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CO2+N2混合气体保护电弧堆焊金属性能研究


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阀 

门 

19 年第 1 99 期 

时 . 阀瓣 受到 介 质 压 力 作用 . 与 阀座 密封 面 紧

 

密吻合。 当失 去介 质压力时.阀瓣受管路 中介  质 背 压力 的作 用 , 可减 小密 封 力 .此 时要 求 阀  门应有合适 的预紧 力。将 蝶式截 止 阀改 为图 5   的结 构形式 .阀门的双 向密封性 能更 为可靠 。  

l 王卫 斌等
2 橱源 泉





献 
阀门, 19 ( ) 9 7 3 

职偏 心金属 密封 蜂阀设 计
阀门设 计

北 京 : 机 械 工 业 出 版 社 , 19   92

3 单 明复 .蜂形 止 回阀设 计
学 会 . 19   90

中国 机械 工 程 学会 流 体工 程 

4 机 械 设 计 手 册 编 写 组 . 机 械 设 计 手 册 .北 京 : 化 学 工 业 

图 5 双 向密 封蝶式 截 止 阎 

出版 社 . 1 8   97

i  ̄  0z -
C z 2 合气 体 保护 电弧 堆焊 金属 性 能研 究  O +N 混
河 北 科 技 大 学 ( 豪庄 石 石素 庄 市阀门 兰厂  0 0 5 ) 扬元 修  ¥0 4

摘要

介 绍 j o。 +N   2 2混 合 气体 保 护 电弧 堆 焊 I 艺 ,探 讨 j强 氮化 物 彤 成 元 素 

和 加 N2  

对 堆 焊 金 属 硬 度 、 显微 组 织 和耐 磨 性 能 的 影响 。  

簸 c N翟 墨 堡 手 焊 兰 皇   词 0 2窒 生 芝 弧 兰 墨 1 前言   情 \J 1   
中形 成 氮 化 物 硬 质 相 , 必 须 加 入 一 定 量 的强 氮  化 物 形 成 元 紊  和 V 等 。 为 了 保 证 堆 焊 金 属  既 有 较 高 的 硬 度 . 又 有 较 好 的 塑 性 和 韧 性 . 防  止 裂 纹 的 产  ’ 决 定 选 用 多 元 微 量 合 金 系 ( 三 表 
1 、表 2 。 ) 
寰 1 合金 粉的配 方  % 

q- 1 

阀门的耐磨表 面一 般采用 堆焊 方 法强化 .   C 焊 接 是 高 效 、低 耗 和 应 用 广泛 的焊 接 方 法  O2 之一 。 由 于 我 国 实 芯 O 合 金 焊 丝 和 药 芯 堆    焊 焊 丝 品种 少 . 价 格 高 . 购 买 不 便 , 堆 焊 金 属  成 分 和 性 能 不 能 现 场 随 意 调 整 , 致 使 c 堆   

焊 技术 的应 用与推广受到限制。氮气是来源广  泛 而 价 格 较 低 的 气 体 , 它 与  、 v 等 元 紊 形  成 的 氮 化物 对 于 强 化 堆 焊 金 属 , 提 高 其 耐 磨 性  具 有十分 明显的效果。如果将 两者的优点综合  起 来 ,运 用 于 阀 门 耐 磨 表 面 的 堆 焊 , 可 以 提 高  堆焊金属 的强化效果和堆焊效率,降低堆焊生 
产 成本 。  

2 试验条件与方法  2 1 堆 焊 金 属 合 金 系 的选 择  . 在使用 普 通 实芯  焊 丝 时, 为 了提 高  堆 焊 金 属 的 硬 度 和 耐 磨性 能 , 必 须 适 当 地增 加 

2. 合 金 粉 末 的粘 涂  2

在采用普通 O 焊 接 设 备和 焊 接工 艺 的    条 件 下 , 将 合 金 粉 加 入 到 焊 接 熔 池 中 ,提 高 堆 
焊金 属 的 合 金 含 量 是 一 个 难 题 。 经 反 复 试 验 .  

