焊接材料的組成及作用

關(guān)于焊接材料的組成及作用1.1焊接材料的組成及作用1.1.1焊條1.1.2焊絲1.1.3焊劑第2頁,共70頁，2024年2月25日，星期天1.1.1焊條第3頁,共70頁，2024年2月25日，星期天1、焊條的組成及作用1）

焊芯—焊絲作用（1）導(dǎo)電、維持電弧燃燒；（2）填充金屬焊芯材料有選擇性（P15表1-1）:用量最多的是H08、H08A，還有H08E。A—優(yōu)質(zhì)，E—特優(yōu)：S、P的含量C、Mn、Si、S、P和其它ME的控制2）藥皮（1）作用：①機(jī)械保護(hù)作用②冶金處理作用③工藝性能良好第4頁,共70頁，2024年2月25日，星期天（2）組成①穩(wěn)弧劑:改善引弧性能和提高電弧燃燒的穩(wěn)定性，原材料為易電離或電離勢低的物質(zhì)。如：K2CO3、CaCO3大理石、長石、鉀水玻璃②造渣劑:造成具有一定物理性能、化學(xué)性能的熔渣，起到保護(hù)作用和改善焊縫成型。如：鈦鐵礦、金紅石、螢石、長石等。③造氣劑:造氣保護(hù),有機(jī)物、碳酸鹽.有機(jī)物如：木粉、淀粉、析出氣體CO、H，碳酸鹽析出氣體CO2，高溫時(shí)產(chǎn)生CO。第5頁,共70頁，2024年2月25日，星期天④脫氧劑:降低藥皮中或熔渣的氧化性和脫除金屬中的氧。鐵合金：錳鐵、鈦鐵、硅鐵、Re等。⑤合金劑:使焊縫補(bǔ)償燒損和獲得必要的合金成分。一般Mn-Fe、Si-Fe、Ｍｏ－Ｆｅ、鎳粉、鉻粉。⑥粘結(jié)劑:將涂料牢固的粘在焊芯上，參加冶金反應(yīng)，如鈉水玻璃、鉀水玻璃與鈉水玻璃混合。⑦成型劑:便于用機(jī)器壓制焊條，額外加入一些能改善涂料塑性或滑潤性物質(zhì)。如云母、白泥、滑石等。

第6頁,共70頁，2024年2月25日，星期天2、焊條的種類及型號(hào)1）種類按用途分：（１）結(jié)構(gòu)鋼焊條；（２）不銹鋼焊條

（３）鉬和鉻鉬耐熱鋼焊條（４）堆焊焊條（5）低溫鋼焊條（6）鑄鐵焊條（7）鎳及鎳合金焊條（8）銅及銅合金焊條（9）鋁及鋁合多焊條（10）特殊用途焊條

第7頁,共70頁，2024年2月25日，星期天按焊接熔渣的堿度分（１）酸性焊條（２）堿性焊條要求掌握定義按焊條藥皮的類型分：氧化鈦型、鈦鈣型、鈦鐵礦型、氧化鐵型、纖維素型、低氫型等按藥皮重量系數(shù)劃分：（１）厚皮焊條：藥皮重量系數(shù)３０％～５０％（２）薄皮焊條：藥皮重量系數(shù)１％～２％藥皮重量系數(shù)的概念：藥皮重／焊芯重第8頁,共70頁，2024年2月25日，星期天２）焊條的型號(hào)與牌號(hào)（１）焊條牌號(hào)以結(jié)構(gòu)鋼為例：牌號(hào)編制法。ＪXXX,Ｊ：結(jié)構(gòu)鋼焊條,第3個(gè)數(shù)字,代表藥皮類型,焊接電流要求,第1、2數(shù):代表焊縫金屬抗拉強(qiáng)度。第9頁,共70頁，2024年2月25日，星期天

