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　　1、材料成形原理 焊接部分 2焊接材料 2 1焊接材料概述 焊接材料 焊接时用于焊接连接的消耗材料统称为焊接材料 主要包括焊条 焊丝 焊剂 保护气体 钎料 钎剂等 一 焊接材料分类 不同焊接工艺条件下采用的焊接材料 焊条 一 焊接材料分类 埋弧焊丝 CO2气体保护焊丝 低合金钢氩弧焊丝 一 焊接材料分类 药芯焊丝 一 焊接材料分类 熔炼焊剂 烧结焊剂 一 焊接材料分类 氧气 氩气 二氧化碳 氮气 混合气 乙炔气 氦气 焊割气 钎料 钎剂 一 焊接材料分类 埋弧焊陶质焊接衬垫 一 焊接材料分类 二 焊接材料发展概况 一个国家焊接材料的生产情况可以反映该国焊接技术的总体水平 从图中可以清楚地看出我国焊

　　2、材的生产总体上是与钢材同步增长的 后7年产量翻了一番 表中7年焊材产量的统计结果 在我国生产的焊材中手工焊的焊条产量一直占75 以上 而机械化 自动化焊接需要的各种焊丝的总量不足25 按熔敷金属计算 2002年我国焊接机械化 自动化率仅能达到40 1 而世界工业发达国家一般都在60 70 以上 二 焊接材料发展概况 二 焊接材料发展概况 1999年世界部分国家和地区焊材产量比较 万吨 注 括号内数字为所占比例 我国焊材生产中手工焊条的比重居高不下 使得我国焊材生产总量与钢材生产总量之比偏高 美 日 欧国家手工焊条产量的比例低 平均每l亿t钢需要不到40万t焊材 而我国由于手工焊条比例过高 造成

　　3、每亿吨钢材需78万t焊材 比工业发达国家高出一倍 二 焊接材料发展概况 推广高效率的半自动CO2气体保护焊取代焊条电弧焊 以降低生产成本 提高产品的竞争力 实芯焊丝CO2气体保护焊在造船的全位置焊接中工艺性不够满意 大力开展药芯焊丝 近几年来我国焊丝产量正在迅猛发展 先进的药芯焊丝 由于具有独特的工艺性能 7年来产量增长了近31倍 成为我国发展最快的焊材 二 焊接材料发展概况 二 焊接材料发展概况 我国焊材的产量虽高居世界第一 但品种却较少 特别是缺少优质的不锈钢 耐热钢 低温钢和高强钢的焊接材料 表4 表5分别列出我国生产的实芯焊丝与药芯焊丝的品种与国外一些著名公司的产品品种数量的对比 可见

　　4、 我们全国生产的焊丝品种还不如外国一家公司的多 二 焊接材料发展概况 2 2焊条 一 焊条的组成和作用 焊条 涂有药皮供弧焊用的熔化电极称为电焊条 简称焊条 通常焊条引弧端有倒角 药皮被除去一部分 露出焊芯端头 有的焊条引弧端涂有引弧剂 使引弧更容易 在靠近夹持端的药皮上印有焊条牌号 药皮重量系数 kb 1 2 为薄皮焊条kb 30 50 为厚皮焊条焊条由焊芯和药皮 涂层 组成 一 焊条的组成和作用 一 焊芯焊芯 焊条中被药皮包覆的金属芯称焊芯 焊芯作用 1 电极2 填充金属按国家标准焊芯用的钢丝分为三类 1 碳素结构钢2 低合金结构钢3 不锈钢 各类焊接条所用的焊芯 焊芯规格 焊条的规格都以

　　5、焊芯的直径来表示 直径越大 长度也相应长些 二 药皮药皮 涂敷在焊芯表面的有效成分称为药皮 也称涂层1 药皮的作用焊条药皮是矿石粉末 铁合金粉 有机物和化工制品等原料按一定比例配制后压涂在焊芯表面上的一层涂料 其作用是 1 机械保护产生气体和熔渣 隔绝空气 防止熔滴和熔池金属与空气接触 凝固的渣壳覆盖在焊缝表面 可防止高温的焊缝金属被氧化和氮化 可减慢焊缝金属的冷却速度 2 冶金处理去除有害元素 进行脱氧 去硫 去磷 去氢等焊接冶金反应 增添有用元素 药皮中含有的合金元素过渡到熔池中 可改善焊缝金属的性能 3 改善焊接工艺性能使电弧易引燃 燃烧稳定 飞溅小 焊缝成形美观 易脱渣 适宜全位置焊等

　　6、 一 焊条的组成和作用 2 药皮的组成按原材料来源分四类 矿物类 铁合金及金属粉 有机物和化工产品根据药皮组成物在焊接过程中所起的作用可将其分为如下七类 药皮组成物及其作用 一 焊条的组成和作用 药皮原料的作用见表 A表示主要作用 B表示辅助作用 选择原料时 注意其主要作用 兼顾次要作用 同时还要考虑是否有氧化 增氢 增硫 增磷等作用 二 焊条的分类 一 按用途分类我国现行的焊条分类方法 主要是根据焊条国家标准和原机械工业部编制的 焊接材料产品样本 焊条型号按国家标准分为8类 焊条牌号按用途分为10类 焊条按用途分类 二 焊条的分类 二 按熔渣的碱度分类分为两大类 1 酸性焊条药皮中含有较多的

