3.4树脂含量与固化温度对固化率的影响 23

3.5树脂含量与固化时间对固化率的影响 24

3.6本章小结 25

第四章衬垫焊剂的焊接工艺试验 26

4.1引言 26

4.2试验设备及材料 26

4.3焊接装配设计 28

4.4衬垫焊剂的工艺性试验 29

4.5本章小节 32

结论 33

致谢 34

参考文献 35

第一章绪论

1.1引言

埋弧焊是电弧在焊剂层下燃烧以进行焊接的一种熔焊方法，这种焊接方法是在20世纪40年代初期出现的，近些年来得到了迅速的发展，因为它具有生产效率高，焊接质量好，劳动条件好，节约金属及电能等优点，现在已经是锅炉，压力容器，船舶，海洋结构，核电设备等制造的主要焊接手段[1]。

埋弧焊所用到的焊接材料有焊丝和焊剂，焊剂在焊接过程中对焊缝金属有着非常重要的作用，如焊缝成形、脱渣性和改善焊接工艺性能等。埋弧焊剂通常可分为熔炼焊剂、陶质焊剂和烧结焊剂[2]。其中烧结焊剂制造过程较为简便，能量消耗较低以及环境污染小，而且还可以向焊缝过渡合金元素，特别适用于大线能量和高速埋弧焊等[3]。埋弧焊技术是在上世纪50年代开始引进我国，当时大量使用的是熔炼焊剂，烧结焊剂还没有推广使用和生产，80年代初我国才开始对它引进和研发生产，相对于日本要晚很多[4]。我国目前埋弧焊剂的种类较少，而且焊剂的质量和国外的相比也有差距，这很大程度地限制了我国埋弧焊烧结焊剂的进一步推广和应用。我国烧结焊剂生产和使用也较为落后，烧结焊剂仅占总焊剂的30%，而2004年日本在焊剂生产中烧结焊剂占70%，美国、西欧则达到了90%[5]。因此，我国在烧结焊剂的开发和利用上，还需不断前行。

由于焊接生产水平的不断提高，保证焊接质量的前提下要求焊接效率也要不断提高，因此一种新的焊接方法得以产生，它就是衬垫焊。它是在上世纪六十年代由日本发明的，并将它应用于船体的建造中，随后也出现在了东南亚等地区。我国是在上世纪八十年代改革开放以来，一些大的船厂也使用了衬垫焊，如沪东船厂等。它具有许多优点，如效率高、成本低、焊缝质量好、劳动强度低等，这种单面焊双面成型的方法避免了碳弧清根、打磨、仰焊及工件翻身等一系列繁琐程序。

衬垫焊剂是由焊剂和树脂模组成。即衬垫焊剂是在基础焊剂（烧结焊剂）的表面覆上一层树脂膜，树脂膜在焊接过程中由于焊接热的作用会凝结成块状得以衬托熔池，使背面焊缝成形[6]。同时衬垫焊剂也可以参与焊缝化学冶金反应并向焊缝中过渡合金元素和保护熔池，使背面焊缝性能优越。衬垫焊剂所具备的性能要从两方面来考虑，第一，要有良好的成型性和脱渣性；第二，还需要有较高的软化温度[7]。目前我国衬垫焊配套使用的焊接材料主要依赖进口，因此研制新的衬垫焊剂对我国埋弧衬垫焊的发展至关重要。

1.2埋弧焊焊剂简介

焊剂的性能在一定程度上影响着焊缝金属的性能，因此，采用不同的焊剂焊接所形成的焊缝的性能也不同。

1.2.1焊剂的分类及特点

前面已经提到焊剂的分类通常可以分为熔炼焊剂，粘接焊剂和烧结焊剂，下面对这三种焊剂做一个简单的介绍。

熔炼焊剂是把各种原料在炉中熔炼后进行粒化得到的焊剂。我国早期就是引用苏联的熔炼焊剂，然后得以迅速发展。熔炼焊剂它的缺点是对C及有害元素S、P等含量很难控制，焊剂碱度也难以控制。另外，熔炼焊剂的制作条件导致焊剂中没有合金元素，因为即使加了合金元素，当焊剂在高温熔炼时也会烧损，所以熔炼焊剂无法向焊缝金属中过渡合金元素，而且制造过程能量消耗高及污染也严重。因此，熔炼焊剂还是尽量少推广使用，一般用烧结焊剂代替。