_x000C_目录摘要 (Ⅲ)ABSTRACT (Ⅳ)1 前言1.1 堆焊技术的开展及应用 (1)1.1.1 根本概念 (1)1.1.2 我国堆焊技术的开展状况 (3)1.1.3 堆焊技术在生产中应用 (4)1.2 堆焊方法 (4)1.2.1 焊条电弧堆焊 (4)1.2.2埋弧堆焊 (6)1.2.3 钨极氩弧堆焊········································································· (7)1.3 课题内容及目的 (8)2 实验2.1 实验材料 (9)2.1.1 母材及其性能 (9)2.1.2 焊材成分及其性能 (9)2.2 实验设备 (10)2.2.1 焊接设备 (10)2.2.2 金相实验设备···································· (11)2.2.3 热处理设备 (13)2.2.4 硬度实验设备 (13)2.3 实验方法 (13)2.3.1 焊接实验 (13)2.3.2 热处理实验 (14)2.3.3 金相实验 (15)2.3.4 硬度试验···································· (17)3 实验数据分析3.1 金相组织分析 (19)3.2 焊接线能量对显微组织的影响 (22)3.3 堆焊层显微硬度分析 (22)3.4 热处理影响分析 (24)4 结论 (27)谢辞 (28)参考文献···································· (29)_x000C_摘要焊条堆焊技术早已在实际生产中广泛应用，然而堆焊工艺对堆焊层组织和性能影响很大。
国产不锈钢焊带埋弧堆焊工艺性能研究_1
国产不锈钢焊带埋弧堆焊工艺性能研究发布时间：2022-11-01T01:56:39.820Z 来源：《科学与技术》2022年第13期作者：李潇[导读] 对SA-508 Gr.3 Cl.1 钢上进行的0.5mm×30mm 国产不锈钢带极埋弧堆焊工艺试验研究，分析影响堆焊层成型的因素，最终确定了最佳参数，实现了国产焊带EQ309L（首层）+EQ308L（两层）带极埋弧堆焊，堆焊层成型美观，表面光滑，堆焊层厚度约4mm。
李潇中国第一重型机械股份公司摘要：对SA-508 Gr.3 Cl.1 钢上进行的0.5mm×30mm 国产不锈钢带极埋弧堆焊工艺试验研究，分析影响堆焊层成型的因素，最终确定了最佳参数，实现了国产焊带EQ309L（首层）+EQ308L（两层）带极埋弧堆焊，堆焊层成型美观，表面光滑，堆焊层厚度约4mm。
同时，对堆焊层熔敷金属进行化学成分、力学性能和耐蚀性能等检测，验证了该焊带的使用能保证堆焊层力学性能和耐蚀性要求，可用于产品堆焊。
关键词：国产不锈钢焊带；埋弧堆焊；反应堆压力容器；前言核反应堆压力容器工作在高压、高温、含硼酸水介质和放射性辐照的环境下，为减少腐蚀产物放射源项，整个内表面需堆焊奥氏体不锈钢耐蚀层[1]。
带极埋弧堆焊具有热熔敷率高，焊道宽且成形美观等优点，在核反应堆压力容器内壁大面积堆焊中广泛应用。
目前，我国核反应堆压力容器内壁大面积带极堆焊用不锈钢焊带大多数靠从日本、原西德、瑞典、荷兰和美国等国进口[2]，因此加强对国产焊带的研究和应用势在必行。
本文选用某公司生产的0.5mm×30mm不锈钢焊带进行堆焊工艺试验，制定合理的堆焊工艺参数，验证该焊带的使用能否保证堆焊层力学性能和耐蚀性要求。
1 试验材料及方法1.1试验材料图1为不锈钢焊带埋弧堆焊工艺试验，堆焊母材采用SA-508 Gr.3 Cl.1钢锻件，尺寸为80mm×300mm×600mm，焊材采用规格0.5mm×30mm，EQ309L和EQ308L的焊带及与之相配的焊剂。
轧辊表面耐磨堆焊工艺技术研究
轧辊表面耐磨堆焊工艺技术研究【摘要】本文研究了轧辊表面耐磨堆焊工艺技术，在引言部分介绍了研究背景、研究意义和研究目的。
在概述了轧辊表面耐磨堆焊工艺技术，讨论了堆焊材料选择与性能、堆焊工艺参数优化以及耐磨性能测试方法。
结论部分总结了工艺优势，探讨了存在问题与改进方向，提出了未来研究展望。
该研究对于提高轧辊表面的耐磨性能具有重要意义，有助于延长轧辊的使用寿命，提高生产效率和产品质量。
未来的研究方向可以进一步优化堆焊工艺参数，提高耐磨性能测试方法的准确性，探索更多的堆焊材料选择与性能等方面，为该领域的发展提供更多的参考和支持。