　　7、酸性氧化物 如FeO SiO2 TiO2等 工艺性好 焊缝成型美观 波纹细密 熔渣的氧化性强 交 直流两用 典型的如 J422 E4303 2 碱性焊条药皮中含有较多的碱性氧化物 如大理石 CaCO3 萤石 CaF2 焊接时产生CO2和HF 降低了焊缝含氢量 所以又称低氢焊条 焊缝塑性 韧性较高 工艺性及成形不如酸性焊条 典型的如 J507 E5015 二 焊条的分类 酸性焊条与碱性焊条工艺性能比较 二 焊条的分类 三 按药皮的主要成分分类 焊条药皮类型分类 由于药皮配方组成不同 致使各种药皮类型焊条的熔渣特性 焊接工艺性能以及焊缝金属力学性能有很大差别 即使是同一类型药皮 但不同牌号的焊条也

　　8、因为药皮成分和配比不同 焊条的工艺性能等也会出现明显的差别 二 焊条的分类 三 按药皮的主要成分分类 三 焊条的型号和牌号 焊条用型号及牌号来反映它的主要性能特点及类别焊条型号 是以国家标准为依据 反映焊条主要特性的一种表示方法 型号包括以下含义 焊条类别 焊条特点 如熔敷金属抗拉强度 使用温度 焊芯金属类型 焊芯化学成分组成类型等 药皮类型 焊接电源种类等 不同类型焊条的型号表示方法也不同 焊条牌号 是对焊条产品的具体命名 由焊条的生产厂家制定 从1986年起 我国焊条生产行业开始采用国内焊条统一牌号 凡属于同一类药皮类型 符合相同类型焊条型号 性能相似的产品统一命名为一个牌号 每种焊条产品

　　9、只有一个牌号 而多种牌号的焊条 可以同时对应一种型号 三 焊条的型号和牌号 焊条用型号和牌号对照表 焊条型号按国家标准分为8类焊条牌号依据原机械工业部编制的 焊接材料产品样本 按用途分为10类 1 焊条的型号以碳钢焊条为例 根据GB T5117 1995 碳钢焊条 标准规定 焊条型号根据熔敷金属的力学性能 药皮类型 焊接位置和焊接电流种类划分 碳钢焊条型号编制方法为 首字母 E 表示焊条 Electrod 前二位数字表示熔敷金属抗拉强度的最小值 单位为kgf mm2 1kgf mm2 9 81MPa 第三位数字表示焊条的焊接位置 0 及 1 表示焊条适用于全位置焊 即可平 立 仰 横焊 2 表

　　10、示焊条适用于平焊及平角焊 4 表示焊条适用于向下立焊 第三位和第四位数字组合时表示焊接电流种类及药皮类型 第四位数字后附加字母表示特殊规定的焊条 如 R 表示耐吸潮焊条 附加 M 表示耐吸潮和力学性能有特殊规定的焊条 附加 1 表示冲击性能有特殊规定的焊条 三 焊条的型号和牌号 例E4315表示焊条药皮为低氢钠型 并可采用直流反接焊接表示焊条适用于全位置焊接表示熔敷金属抗拉强度的最小值420MPa表示焊条 2 焊条的牌号焊条牌号是根据焊条的主要用途及性能特点对焊条产品的具体命名 根据我国 焊接材料产品样本 中提供的牌号 焊条牌号共分十大类 其中结构钢焊条 则包括碳钢焊条和部分低合金钢焊条 焊条

　　11、牌号编制方法如下 牌号最前面的字母表示焊条各大类 见表 第一 第二位数字表示各大类焊条中的若干小类 例如对于结构钢焊条则表示焊缝金属的不同强度级别 第三位数字表示焊条药皮类型和焊接电源种类 其含义见表A 2 结构钢焊条有特殊性能和用途要求的 则在牌号后面加注起主要作用的元素符号或代表主要性能或用途的代号 三 焊条的型号和牌号 例J507表示药皮为低氢钠型 直流焊接表示焊缝金属抗拉强度不低于490MPa 50kgf mm2 表示结构钢焊条 四 焊条的工艺性能 焊条的工艺性能 是指焊条在整个焊接过程中所表现的各种特性 焊条的工艺性能包括 稳弧性 焊缝成形 各种位置焊的适应性 飞溅 脱氧性 焊条熔化

　　12、速度 药皮发红程度 焊接发尘量等 焊条的工艺性能是衡量焊条质量的重要指标之一 评定标准 按国标JB T8423 1996 电焊条焊接工艺性能评定方法 四 焊条的工艺性能 1 电弧稳定性电弧稳定性 指电弧容易引燃 并且保持稳定燃烧 不产生断弧 漂移和磁偏吹等 的程度 药皮中加入低电离电位的物质可提高电弧稳定性 某些元素的电离势元素 KNaBaCaTiMnFeSiCHOFCO2电离势 4 325 125 166 086 817 407 837 9411 2213 5313 5618 614 3 碱性焊条 低氢型 如J507 电弧稳定性不好原因 药皮中含萤石较多CaF2 氟电离势高 与电子亲和力大

　　13、夺取电弧中的电子 形成负离子 恶化电弧的稳定性 J506加入了低电离势物质 K Na则可用交 直流 但K Na与F的亲和力大 KF NaF有毒 酸性焊条 SiO2 TiO2 CaO 云母 长石中含K2O Na2O等 稳弧性好 四 焊条的工艺性能 判定稳弧性 测最大的燃烧电弧长度LmaxLmax 稳 断弧长度越大 稳弧性越好 示波器观察电流 电弧电压波形的变化情况 焊条断弧长度测定装置 控制低氢型焊条稳弧性方法 a 采用钾水玻璃或在药皮中加入K2CO3 应 1 5 粘结性不如钠水玻璃 b 添加10 20 纯铁粉和少量Al Mg合金粉 提高电弧温度 c 用MgF2代CaF2不仅提高稳弧性 还可改善