J507焊條為例J 5 0 7低氫型藥皮、直流熔敷金屬抗拉強(qiáng)度不低于490MPa結(jié)構(gòu)鋼焊條第10頁,共70頁，2024年2月25日，星期天（２）焊條型號(hào)焊條的型號(hào)是按國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)與國際標(biāo)準(zhǔn)確定的。以結(jié)構(gòu)鋼為例，型號(hào)編制法為字母“E”表示焊條，第一、二位表示熔敷金屬最小抗拉強(qiáng)度，第三位數(shù)字表示焊條的焊接位置，第三、四位數(shù)字表示焊接電流種類及藥皮類型。第11頁,共70頁，2024年2月25日，星期天完整的焊條型號(hào)舉例如下：E 4315表示焊條藥皮為低氫鈉型，并可采用直流反接焊接表示焊條適用于全位置焊接表示熔敷金屬抗拉強(qiáng)度的最小值420MPa表示焊條第12頁,共70頁，2024年2月25日，星期天3、焊條的性能1）工藝性能1（1）焊接電弧的弧定性(穩(wěn)弧性)

影響因素：焊條藥皮成份,電源的特性,焊接規(guī)范等.藥皮成份的影響.

若藥皮中含低電離勢元素,U↓→穩(wěn)弧性↑某些元素的電離勢元素KNaBaCaTiMnFeSiCHOFCO2電離勢4.325.125.166.086.817.407.837.9411.2213.5313.5618.614.3第13頁,共70頁，2024年2月25日，星期天堿性焊條:J507,低氫型,電弧穩(wěn)定性不好原因:藥皮中含螢石較多,CaF2氟電離勢高18.6伏,與電子親和力大,奪取電弧中的電子,形成負(fù)離子,惡化電弧的穩(wěn)定性。J506加入了低電離勢物質(zhì),K.、Na則可用交,直流.但K、Na與F的親和力大,KF、NaF有毒.酸性焊條:SiO2、TiO2、CaO、云母、長石中含K2O、Na2O等，穩(wěn)弧性好。第14頁,共70頁，2024年2月25日，星期天判定穩(wěn)弧性：①測最大的燃燒電弧長度LmaxLmax↑穩(wěn)↑斷弧長度越大,穩(wěn)弧性越好.②示波器,觀察電流,電弧電壓波形的變化情況第15頁,共70頁，2024年2月25日，星期天控制低氫型焊條穩(wěn)弧性方法：a)CaCO3/CaF2比例控制并加入K2CO3

和水玻璃。b)添加10～20%純鐵粉和少量Al-Mg合金粉.c)用MgF2代CaF2不僅提高穩(wěn)弧性,還可改善焊縫成型和脫渣.d)加入少量CsCO3(0.1～1.0%)銫電離勢比K小,還可加石墨0.5～3.0%，熔點(diǎn)低，套筒長度小。第16頁,共70頁，2024年2月25日，星期天（2）在各種位置焊接適應(yīng)性

焊縫位置：

平焊縫、橫焊縫、立焊縫、仰焊縫、一般焊條均可進(jìn)行平焊,但不是所有焊條均可立、仰、橫焊。立、仰、橫焊難點(diǎn)在于:①重力作用下焊條熔滴不易向熔池過渡;②熔池金屬和熔渣下流.第17頁,共70頁，2024年2月25日，星期天解決方法:1）適當(dāng)增加電弧吹力,調(diào)整藥皮熔點(diǎn)和厚度,使焊條端部產(chǎn)生適當(dāng)長度的套筒,藥皮中加入一定數(shù)量造氣劑.2）熔渣的物理性能適應(yīng)熔渣的凝固溫度焊條類型凝固溫度℃凝固溫度范圍℃纖維素型1200-129090鈦型1320-1420100鈦鐵礦型130-126130氧化鐵型1180-1350170第18頁,共70頁，2024年2月25日，星期天凝固溫度范圍窄,粘度表面張力隨溫度變化,使熔渣能在較短時(shí)間內(nèi)迅速凝固,才能立、仰橫焊,凝固溫度范圍↑,不易橫、仰、立焊.粘度（η）、表面張力（σ）長渣:粘度隨溫度的降低而緩慢增大的熔渣。短渣:粘度隨溫度的降低而快速增大的熔渣。氧化鐵型藥皮凝固溫度范圍大不適應(yīng)于橫.立.仰焊；長渣也不宜。其它種焊條可進(jìn)行全位置焊接.第19頁,共70頁，2024年2月25日，星期天（3）焊縫成型