【关键词】轧辊、表面耐磨、堆焊工艺、材料选择、性能测试、工艺优化、应用展望、工艺优势、存在问题、改进方向、未来研究、研究背景、研究意义、研究目的。
1. 引言1.1 研究背景轧辊是金属加工中常用的设备，它直接影响到产品的质量和生产效率。
由于轧辊表面在使用过程中会受到严重的磨损，这就导致了轧辊的使用寿命不长，需要频繁更换和维护，给生产带来了不小的成本和时间压力。
为了提高轧辊的使用寿命和降低生产成本，人们开始关注轧辊表面耐磨堆焊工艺技术。
堆焊技术通过在轧辊表面涂覆一层高耐磨性的材料，能有效提高轧辊的耐磨性能，延长使用寿命，降低维护成本。
目前对于轧辊表面耐磨堆焊工艺技术的研究还比较薄弱，缺乏系统性和深入的研究。
有必要对轧辊表面耐磨堆焊工艺技术进行深入探讨和研究，以提高轧辊的使用寿命和生产效率，推动相关工艺技术的进一步发展和应用。
1.2 研究意义轧辊作为轧制金属材料的关键设备，在工业生产中扮演着至关重要的角色。
由于长期磨损和摩擦，轧辊表面往往会出现严重的磨损，影响了生产效率和产品质量。
研究轧辊表面耐磨堆焊工艺技术具有重要的意义。
通过改善轧辊表面的耐磨性能，可以延长轧辊的使用寿命，减少更换轧辊的频率，降低了生产成本。
提高轧辊的耐磨性能可以提高生产效率，减少生产停机时间，从而提高生产的连续性和稳定性。
煤化工设备耐磨层堆焊材料及工艺
专题研究煤化工设备耐磨层堆焊材料及工艺张金深1，李辉2,武爱兵1（1.中石化宁波工程有限公司，浙江宁波315207；2.中石化炼化工程集团洛阳技术研发中心，河南洛阳471003）摘要：采用3种商用堆焊合金材料和3种堆焊工艺分别在Q345R,316L基材上制备9种耐磨层"采用金相显微镜和扫描电子显微镜对堆焊合金的组织和形貌进行表征"利用图像分析软件-洛氏硬度计和摩擦磨损试验机对耐磨层的孔隙率、硬度和耐磨性进行测试"结果表明，堆焊层的孔隙率均在3.5%以下，大部分在0.5%以下°碳化物的尺寸、形状-分布和化学成分,以及基体组织决定了堆焊层的耐磨性，HF600焊接材料+GMAW工艺制备的试样具有最好的耐磨性°关键词：煤化工设备；堆焊；耐磨层；组织中图分类号：TG455Hardfacing materials and process for wear resistant layerof coal chemical equipmentZhang Jinshen1,Lt Hut2,Wu Ailing1(1.Sinopec Ningbo Engineering Co.Ltd.,Ningbo315207,Zhejiang,China;2.SEG Luoyang R&D Centea of Tehnology,Luoyang471003,Henan,China)Abstracl:Nine kinds of wear-resistane layers were prepared on Q345R and316L substrates by three dineent hardfacing processes with three commercial hardfacing alloy mateeals.Microstructure and morphology of the hard-facing alloy were characterized by opticd microscope and scmning electron microscope.The porosity,hardnes and weae resistanci of weeo layee were tested by image analysis software,rockwell hardnes testee and friction and wear testing machine.The—su IS s showed that the porosity of hardfacing layeo was below3.5%,most were unda-0.5%.The wear resistanci of hardfacing layes was determined by the size,shape,distribution and chemical composition of the corbines,as w V I as by the rmarx microstructure.The best wer resistancc was obtained in HF600 hardfacing alloys and GMAW(Gas met arc welding)process samples.Key words：coo I chemicco equipment；hardfacing；wer resistant layer;microstructure0前言磨损是机械零部件三大失效形式之一。