　　14、焊缝成型和脱渣 d 加入少量CsCO3 0 1 1 0 铯电离势比K小 还可加石墨0 5 3 0 熔点低 套筒长 四 焊条的工艺性能 2 焊缝成形成形良好 是指表面光滑 波纹细密美观 焊缝几何形状及尺寸正确 成形不仅影响美观 更重要的是影响力学性能 焊接操作和熔渣的性能 熔点 粘度 密度 表面张力 影响焊缝成形 影响因素 黏度过高 表面成型不良 易产生气孔 夹杂 黏度过低 对焊缝敷盖不均匀 保护作用差 表面张力小 复盖性好 但不能过小 表面张力太大 熔渣易成球型 复盖性不好 3 各种位置焊接的适应性全位置焊接适应性 所有焊条都能进行平焊 但对于横焊 立焊 仰焊 有些焊条就不适应了 故它们的全位

　　15、置焊接性能不好 原因 重力作用下焊条熔滴不易向熔池过渡 熔池金属和熔渣向下流淌解决方法 1 适当增加电弧吹力 调整药皮熔点和厚度 使焊条端部产生适当长度的套筒 药皮中加入一定数量造气剂 2 调整熔渣的熔点 黏度 表面张力等 以利于熔滴过渡到熔池 阻止金属和熔渣下流 使高温熔渣尽快凝固 四 焊条的工艺性能 平焊横焊立焊仰焊 如 短渣 4 飞溅飞溅 焊接过程中由熔滴或熔池中飞出的金属颗粒称为飞溅 危害 飞溅太多会影响焊接过程中稳定性 增加金属的损失等 四 焊条的工艺性能 焊条偏心示意图 影响因素 电源类型 交流 直流焊条类型 碱性 酸性焊条质量 偏心率大 含水多 飞溅大电流电压 焊接电流及电弧长度

　　16、增加 飞溅增加熔滴过渡形式 短路过度 细颗粒过渡电弧稳定性 稳定性差 飞溅率大 5 脱渣性脱渣性 是指焊后从焊缝表面清除渣壳的难易程度 危害 脱渣性会显著影响生产率 在多层焊时脱渣性不好还会造成焊缝中夹渣 影响因素 1 熔渣的线膨胀系数与焊缝金属的线膨胀系数差别越大 脱渣性越好 2 熔渣的氧化性熔渣的的氧化性越强 脱渣性越差 3 熔渣的松脆性熔渣越松脆越容易清除 四 焊条的工艺性能 6 焊条的熔化速度焊条熔化速度 是焊条施焊时单位时间内熔化焊芯的质量和长度 H P 1 H为焊条熔敷系数 p为焊条熔化系数 为损失系数影响因素 1 药皮的组成及厚度 2 电弧电压 焊接电流及极性3 焊芯成分及直径提

　　17、高方法 在药皮中加入较多的铁粉 不仅可以提高焊条的熔化速度 而且由于药皮导电 导热性的提高 允许在焊接时使用较大电流 有助于焊条的熔化速度的提高 工艺性能亦得到改善 四 焊条的工艺性能 7 焊条药皮的发红焊条药皮的发红 指焊条在使用到后半段时 由于药皮温升过高而发红 开裂或药皮脱落的现象 危害 使药皮失去了保护作用和冶金作用 影响焊接质量 浪费焊接材料 不锈钢焊条由于焊芯为镍铬钢芯 电阻大 产生电阻热多 药皮发红尤为突出 解决方法 1 提高电弧能量来提高焊条熔化系数 缩短熔化时间2 调整药皮配方 改善熔滴过渡形态 使熔滴由短路过渡为主变成以细颗粒过渡为主 提高焊条熔化系数 缩短熔化时间 减少电

　　18、阻热 以降低焊条的表面温升 四 焊条的工艺性能 8 焊接烟尘焊接烟尘 在电弧高温作用下 焊条端部 熔滴和熔池表面的液体金属及熔渣被激烈蒸发 产生的蒸气排出电弧区外迅速被氧化或冷却 变成细小颗粒漂浮于空气中而形成焊接烟尘 危害 1 细微的蒸发锰产生的毒性 称为锰中毒 2 氟中毒 在焊接过程中会有HF气体析出 这种毒气作用较快 亦有人认为 不仅HF 而且NaF KF更易使人中毒致病 我国在现行的国家标准GB448 1999 焊接与切割安全 中规定 锰及其化合物 0 2mg m3 氟化氢及其它氟化物 1mg m3 其它粉尘 10mg m3 改善方法 1 减小发尘量2 减小尘中致毒物质数量具体措施 1

　　19、 减少药皮中萤石的含量2 减小水玻璃3 减少电弧的过热程度 四 焊条的工艺性能 四 焊条的工艺性能 焊条的冶金性能 焊条的冶金性能 主要是指它对焊缝金属的净化和合金化作用 作用的结果最终反映在焊缝金属的化学成分 力学性能以及防止缺陷形成的能力等方面 因此 要想获得性能良好的焊缝 焊条必须要有良好的冶金性能 净化作用 是指通过各种冶金反应去除氧 氢 硫和磷等有害元素 合金化 是指通过药皮向焊缝添加有益的合金元素 碱性焊条的冶金性能优于酸性焊条 且焊缝具有良好的力学性能和抗裂性 适用于重要结构的焊接 但碱性焊条的工艺性能较差 而且由于熔渣不具有氧化性而对铁锈 油污和水分十分敏感 所以必须严格防止含

