94焊接材料

1焊接材料赵勇第一节焊条第二节焊剂第三节焊丝焊接材料23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4§1-1焊条5一．焊条分类一、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6二、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7二、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。8J507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92、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。11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•焊条牌号是焊条行业统一的焊条代号。以结构钢焊条为例：J422焊条电流种类和药皮类型（见表4-4）；1~5为酸性焊条、6和7为碱性焊条。结构钢焊条焊缝金属的抗拉强度大于或等于420MPa13三、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保证电弧的稳定性14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。15④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。16三、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.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,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。酸性焊条:SiO2、TiO2、CaO、云母、长石中含K2O、Na2O等，稳弧性好。4.182.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.解决方法: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.193.脱渣性脱渣性:焊后熔渣从焊缝表面清除的难易程度。钛型焊条,脱渣性好,低氢型焊条脱渣性差.204.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↑②电流↑飞溅↑③药皮水分↑飞溅↑④电压↑飞溅↑⑤电源种类,交流飞溅直流飞溅215.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.用α表示22ⅰ）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α小。U↑α↑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,α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α↑.23药皮成分中含有进行放热反应的物质时,加速焊条熔化α↑,为了提高生成率,铁粉焊条提高α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J422.246、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,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。257、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而是NaF、KF更易使人中毒致病.26改善方法具体措施:①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.27四、焊条的冶金性能（一）.钛钙型焊条E4303（J422）渣系：酸性焊条:熔渣碱度为0.76（PH值以7为界）属于酸性渣，气渣联合保护.1、氧化和脱氧反应1）、铁的氧化:2）、脱氧CaOSiOTiO22282、还原反应)(2][)(][22MnOSiSiOMn使焊缝增硅3、脱硫S从0.017%增到0.019%FeMnSMnFeSMnSFeOMnOFeS4、脱Ｐ从0.019%增到0.035%由于渣中CaO、MnO量少,TiO2、SiO2含量较高,难以进行脱Ｐ.Ｓ反应,严格限制原材料含Ｓ.Ｐ量.295、合金化锰铁主要是脱氧、脱硫，合金化必需是另外加入所需元素6、气孔敏感性焊皮中加入大量造渣,造气剂,焊后产生相当数量的熔渣和气体,具有较强的隔绝空气能力,防止产生两大类气孔。7、焊接烟尘酸性焊条烟尘较小30渣系，碱度高达1.89。（二）、低氢焊条22SiOCaFCaO1、氧化反应控制:由于CaO强碱性氧化物,主要是钛、硅锰联合脱氧。焊接区气氛的氧化性强,熔渣的氧化性小↓总含氧量为0.03%.][O31含氢量少.