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19 年第 1 99 朋  阀  门 

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采 用 酚 醛 树脂 粘 接 剂 将 合 金 粉粘 涂 在 堆焊 的 区 

2 5 磨粒 磨 损 试 验  . 堆 焊 金 属 磨 粒磨 损 试 验 在 MI -0型试 验  A)1 机 上 进 行 , 试 验 原理 和 试 样尺 寸 等 数 据 参 考 文  献 [】  3。 3 试 验 结 果 及 分析   3 1 氮气 含 量 对 堆 焊 工 艺 性 能 的影 响  .  试 验 证 明, 混 合 气 体 中氮 气 含 量 高 时, 电  弧 不 稳 定 、 飞 溅 大 , 堆 焊 层 成 形 差 ,并 出现 大  量 的 氮气 孔 。 氮 气 含 量 过 低 , 就 失 去 加 氮 的 作 

域,取得 了较好的效果 。试验 的条件 和工艺过 
程是 将 少 许 酚 醛 树 脂 酒 精 溶 液 涂 在 Q 3 2 5试 板  表 面 的 堆 焊 区 6 mm ×2 rm, 再 将 已称 量 的  0 0 a 合金 粉混 合物 ( .g 2 5 )均 匀 地 撒 在 粘 接 剂 上 并   压 紧 ,使 合金 粉粘 涂 在 试 板 表 面 上 , 干 固 后 用  于c 02堆 焊 。 粘 涂 合 金 粉 层 时 应 注 意 :① 酚  醛 树 脂 粘 接 剂 不要 涂 得 太 多 太厚 , 只要 能 将 合  金 粉 粘 住 不被 电弧 和气 流 吹散 即 可 。 因为 酚醛  树 脂 干 固后 是 绝 缘 体 , 太 多 太厚 容 易 造 成 堆 焊  过 程 出 现 熄 弧 现 象 。② 合 金 粉 层 不 能 粘 得 过  厚 , 太 厚 容 易造 成 合 金 粉熔 化 不 充分 .与 堆 焊  金 属 不能 完 全 熔 合 ,影 响焊 缝成 型 和性 能 .也  浪 费 了合 金 粉 。③ 合金 粉粒 度 不 宜过 大 , 否 则  容 易 造 成 合 金 粉 熔 化 不 充分 .影 响 堆焊 金 属 成  分 和 性 能 的 均 匀 性 。试 验 表 明, 合金 粉 的 粒 度 
小于 6 O目为 好 。  

用 ,不容 易形 成 氮 化 物 硬 质 相 。氮气 含 量为 
l O%~ l %时 较 合 适 。 5   3 2 钛 铁 含 量 对 堆 焊 金 属 硬 度 的 影 响  . 钛 与 氧 的亲 和 力 极 大 , 有 很 强 的 脱 氧 能 

力,一般 条 件 下过 渡 系 数很 小。但 在 本 试 验 
中, 由于 合金 粉粘 涂 在 试板 表 面 上 , 熔 化 的 钛  不 通 过 电 弧 空 间 , 缩短 了钛 氧 化 的 时 间 。 同 时  合 金 系 中 加入 了较 多 的强 脱 氧 元 素碳 , 有 利 于  保护 钛 的 过 渡 j 另 外 0。 。 2气 体 中 加 入 氮,   降低 了焊 接 区 的 氧 化 性 . 高 温 下 氮 与 钛 形 成 

2.  c 2和 N2 体 的混 合  3 O 气 在 cO 和 N2瓶上 各接 一 个 减 压 阎 和 流 量  2 计 , 通 过 流 量计 控 制 各 气 体 的流 量 , 气 体 经 流 