　　20、氢物质直接侵入熔池 几种结构钢焊条的冶金性能如下表所示 2 3焊丝 一 焊丝的分类 焊丝 是焊接时作为填充金属或同时用来导电的金属丝 它是埋弧焊 电渣焊 气体保护焊与气焊的主要焊接材料 由于气体保护焊在能耗与生产率两方面都明显优于焊条电弧焊 近年来在很多方面取代了焊条电弧焊 焊丝的分类1 按制造方法和焊丝的形状分类可分为实芯焊丝和药芯焊丝两大类 2 按其适用的焊接方法分类可分为埋弧焊焊丝 气保护焊焊丝 电渣焊焊丝 堆焊焊丝和气焊焊丝等 3 按被焊金属材料的性质分类可分为碳钢焊丝 低合金钢焊丝 不锈钢焊丝 镍基合金焊丝 铸铁焊丝和特殊合金焊丝等 二 焊丝的型号和牌号 1 焊丝的型号1 实芯焊丝型

　　21、号的划分和编制方法气体保护焊用碳钢 低合金钢焊丝根据GB T8110 1995 气体保护电弧焊用碳钢 低合金钢焊丝 的规定 该类焊丝是按熔敷金属的强度级别和化学成分类型命名的 焊丝型号的表示方法为 ER a 字母 ER 表示焊丝b ER后面的两位数字表示熔敷金属的最低抗拉强度c 短划 后面的字母或数字表示焊丝化学成分分类代号 如还附加其他化学成分时 直接用元素符号表示 并以短划 与前面的数字分开 例 ER55 B2 Mn表示焊丝中含有锰元素表示焊丝化学成分分类代号表示熔敷金属抗拉强度 550MPa表示焊丝 2 药芯焊丝型号的划分和编制方法根据GB T10045 2002 碳钢药芯焊丝 的规定

　　22、药芯焊丝的型号是根据其熔敷金属的力学性能或化学成分 焊接位置和焊丝类型特点 保护类型 电流种类 渣系特点等 等进行划分 碳钢药芯焊丝型号的编制方法示例如下 a 字母 E 表示焊丝 T 表示药芯焊丝 b E 后面的2位数字表示熔敷金属的力学性能 c 第3位数字表示推荐的焊接位置 其中 0 表示平焊和横焊位置 1 表示全位置 d 短划后面的数字表示焊丝的类别及特点 e 字母 M 表示保护气体 体积分数 为Ar75 80 CO225 20 当无字母 M 时 表示保护气体为CO2或自保护类型 f 字母 L 表示熔敷金属的冲击性能在 40 时 其V形缺口冲击吸收功不小于27J 无 L 时 表示焊丝熔敷金

　　23、属的冲击性能符合一般要求 例 E501T 1ML表示熔敷金属V形缺口冲击吸收功在 40 下不小于27J表示保护气体为 Ar75 80 CO225 20 表示焊丝类别特点 外加保护气 直流 焊丝接正极表示药芯焊丝表示焊接位置为全位置表示熔敷金属抗拉强度不小于480MPa表示焊丝 二 焊丝的型号和牌号 2 牌号1 实芯焊丝牌号的划分和编制方法焊丝牌号是对焊丝产品的具体命名 它可以由生产厂制定 也可由行业组织统一命名 即行业统一牌号 但都必须按照国家标准要求 在产品说明和产品包装上注明产品 符合 或 相当 的型号 不加注者则认为是不符合国标的产品 焊丝牌号编制方法为 a 首字母 H 表示焊丝 b 字

　　24、母 H 后的一位或两位数字表示含碳量 c 化学元素符号及其后面的数字表示该元素的百分含量数值 合金元素含量小于等于1 时 该元素化学符号后面的数字1省略 d 在结构钢焊丝牌号尾部标有 A 或 E 时 A 表示为优质品 说明该焊丝的硫 磷含量比普通焊丝低 E 表示为高级优质品 其硫 磷含量更低 二 焊丝的型号和牌号 例 H08Mn2SiA表示优质 S P 0 030 表示Si 1 表示Mn 2 表示C 0 08 表示焊丝 2 药芯焊丝牌号的划分和编制方法药芯焊丝的牌号是商品代号 按 焊接材料产品样本 一书中提供的药芯焊丝牌号的编制方法为 a 首字母 Y 表示为药芯焊丝 b 第二个字母及其后的三位

　　25、数字与焊条牌号的编制方法相同 c 当药芯焊丝有特殊性能和用途时 则在数字后面加注起主要作用的元素或主要用途的字母 一般不超过2个 d 牌号短划 后面的数字表示焊接时采用的保护方法 如气保护 自保护 两用 其他保护形式 二 焊丝的型号和牌号 例 YJ501Ni 1表示气保护表示添加元素Ni表示金红石型渣系 交直流两用表示熔敷金属抗拉强度 490MPa表示焊接结构钢用表示药芯焊丝 三 实芯焊丝 实芯焊丝的分类及特点如下 1 埋弧焊和电渣焊用焊丝埋弧焊和电渣焊时焊丝和焊剂配合使用 焊丝作为填充金属 焊剂起保护和冶金作用 二者共同参与焊接过程中的冶金反应 焊缝的成分和性能有由焊丝和焊剂共同决定 根据被