原因:a)碱性焊条不加或少加含氢物质b)氧化性能,↑、↑、↓c)去氢作用含氢量低故抗冷裂纹性能好.2、对氢的控制:gmlH100/8][2CaF2HP2COP2OP323、对硫.磷的控制脱Ｓ效果好,含量高,Ｓ由0.02%降到0.011%脱磷效果较差.Ｐ0.01%增到0.021%.)()(][)(FeOCaSFeSCaO4、烟尘由于氟中毒，危害较大，是低氢型焊条研究的重要课题。该类焊条，机械性能比钛钙型焊条好,尤其韧性好，硫、磷、氧、氢量少，用于焊接重要结构,各种合金钢。但工艺性能差主要是稳弧性、脱渣性差，烟尘大。33§1-2焊剂34一.焊剂的类型焊剂和焊丝都是埋弧焊，电渣焊时使用的焊接材料。焊剂相当于焊条药皮，焊丝相当于焊条药芯。埋弧焊、电渣焊多用于焊接钢，少数用于焊接有色金属。35钢用焊剂分类１.按制造方法分类(１)熔炼焊剂(２)非熔炼焊剂2.按焊剂化学成分分类(1)按氧化物性质分(2)按SiO2含量分(3)按MnO含量分(4)按CaF2含量分36按SiO2含量分a.高硅焊剂：焊剂含SiO230%b.中硅焊剂：焊剂含SiO210～30％c.低硅焊剂：焊剂含SiO210%37按MnO含量分a、高锰焊剂：含氧化锰MnO30%b、中锰焊剂：含MnO15—30%c、低锰焊剂：含MnO2—5%d、无锰焊剂：不加MnO，焊剂中MnO是混入的杂质MnO2%38按CaF2含量分a、高氟焊剂：含CaF230%b、中氟焊剂：含CaF210—30%c、低氟焊剂：含CaF210%393.按焊剂化学性质分(1)氧化性焊剂(2)弱氧化性焊剂(3)中性焊剂40二.焊剂牌号编制方法1.牌号前加“焊剂”两字表示埋弧焊及电渣焊用熔炼型、烧结型、陶质焊剂。2.牌号第一数字表示焊剂中MnO含量焊剂１××无锰焊剂２××低锰焊剂３××中锰焊剂４××高锰焊剂５××陶质型焊剂６××烧结型焊剂７××待发展413.牌号第２位数字表示焊剂中氧化硅、氟化钙含量焊剂×１×低硅低氟焊剂×２×中硅低氟焊剂×３×高硅低氟焊剂×４×低硅中氟焊剂×５×中硅中氟焊剂×６×高硅中氟焊剂×７×低硅高氟焊剂×８×中硅高氟焊剂×９×待发展424.牌号第三位数字表示同一类型焊剂的不同牌号按０、１、２、３、４、５、６、７、８、９顺序排列5.对同一牌号焊剂生产两种粒度时，在细粒产品后加一个细字。例如、焊剂４３１表示埋弧焊及电渣焊所用焊剂，高锰高硅低氟型43三.焊剂的性能和用途(一).熔炼焊剂１.高硅焊剂以硅酸盐为主30%，高有通过焊剂向焊缝里过渡硅作用。高硅焊剂又可分为高硅高锰焊剂，高硅中锰焊剂、高硅低焊剂、高硅无锰焊剂2OSi2OSi44２.中硅焊剂含数量较低，碱度较高属于弱氧化性焊剂。中硅焊剂配合适当焊丝焊接合金结构钢，弱氧化性中硅焊剂，焊缝金属含Ｈ量高，抗冷裂纹能力弱。在中硅焊剂中加相当数量,氧化性Ｈ这种焊剂为中硅氧化性焊剂，焊缝金属中又具有相当高的韧性，用于焊接高强钢。2OSiOFe45焊剂对基本金属无氧化作用，配合相应焊丝,焊接高合金钢如不锈钢等３.低硅焊剂46(二).烧结焊剂“SJ”系列烧结焊剂是采用硅酸盐、碳酸盐、金属氧化物、氟化物及铁合金、纯金属等粉剂按照焊接冶金要求配成不同酸碱度焊剂。通过成粒，低温干燥和高温烧结等工艺制成烧结型焊剂。烧结型焊剂不但具有优良的焊接工艺，最大的有点是通过焊剂向焊缝金属中渗合金，从而降低了对焊丝化学成分的成本，是当前世界上广泛采用的一种新型焊接材料。47烧结焊剂与熔炼焊剂相比具有下列优、缺点。１.烧结焊剂中加脱氧剂、脱氧充分、熔炼焊剂中则不能加脱氧剂。２.加合金剂、合金化强。３.抗气孔能力比熔炼焊剂强。４.对焊接参数变动敏感,会引起焊缝化学成分不均匀５.吸湿性大，易增加焊缝含氢量，必须焊前烘干。６.生产成本低、节能、生产效率高。48目前有五种类型型号SJ后三位数表示主要组成成分分类的代码SJ101氟碱型SJ301硅钙型SJ401硅锰型SJ501铝钛型SJ502铝钛型4950§1-3焊丝药芯焊丝51一、焊丝的分类1.按照适用的焊接方法埋弧焊焊丝、CO2焊焊丝、钨极氩弧焊焊丝、自保焊焊丝及电渣焊焊丝2.按照焊丝的形状结构实心焊丝、药芯焊丝及活性焊丝3.按照适用的金属材料低碳钢、低合金钢焊丝、硬质合金堆焊焊丝，以及铝、铜与铸铁焊丝等52二、焊丝的型号和牌号（一）焊丝的型号1药芯焊丝型号（GB/T10045-2001）E×××T－×ML焊丝σb位置药芯分类代号混合气-40℃αk≮27J（见表2－1）（见表2－2）表2-1药芯焊丝分类焊丝类型焊接位置保护气体适用性E××lT-1H,F,VU,OH二氧化碳单道焊和多道焊E××0T-1MH,F,混合气单道焊和多道焊E××1T-2H,F,VU,OH二氧化碳单道焊表2—2焊缝金属夏比冲击吸收功分类代号冲击吸收功温度(℃)ak(J)1-20272不作规定-3不作规定-4不作规定-5-30276-30277不作规定-8-30279-3027（1）实芯焊丝牌号H××元素××碳含量元素含量A优质，E高级例：H08Mn2SiA（2）药芯焊丝牌号Y（J×××）－×（同焊条）保护方法（1气保、2自保、3两用、4其它）（二）焊丝的牌号53542实芯焊丝型号（GB/T8110-2008）ER××－×H×焊丝σb分类代号焊缝扩散氢含量表2－31埋弧焊用焊丝（1）低锰（Mn0.8％）：配高锰焊剂焊接低碳钢；（2）中锰（Mn0.8~1.5％）：配低锰焊剂H08Mn；（3）高锰（Mn1.5~2.2％）