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1、模块五 焊接材料基本知识及选用指南 任务1 焊条基本知识及选用指南 任务2 焊丝基本知识及选用指南 任务3 埋弧焊剂基本知识及选用指南,任务一 焊条基本知识及选用指南,一、焊条的组成 （一）焊条的组成 1、焊芯 通常所说的焊条直径即是指焊芯直径。我国碳钢焊条直径有1.6、2.0、2.5、3.2、4.0、5.0、5.6、6.0、6.4、8.0等规格。 2、焊条药皮 （1）焊条药皮的作用 1）保护作用 2）冶金作用 3）使焊条具有良好的工艺性能,（2）药皮原材料的作用 1）稳弧 2）造渣 3）造气 4）脱氧 5）合金化 6）粘结 7）成形,二、焊条的分类 （一）按焊条的用途分 （1）结构钢焊条 （
2、2）钼和铬钼耐热钢焊条 （3）不锈钢焊条 （4）堆焊焊条 （5）低温钢焊条 （6）铸铁焊条 （7）镍及镍合金焊条 （8）铜及铜合金焊条 （9）铝及铝合金焊条 （10）特殊用途焊条,（二）按焊条药皮类型 可分为：氧化钛型、钛钙型、钛铁矿型、氧化铁型、纤维素型、低氢钾型、低氢钠 型、石墨型和盐基型焊条等。 （三）按焊接熔渣的碱度分 （1）酸性焊条 （2）碱性焊条,三、焊条的型号与牌号 （一）焊条的型号我国现行的有关焊条的主要标准如下： GB/T51171995 碳钢焊条 GB/T51181995 低合金钢焊条 GB/T9831995 不锈钢焊条 GB/T9842001 堆焊焊条 GB366983
3、铝及铝合金焊条 GB367083 铜及铜合金焊条 GB1004488 铸铁焊条及焊丝 在GB/T51171995碳钢焊条国家标准中，焊条型号根据熔敷金属的力学性能、药皮类型、焊接位置和焊接电流种类划分（示例见图5-1）。,自1968年我国焊条行业开始采用同一牌号,焊条牌号的编制方法：牌号最前面的字母表示焊条的大类（见表5-2）；第一、二位数字表示各大类焊条中的若干小类，但对于结构钢焊条则表示焊缝金属的不同强度级别，见图5-2。第三位数字表示焊条药皮类型和适用的焊接电源种类（见表5-3）。,图5-2 焊条牌号表示方法示例,四、焊条的工艺性能 焊条的工艺性能是指焊条在焊接操作过程中所表现出来的性能
4、。 1、焊接电弧的稳定性 2、焊缝成形 3、对各种焊接位置的适应性 4、脱渣性 （1）熔渣的膨胀系数 焊缝金属与熔渣的膨胀系数相差越大，渣壳越容易脱落。在碳素结构钢焊条中，氧化钛型药皮焊条的熔渣与低碳钢的膨胀系数相差较大，因而氧化钛型药皮焊条的脱渣性很好。低氢型药皮焊条与低碳钢的膨胀系数相差较小，脱渣性较差。,（2）熔渣的疏松度和脆性 熔渣的疏松度是指渣中孔隙所占体积的百分数。很显然，熔渣疏松度高且脆性大时，脱渣性就好。低氢型药皮焊条熔渣坚实，疏松度小，且膨胀系数与钢材相差小，脱渣性差。 （3）熔渣的氧化性 当熔渣具有一定的氧化性时，使焊缝金属表面形成一层氧化膜。这层氧化膜通常由FeO构成，而
5、FeO是与-Fe的晶格类型相似的体心立方晶格，因而将牢固地搭建在焊缝金属里的-Fe体心立方晶格上，形成粘渣现象。 5、飞溅 对于焊条本身来说，药皮含水量多、焊芯含碳量高、焊条偏心等都能使飞溅加大。,6、焊条熔化速度 影响焊条熔化速度的因素很多，但影响焊条熔化速度的主要因素是焊条药皮成分。焊条药皮成分除了影响电弧气氛的电离电位，从而影响电弧发热量外，还基本决定了焊接冶金反应的反应热。从这个角度讲，在焊条药皮中加入赤铁矿、钛铁矿及锰铁等能够进行放热反应的物质时，可以提高焊条熔化速度。 7、焊条药皮发红 焊条药皮发红将使焊条失去应有的保护和冶金作用，使焊接工艺性能恶化，严重影响焊接质量。解决药皮发红