钻具耐磨带气体保护焊焊接工艺
钻具耐磨带气体保护焊焊接工艺（北京固本科技有限公司）AISI4145H钢合金化合理，淬透性强，热处理后可得到高强度与高韧性相结合的综合力学性能，缺口敏感度低、抗扭性能优异、截面硬度趋于均匀，是钻杆用钢的理想材料。
KB100耐磨材料是北京固本科技有限公司生产的耐磨带焊接材料，属于铁基耐磨合金材料，具有非常低的摩擦因数，在钻井工程中对套管的磨损最低，在裸眼井钻进时，抗磨能力相当于碳化钨颗粒，而不会被迅速的磨损，这种材料不但在保护套管防磨的同时，也保护了钻具本身，是一种耐磨减摩焊接材料。
因此在钻杆的生产过程中希望在AISI4145H钢表面堆焊一层KB100耐磨材料，以延长钻杆的使用寿命。
北京固本科技所提供的堆焊工艺要求堆焊时必须采用100%CO2保护气体，但在实际应用中发现，100%CO2保护气体焊接产生的飞溅过大，致使耐磨带表面质量较差。
因此，本文通过研究不同保护气体对焊接过程的影响，优化了堆焊工艺，对钻杆实际生产具有一定的指导意义。
1试验材料及方法试验母材采用AISI4145H钢，供货状态为调质热处理态，即:淬火+回火，常规力学性能为屈服强度:985MPa，抗拉强度:1020MPa，延伸率:23%，夏比冲击功:61J，布氏硬度:310HB。
试件尺寸为外径121mm，内径57mm的厚壁管。
焊接材料为北京固本科技生产的KB100耐磨带焊丝，规格为1.6mm。
母材和耐磨带焊接材料的化学成分见表1。
表1母材和焊接材料的化学成分(质量分数，%)试验选用的焊接设备为美国ARC公司生产的熔化极气体保护自动焊机，型号为ARC8P，耐磨带焊接方式采用直流反接，预热温度为200℃，焊枪嘴到工件距离为23mm，焊枪逆工件旋转方向偏移量为15mm，焊枪与铅垂线夹角为18°，焊枪摆幅为22mm。
焊接时，焊接工艺参数如下:焊接电流280A，焊接电压25V，主轴转速为150s/r，摆动速度为70次/min。
试验对3组保护气体进行了比较:98%Ar+2%O2、80%Ar+20%CO2、100%CO2。
无磁钻铤耐磨材料和堆焊工艺研究与应用
无磁钻铤耐磨材料和堆焊工艺研究与应用近些年,随着我国定向钻井技术的大力发展,无磁钻铤的应用越来越广泛。
同时,无磁钻铤的磨损问题也越来越突出,严重影响了无磁钻铤的使用寿命,也大大增加了钻井成本。
在石油钻具上堆焊金属耐磨带,是减少钻杆磨损的有效措施之一。
然而,目前市场上使用的各种金属耐磨带材料,均为铁磁性材料。
如直接使用在无磁钻铤上,势必影响井眼轨迹测量信息数据。
[1]本文研制了一种特种可用于无磁钻铤的耐磨药芯焊丝。
通过了对无磁耐磨带材料熔敷金属成分设计、优选;无磁钻铤耐磨带药芯焊丝的制造工艺研究;无磁钻铤耐磨带药芯焊丝堆焊工艺试验;以及现场试验。
与无磁钻铤母材相比,无磁钻铤耐磨带耐磨性提高2.58~3.58倍[2]。
无磁钻具喷焊耐磨带后,钻具收到了有效防护,外径磨损减少,当耐磨带厚度低于0.6mm后,将继续在此位置重新按要求进行喷焊,继续保护钻铤不受磨损。
低碳钢超硬耐磨堆焊层硬度与焊接工艺关系开题报告
毕业设计(论文)开题报告题目：低碳钢超硬耐磨堆焊层硬度与焊接工艺关系
开题报告填写要求
1．开题报告（含“文献综述”）作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。
此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期内完成，经指导教师签署意见及所在专业审查后生效。
2．开题报告内容必须用黑墨水笔工整书写或按此电子文档标准格式（可从教务处网页上下载）打印，禁止打印在其它纸上后剪贴，完成后应及时交给指导教师签署意见。