量计 ,进 入气 体 混 合室 ,再 导 入 c 2 丝机  O 送 构 的进 气管 。  
2 4 堆 焊 工 艺  . 堆焊 方 法 与 工 艺 参 数 和 通 用 的 实 芯 c   O2 焊 接 相 同 。 本 试 验 采 用 H0 Mn SA 焊 丝 , 焊  8 2i

T ,都 可降低镍 的氧化趋势 。 由于这 些条 件  N I 的共 同作 用,使铁l 过渡系数较大。 的  
钛 不 但 能 与 氮 形 成 弥 散 强 化 的硬 质 相 Ti N  ( 2 , 防 止 铁 与 氮 生 成 脆 性 相 F4 图 ) eN.而 且  还 能 与 碳 形 成 硬 度 极 高 的 硬 质 相 Ti  C ( HV3 0  j 同 时 钛 有 强 烈 细 化 晶 粒 的 作  2 0) 。 用 , 提 高 了堆 焊 金 属 的 抗 裂 性 能 。 由 图 1可 

丝 直 径 1 2 m,气 体 流 量 l L mi. 电 压  .m 2/ n
1 V, 电 流 1 5 9 3 A, 当 电 弧 通 过 合 金 粉 层 后 ,  

知,合金 系中随着钛铁含量 的增加,堆焊金属 
的 硬 度 大 幅 度提 高 。  

形 成 6 rm ×1 rm ×8 m 的 堆 焊 层 , 再 制 作  0 a 8 a a r

成 测硬度试样和 磨粒 磨损试 样。  
堆 焊 时 须注 意 下 列 事 项 :① 塘 焊过 程 中 电  弧 中心 尽 可 能通 过 合 金 粉 层 的 中 心 ,保 证 合 金  粉 完 全 熔 化 。⑦ 当堆 焊 层 较宽 时 。 合金 粉层 也  较 宽 , 塘 焊 时 电弧 可做 横 向 移 动 , 因为 单道 直 
挂 

通 c 2 焊道 较窄 。③ 堆焊 速 度要 与 合 金 粉  O焊 层 的厚 度 相 适 应 。 合 金 粉 层 厚 , 堆 焊 速 度 快 ,   堆 焊 金 属 的 合 金 含 量 高 , 反 之 堆 焊 金 属 合 金 含 
量 低 。如 采 用 自动 c O2焊 接 效 果 较 好 。 ④ 堆  焊 时须 加 引 弧 板 和 熄 弧 板 。 因为 在 合 金 粉 层 引  弧 和 熄 弧 容 易 产 生气 孔 和 夹 渣 , 而 且 也 不 容 易  引燃 电弧 。  

譬   茎  

图 1 钍铁 含量 对堆焊 金 属硬 度的影 响 

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蔺  门 

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19 年第 1 99 期 

3 3 氯气对堆 焊金属 硬度的影响  . 按表 1合 金 配 方 堆 焊 2个 试 样 。 1号 试 样  加 N .2号试样 不加 N 。由于加 N2 2 2 时堆焊 金  属 能 形 成 TN 硬 质 相 , 同 时 还 能 降 低 焊 接 区  i 的氧化性 ,有 利于合金元 素的过 渡,所 以堆焊 
金属 的 硬度 有 所 提 高 ( 3 。 表 ) 
衰 3 堆 焊金 属 硬度 和磨 损失 ■ 的比较 

性 。堆焊金属虽 然含碳 量较高 ,但 由于 含有 较  多 的 碳 化 物 形 成 元 素 ,形 成 大 量 的 弥散 分 布 的 
硬 质 相 , 降低 了基 体 的 含碳 量 。加 上 钛 的细 化  

晶粒的 作用 ,使 堆焊 金 属 有较 好 的 塑 性 和韧 
性 , 防 止 了堆 焊 金 属 在 磨 粒 挤 压 下 产 生 压 痕 断 

裂 和硬质相从基本上开裂脱落 .从而提高 了堆  焊 金属的耐磨性。  
3 5 氨 气对 堆焊 金 属 耐 磨 性 的影 响  . 由表 3看 出 , 在 相 同 合 金 配 方 下 , 加 

