焊接材料资料

第二章焊接材料2重点内容1、焊条分类及制备2、焊条、焊剂及焊丝的作用3.焊条、焊剂及焊丝型号和牌号4、实芯焊丝和药芯焊丝3第二章焊接材料焊接材料是焊接时使用的形成熔敷金属的填充材料、保护熔融金属不受氧化氮化的保护材料、协助熔融金属凝固成形的衬垫材料等等。包括焊条、焊丝、焊剂、电极、气体、衬垫等。4§2-1焊条5§2-1焊条焊条的组成及作用1焊条分类、型号和牌号2焊条的选择3焊条的设计46一、焊条组成及作用焊条：涂有药皮的熔化电极叫焊条。1234Ll一夹持端2一药皮3一焊芯4一引弧端焊条牌号倒角（引弧容易）§2-1焊条7一、焊条组成及作用焊条的组成：焊芯与药皮。焊芯：焊条中被药皮包敷的金属丝叫焊芯。作用：①作电极产生电弧。②焊芯熔化后成为填充金属，与熔化了的母材混合形成焊缝。种类：碳素钢、低合金结构钢、不锈钢§2-1焊条8一、焊条组成及作用药皮(涂层):涂敷在焊芯表面的有效成分。组成：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。根据组成物在焊接过程中所起的作用，可将其分为：稳弧剂、脱氧剂、脱渣剂、造气剂、合金剂、粘结剂、成形剂等。§2-1焊条9一、焊条组成及作用药皮组成①稳弧剂:改善引弧性能和提高电弧燃烧的稳定性。如：K2CO3、CaCO3大理石、长石等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：淀粉、析出气体CO、H，碳酸盐析出气体CO2，高温时产生CO。§2-1焊条10④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。⑥粘结剂:将涂料牢固的粘在焊芯上，并使焊条药皮在烘干后具有一定的强度，如钠水玻璃、钾水玻璃与钠水玻璃混合。⑦成形剂:增加药皮粉料在焊条压涂过程的塑性、滑性及流动性，以提高焊条的压涂质量，如云母、白泥、滑石等。§2-1焊条11一、焊条组成及作用药皮的作用：a.机械保护焊条药皮熔化或分解后产生气体和熔渣，隔绝空气，防止熔滴和熔池金属与空气接触。熔渣凝固后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，并可减慢焊缝金属的冷却速度。§2-1焊条12一、焊条组成及作用药皮的作用：b.冶金处理通过熔渣和铁合金进行脱氧、去硫、去磷、去氢和渗合金等焊接冶金反应，可去除有害元素，增添有用元素，使焊缝具备良好的力学性能。c.改善焊接工艺性能药皮可保证电弧容易引燃并稳定地连续燃烧；同时减少飞溅，改善熔滴过渡和焊缝成形等。d.渗合金焊条药皮中含有合金元素熔化后过渡到熔池中，可改善焊缝金属的性能。§2-1焊条13二、焊条分类、型号和牌号焊条种类繁多，国产焊条约有300多种。按用途不同分为十大类：结构钢焊条，钼和铬钼耐热钢焊条，低温钢焊条，不锈钢焊条，堆焊焊条，铸铁焊条，镍及镍合金焊条，铜及铜合金焊条，铝及铝合金焊条，特殊用途焊条等。按药皮成分分为：氧化钛型、钛钙型、钛铁矿型、氧化铁型、纤维素型、低氢型、石墨型等§2-1焊条14二、焊条分类、型号和牌号按熔渣性质分为：酸性焊条：药皮中含有多量酸性氧化物（如SiO2，MnO2等）碱性焊条：药皮中含有多量碱性氧化物（如CaO等）和萤石（CaF2）。由于碱性焊条药皮中不含有机物，药皮产生的保护气氛中氢含量极少，所以又称为低氢焊条。（焊接工艺性能差）按焊条性能分类：根据使用性能不同划分§2-1焊条15二、焊条分类、型号和牌号区别：焊条的型号是国家标准规定的，其含义包括药皮类型、合金类型、强度、适用焊接电源等等，其分类很细。焊条牌号是生产企业制定的相对比较通用的叫法。同一型号的焊条在不同的焊条制造厂有不同的牌号。差别在于，牌号中没有区别焊接位置的编号。