3．“文献综述”应按论文的格式成文，并直接书写（或打印）在本开题报告第一栏目内，学生写文献综述的参考文献应不少于10篇（不包括辞典、手册），其中至少应包括1篇外文资料；对于重要的参考文献应附原件复印件，作为附件装订在开题报告的最后。
4．统一用A4纸，并装订单独成册，随《毕业设计（论文）说明书》等资料装入文件袋中。
毕业设计（论文）开题报告
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新型耐磨堆焊烧结焊剂的研制
摘要随着耐磨堆焊技术的发展如新型耐磨堆焊药芯焊丝的出现，原有的焊剂品种已 不能满足需求。
开发适用于耐磨堆焊的新型焊剂，是目前焊接材料研究领域内的热 点。
本文针对耐磨堆焊的特点，开发出了渣系为 Al2O3-CaF2-CaO-MgO-SiO2，碱度为 1.7 的烧结焊剂。
该焊剂配合马氏体不锈钢堆焊用药芯焊丝，焊接工艺性能良好，堆 焊层焊态硬度≥45HRC。
本文通过对耐磨堆焊工艺的研究，确定了堆焊烧结焊剂应为碱性焊剂，以使堆 焊过程中对合金的氧化较小。
讨论了熔渣的膨胀系数、熔点、粘度、表面张力与焊 接工艺性能的关系，确定了合理的焊剂的成分范围。
然后通过堆焊试验，找出了一 组工艺性能良好的焊剂配方。
在焊剂配方基本满足工艺性能条件下，分析不同成分对焊接工艺性能的影响规 律，并对焊剂进行改进。
本文研究了成分中 MgO、Al2O3、CaF2、CaCO3、MnO 以 及 ZrO2 对焊接工艺性能的影响。
其中，少量 CaCO3 分解出的 CO2 能促进熔池金属的 搅拌作用，从而有利于熔池脱气；少量 ZrO2 则能大大提高碱性焊剂的脱渣性能。
比 较了作为焊剂原料，烧结镁砂和电熔镁砂的区别，以及二者对工艺性能的影响。
探 讨了在烧结焊剂中加入 HJ431 的可行性，并通过试验进行验证。
从堆焊层的硬度试验及金相组织可知，新型耐磨堆焊烧结焊剂配合马氏体不锈 钢药芯焊丝能获得高的焊态硬度和较均匀的组织，具有较好的耐磨性能。
关键词：耐磨堆焊；烧结焊剂；碱度；焊接工艺性能；渣系 Ｉ AbstractIt is very valuable to use build-up welding to repair machines which inactivated by attrition. Along with the hardfacing technology’s development, such as new kinds of flux-cored welding wire’s appearance, the original fluxes’variety has not been able to meet the need. Developing new flux for hardfacing, now is the hot spot in the weld material research area.In view of hardfacing’s characteristics, a new kind of agglomerated flux developed. The slag system of new agglomerated flux is Al2O3-CaF2-CaO-MgO-SiO2, and its alkalinity is 1.7. When cordinating with martensitic stainless steel flux-cored welding wire, the agglomerated flux can make the processing property of hardfacing good. The hardness of hardfacing’s overlay is higher than 45HRC.We found that the flux have to be alkaline flux, in order to reduce the oxidation of alloy. This artical discusses the relations between welding processing property and slag’s phisycal features which