6、的技术关键是合理设计药皮配方，改善熔滴过渡形式，提高焊条的熔化系数、减少电阻热以降低焊条表面温升。,8、焊接烟尘 焊接烟尘既恶化了工作环境，又危害工人健康。 低氢碱性焊条的烟尘量远大于钛钙型酸性焊条，6型焊条比7型焊条的烟尘量更大。 碱性焊条烟尘中的毒性物质主要是药皮中的萤石和水玻璃等反应生成可溶于水的NaF和KF。而不溶于水的CaF2认为对人体不具有毒性。MnO也具有毒性，可以毒害人的神经系统，但危害低于氟化物。,研究结果表明,五、焊条的制造 焊条制造工艺过程： 1、焊芯制备 （1）拔丝 （2）焊芯的校直与切断 （3）焊芯的清理 （4）焊芯加工质量的检验 2、焊条药皮材料的制备 （1）洗选、
7、烘干及焙烧 （2）粗碎及中碎 （3）球磨机筛分 （4）铁合金的钝化 3、涂料的制备 4、焊条药皮的涂敷 5、焊条的烘干 6、检验,六、选用电焊条的基本要点 1、同种钢材焊接时焊条选用 （1）考虑焊缝金属力学性能和化学成分 对于普通结构钢，通常要求焊缝金属与母材等强度，应选用熔敷金属抗拉强度等于或稍高于母材的焊条。对于合金结构钢，有时还要求合金成分与母材相同或接近。 （2）考虑焊接构件使用性能和工作条件 对承受动载荷或冲击载荷的焊件，除满足强度要求外，主要应保证焊缝金属具有较高的冲击韧性和塑性，可选用塑、韧性指标较高的低氢型焊条。在高温、低温、耐磨或其他特殊条件下工作的焊接件，应选用相应的耐热钢
8、、低温钢、堆焊或其他特殊用途用焊条。,（3）考虑焊接结构特点及受力条件 对结构形状复杂、刚性大的厚大焊接件，由于焊接过程中会产生很大的内应力，易使焊缝产生裂纹，应选用抗裂性能好的碱性低氢焊条。对受力不大、焊接部位难以清理干净的焊件，应选用对铁锈、氧化皮、油污不敏感的酸性焊条。对受条件限制不能翻转的焊件，应选用适于全位置焊接的焊条。 （4）考虑施工条件和经济效益 在满足产品使用性能要求的情况下，应选用工艺性好的酸性焊条。对焊接工作量大的结构，有条件时应采用高效率焊条,2、异种钢焊接时焊条选用 （1）强度级别不同的碳钢+低合金钢（或低合金钢+低合金高强钢） 一般要求焊缝金属或接头的强度不低于两种被
9、焊金属的最低强度，可按两者之中强度级别较低的钢材选用焊条。但是，为了防止焊接裂纹，应按强度级别较高、焊接性较差的钢种确定焊接工艺，包括焊接规范、预热温度及焊后热处理等。 （2）低合金钢+奥氏体不锈钢 应按照对熔敷金属化学成分限定的数值来选用焊条，一般选用铬和镍含量较高的、塑性和抗裂性较好的Cr25-Ni13型奥氏体钢焊条，以避免因产生脆性淬硬组织而导致的裂纹，但应按焊接性较差的不锈钢确定焊接工艺规范。 （3）不锈复合钢板 应考虑对基层、复层、过渡层的焊接要求选用三种不同性能的焊条。对基层的焊接，选用相应强度等级的结构钢焊条；复层直接与腐蚀介质接触，应选用相应成分的奥氏体不锈钢焊条。关键是过渡层
10、的焊接，必须考虑基体材料的稀释作用，应选用铬和镍含量较高、塑性和抗裂性好的Cr25-Ni13型奥氏体钢焊条。,选用焊条也可按以下简单的经验原则： 1）等强度原则 2）同成分原则 3）抗裂纹原则 4）抗气孔原则 5）低成本原则 6）等韧性原则 7）根据焊件厚度,七、焊条选用实例 （一）典型焊条简介（以下列几种为例） （1）E4303型焊条 该焊条为钛钙型，药皮中含30以上的氧化钛和20以下的钙或镁的碳酸盐矿。其熔渣流动性良好，脱渣容易，电弧稳定，熔深适中，飞溅少，焊波整齐。这类焊条适用于全位置焊接，尤其适合于角接平焊、立角焊，焊接电源为交流或直流正、反接，主要用于焊接较重要的低碳钢结构。E430
11、3型焊条是目前国内应用最广的一种低碳钢焊条，代表牌号为J422。 （2）E4315、E5015型焊条 这两种焊条为低氢钠型，药皮的主要组成物是碳酸盐矿和萤石。其碱度较高，熔渣流动性好，焊接工艺性能一般，焊波较粗，角焊缝略凸，熔深适中，脱渣性较好，焊接时要求焊条干燥，并采用短弧焊。这类焊条可全位置焊接，焊接电源为直流反接，其熔敷金属具有良好的抗裂性和力学性能，主要用于焊接重要的低碳钢结构及与焊条强度相当的低合金钢结构，也被用于焊接高硫钢和涂漆钢。代表牌号为J427、J507。,（3）E4316、E5016型焊条 这两种焊条为低氢钾型，药皮在E4315和E5015型的基础上添加了稳弧剂，如铝镁合金
