焊接材料 - 焊条

焊接材料是焊接时所消耗材料的通称，它包括焊条、焊丝、焊剂、气体等。手弧焊的焊接材料是焊条；埋弧焊及电渣焊的焊接材料是焊丝(或板状电极)与焊剂；气体保护焊的焊接材料则是焊丝与保护气体。2.2焊接材料焊条、焊丝是焊接回路中的一个组成部分。在焊接过程中，作为产生电弧的一个电极；还起着填充金属的作用。药皮、焊剂以及保护气体，是进行必要的冶金反应和保证焊接质量所必需的重要材料。因此，焊接材料不仅影响焊接过程的稳定性、焊接接头的性能及质量，同时也影响着焊接生产率。2.2.1焊条焊条的分类按焊条的用途分①结构钢焊条主要用于焊接碳钢和低合金高强钢。②钼和铬钼耐热钢焊条主要用于焊接珠光体耐热钢和马氏体耐热钢。③不锈钢焊条主要用于焊接不锈钢和热强钢，可分为铬不锈钢焊条和铬镍不锈钢焊条两类。④堆焊焊条主要用于堆焊，以获得具有热硬性、耐磨性及耐蚀性的堆焊层。⑤低温钢焊条主要用于焊接在低温下工作的结构，其熔敷金属具有不同的低温工作性能。⑥铸铁焊条主要用于焊补铸铁构件。⑦镍及镍合金焊条主要用于焊接镍及高镍合金，也可用于异种金属的焊接及堆焊。⑧铜及铜合金焊条主要用于焊接铜及铜合金，其中包括纯铜焊条和青铜焊条两类。⑨铝及铝合金焊条主要用于焊接铝及铝合金。⑩特殊用途焊条例如用于水下焊接、水下切割等特殊工作的需要。按焊接熔渣的碱度分-酸性焊条药皮中含有多量酸性氧化物的焊条。这类焊条的工艺性能好，其焊缝外表成形美观、波纹细密；由于药皮中含有较多的FeO、TiO2、SiO2等成分，所以熔渣的氧化性强；酸性焊条一般均可采用交、直流电源施焊。典型的酸性焊条为E4303(J422)。-碱性焊条药皮中含有多量碱性氧化物的焊条。由于焊条药皮中含有较多的大理石、萤石等成分，它们在焊接冶金反应中生成CO2和HF，因此降低了焊缝中的含氢量。所以碱性焊条又称为低氢焊条。碱性焊条的焊缝具有较高的塑性和冲击韧度值，一般承受动载的焊件或刚性较大的重要结构均采用碱性焊条施工。典型的碱性焊条为E5015(J507)。按焊条药皮的类型氧化钛型焊条、钛钙型焊条、钛铁矿型焊条、氧化铁型焊条、纤维素型焊条、低氢型焊条、石墨型焊条和特殊型焊条等。焊条的型号和牌号焊条的型号国家标准GB5117-85《碳钢焊条》规定的焊条型号是根据熔敷金属的抗拉强度，药皮类型，焊接位置和焊接电流种类等进行划分的。焊条型号编制方法是：Exxxx，其中“E”—焊条；第一、二位数字—熔敷金属抗拉强度的最小值，单位为kgf/mm2；第三位数字—焊接位置，“0”“1”—全位置焊接(平、立、仰、横)，“2”—平焊及横角焊，“4”—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。5143E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（以kgf/mm2计）。表示焊条焊条的牌号焊条牌号是对于焊条产品的具体命名，由焊条生产厂家制定的。焊条牌号的编制方法是牌号最前面的字母表示焊条各大类；第一、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。750J低氢型药皮、直流焊缝金属抗拉强度不低于490MPa（50kgf/mm2）结构钢焊条焊条的组成焊条是涂有药皮的供手弧焊用的熔化电极，它由药皮和焊芯两部分组成。焊条药皮是压涂在焊芯表面上的涂料层；焊芯是焊条中被药皮包覆的金属芯。