including expansion coefficient, melting point, viscosity and surface tensile. The discussion helps us to get a proper range of raw material’s rate. Based on experiments of build- up welding, a compounding is found, which has best welding processing property.This article did research on the relations between the components and the welding processing property, the researched components are MgO, Al2O3, CaF2, CaCO3, MnO and ZrO2. As raw material for agglomerated flux, magnesite clinker is different from fused magnesite, we compaired their welding processing properties. We discussed the feasibility to use HJ431 to replace manganese minerals in agglomerated flux, and did experiments to get some proof.According to the deposit layer’s hardness experiment and metallurgical structure, the agglomerated flux, which matching with the martensitic stainless steel flux-cored welding wire, can get a high wear-resisting coat.Key Words：hardfacing； agglomerated flux；alkalinity; welding processing property；slag system ＩＩ独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研 究成果。
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KB300耐磨带堆焊工艺研究
（北京固本科技有限公司）
北京固本KB300耐磨带堆焊属于溶化极气体保护焊，堆焊时采用连续等速送进可溶化的KB300药芯焊丝与被掉工件之间的电弧作为热源来溶化焊丝和工件，形成溶池和焊缝，为了得到良好的焊缝应选用CO2气体保护，有时考虑到减少烟尘，特别是飞溅，而选用80%Ar+20%CO2保护气体作为电弧介质并保护溶滴、溶池金属及焊接区高温金属免受周围空气的有害作用。
一、CO2气体保护电弧焊的特点
CO2气体保护电弧焊是采用CO2气体作为保护气体，它具有焊接质量好、效率高、成本低，易于实现过程自动化等一系列优点。
其焊接过程如图1 所示。
图1 CO2气体保护堆焊示意图
1-工件；2-堆焊层；3-溶池；4-电弧；5-焊丝；6-CO2保护气体；7-喷嘴；8-导电嘴；9-软管；10-送丝电机；11-送丝机构；12-焊丝盘；13-焊接电源；14-控制箱；15-CO2气瓶；16-干燥预热器；17-压力表；18-流量计；19-电磁阀
由于焊接时具有氧化性，CO2气体作为保护介质，在电弧形态、溶滴过渡形式以及气体保护作用等方面都有一些特点，具体表现在以下几个方面：
1、在焊接电弧的高温作用下CO2气体发生分解
气体分解为CO和O2，这一分解过程为吸热反应，对电弧的吸热冷却作用较强。
此外，CO2气体在电弧温度范围内还具有较高的热导率。
这些都使得CO2气体保护下的电弧弧柱直径较小，熔滴端部的斑点活动范围小，进而影响到溶滴上的作用力大小和分布，致使焊丝末端的熔滴易长大并常常偏离轴线。
因此，在CO2长弧焊时，电流一般不是很大的情况下熔滴尺寸比较粗大并常常偏向一方，过渡频率低，飞溅大，溶滴过渡性能较差。