　　26、焊材料不同 埋弧焊焊丝又分为低碳钢焊丝 低合金钢焊丝 Cr Mo耐热钢焊丝 低温钢焊丝 不锈钢焊丝 表面堆焊焊丝等 2 气保护焊用焊丝气保护焊时 焊丝作为填充金属 同时向焊缝中添加合金元素 根据焊接方法不同 气保护焊用焊丝分为TIG焊接用焊丝 MIG焊接用焊丝 MAG焊接用焊丝 CO2焊接用焊丝等 3 自保护焊接用焊丝此类焊丝焊接时无需焊剂或保护气体 它是利用焊丝中所含有的合金元素在焊接过程中进行脱氧 脱氮 以消除从空气中进入焊接熔池的氧和氮的不良影响 其特点是除提高焊丝中的C Si Mn含量外 还要加入强脱氧元素Ti Zr Al Ce等 三 实芯焊丝 四 药芯焊丝 药芯焊丝 是将薄钢带卷成不

　　27、同的截面形状 在其中填充药粉 经拉制而成的一种焊丝 填充的药粉称为药芯 其作用与焊条药皮类似 药芯焊丝常见的分类方法有 1 按是否使用外加保护气体分类可分为 1 气体保护焊丝 有外加保护气 2 自保护焊丝 无外加保护气 气保护药芯焊丝的工艺性能和熔敷金属的韧性比自保护的好 自保护药芯焊丝具有抗风性 更适合室外或高层结构现场使用 药芯焊丝可作为熔化极 MIG MAG 或非熔化极 TIG 气体保护焊的焊接材料 CO2气保护焊用药芯焊丝内含有特殊性能的造渣剂 底层焊接时不需充气保护 芯内粉剂会渗透到熔池背面 形成一层致密的熔渣保护层 使焊道背面不受氧化 冷却后该焊渣很易脱落 气电立焊用药芯焊丝是专用

　　28、于气体保护强制成形焊接方法的一种焊丝 为了向上立焊 熔渣不能太多 故该焊丝中造渣剂的比例应为5 10 同时要含有大量的铁粉和适量的脱氧剂 合金剂和稳弧剂 以提高熔敷效率和改善焊缝性能 四 药芯焊丝 2 按药芯焊丝的截面形状分类分为 1 简单断面的 O 型 2 复杂断面的折叠型 折叠型又分为梅花型 T型 E型和中间填丝型等 药芯焊丝的截面形状越复杂越对称 电弧越稳定 药芯的冶金反应和保护效果越充分 但随着焊丝直径的减小 这种差别逐渐缩小 且焊丝的制造难度增加 小直径 2 0mm 焊丝 采用 O 型大直径 2 4mm 焊丝 多制成折叠型 根据焊丝外层结构 药芯焊丝可分为由冷轧薄钢带制成的有缝焊丝和

　　29、焊成钢管型无缝焊丝 无缝焊丝可以镀铜 性能好 成本低 是今后发展的方向 O 型 梅花 型 T 型 E 型 中间填丝 型 3 按药芯中有无造渣剂分类1 熔渣型 有造渣剂 加入的粉剂有 a 脱氧剂 硅铁 锰铁 造渣剂 金红石 石英等 b 稳弧剂 钾 钠等 合金剂 Ni Cr Mo等 c 及铁粉等2 金属粉型 无造渣剂 熔渣型按照造渣剂的种类及渣的碱度可分为 1 钛型 又称金红石型 酸性渣 焊道成形美观 全位置焊接工艺性能优良 电弧稳定 飞溅小 但焊缝金属的韧性和抗裂性稍差 2 钛钙型 又称金红石碱型 中性或弱碱性渣 焊缝金属的韧性和抗裂性优良 但焊道成形和焊接工艺性稍差 3 钙型 碱性渣 金属粉型

　　30、药芯焊丝几乎不含造渣剂 焊接工艺性能类似于实芯焊丝 但电流密度更大 具有熔敷效率高 熔渣少的特点 抗裂性能优于熔渣型药芯焊丝 四 药芯焊丝 加入的粉剂有 铁粉和脱氧剂等 钛钙型渣系介于上述二者之间 四 药芯焊丝 2 4焊剂 一 焊剂的分类 焊剂 焊剂是焊接时能够熔化形成熔渣和气体 对熔化金属起保护和冶金作用的一种颗粒状物质 焊剂有许多分类方法 如 1 按制造方法分类2 按用途分类3 按化学成分类4 按化学性质分类5 按颗粒结构分类分类方法如图所示 一 焊剂的分类 1 按用途分1 按焊剂的使用用途分类可分为埋弧焊焊剂 电渣焊焊剂 堆焊焊剂 2 按所焊材料的种类分类可分为低碳钢用焊剂 低合金钢用焊

　　31、剂 不锈钢用焊剂 镍及镍合金用焊剂 钛及钛合金用焊剂等 3 按焊接工艺特点分类a 单道焊或多道焊焊剂 仅适用于单面单道焊 双面单道焊 b 高速焊焊剂 用于焊接速度大于60m h的焊接场合 c 超低氢焊剂 熔敷金属中的扩散氢含量小于或等于2ml 100g 有利于消除焊接延迟裂纹 d 抗锈焊剂 对铁锈不敏感 有良好的抗气孔性能 e 高韧性焊剂 焊缝金属的韧性高 适用于焊接低温下工作的压力容器 f 单面焊双面成形焊剂 使焊缝背面根部成形满足需要 主要在造船业中使用 2 按制造方法分类分熔炼焊剂和非熔炼焊剂两大类 1 熔炼焊剂熔炼焊剂 将一定比例的各种配料放炉内熔炼 经过水冷粒化 烘干 筛选而制成的焊