根据焊条药皮与焊芯的重量比即药皮重量系数Kb，可以分为厚皮焊条(Kb＝30%~50%)和薄皮焊条(Kb＝l%~2%)两大类。由于目前在工业生产中广泛使用的是厚皮焊条，所以这里只讨论这一类焊条。焊芯焊芯作为焊缝的填充金属，其化学成分和性能对焊缝金属的质量有直接影响。-焊芯作用产生电弧的一个电极；还起着填充金属的作用。焊条药皮-焊条药皮的作用①保护作用由于电弧的热作用使药皮熔化形成熔渣，在焊接冶金过程中又会产生某些气体。熔渣和电弧气氛起着保护熔滴、熔池和焊接区、隔离空气的作用，防止氮气等有害气体侵入焊缝。②冶金作用在焊接过程中，由于药皮的组成物质进行冶金反应，其作用是去除有害杂质(例如O、N、H、S、P等)，并保护或添加有益合金元素，使焊缝的抗气孔性及抗裂性能良好，使焊缝金属满足各种性能要求。③使焊条具有良好的工艺性能焊条药皮的作用可以使电弧容易引燃，并能稳定地连续燃烧，焊接飞溅小；焊缝成形美观；易于脱渣以及可适用于各种空间位置的施焊。焊条的工艺性能焊条的工艺性能：焊条在焊接操作中的性能，它是衡量焊条质量的重要指标之一。焊条的工艺性能主要包括：焊接电弧的稳定性、焊缝成形、在各种位置焊接的适应性、飞溅、脱渣性、焊条的熔化速度、药皮发红的程度及焊条发尘量等。焊条的工艺性能主要决定于焊条药皮的组成份。为了获得工艺性能良好的焊条，必须合理地确定焊条药皮配方。焊接电弧稳定性焊接电弧稳定性：电弧保持稳定燃烧（不产生断弧、漂移和磁偏吹等）的程度。药皮中加入电离电位低的物质，可降低电弧气氛中的电离电位，提高电弧的稳定性；药皮含高熔点或药皮太厚导致较长的套筒，电弧易熄灭。焊缝成形良好的焊缝成形要求表面光滑，波纹细蜜美观，焊缝的几何形状及尺寸正确。影响焊缝成形的主要因素：熔渣凝固温度、高温熔渣的粘度、表面张力及密度等。各种焊接适应性横焊、立焊和仰焊的主要困难：重力作用下熔滴不易向焊缝过渡；熔池金属和熔渣向下流以至不能形成正常焊缝。适当增加电弧和气流的吹力；调节熔渣的熔点、粘度和张力。飞溅飞溅：焊接过程中有熔滴或熔池中飞出的金属颗粒。熔渣的粘度较大，焊条含水量过多，焊条偏心率过大会造成较大飞溅。一般钛钙型焊条电弧稳定，熔滴为细小过渡，飞溅小；低氢型焊条电弧稳定性差，熔滴多为大颗粒短路过渡，飞溅大。脱渣性脱渣性：焊后从焊缝表面清楚渣壳的难易程度。其好坏影响生产效率；多层焊时会导致夹渣。-熔渣的线膨胀系数熔渣与焊缝金属线膨胀系数相差越大，冷却时熔渣容易与焊缝金属脱离。-熔渣的氧化性高温液态熔渣对结晶的焊缝表面金属氧化，将形成一层氧化膜（FeO），其晶格结构为面心立方搭接在α-Fe上。当熔渣中存在尖晶石型化合物，与FeO晶格常数差异不大，形成共同晶格。熔渣与金属通过FeO菠膜牢固联系起来，脱渣性严重恶化。-熔渣的松脆性熔渣越松脆，越易清除。焊条熔化速度焊条熔化速度反映焊接生产效率的高低，可熔化系数αp和αH来表示药皮影响熔化系数：影响电弧电压，电压越低，热量越少，熔化系数低；影响过渡形态，由短路向滴状过渡，熔化系数增加；含有放热反应物质时，反应热加速焊条熔化；加入铁粉可提高熔化系数。焊条药皮发红焊条药皮发红：药皮焊条在使用到后半段时，由于温升过高而发红、开裂或脱落的现象。焊接烟尘熔滴及熔池表面的蒸发，由于蒸发产生高温蒸气从电弧区被吹出后迅速被氧化和冷凝，变为细小的固态粒子，形成焊接烟尘。焊接烟尘主要取决于药皮成分。低氢型焊条发尘率高于其它类型焊条。研究表明：非低氢型焊条烟尘不含氟，主要成分为氧化铁（50%）；低氢型焊条烟尘含氟10%以上，以CaF2、NaF、KCaF3等晶体存在