焊接材料

第二章焊接材料1第二章焊接材料第二章焊接材料2我国焊接材料生产和消耗的概况及存在的主要问题第二章焊接材料3我国近五年焊接材料产量统计表（万吨）我国近五年焊接材料产量统计表（万吨）年份焊条实芯焊丝药芯焊丝埋弧焊丝年总产量自动化率（%）199555.0（87%）5.60.052.362.9520%199772.5（89%）5.60.103.5581.4019%199887.0(86%)7.00.40.300.995.099.40100.820%21.6%1999~90(84%)~100.550.300.955.0105.3106.823%25.8%2000~90(82%)~110.650.401.16.0107.4109.225%30.8%第二章焊接材料40102030405060708090100123456199519961997199819992000年万吨焊条焊丝我国近五年焊条和各种焊丝产量统计图第二章焊接材料5CO2焊丝51%51%焊条药芯焊丝埋弧焊丝353t/24691t=0.0143焊接自动化率78%73家特大、大、中型工厂耗用焊材的比例第二章焊接材料60102030405060708090100123特大大型中型%企业类型与CO2焊丝用量关系CO2焊丝用量/CO2焊丝+焊条总重量第二章焊接材料702040608010012012345678910%汽车零件集装箱工程机械一般机械铁路车辆重型机械造船锅炉金属结构不同行业中焊丝用量比例（CO2焊丝用量/CO2焊丝+焊条总重量）第二章焊接材料801020304050607012345678910111213141516171819202122232425年产量（万吨/%）737976828588919497总产量焊条%实心焊丝%埋弧焊丝%药芯焊丝%日本25年来焊接材料总产量及各种材料所占比例统计图0.99;0.97;1.05;1.05;0.98;第二章焊接材料90500001000001500002000002500001234567891091焊条埋弧焊丝药芯焊丝实心焊丝焊剂TIG丝929394959697989940.2542.2936.4735.5432.3635.5435.1536.1631.8828.69（吨）90日本近10年焊接材料总产量及各种材料的产量统计图第二章焊接材料100%20%40%60%80%100%12345678910系列6系列5系列4系列3系列2系列1焊剂埋弧焊丝焊条实心焊丝TIG丝药芯焊丝90919293949596979899年日本近10年焊接材料种类分布百分数统计图第二章焊接材料11第一节焊条第二节焊剂第三节焊丝第二章焊接材料第二章焊接材料12重点内容1、焊条分类及制备2、焊条、焊剂及焊丝的型号和牌号3、典型焊条的冶金性能4、焊剂的性能用途5、气保焊丝和药芯焊丝第二章焊接材料13§2-1焊条第二章焊接材料14一．焊条分类１.焊条用途分：1、结构钢焊条2、铜和铬钼耐热钢焊条3、不锈钢焊条4、堆焊焊条5、低温钢焊条块分割6、铸铁焊条7、镍及镍合金焊条8、铜及铜合金焊条9、铝及铝合多焊条10、特殊用途焊条第二章焊接材料15(二)按焊接熔渣的碱度分(三)按焊条药皮的类型氧化钛型、钛钙型、钛铁矿型、氧化铁型、纤维素型、低氢型等1、酸性焊条2、碱性焊条第二章焊接材料16二、焊条的型号与牌号1、焊条的牌号以结构钢为例：牌号,编制法。结XXX,结为结构钢焊条,第3个数字,代表药皮类型,焊接电流要求,第1、2数:代表焊缝金属抗拉强度。第二章焊接材料17J507焊条为例J507低氢型药皮、直流焊缝金属抗拉强度不低于490MPa结构钢焊条第二章焊接材料182、焊条的型号焊条的型号是按国家有关标准与国际标准确定的。以结构钢为例，型号编制法为字母“E”表示焊条，第一、二位表示熔敷金属最小抗拉强度，第三位数字表示焊条的焊接位置，第三、四位数字表示焊接电流种类及药皮类型。