　　32、剂 制造过程 1 原料 主要有锰矿 钛铁矿 铝矾土 硅砂 镁砂 萤石 石灰石等矿物原料以及冰晶石 硼砂等化工原料 2 熔炼设备可用火焰炉或电炉等 熔炼温度一般在1300 以上 3 将熔化的焊剂倒入温度低于20 的水中 使其形成颗粒状 称为湿法 或利用压缩空气将熔化的焊剂吹成小颗粒 称为干法 经湿法粒化的焊剂应烘干 烘干温度250 300 烘干后水分质量分数不应超过0 1 优点 化学成分均匀 可以获得性能均匀的焊缝 缺点 制造中有高温熔炼过程 焊剂中不能添加碳酸盐 脱氧剂和合金剂等 一 焊剂的分类 2 非熔炼焊剂根据烘焙温度分为 1 烧结焊剂 将一定比例的各种粉状配料加入适量粘结剂 混合搅拌后经

　　33、高温 400 1000 烧结成块 经粉碎 筛选而制成 2 粘结焊剂 将一定比例的各种粉状配料加入适量的粘结剂 经混合搅拌 粒化和低温 400 以下 烘干制成 粘结焊剂又称低温烧结焊剂或陶制焊剂 一 焊剂的分类 优点 非熔炼焊剂制造时没有高温熔炼过程 可以在焊剂中加入脱氧剂 合金剂等 克服了熔炼焊剂脱氧不完全 不能大量渗合金等缺点 缺点 由于没有熔炼过程 焊剂的化学成分不均 易造成焊缝的成分和性能不均 熔炼焊剂非熔炼焊剂 HJ431 3 按化学成分分1 按氧化物性质 酸性 中性 碱性焊剂 2 按SiO2含量 高硅 30 中硅 10 30 低硅 10 焊剂 3 按MnO含量 高锰 30 中锰 15

　　34、 30 低锰 2 15 无锰 2 焊剂 4 按CaF2含量 高氟 30 中氟 10 30 低氟 10 焊剂 一 焊剂的分类 4 按化学性质分类根据焊剂氧化性的强弱 可将焊剂分为以下三种类型 1 氧化性焊剂焊剂对焊缝金属有较强的氧化作用 有两种类型的氧化性焊剂 一种是含有大量SiO2 MnO的焊剂 另一种是含有FeO较多的焊剂 2 弱氧化性焊剂焊剂含SiO2 MnO FeO等活性氧化物较少焊剂 对焊缝金属有较弱的氧化作用 焊缝金属含氧量较低 3 惰性焊剂 又称中性焊剂 焊剂基本不含SiO2 MnO FeO等氧化物 对焊缝金属基本没有氧化作用 焊剂是由Al2O3 CaO MgO及CaF2等组成 一

　　35、 焊剂的分类 5 按焊剂的主要成分与特性分类分类方法直观性强 易于分辨焊剂的主要成分与特性 我国的烧结焊剂采用这种分类方法 下表列出了按主要成分与特点对焊剂的分类 是国际焊接学会推荐的焊剂分类方法 一 焊剂的分类 二 焊剂的型号和牌号 1 焊剂的型号目前我国有关焊剂型号的国家标准主要有 GB T5293 1999 埋弧焊用碳钢焊丝和焊剂 焊剂的型号是根据焊丝 焊剂组合的熔敷金属力学性能 热处理状态来划分GB T12470 1990 低合金钢埋弧焊用焊剂 焊剂的型号是根据熔敷金属力学性能和焊剂渣系来划分GB T17854 1999 埋弧焊用不锈钢焊丝和焊剂 焊剂的型号是根据焊丝 焊剂组合的熔敷金

　　36、属化学成分 力学性能进行划分 二 焊剂的型号和牌号 GB T5293 1999 埋弧焊用碳钢焊丝和焊剂 中规定的型号编制方法为 如 Fx1x2x3 Hxxx1 字母 F 表示焊剂 F 是英文Flux的首字母 2 第一位数字表示熔敷金属抗拉强度的最小值 见表2 15 3 第二位字母表示试件的热处理状态 A 表示焊态 P 表示焊后热处理状态 4 第三位数字表示熔敷金属冲击吸收功不小于27J时的最低试验温度 见表2 16 5 后面表示焊丝的牌号 应符合GB1300 焊接用钢丝 的规定 例 F4A2 H08A表示焊丝牌号表示熔敷金属冲击吸收功不小于27J时试验温度为 20 表示为焊态表示熔敷金属抗拉强

　　37、度的最小值为415MPa表示焊剂 2 牌号 1 熔炼焊剂根据 焊接材料产品样本 的划分 熔炼焊剂的牌号由字母 HJ 和3位数字组成 编制方法为 1 牌号前两个字母 HJ 表示埋弧焊和电渣焊用熔炼焊剂 2 牌号的第一位数字表示焊剂中MnO的含量 见表2 17 3 牌号的第二位数字表示焊剂中SiO2 CaF2的含量 见表2 18 4 牌号的第三位数字表示同一类型焊剂的不同牌号 按0 1 9顺序编排 5 对于同一牌号焊剂生产两种粒度时 在细颗粒焊剂牌号后面加 区分 二 焊剂的型号和牌号 例 HJ431 表示焊剂粒度为60 14目表示牌号编号为1表示焊剂为高硅低氟型表示焊剂为高锰型表示埋弧焊及电渣焊用

　　38、熔炼焊剂 常用熔炼焊剂的牌号及化学成分 二 焊剂的型号和牌号 2 烧结焊剂根据 焊接材料产品样本 的划分 烧结焊剂的牌号由字母 SJ 和3位数字组成 编制方法为 1 牌号前两个字母 SJ 表示埋弧焊用烧结焊剂 2 牌号的第一位数字表示焊剂熔渣的渣系类型 见表2 19 3 牌号的第二 第三位数字表示同一渣系类型焊剂的不同牌号 按01 02 09顺序编排 二 焊剂的型号和牌号 例 SJ501表示牌号编号为01表示焊剂熔渣渣系为铝钛型表示埋弧焊用烧结焊剂 三 对焊剂的基本要求 1 焊剂应具有良好的冶金性能焊剂配以适当的焊丝及选用合理的焊接工艺参数 焊缝金属应能得到适宜的化学成分和良好的力学性能 以及