2、气体保护效果良好
CO2气体在0℃和101.3KPa气压时，密度为1.9768g/cm³，为空气的1.5倍，能将焊接区域有效地保护起来。
此外，气体受热分解后，体积增大了0.5倍，有利于排除电弧周围的空气，起到良好的保护作用。
3、生产效率高
CO2气体保护下的电弧热量集中，穿透力强，焊缝熔深人。
厚壁厚焊接时可以减少焊接层数，可采用高得多的电流密度，所以焊丝的溶化系数大，可采用高速焊接。
焊接时无焊渣产生，在多层焊时可以不必层间清渣。
此外，由于电弧热量集中，熔池体积小，热影响区窄，从而减少了较薄工件的焊后变形。
4、CO2焊是明弧焊
由于施焊部位的可见度好，焊接时便于对中，操作方便，易实现焊接过程的自动化。
5、抗锈能力较强，节约能源
CO2来源广、价格低。
CO2焊适用于薄壁、厚壁，并可进行全位置焊接，应用范围十分广泛。
CO2气体保护电弧焊也存在一些缺点：
1）焊接时飞溅较大。
2）抗风能力差，给室外作业带来一定困难。
3）弧光较强，焊接时必须注意劳动保护。
上述一些缺点可以通过改进焊接设备和提高技术水平逐步加以解决，但其优点却为其他熔焊方法所不及，所以，CO2焊在当前被认为是一种高效率、低成本、节省能源的焊接方法。
二、KB300耐磨带堆焊的原理
耐磨带堆焊釆用的是规格为φ1.6的北京固本KB300耐磨带药芯焊丝，用纯CO2或80%Ar+20%CO2作保护气体，堆焊时焊丝的药芯受热熔化，在堆焊表面覆盖一层薄薄的熔渣。
靠焊丝的熔化，在钻杆接头表面形成熔池，随着焊枪与接头的相对转动，熔池逐渐凝固，通过调节工艺参数，可在接头上获得需要的耐磨带。
三、CO2气体保护电弧焊的方法及材料
1、CO2气体
CO2气体是一种无色、无味的气体，在0°和1013KPa气压时，它的密度为1.9768g/cm ³,为空气的1.5倍。
当它溶水十时稍有酸味。
在常温下很稳定，但在高温下（5000K左右）几乎能全部分解。
2、CO2采用的焊丝，有实心、药芯焊丝。
CO2气体作为保护气体有着突出的优点，但它又具有焊接过程中飞溅较大的缺点。
采用气-渣联合保护焊接方法，可以克服CO2焊接中的一些缺点。
药芯焊丝CO2焊在国外已获得较广泛的应用，目前在国内也取得了较快的发展和应用。
它具有以下一些优点：
1）由于药芯成分改变了纯CO2电弧气氛的物理化学性质，因而飞溅减少，且飞溅颗粒细，容易清除。
此外，熔池表面有溶渣覆盖，所以焊缝成形类似手弧焊，比用纯CO2焊时美观。
2）由于焊接溶池受到CO2气体和溶渣两方面的保护，抗气孔能力比实心焊丝CO2焊强。
钻杆耐磨带焊接时，推荐采用CO2+Ar混合气体作为保护气体。
CO2+Ar混合气体既具有Ar弧的特点，如电弧燃烧稳定、飞溅小、容易获得轴向喷射过渡等，又克服了用单一氩气焊接时产生的阴极飘移、气孔、咬边及焊缝成形不良等问题。
四、CO2气体保护电弧焊设备
焊接设备主要由焊接电源、送丝系统、焊枪、供气和冷却水系统、控制系统五个部分组成。
焊接电源提供焊接过程所需要的能量，维持焊接电弧的稳定燃烧。
送丝机构将焊丝送入焊枪，还配有冷却水系统。
控制系统主要是控制和调整整个焊接程序：开始和停止输送保护气体和冷却水，启动和停止焊接电源接触器，以及控制送丝速度。
五、KB300耐磨带堆焊工艺
（1）焊接设备：美国公司生产的ARC 8P型熔化极气体保护焊机。
（2）产品规格、件数：φ168mm×φ90mm钻杆内螺纹接头1件，材质为AISI 4137H，焊前状态为调质态。
（3）焊接材料：北京固本KB300耐磨带焊丝，规格φ1.6。
（4）焊接方式：采用直流反接，预热温度为150℃，焊枪嘴到工件距离为22mm，焊枪与铅垂线夹角18°，焊枪逆工件旋转方向偏移量为15mm，焊枪摆幅为20mm。
焊接时，焊接工艺参数见表1，焊后回火540℃，用保温棉包裹冷却至室温，耐磨带厚度为3mm。
表1 焊接工艺参数
六、结论
通过对CO2气体保护电弧焊的特点、方法和材料以及所使用设备、工艺参数的理论分析
及其KB300耐磨带堆焊工艺的试验研究，得出如下结论：
（1）耐磨带外表面成形良好。
（2）耐磨带内部质量状况良好，耐磨带上的裂纹未延伸到本体。
（3）堆焊耐磨带后，其力学性能符合ST/T5290-2000《石油钻杆接头》要求。
耐磨带硬度符合ST/T5146-1997《整体加重钻杆》标准中耐磨环耐磨带要求。