焊接材料教案(培训参考)

1、1,第2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,3,4,我国近五年焊条和各种焊丝产量统计图,5,73家特大、大、中型工厂耗用焊材的比例,6,CO2焊丝用量/CO2焊丝+焊条总重量,7,8,9,日本近10年焊接材料总产量及各种材料的产量统计图,10,日本近10年焊接材料种类分布百分数统计图,11,第一节 焊条,第二节 焊剂,第三节 焊丝,第2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,13,2-1 焊条,14,一焊条分类,.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,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,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

2、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 。,17,J 507 焊条为例,J 5 0 7,低氢型药皮、直流,焊缝金属抗拉强度不低于490MPa,结构钢焊条,18,2、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。,19,完整的焊条型号举例如下：,E 4 3 1 5,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,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,、 焊芯焊丝,作用：机械保护作用 冶金处理作用 工艺性能良好,21,药 皮 组 成,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 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

3、矿、金红石、萤石、长石等。 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。,22,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。 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要纯化发醇加高锰酸钾纯化 . 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。 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。,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 K Na Ba Ca Ti Mn Fe Si C H O F CO2 电离势 4.32 5.12 5.16 6.08 6.81 7.40 7.83 7.94 11.22 13.53 13.56 18.6 14.3,24,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,Ca

4、F2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。,25,判定稳弧性： 测最大的燃烧电弧长度Lmax Lmax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,26,控制低氢型焊条稳弧性方法： a)CaCO3/CaF2比例控制并加入K1.62.5、K2CO3 K1.5钾,钠水玻璃 b)添加1020%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(0.11.0%)铯电离势比K小,还可加石墨0.53.0%，熔点低，套筒长度,27,2.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,28,T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

5、12泊,铁水0.019泊,熔渣的粘度也决定于熔渣的化学成分. 表面张力 复盖性好，但不能过小，熔渣易成球型,复盖性不好.,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 15751590 1.01.2 0.019 碱性渣 1400 左右 0.280.35 2.07.0 酸性渣 1400左右 0.350.40 1.22.0,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.,30,3.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: 重力作用下焊条熔滴不易向熔池过渡; 熔池金属和熔渣下流.,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 1200-1290 90 钛 型 1320-1420 100 钛铁矿型 130-126 130 氧化铁型 1180-1

6、350 170,32,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（）、表面张力（） 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.,33,4.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,34,35,1)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，CaF多,色黑而硬,均不利于脱渣.,36,2)熔渣氧化性 熔渣氧化性太强,脱渣难。 原因是: 氧化性太强,

7、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. 晶格与Fe搭接 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。 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。,37,5.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: 粘度飞溅I飞溅药皮水分飞溅U飞溅电源种类,交流飞溅直流飞溅,38,.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.,H=P(1-),39,）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P小。U P 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, P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

8、加入发热剂,氧化铁型加速药皮熔化大,氧化铁型P .,40,药皮成分中含有进行放热反应的物质时,加速焊条熔化P ,为了提高生成率,铁粉焊条提高P 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：J422Fe160表示加纯铁粉熔敷效率为160%的J422. ）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.,41,、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。,42,8、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.,43,改 善 方 法,. 减小发尘量 . 减小尘中致毒物质

9、数量 具体措施:,减少药皮中萤石的含量 减小水玻璃 减少电弧的过热程度.,44,五、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,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,锰脱氧 硅脱氧 碳的氧化与脱氧,45,铁的氧化:, 氧直接使铁氧化 使铁氧化 水蒸气使铁氧化 渣中 氧化物使Fe氧化 由 还原引起,46,2、还原反应,使焊缝增硅,3、脱硫 S从0.017%增到0.019%,4、脱 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.反应,严格限制原 材料含.量.,47,5、 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,量不多.熔渣氧化、CO气孔，调整氧化性防止产生两大类气孔。,7、焊接烟尘,48,渣系， 碱度高达1.89。,（二）、低氢焊条,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%.,49,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:,50,3、对硫.磷的控制,脱效果好, 含量高,由0.02%降到0.011% 脱磷效果较差.0.01%增到0.021%.,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

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