第二章焊接材料19完整的焊条型号举例如下：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表示焊条第二章焊接材料20三、焊条的组成作用：导电、填充金属、焊芯材料有选择性:用量最多的是H08、H08A，还有H08E。2、药皮１、焊芯—焊丝作用：①机械保护作用②冶金处理作用③工艺性能良好第二章焊接材料21药皮组成①稳弧剂:改善引弧性能和提高电弧燃烧的稳定性，原材料为易电离或电离势低的物质。如：K2CO3、CaCO3大理石、长石、钾水玻璃②造渣剂:造成具有一定物理性能、化学性能的熔渣，起到保护作用和改善焊缝成型。如：钛铁矿、金红石、萤石、长石等。③造气剂:造气保护,有机物、碳酸盐.有机物如：木粉、淀粉、析出气体CO、H，碳酸盐析出气体CO2，高温时产生CO。第二章焊接材料22④脱氧剂:降低药皮中或熔渣的氧化性和脱除金属中的氧。铁合金：锰铁、钛铁、硅铁、Re等。⑤合金剂:使焊缝补偿烧损和获得必要的合金成分。合金、纯金属、一般Mn-Fe、Si-Fe要纯化发醇加５％高锰酸钾纯化.⑥粘结剂:将涂料牢固的粘在焊芯上，参加冶金反应，如钠水玻璃、钾水玻璃与钠水玻璃混合。⑦增塑性:便于用机器压制焊条，额外加入一些能改善涂料塑性或滑润性物质。如云母、白泥、滑石等。第二章焊接材料23三、焊条的工艺性能1.焊接电弧的弧定性(稳弧性)影响因素：焊条药皮成份,电源的特性,焊接规范等.药皮成份的影响.若药皮中含低电离势元素,U↓稳弧性↑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第二章焊接材料24碱性焊条:结507,低氢型,电弧稳定性不好原因:药皮中含萤石较多,CaF2氟电离势高18.6伏,与电子亲和力大,夺取电弧中的电子,形成负离子,恶化电弧的稳定性。结506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。第二章焊接材料25判定稳弧性：①测最大的燃烧电弧长度LmaxLmax↑稳↑断弧长度越大,稳弧性越好.②示波器,观察电流,电弧电压波形的变化情况第二章焊接材料26控制低氢型焊条稳弧性方法：a)CaCO3/CaF2比例控制并加入K1.6～2.5、K2CO3K1.5钾,钠水玻璃b)添加10～20%纯铁粉和少量Al-Mg合金粉.c)用MgF2代CaF2不仅提高稳弧性,还可改善焊缝成型和脱渣.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，套筒长度第二章焊接材料272.表面成型操作技术有关,取决熔渣熔点,粘度与表面张力,还与熔渣的物理性质有关.1）熔渣的熔点2）熔渣的粘度3）表面张力4）熔滴过渡第二章焊接材料28T↑η↓η过高,表面成型不良,易产生气孔,夹杂.过低,对焊缝敷盖不均匀,保护作用差.适中,一般T1500℃渣η1～2泊,铁水η0.019泊,熔渣的粘度也决定于熔渣的化学成分.表面张力σ↓复盖性好，但不能过小，σ↑熔渣易成球型,复盖性不好.第二章焊接材料29熔渣的表面张力和粘度材料温度℃表面张力(N/m)粘度(泊)铁1575～15901.0～1.20.019碱性渣1400左右0.28～0.352.0～7.0酸性渣1400左右0.35～0.401.2～2.0熔滴过渡低氢型焊条粗滴短路过渡，J423,J424以短路过渡为主,J421,J422以喷射过渡,焊缝成型美观.第二章焊接材料303.在各种位置焊接适应性焊缝位置：平焊缝、立焊缝、仰焊缝、横焊缝一般焊条均可进行平焊,但不是所有焊条均可立、仰、横焊。立、仰、横焊难点在于:①重力作用下焊条熔滴不易向熔池过渡;②熔池金属和熔渣下流.