與操作技術(shù)有關(guān),還取決于熔渣熔點(diǎn),粘度與表面張力（熔渣的物理性質(zhì)）。①熔渣的熔點(diǎn)（T）②熔渣的粘度（η

）③表面張力（σ

）④熔滴過渡

第20頁,共70頁，2024年2月25日，星期天T↑η↓η↑,表面成型不良,易產(chǎn)生氣孔,夾雜;過低,對(duì)焊縫敷蓋不均勻,保護(hù)作用差。一般T=1500℃，渣η0.1～0.2Pa．s,熔渣的粘度也決定于熔渣的化學(xué)成分.表面張力σ↓復(fù)蓋性好，但不能過小，σ↑熔渣易成球型,復(fù)蓋性不好.第21頁,共70頁，2024年2月25日，星期天

熔渣的表面張力和粘度材料溫度℃表面張力(N/m)粘度(泊)鐵1575～15901.0～1.20.019堿性渣1400左右0.28～0.352.0～7.0酸性渣1400左右0.35～0.401.2～2.0熔滴過渡低氫型焊條粗滴短路過渡，J423,J424以短路過渡為主,J421,J422以噴射過渡,焊縫成型美觀.第22頁,共70頁，2024年2月25日，星期天（4）焊接飛濺與熔敷效率①飛濺：焊接過程中由熔滴或熔池中飛出的金屬顆粒。產(chǎn)生原因:a熔池內(nèi)部氣體的熔池中逸出引起b熔滴爆炸c電弧作用力,d短路過渡時(shí),電弧再燃時(shí)產(chǎn)生飛濺第23頁,共70頁，2024年2月25日，星期天②熔敷效率兩種表達(dá)方式：a反映焊接生產(chǎn)率高低的指標(biāo)，可用熔敷系數(shù)表示αH：單位時(shí)間、單位電流熔敷在工件上的金屬量g/A.hαH↑→焊接生產(chǎn)率↑b“熔敷效率”是指熔敷金屬量與熔化的填充金屬量的百分比。又叫焊材熔敷率：如焊條熔敷率，焊絲熔敷率。例：J422—Fe160表示加純鐵粉熔敷效率為160%的J422.（大于100%，？）：熔化的填充金屬按焊芯算。注意與指標(biāo)“熔敷效率”的關(guān)系。第24頁,共70頁，2024年2月25日，星期天影響因素a藥皮成分的影響藥皮成分對(duì)電弧電壓有影響,電弧電離電位越低,電弧電壓越低,產(chǎn)生熱量少，αH小。U↑αH↑藥皮成分對(duì)熔滴過渡形態(tài)有影響,增多硅酸鹽減少碳酸鹽,細(xì)化熔滴,使短路過度U↓,顆粒過渡U↑,射流過渡,αH最大.焊條熔化與藥皮的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性有關(guān),以TiO2為主,渣導(dǎo)熱性差,導(dǎo)電性好,電阻熱作用,導(dǎo)致藥皮易于發(fā)紅,如鈦型、鈦鈣型；若藥皮中加入發(fā)熱劑,氧化鐵型加速藥皮熔化大,氧化鐵型αH↑；藥皮成分中含有進(jìn)行放熱反應(yīng)的物質(zhì)時(shí),加速焊條熔化αH↑,為了提高生成率,鐵粉焊條提高αH↑