的 1号试 样硬度虽然 比不加 N2 2号试样 仅  的
3. 堆 焊 金 属 显 微 组 织 分 析  4 1号 试 样 的 显 微 组 织 如 图 2所 示 ,在 细 小  的 马 氏体 和 下 贝 氏体 基 体 上 弥散 分 布 着 大 量 的 
硬 质 相 F 2 、 C B、 C 2 、 C 7 3 Ti 和  eB r r  3 rc 、 C

提高 H C .但 其耐 磨 粒 磨 损 性能 却相 差 较  R3
大 。这 是 由于 加 N2 在 堆 焊 层 中形 成 了 硬 度  后

较高 的弥散分 布的 TN,从而提高 了堆焊 金属  i
的耐 磨性 。   4 结 论  采 取 在 堆焊 金 属 的表 面用 酚醛 树 脂 酒 精 粘  接 剂 粘 涂 合 金 粉 层 , 再 进 行 c h堆 焊 的 方 法 . c  

T N口 。使 堆焊 金属能够 抵抗 磨粒 的压入 , 防  i ] 止 产生犁沟 式的刮削 ,提 高了堆焊 金属 的耐 磨 

具有操作简便效 率高 .成本低 的特 点。堆焊 金  属的化学成分和性能可根据要 求,现场 任意调 
整。  

采用 F - -r - i e C - T 多元微量台金 系,并在  C B 保 护 气体 中通 入适 量 的 氨气 .可 以在 堆 焊 金 属  中形 成大 量的弥散分 布 的碳化物 、硼化物和氮  化物 硬 质 相 , 提 高 了 堆 焊 金 属 的 硬 度 和 耐 磨 粒 
磨 损 的性 能 。  
参 考 文 献 

圉 2 试 洋 1堆焊 盒属 的显 教组 织

×4 0 0 

l 张清 辉 .无矿石 糖的耐 磨焊 条 .焊 接学报 .1 9 。3 93   2 葛长路 .F- - e B堆 焊 台 金 的 组织 及性 能 的研 究 .焊接 技  C 术 . 1 9 .5 97   3 橱元侈 荨 .酎磨层 瞬焊合 盒粉末 的遗 舞 阏 仃.1 9 。l 97  

《 阀门》 杂志 连 续 1 O年人选 为 中国科 技论 文统 计 源刊 
中 国科 技 信 息 研 究所 受原 国家科 委 委托 , 从 18 9 8年起 将 国 内公 开 出版 的 数 千 种 自然 科 学 科  技期刊 中发表科技论 文数量较 多、 学 ( 技)术水 平 较 高、编辑 质 量较 优, 且 能够 反映有 关专 业  ( 学科 ) 最新 的 科技 成果 和 前 沿 动 态 . 并 受 到读 者 特 别 关注 的 约 1 0 20种 优 秀 期 刊 。 选 列 为 中 国科  技论文统计源刊。到 19 9 7年 为止 , ( 门> 杂 志 已连 续 1 阀 O年 入 选 为 机 械 工程 类 专 业 的统 计 源 刊。   这 类 刊 物 中 的大 多数 也 是 国 内 图书 文 就 和 文摘 索 引部 门选 列 的核 心 期 刊 。   随着 时间的推移,在版期 刊的数量 、质量和水平都处在不 断 的动态变化 之 中。为此按照选刊   的要 求 . 中 国科 技 信 息 研 究 所 每 年 对 统 计 源 刊 的 数量 要 作 少 量 调 整 , 剔 除个 别 质 量 平 平 的期 刊 ,   增加 少 量 未入 选 的优 秀 期 刊 . 麒保 证 统 计 源 刊 的质 量 和 水 平  西南交通大学 范文 田  

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