　　39、较强的抗气孔 抗裂纹的能力 2 焊剂应具有良好的焊接工艺性能在规定的焊接工艺参数下施焊 应保证焊接过程中电弧燃烧稳定 熔渣具有适宜的熔点 黏度和表面张力 焊缝表面成形良好 脱渣容易 3 焊剂颗粒度应符合要求焊剂的颗粒度一般分为两种 一是普通颗粒度的焊剂 粒度为40 8目 二是细颗粒度的焊剂 粒度为60 14目 小于规定粒度的细粒不得大于5 大于规定粒度的粗粒不得大于2 4 焊剂应具有较低的含水量和良好的抗潮性出厂焊剂中水的质量分数不得大于0 20 焊剂在温度25 相对湿度70 的环境条件下 放置24h 吸潮率不应大于0 15 5 焊剂中含有较少的机械夹杂物焊剂中的夹杂物如碳粒 铁屑 原料颗粒及

　　40、其他杂物等 其质量分数不应大于0 30 6 焊剂应有较低的硫 磷含量焊剂中含硫量不得大于0 060 含磷量不得大于0 080 只有满足技术要求 符合国标的焊剂 才能在焊剂包装和使用说明书上标出 符合GB F H 的字样 三 对焊剂的基本要求 四 常用焊剂的性能和用途 1 熔炼焊剂1 高锰焊剂 MnO 30 高锰高硅型焊剂应用最广 以HJ431与HJ430应用最多 HJ431工艺性能好 电弧稳定 可交直流两用焊缝的抗热裂纹能力较强 配合H08A或H08MnA可以焊各种重要的碳钢和低合金钢结构 HJ430中的CaF2较高 抗气孔能力较强 特别适用于快速焊接 主要用于输油 输气管道的焊接 2 中锰焊

　　41、剂 MnO 15 30 应用最多的是HJ350和HJ360 焊剂的氧化性比高锰焊剂弱 焊缝金属的韧性指标较高 工艺性能好 可交直流两用 焊剂中扩散氢含量低 抗冷裂纹能力优于低锰焊剂 HJ350配合适当焊丝可焊接16Mn 15MnV 15MnVN等低合金高强度钢的重要结构 如船舶 锅炉 高压容器等 HJ360主要用于电渣焊 配合H10MnSiA H10Mn2 H08Mn2MoVA等焊丝 焊接低碳钢和某些低合金钢大型结构 如轧钢机架 大型立柱等 四 常用焊剂的性能和用途 3 低锰焊剂 MnO 2 15 常用的有低锰中硅型焊剂HJ250和低锰高硅焊剂HJ230 HJ250的焊接工艺性能良好 其焊缝含

　　42、S P及非金属夹杂物均较少 所以焊缝的低温冲击韧性较高 且其塑性也较用HJ431 HJ350更高些 缺点是 焊缝扩散氢含量较高 冷裂纹敏感性较强 4 无锰焊剂 MnO 2 无锰低硅型焊剂的氧化性很小 对合金元素的烧损少 主要用于高合金钢 无锰高硅焊剂130 用于低碳钢和低合金钢焊接应配合含锰焊丝 以满足焊缝强度和韧性要求 2 烧结焊剂烧结焊剂广泛用于焊接碳钢 高强钢和高合金钢 优点 1 成本低 为熔炼焊剂的1 3 1 2 2 可添加脱氧剂 合金剂 抗锈能力强 3 碱度调节范围大 有利于获得高韧性焊缝 4 焊剂的松装密度较小 适于高速或大线 焊剂熔化量随焊接工艺参数变化大 焊缝

　　43、成分波动大 2 吸潮性大 易使焊缝增氢 存放和焊前烘干要求高 四 常用焊剂的性能和用途 四 焊剂的性能和用途 2 5焊条和焊丝焊剂的选用 一 焊条选用的基本原则 选择焊条时应遵循以下原则 1 考虑焊缝金属的力学性能和化学成分焊件材质的力学性能 成分及焊接性是选用焊条的首要条件 1 等强度观点 是指所选用焊条熔敷金属的抗拉强度与被焊母材金属的抗拉强度相等或相近 这是焊接钢结构 如碳素钢 低合金高强钢等 最常用最基本的原则 也是结构钢焊条选用的基本原则 同时也是结构钢焊条分类的主要依据和特性 2 等韧性观点 是指所选用焊条熔敷金属的韧性与被焊母材金属的韧性相等或相近 高强度钢焊接结构的破坏往往不是

　　44、强度不够 而是韧性不足 导致产生裂纹或脆断 因此往往选用熔敷金属强度等级略低于母材金属 而韧性相等或相近的焊条 这也是高强度钢焊接时所说的 低组配等韧性 接头形式 3 等成分观点 使熔敷金属的化学成分符合或接近母材金属 这是不锈钢和耐热钢焊接时 选用焊条最主要 最基本的原则 4 化学成分 当被焊材料的焊接性较差或碳 硫 磷等有害杂质较高时 应选用抗裂性好的焊条 如同等强度的低氢型焊条等 一 焊条选用的基本原则 2 考虑焊接构件的使用性能和工作条件焊件的工作条件和使用性能是选用焊条的重要条件之一 1 承受动载荷或冲击载荷焊件在承受动裁荷或冲击载荷的情况下 焊缝金属不仅应保证足够的抗拉强度和屈服强

