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51CrV4焊接性能
51CrV4氬弧焊對焊工藝

  為了減小電極的消耗,選擇直流正接進行線材的對焊試驗,即選用直流電源,線材接電源的正極,鎢極接電源的負極。
  含1%或2%氧化釷的鎢極發射電子效率高,電流承載能力好,且抗污染性能好,引弧容易并且電弧比較穩定。為了便于操作,選擇直徑為2 mm的較細的釷鎢極,并且電極前端磨尖。
  由于氬氣較低的電弧電壓特性對于薄板和線材的手弧焊特別有益,因此選擇氬氣做保護氣體。
  試驗選用直流手工氬弧焊機,焊接前,將鋼絲兩端頭仔細磨平,為防止焊點產生氣孔,用丙酮將端頭油污清洗干凈。將兩端磨平的線材放在平整潔凈的對正板,使兩端頭對正,接頭處不留間隙,用壓鐵壓住接頭兩側。將線材接焊機正極,鎢極接負極,分別將電流調至20 A,15 A,10 A,8 A進行焊接。焊接時,在接頭旁邊引燃點弧并使之燃燒穩定,將電弧移至接頭處使接頭金屬熔化后迅速將電弧熄滅,同時輕微施加頂鍛力,冷卻后即完成焊接過程,焊接過程中不使用填充焊絲。
  試驗發現,當焊接電流為20 A時,電弧燃燒劇烈,接頭處金屬飛濺嚴重,焊點塌陷嚴重。當電流調至15 A時,電弧燃燒較平穩,熔池飛濺少,但焊縫仍有塌陷。但電流降至10 A時,引弧容易,電弧燃燒穩定,焊縫處沒有塌陷現象。圖2為焊接電流10 A時,用數碼相機在Leica MZ6型體視顯微鏡下拍下的焊接接頭形狀。可以看出,接頭的圓柱度較好,將其打磨后能滿足線鋸的要求。當電流調至8 A以下時,引弧困難且電弧不穩定,難以完成焊接過程。
焊接接頭試驗

  由于51crv4鋼具有過熱傾向,因此焊接熱影響區對接頭的力學性能影響很大。直徑0.7 mm的65Mn鋼絲經氬弧焊對焊后接頭處非常硬脆,輕輕折彎焊點處,就會在熔合線或焊縫處脆斷,斷口呈明顯的脆性斷裂形貌。所得接頭由焊縫和熱影響區組成,沿接頭軸線測試從焊縫中心至母材各個區域的顯微硬度。測量結果表明,從母材到熱影響區及焊縫中部,顯微硬度急劇增加,焊縫中部硬度達HV 1 060,這說明熱影響區及焊縫中部生成了硬脆組織。對于這種具有硬脆組織的接頭,為了提高其韌性和塑性,降低其硬度,獲得硬度、強度、塑性和韌性的適當配合,必須對焊接接頭進行適當的回火處理。熱處理后,應將熱影響區的脆性消除,同時應能使母材保持一定的強度和彈性。回火在箱式電阻爐內進行,回火工藝見表1。將回火后的鋼絲焊接接頭處仔細打磨,使其直徑與母材直徑大致相等,再在WE-50拉伸試驗機上進行拉伸試驗。每種回火處理的試樣取三根,取其拉力的平均值。
  由試驗可以看出,330℃以上熱處理后,母材彈性基本消失,且斷裂均發生在母材處,而不發生在焊點及其熱影響區,這說明熱處理后雖然熱影響區的脆性完全消失,但母材的強度被大大削落(經試驗,所用母材的抗拉強度為1 663 MPa)。260℃保溫10 min時,雖然材料彈性基本不變,但熱影響區的脆性不能消除。當加熱溫度為280℃,保溫10 min時效果最好,熱影響區的抗拉強度只比母材降低20%左右,而母材的彈性消失較小。將280℃回火處理的焊頭沿軸線方向測試縱剖面上各個區的顯微硬度,發現焊縫處的最高硬度值降低到HV 500左右,比未處理時的硬度降低大約1倍。 焊好的環形鋼絲不但應能滿足一定的強度和彈性要求,而且具有一定的疲勞強度.
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071期一波中特