§2-1焊条16§2-1焊条二、焊条分类、型号和牌号在同一类型焊条中，根据不同特性分成不同的型号。某一型号的焊条可能有一个或几个品种。不锈钢焊条夹持端端面涂有不同颜色，以便识别焊条型号。在靠近夹持端的药皮上印有焊条牌号。17二、焊条分类、型号和牌号焊条的牌号§2-1焊条18以结构钢为例：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。§2-1焊条J504氧化铁型药皮、直/交流焊缝金属抗拉强度不低于490MPa结构钢焊条二、焊条分类、型号和牌号焊条的牌号19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，第四位数字表示焊接电流种类及药皮类型。如E4315、TCu××××（铜及铜合金焊条型号）§2-1焊条二、焊条分类、型号和牌号20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§2-1焊条21三、焊条的选择•原则：应使焊缝金属与母材具有相同的使用性能；•“等强”原则：低、中碳钢或低合金钢的结构件,如16Mn的σb为500MPa,应选用J506、J507等。•“同成分”原则：特殊性能钢（不锈钢、耐热钢等）和有色金属等,根据母材的化学成份,选择相同成分的焊条。§2-1焊条22三、焊条的选择（1）根据焊件化学成分、力学性能、抗裂性、耐腐蚀性、以及耐高温性能等要求选用相应的焊条种类。低碳钢、普通低合金钢构件，要求焊缝与母材等强度，应选用抗拉强度等于或大于母材的焊条。注意：钢材按屈服强度定等级，结构钢焊条的等级是指焊缝金属抗拉强度最低保证值。§2-1焊条23三、焊条的选择同一强度等级酸碱性焊条的选用碱性焊条：塑性好、冲击韧性高、抗裂性好、低温性好。酸性焊条：电弧稳定性好，焊缝成形较好，氢含量高，影响塑性。尽量选用较便宜的酸性焊条。低碳钢与低合金钢焊接，按接头强度较低者选焊条。母材中C、S、P高时，易产生裂纹，一般应选碱性，且采用适当工艺，如预热。§2-1焊条24三、焊条的选择（2）焊件的使用性能和工作条件承受载荷的焊件，要保证焊缝有较高的韧性和塑性，选用抗裂纹性能好的低氢型焊条。接触腐蚀介质的焊件，选用不锈钢等耐蚀焊条。高低温工作的焊件，选用耐热钢或低温钢焊条。§2-1焊条25三、焊条的选择（3）焊件的结构特点和受力状态对结构复杂、刚性大、厚度大的焊件，在焊接中易产生裂纹，应选用抗裂纹性能好的低氢型焊条；对焊接部位难清理的焊件，选用氧化性强、对铁锈、氧化皮、油污不敏感的酸性焊条；对受条件限制不能动的焊件，选用全位置焊接的焊条。§2-1焊条26三、焊条的选择（4）施工条件及设备（5）改善操作工艺性能（6）合理的经济效益…………焊条类型选定后，还要根据焊件厚度等条件确定焊条直径。§2-1焊条27四、焊条的设计1.设计原则：技术上必须可靠，制造上必须可行，经济效益要好，卫生指标先进。2.设计依据（1）被焊母材的化学成分与力学性能指标（2）焊件的工作条件（3）施工现场的焊接设备情况（4）电焊条制造的生产工艺条件§2-1焊条283.设计方法（1）在传统配方基础上的改进与创新（2）计算化学成分配比（3）焊条配方的优化设计法§2-1焊条四、焊条的设计294.设计步骤（1）选定焊芯：主要考虑焊条直径和焊条技术要求.（2）选定药皮类型、渣系及药皮配方根据被焊金属使用性能，拟定焊缝金属合金系统根据焊件焊接性，确定焊缝金属化学成分根据焊缝金属合金系统，确定药皮类型、渣系确定合金剂种类数量，选定药皮原材料通过具体试验进行配方调整§2-1焊条四、焊条的设计30药皮类型选定依据药皮类型选定主要依据于被焊母材的机械性能，化学成分和其他特殊性能的要求以及被焊产品的工作条件，焊接工艺特性要求等。原材料的选用原则凡选用的原材料必须符合原材料标准和技术条件。原材料的选用要讲究经济效益。