第25頁,共70頁，2024年2月25日，星期天b電流種類與極性。直流正接:電弧電壓和熔化系數(shù)變化很大,此時(shí)焊條接陰極,藥皮成分對(duì)陰極壓降影響較大,藥皮成分的改變直接影響著電弧電壓變化,使也發(fā)生變化.直流反接:電弧電壓和熔化系數(shù)變化最小.交流:處于中間狀態(tài).第26頁,共70頁，2024年2月25日，星期天（5）脫渣性脫渣性:焊后熔渣從焊縫表面清除的難易程度。影響因素:①熔渣的線膨脹系數(shù)和松脆性：金屬與熔渣的膨脹系數(shù)相差越大,收縮不同產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力越大,脫渣性好,鈦型焊條,脫渣性最好,低氫型焊條脫渣性最差.疏松度:指渣中孔隙所占的面積的百分?jǐn)?shù)。對(duì)于角焊縫,深坡口底層焊縫,熔渣夾在鋼板之間,脫渣困難,渣的硫松度影響很大，渣越松脆,越易脫。鈦型焊條疏松度不如氧化鐵型及鈦鐵礦型,在角焊縫及深剖口中脫渣,以氧化鐵型,鈦鐵礦型為好。鈦鈣型渣松脆。CaO是黃白色質(zhì)松而不脆，CaF２多,色黑而硬,均不利于脫渣。第27頁,共70頁，2024年2月25日，星期天②熔渣氧化性熔渣氧化性太強(qiáng),脫渣難。原因是:A氧化性太強(qiáng),使焊縫表面氧化,生成氧化膜（FeO）。FeO晶格結(jié)構(gòu)體心立方，焊縫金屬：α—Fe體心立方.BFeO晶格與α—Fe搭接→冶金結(jié)合→脫渣難C熔渣中尖晶石型化合物Al2O3、Cr2O3、等形成體心立方晶格結(jié)構(gòu)的尖晶石型化合物。D尖晶石化合物與FeO晶格結(jié)合，使之很難脫渣，F(xiàn)eO膜相當(dāng)膠粘劑，連接焊縫金屬與熔渣。第28頁,共70頁，2024年2月25日，星期天（6）焊接煙塵

氣體的毒性分為兩種一種是細(xì)微的蒸發(fā)錳產(chǎn)生的毒性,稱為錳中毒.

另一種是氟中毒,即當(dāng)藥皮中含有大量瑩石時(shí),在焊接過程中會(huì)有HF氣體析出,這種毒氣作用較快,亦有人認(rèn)為,不是HF而是NaF、KF更易使人中毒致病.第29頁,共70頁，2024年2月25日，星期天改善方法a

減小發(fā)塵量b

減小塵中致毒物質(zhì)數(shù)量

具體措施:①減少藥皮中螢石的含量②減小水玻璃③減少電弧的過熱程度.第30頁,共70頁，2024年2月25日，星期天（7）藥皮發(fā)紅問題指焊條焊列后半段時(shí),由于焊條藥皮溫升過高而發(fā)紅,開裂脫落的現(xiàn)象,JXX1、JXX2導(dǎo)熱性差,導(dǎo)電性好,不銹鋼最為嚴(yán)重.解決辦法:提高電弧能量↑,減少熔化時(shí)間,減少電阻熱.加入發(fā)熱劑,促進(jìn)藥皮熔化.例JXX4。第31頁,共70頁，2024年2月25日，星期天2）冶金性能對(duì)焊縫金屬的凈化和合金化五大害元素如何來的？又如何去的？N、H、O、S、P在化學(xué)冶金中要重點(diǎn)學(xué)習(xí)的內(nèi)容。第32頁,共70頁，2024年2月25日，星期天1.1.2焊絲藥芯焊絲第33頁,共70頁，2024年2月25日，星期天1、焊絲的分類1）按照適用的焊接方法 埋弧焊焊絲、CO2焊焊絲、鎢極氬弧焊焊絲、自保焊焊絲及電渣焊焊絲2）按照焊絲的形狀結(jié)構(gòu) 實(shí)心焊絲、藥芯焊絲3）按照適用的金屬材料 低碳鋼、低合金鋼焊絲、硬質(zhì)合金堆焊焊絲，以及鋁、銅與鑄鐵焊絲等第34頁,共70頁，2024年2月25日，星期天2、焊絲的型號(hào)和牌號(hào)1）焊絲的型號(hào)2）焊絲的牌號(hào)第35頁,共70頁，2024年2月25日，星期天3、實(shí)芯焊絲1)埋弧焊用實(shí)心焊絲

