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1、第二章 焊接材料 第二章第二章 焊接材料焊接材料 1 第二章 焊接材料 我国焊接材料生产我国焊接材料生产 和消耗的概况和消耗的概况 及及 存在的主要问题存在的主要问题 2 第二章 焊接材料 年年 份份 焊焊 条条 实芯实芯 焊丝焊丝 药芯药芯 焊丝焊丝 埋弧埋弧 焊丝焊丝 年总年总 产量产量 自动化率自动化率 （%） 1995199555.055.0 （8787%） 5.65.60.050.052.32.362.9562.95 20%20% 1997199772.572.5 （8989%） 5.65.60.100.103.553.5581.4081.40 19%19% 1998199887.0
2、87.0 (86%)(86%) 7.07.0 0.40.4 0.300.30 0.990.99 5.05.0 99.4099.40 100.8100.8 20%20% 21.6%21.6% 19991999 9090 (84%)(84%) 1010 0.550.55 0.300.30 0.950.95 5.05.0105.3105.3 106.8106.8 23%23% 25.8%25.8% 200020009090 (82%)(82%) 1111 0.650.65 0.400.40 1.11.1 6.06.0107.4107.4 109.2109.2 25%25% 30.8%30.8% 3
3、第二章 焊接材料 我国近五年焊条和各种焊丝产量统计图 4 第二章 焊接材料 73 73家特大、大、中型工厂耗用焊材的比例家特大、大、中型工厂耗用焊材的比例 5 第二章 焊接材料 CO2焊丝用量/CO2焊丝+焊条总重量 6 第二章 焊接材料 7 第二章 焊接材料 8 第二章 焊接材料 日本近10年焊接材料总产量及各种材料的产量统计图 9 第二章 焊接材料 日本近10年焊接材料种类分布百分数统计图 10 第二章 焊接材料 第一节 焊条 第二节 焊剂 第三节 焊丝 第二章 焊接材料 11 第二章 焊接材料 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
4、剂的性能用途 5、气保焊丝和药芯焊丝 12 第二章 焊接材料 2-1 焊条 13 第二章 焊接材料 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 14 第二章 焊接材料 (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 15 第二章 焊接材料 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
5、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 。 16 第二章 焊接材料 J 507 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 17 第二章 焊接材料 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。 18 第二章 焊接材料 完整的焊条型号举例如下： E4 315 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
6、 表示熔敷金属抗拉强度 的最小值 表示焊条 19 第二章 焊接材料 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 20 第二章 焊接材料 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
7、体CO、H，碳酸盐析 出气体CO2，高温时产生CO。 21 第二章 焊接材料 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。 22 第二章 焊接材料 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
8、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 23 第二章 焊接材料 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、Ti
9、O2、CaO、云母、长石中 含K2O、Na2O等，稳弧性好。 24 第二章 焊接材料 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 25 第二章 焊接材料 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 K直流飞溅 37 第二章 焊接材料 .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-) 38 第二章 焊接材料 ）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
10、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.若药皮中加入发热剂, 氧化铁型加速药皮熔化大,氧化铁型P . 39 第二章 焊接材料 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
11、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. 40 第二章 焊接材料 、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。 41 第二章 焊接材料 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
12、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. 42 第二章 焊接材料 改 善 方 法 . 减小发尘量 . 减小尘中致毒物质数 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. 43 第二章 焊接材料 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 44 第二章 焊接材料 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
13、原引起 45 第二章 焊接材料 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. 46 第二章 焊接材料 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 47 第二章 焊接材料 渣系， 碱度高达1.89。 （二）、低氢焊条 1、氧化反应控
14、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%. 48 第二章 焊接材料 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: 49 第二章 焊接材料 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、氢量少，用于焊接 重要结构,各种合金钢。但工艺性能差主
15、要是稳 弧性、脱渣性差，烟尘大。 50 第二章 焊接材料 六、.焊条的设计 （一）设计原则 （二）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 51 第二章 焊接材料 （三）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 52 第二章 焊接材料 （四）设计步骤 1.选定焊芯 2.选 定药皮类型、渣系及药皮配方 1）根据被焊金属使用性能，拟定焊缝金属合 金系统 2）根据焊件焊接性，确定焊缝金属化学成分 3）确定焊缝金属合金系统，确定药皮类型、 渣系 4）确定合金剂种类数量，选定药皮原材料 5）通过具体试验进行配方调整 53 第二章 焊接材料 七、焊条的制造 （一）焊芯制备 （二）焊条药皮材料制备 （三）水玻璃的制备 化学式R 2O.nSiO2. R 2O为碱金属氧化物 1.模数m -系数，对于钠水玻璃为1.032 54 第二章 焊接材料 2.浓度 水玻璃的浓度有两种表示方法 （1）波美浓度 （2）密度 3.粘度 55 第二章 焊接材料 （四）配料、混拌及压涂 （五）焊条烘焙 （六）经过检验，质量合格的焊 条可包装、入库、出厂 本节结束 56 第二章 焊接材料 2-2 焊剂 5