　　45、度 而且对冲击韧度和塑性亦有较高的要求 此时应首先选用具有优良韧性和塑性的低氢型焊条 其次是钛钙型焊条 2 焊件在腐蚀条件下工作应根据介质的种类 浓度 工作温度 腐蚀类型等选用相应的不锈钢焊条 对要求耐大气或海水腐蚀的 可选用含有铜 磷的结构钢焊条等 3 承受磨损时焊件在有磨损条件下工作时 应根据磨损的性质 如金属间的磨损 冲击磨损 磨粒磨损等 工作温度 常温或高温 或腐蚀介质等来选用适宜的堆焊焊条 4 工作温度处在高温或低温下工作的焊件 根据焊件所处的工作温度不同 选择相应的焊条 以保证在高温或低温时的力学性能 即选用适宜的耐热钢或低温钢焊条 一 焊条选用的基本原则 3 考虑焊件的复杂程度及

　　46、刚度的大小 1 焊件的形状及刚度对焊件形状复杂 厚度大 刚度大的焊件 在焊接过程中 冷却速度快 收缩应力大 易产生裂纹 在选用焊条时 应选用抗裂性能好 韧性好 塑性高 含氢量低的焊条 如低氢型焊条 超低氢焊条和高韧度焊条等 2 焊接部位的限制当焊件的焊接部位不能翻转时 应选用适于全位置焊接的焊条 3 受工作条件限制某些焊接部位难以消理于净时 应尽量选用氧化性强 对水 锈 油等脏物不敏感的酸性焊条 以免产生气孔等缺陷 一 焊条选用的基本原则 4 考虑施焊条件在实际生产中 往往还应根据设备条件和生产现场的工作条件来合理选用焊条 如 没有直流焊机时 必须选用可交 直流两用的焊条 现场不能进行焊后热处

　　47、理消除应力的 通常选用与母材成分不同 但抗裂性和塑性好的焊条 如珠光体型耐热钢焊接时 可选用奥氏体型不锈钢焊条 可免去焊后热处理 在酸性焊条和碱性焊条都可满足要求时 应尽量选用酸性焊条 在密闭容器内或通风不良的现场进行焊接时 应尽量选用酸性焊条 如钛型 钛钙型 或低尘 低毒的碱性焊条 在特殊条件下施焊 如水下焊接应选用水下焊条等 一 焊条选用的基本原则 5 考虑生产效率和经济性对焊接工作量大的结构 在可能的条件下应尽量选用高效率焊条如铁粉焊条 重力焊条 底层焊条 立向下焊条和高效不锈钢焊条等 这不仅有利于生产效率的提高 而且也有利于焊接质量的提高和稳定 需要指出 盲目用增大焊条直径或提高焊接电

　　48、流的方法来提高生产效率 显然这是错误的 这不仅难以保证焊接质量 通常也是形成质量与安全事故的主要原因之一 在保证使用性能的前提下 应尽量选用价格低的焊条 如采用我国大力提倡的 符合我国资源的钛铁矿型焊条 以代替钛型或钛钙型焊条 再如对在常温下工作 或一般腐蚀条件下工作的不锈钢焊件 就不必选用价格高的超低碳或含铝的不锈钢焊条 以降低材料费用 提高经济效益 在酸性焊条和碱性焊条都可满足要求时 应尽量选用酸性焊条 二 焊丝与焊剂的选配原则 焊丝与焊剂的选配原则如下 1 埋弧焊焊丝选择主要是根据被焊钢材的类别及对焊接接头的性能要求加以选择 并与适当的焊剂相配合 1 低碳钢及低合金高强钢焊剂与焊丝时应保

　　49、证焊缝金属的力学性能 应根据 等强原则 选用焊接材料 并综合考虑焊缝金属的冲击韧性 塑性及焊接接头的抗裂性 2 耐热钢 不锈钢 焊剂与焊丝组合的基本原则是焊缝金属的合金成分 力学性能与母材基本一致或达到产品所要求的性能 以满足对耐热性和耐蚀性的要求 3 低温钢低温钢要求在较低的使用温度下具有足够的韧性及抗脆性破坏的能力 为此 应选用碱性焊剂 焊丝应严格控制其含碳量 S P含量应尽量低 2 焊剂选择应考虑焊剂与焊丝的合理匹配 综合考虑焊缝强度 塑性 冲击韧性及抗裂性等性能 如 低碳钢焊接结构 常用H08A H08MnA焊丝 若选用H08A焊丝配用高锰高硅低氟型焊剂 如HJ430 HJ431 焊剂

　　50、可向焊缝金属过渡一定的合金元素 使焊缝金属具有良好的综合力学性能 若选用H08MnA或H08Mn2焊丝时 应选配低锰 无锰焊剂 如HJ130 HJ230 3 综合考虑其它因素焊接施工条件 如板厚 坡口形式 焊接位置 焊后热处理及焊接操作条件等 焊接生产率 生产成本 总之 通过焊丝与焊剂的不同组合 可获得不同性能或不同成分的熔敷金属 所以在焊接生产中 应根据所焊产品的具体技术要求和生产条件 选择适宜的焊丝与焊剂的组合 必要时应通过焊接工艺评定来选用 二 焊丝与焊剂的选配原则 习题与思考 1 焊条的药皮起什么作用 2 焊条的工艺性能包括哪些方面 3 综合分析碱性焊条药皮中CaF2的作用及对焊缝的性

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