1.低錳焊絲 含Mn0.2%~0.8% 2.中錳焊絲 含Mn0.8%~1.5% 3.高錳焊絲 含Mn1.5%~2.2% 4.Mn—Mo焊絲 含Mn1%以上2)CO2焊實(shí)心焊絲

C-Mn-Si合金系：Si-Mn聯(lián)合脫氧第36頁,共70頁，2024年2月25日，星期天3）其他用途的實(shí)心焊絲（1）電渣焊焊絲（2）氬弧焊焊絲：TIG與MIG（MAG）焊絲成分的不同：

TIG：保護(hù)好，可選用與母材同質(zhì)、同成分

MIG（MAG）：氧化性↑，加脫氧劑。TIG：141MIG：131MAG：135第37頁,共70頁，2024年2月25日，星期天4、藥芯焊絲1）藥芯焊絲的分類（見教材）：P33

（1）按其外層結(jié)構(gòu)分 （2）按其內(nèi)部填充材料分 （3）按照渣的堿度分（4）按是否使用保護(hù)氣體要求：了解第38頁,共70頁，2024年2月25日，星期天2)藥芯焊絲的特征

（1）焊接飛濺?。?）焊縫成形美觀（3）熔敷速度高于實(shí)心焊絲（4）可進(jìn)行全位置焊接焊接位置：PA、PB、PC、PD、PF、PG第39頁,共70頁，2024年2月25日，星期天第40頁,共70頁，2024年2月25日，星期天第41頁,共70頁，2024年2月25日，星期天第42頁,共70頁，2024年2月25日，星期天1.1.3焊劑第43頁,共70頁，2024年2月25日，星期天1、焊劑的類型和質(zhì)量要求焊劑和焊絲都是埋弧焊、電渣焊時(shí)使用的焊接材料。焊劑相當(dāng)于焊條藥皮，焊絲相當(dāng)于焊條藥芯。埋弧焊、電渣焊焊劑多用于焊接鋼，少數(shù)用于焊接有色金屬。第44頁,共70頁，2024年2月25日，星期天鋼用焊劑分類1）按制造方法分類(１)熔煉焊劑(２)非熔煉焊劑2）按焊劑化學(xué)成分分類(1)按氧化物性質(zhì)分(2)按SiO2含量分(3)按MnO含量分(4)按CaF2含量分第45頁,共70頁，2024年2月25日，星期天按SiO2含量分a.高硅焊劑：焊劑含SiO2>30%b.中硅焊劑：焊劑含SiO210～30％c.低硅焊劑：焊劑含SiO2<10%

按MnO含量分a、高錳焊劑：含氧化錳MnO>30%b、中錳焊劑：含MnO15—30%c、低錳焊劑：含MnO2—5%d、無錳焊劑：不加MnO

，焊劑中MnO是混入的雜質(zhì)MnO<2%第46頁,共70頁，2024年2月25日，星期天按CaF2含量分a、高氟焊劑：含CaF2>30%b、中氟焊劑：含CaF210-30%c、低氟焊劑：含CaF2<10%第47頁,共70頁，2024年2月25日，星期天3）按焊劑化學(xué)性質(zhì)分

(1)氧化性焊劑(2)弱氧化性焊劑(3)中性焊劑

4）按焊劑熔渣的酸堿度（1）酸性焊劑（2）中性焊劑（3）堿性焊劑第48頁,共70頁，2024年2月25日，星期天5）按焊劑顆粒結(jié)構(gòu)分

(1)玻璃狀焊劑

(2)結(jié)晶狀焊劑

(3)浮石狀焊劑第49頁,共70頁，2024年2月25日，星期天6）焊劑的質(zhì)量要求（P36）（1）冶金性能（2）工藝性能（3）顆粒尺寸和強(qiáng)度（4）水分和雜質(zhì)第50頁,共70頁，2024年2月25日，星期天2、焊劑型號(hào)和牌號(hào)編制方法F4A0–H08A焊絲牌號(hào)熔敷金屬AK≥27J時(shí)的最低試驗(yàn)溫度焊態(tài)熔敷金屬抗拉強(qiáng)度最小值410MPa焊劑焊劑型號(hào)實(shí)例第51頁,共70頁，2024年2月25日，星期天焊劑牌號(hào)1）牌號(hào)前加“焊劑”兩字表示埋弧焊及電渣焊用熔煉型（HJ）、燒結(jié)型（SJ）、陶質(zhì)焊劑。2）熔煉焊劑牌號(hào)（1）第一數(shù)字表示焊劑中MnO含量