12、或钾水玻璃等，其电弧稳定，工艺性能好，焊接位置与E4315和E5015型焊条相似，焊接电源为交流或直流反接。这类焊条的熔敷金属具有良好的抗裂性和力学性能，主要用于焊接重要的低碳钢结构，也可焊接与焊条强度相当的低合金钢结构。代表牌号为J426、J506。 （二）低碳钢焊条的选用 1、根据母材板厚选择焊条 当母材的板厚增加时，应选择熔敷金属抗裂性好、力学性能优良的焊条，如低氢型焊条。一般可以参照表5-5来选择。,2、根据接头种类和焊接位置选择焊条 （1）平对接焊和船形焊 可参照按板厚选择焊条的要求进行。 （2）横角焊 对于单层焊接，当焊脚长度小于10mm时，可以参照表5-6来选择焊条直径和药皮类型
13、；对于多层焊接，可根据按板厚选择焊条，比较焊条的工艺性能、焊缝形状等，对焊条的直径和药皮类型进行适当的组合。 （3）向下立焊的对接焊和角焊 向下立焊时希望采用熔渣黏度较大并具有短渣特性的焊条，因此选用J421、J425较合适，最好应选用专门用于向下立焊的J421X、J425X和J426X焊条。当板厚小于6 mm时，可采用J421X或J425X焊条；板厚大于6mm时，最好选用J426X焊条。,（4）立、横、仰焊的对接焊和角焊 可参照按板厚选择焊条的方法，但这时只限于选用能进行全位置焊接、直径在5mm 以下的焊条。 （5）打底焊 焊第一道焊缝时应采用专门的底层焊条，如J505。 3、根据使用性能选
14、择焊条见（表5-7） 4、综合选择（表5-8） （三）各类焊条的使用注意要点 1、J421、J422、J423、J424、J422Fe焊条 要保持适当弧长，通常为23 mm，过长易产生气孔、咬边、恶化焊缝质量；焊条摆动宽度一般只能相当于焊条直径的3倍，最多不得超过4倍；避免使用过大的焊接电流，否则易产生气孔和咬边。这类焊条焊前一般不必烘干。,2、J425焊条 首先是由于焊条药皮不能形成套筒，所以电弧长度要控制得稍长，一般为34 mm，以免焊条端部与熔池“粘住”；其次是焊条药皮易过热，引起有机物的挥发、烧损，使药皮的保护作用变坏，因此，应尽量避免使用大电流。 3、J426、J427、J427Fe
15、焊条 当采用直流电源时，必须用反接法(即焊条接正极)，焊接时尽可能采用短弧操作，最好使焊条保持与母材接近垂直的角度；焊接坡口表面要彻底清除掉油污、锈蚀、油漆及氧化皮等污物；焊条施焊前必须在300350烘干0.5l h，对于高强钢用焊条烘干温度可提高到400430，对于交直流两用的低氢型焊条（如J426等），采用交流电源时，焊机空载电压应在70 V以上，以保证电弧稳定燃烧。,4、J421X等立向下焊条 该类专用焊条虽然熔渣的黏度和表面张力较大，熔渣及铁水不易下淌，但在施焊时还必须掌握合适的角度。焊接时，尽量用短弧操作，最好使焊条端部与母材保持轻轻接触。可以使用在平焊时所选用的电流。,埋弧焊焊丝
16、二氧化碳气体保护焊焊丝 钨极氩弧焊焊丝 熔化极氩弧焊焊丝 自保护焊焊丝 电渣焊焊丝,任务二 焊丝基本知识及选用指南,一、焊丝的分类,1、按照适用的焊接方法分类,2、按照焊丝的形状结构分类,实芯焊丝 药芯焊丝 活性焊丝,3、按照适焊的金属材料分类,低碳钢、低合金钢用焊丝 硬质合金堆焊焊丝 铜及铜合金焊丝 铝及铝合金焊丝 钛及钛合金焊丝 铸铁焊丝,二、实芯钢焊丝的型号和牌号 （一）常用结构钢、耐热钢及不锈钢实芯焊丝具体编制方法为： （1）字母“H”表示焊丝； （2）在“H”之后的一位或两位数字表示含碳量(平均约数)； （3）化学元素符号及其后的数字表示该元素的近似含量，当某合金元素含量低于1时，可省略数字，只记元素符号； （4）在焊丝牌号尾部标有“A”或“E”时，分别表示为“优质品”或“高级优质品”，表明S、P等杂质含量更低。,焊丝牌号示例如图5-4：,图5-4 焊丝牌号表示法示例,硬质合金焊丝、铜及铜合金焊丝、铝及铝合金焊丝和铸铁焊丝的牌号，均HS来表示。 （二）气体保护电弧焊用碳钢、低合金钢焊丝