原材料的选用应考虑通用性和特殊性。原材料的选用上应敢于探索新材料和新用途。四、焊条的设计§2-1焊条31§2-2焊剂32一.焊剂的类型焊接时，能够熔化形成熔渣和气体，对熔化金属起保护和冶金处理作用的一种物质。焊剂和焊丝是埋弧焊、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。§2-2焊剂331.按制造方法分类(１)熔炼焊剂(２)烧结焊剂（3）粘接焊剂熔炼焊剂是按配方将原料干混入炉熔炼，然后经过水冷粒化、烘干、筛选包装成品；烧结焊剂和粘结焊剂都属于非熔炼焊剂，都是将原料粉按配方湿混，再经烘干、粉碎、筛选变成品。不同的是烧结焊剂是在400－1000度温度下烘干而成（烧结而成）；而粘结焊剂是在350－400度温度下烘干而成。§2-2焊剂一.焊剂的类型34熔炼焊剂的特点是：成分均匀、颗粒强度高、吸水性小、易储存。缺点是：焊剂中无法加入脱氧剂和铁合金。（国内应用最多）烧结焊剂的特点是：因没有高温熔炼过程，焊剂中可以加入脱氧剂和铁合金，向焊缝过渡大量合金成分，补充焊丝中合金元素的烧损，常用来焊接高合金钢。另外，烧结焊剂脱渣性能好，所以大厚度焊件窄间隙埋弧焊时均用烧结焊剂。§2-2焊剂一.焊剂的类型352.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§2-2焊剂一.焊剂的类型36按SiO2(CaF2)含量分：a.高硅(氟)焊剂：焊剂含SiO2(CaF2)30%b.中硅(氟)焊剂：焊剂含SiO2(CaF2)10-30％c.低硅(氟)焊剂：焊剂含SiO2(CaF2)10%§2-2焊剂按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，混入的杂质MnO2%373.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4.按焊剂颗粒结构分(1)玻璃状焊剂：呈透明状颗粒(2)结晶状焊剂：具有结晶体特点(3)浮石状焊剂：泡沫状颗粒、疏松§2-2焊剂38二.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、粘接焊剂。（牌号：HJ×××、SJ×××）§2-2焊剂39二.焊剂牌号编制方法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§2-2焊剂403.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§2-2焊剂414.牌号第三位数字表示同一类型焊剂的不同牌号：按０—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§2-2焊剂42§2-2焊剂43三.焊剂的作用①保护熔池，防止空气中氧、氮等气体侵入；②具有脱氧与合金化作用，与焊丝配合可得到所需成分和性能的焊缝金属；③使焊缝成形良好；④使熔敷金属的冷却速度减慢，减少气孔、夹渣等缺陷产生；⑤防止飞溅，减少损失，提高熔敷系数。§2-2焊剂44§2-3焊丝45§2-3焊丝一、焊丝的作用焊接时作为填充金属或同时作为导电用的金属丝焊接材料。•在气焊和钨极气体保护电弧焊时，焊丝用作填充金属；•在埋弧焊、电渣焊和其他熔化极气体保护电弧焊时，焊丝既是填充金属，同时也是导电电极。46二、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3.按照适用的金属材料低碳钢、低合金钢焊丝、不锈钢焊丝、铸铁焊丝，以及有色金属焊丝等§2-3焊丝47三、药芯焊丝用薄钢带卷成圆形或异形钢管，内填一定成分的药粉，经拉制成的药芯焊丝。§2-3焊丝48三、药芯焊丝焊接熔敷效率高