HJ１××無錳

HJ2××低錳

HJ３××中錳

HJ４××高錳

第52頁,共70頁，2024年2月25日，星期天

（2）牌號(hào)第２位數(shù)字表示

焊劑中氧化硅、氟化鈣含量焊劑×１×低硅低氟焊劑×２×中硅低氟焊劑×３×高硅低氟 焊劑×４×低硅中氟焊劑×５×中硅中氟 焊劑×６×高硅中氟焊劑×７×低硅高氟 焊劑×８×中硅高氟焊劑×９×待發(fā)展第53頁,共70頁，2024年2月25日，星期天4.牌號(hào)第三位數(shù)字表示同一類型焊劑的不同牌號(hào)

按０、１、２、３、４、５、６、７、８、９順序排列5.對(duì)同一牌號(hào)焊劑生產(chǎn)兩種粒度時(shí)，在細(xì)粒產(chǎn)品后加一個(gè)細(xì)字。

例如、焊劑４３１表示埋弧焊及電渣焊所用焊劑，高錳高硅低氟型

（3）第3位數(shù)字牌號(hào)第三位數(shù)字表示同一類型焊劑的不同牌號(hào)

按０、１、２、３、４、５、６、７、８、９順序排列對(duì)同一牌號(hào)焊劑生產(chǎn)兩種粒度時(shí)，在細(xì)粒產(chǎn)品后加一個(gè)細(xì)字。

例如、焊劑４３１表示埋弧焊及電渣焊所用焊劑，高錳高硅低氟型

第54頁,共70頁，2024年2月25日，星期天3）燒結(jié)焊劑牌號(hào)SJ501埋弧焊用燒結(jié)焊劑渣系：鋁鈦順序號(hào)第55頁,共70頁，2024年2月25日，星期天3、焊劑的性能和用途1）熔煉焊劑（1）高硅焊劑以硅酸鹽為主，SiO2>30%，SiO2高：有通過焊劑向焊縫里過渡硅作用。高硅焊劑又可分為高硅高錳焊劑，高硅中錳焊劑、高硅低焊劑、高硅無錳焊劑第56頁,共70頁，2024年2月25日，星期天(2)中硅焊劑

含SiO2數(shù)量較低，CaO、FeO、MgO量較多，堿度較高屬于弱氧化性焊劑。中硅焊劑配合適當(dāng)焊絲焊接合金結(jié)構(gòu)鋼，弱氧化性中硅焊劑，焊縫金屬含Ｈ量高，抗冷裂紋能力弱。在中硅焊劑中加相當(dāng)數(shù)量FeO,氧化性↑Ｈ↓這種焊劑為中硅氧化性焊劑，焊縫金屬中又具有相當(dāng)高的韌性，用于焊接高強(qiáng)鋼。第57頁,共70頁，2024年2月25日，星期天（3）低硅焊劑

焊劑由MgO、CaF2、Al2O3、CaO組成，焊劑對(duì)基本金屬無氧化作用，配合相應(yīng)焊絲,焊接高合金鋼如不銹鋼等。第58頁,共70頁，2024年2月25日，星期天2）燒結(jié)焊劑“SJ”系列燒結(jié)焊劑是采用硅酸鹽、碳酸鹽、金屬氧化物、氟化物及鐵合金、純金屬等粉劑按照焊接冶金要求配成不同酸堿度焊劑。通過成粒，低溫干燥和高溫?zé)Y(jié)等工藝制成燒結(jié)型焊劑。燒結(jié)型焊劑不但具有優(yōu)良的焊接工藝，最大的有點(diǎn)是通過焊劑向焊縫金屬中滲合金，從而降低了對(duì)焊絲化學(xué)成分的成本，是當(dāng)前世界上廣泛采用的一種新型焊接材料。第59頁,共70頁，2024