第二章焊接材料31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）熔渣的物理性能适应熔滴的凝固温度焊条类型凝固温度℃凝固温度范围℃纤维素型1200-129090钛型1320-1420100钛铁矿型130-126130氧化铁型1180-1350170第二章焊接材料32凝固温度范围窄,粘度表面张力随温度变化,使熔渣能在较短时间内迅速凝固,才能立、仰横焊,凝固温度范围↑,不易横、仰、立焊.粘度（η）、表面张力（σ）长渣:粘度与表面张力随时间变化而发生缓慢凝固的渣.短渣:粘度与表面张力随时间变化而发生快速凝固的渣.氧化铁型不适应于横.立.仰焊,长渣凝固温度范围大,其它种焊条可进行全位置焊接.第二章焊接材料334.脱渣性脱渣性:焊后熔渣从焊缝表面清除的难易程度。影响因素:1）熔渣的线膨胀系数2）熔渣的松脆性3）熔渣氧化性第二章焊接材料34第二章焊接材料351)熔渣的膨胀系数和松脆性,金属与熔渣的膨胀系数相差越大,收缩不同产生内应力越大,脱渣性好,钛型焊条,脱渣性最好,低氢型焊条脱渣性最差.疏松度:指渣中孔隙所占的面积的百分数.对于角焊缝,深剖口底层焊缝,熔渣夹在钢板之间,脱渣困难,渣的硫松度影响很大，渣越松脆,越易脱。钛型焊条疏松度不如氧化铁型及钛铁矿型,在角焊缝及深剖口中脱渣,以氧化铁型,钛铁矿型为好.钛钙型渣松脆。CaO是黄白色质松而不脆，CaF２多,色黑而硬,均不利于脱渣.第二章焊接材料362)熔渣氧化性熔渣氧化性太强,脱渣难。原因是:①氧化性太强,使焊缝表面氧化,生成氧化膜。FeO晶格结构体心立方，焊缝金属—Fe体心立方.②晶格与—Fe搭接③熔渣中尖晶石型化合物Al2O3、Cr2O3、等形成体心立方晶格结构的尖晶石型化合物。④尖晶石化合物与FeO晶格结合，使之很难脱渣，FeO膜相当胶粘剂，连接焊缝金属与熔渣。第二章焊接材料375.飞溅飞溅：焊接过程中由熔滴或熔池中飞出的金属颗粒产生原因:1）熔池内部气体的熔池中逸出引起2）熔滴爆炸3）电弧作用力,4）短路过渡时,电弧再燃时产生飞溅影响因素:①粘度↑飞溅↑②I↑飞溅↑③药皮水分↑飞溅↑④U↑飞溅↑⑤电源种类,交流飞溅直流飞溅第二章焊接材料38６.焊条的熔化速度1）焊条的熔化速度焊接过程中,焊条的熔化速度反映着焊接生产率的高低,也是工艺性能方面的一个重要指标.αH=αP(1-ψ)第二章焊接材料39ⅰ）药皮成分的影响药皮成分对电弧电压有影响,电弧电离电位越低,电弧电压越低,产生热量少αP小。U↑αP↑药皮成分对熔滴过渡形态有影响,增多硅酸盐减少碳酸盐,细化熔滴,使短路过度U↓,颗粒过渡U↑,射流过渡,αP最大.焊条熔化与药皮的导电性和导热性有关,以TiO2为主,渣导热性差,导电性好,电阻热作用,导致药皮易于发红,钛型.钛钙型.若药皮中加入发热剂,氧化铁型加速药皮熔化大,氧化铁型αP↑.第二章焊接材料40药皮成分中含有进行放热反应的物质时,加速焊条熔化αP↑,为了提高生成率,铁粉焊条提高αP↑熔敷效率是指熔敷金属量与熔化的填充金属量的百分比。例：J422—Fe160表示加纯铁粉熔敷效率为160%的J422.ⅱ）电流种类与极性：直流正接:电弧电压和熔化系数变化很大,此时焊条接阴极,药皮成分对阴极压降影响较大,药皮成分的改变直接影响着电弧电压变化,使也发生变化.直流反接:电弧电压和熔化系数变化最小.交流:处于中间状态.第二章焊接材料41７、药皮发红问题指焊条焊列后半段时,由于焊条药皮温升过高而发红,开裂脱落的现象,JXX1、JXX2导热性差,导电性好,不锈钢最为严重.解决办法:提高电弧能量↑,减少熔化时间,减少电阻热.加入发热剂,促进药皮熔化.例JXX4。第二章焊接材料428、焊条发尘量气体的毒性分为两种一种是细微的蒸发锰产生的毒性,称为锰中毒.另一种是氟中毒,即当药皮中含有大量莹石时,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,不是HF而且NaF、KF更易使人中毒致病.第二章焊接材料43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减少药皮中