第二章焊接材料1

第二章

焊接材料1第一節(jié)焊條 第二節(jié)焊劑第三節(jié) 焊絲第二章焊接材料2重點(diǎn)內(nèi)容1、焊條分類及主要型號(hào)牌號(hào)2、典型焊條的工藝性能3、典型焊條的冶金性能4、焊劑的性能用途（自學(xué)、講解與討論）5、氣保焊絲和藥芯焊絲（自學(xué)與討論）3我國(guó)焊接材料發(fā)展

中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)宋天虎我國(guó)的焊接材料產(chǎn)量至今已占世界總產(chǎn)量的一半以上。2010年接近450萬(wàn)噸。其中，電焊條、氣保護(hù)實(shí)心焊絲及藥芯焊絲均得到較快發(fā)展。我國(guó)的半自動(dòng)及自動(dòng)焊用的焊接材料發(fā)展迅速，使焊接自動(dòng)化率達(dá)到50%以上。在氣保護(hù)實(shí)心焊絲方面，如含銅的高強(qiáng)度高韌性氣保護(hù)焊絲、大線能量高韌性焊絲、大直徑焊絲、特殊鍍層焊絲以及油管用耐腐蝕焊絲等取得新進(jìn)展。如碳鋼、低合金高強(qiáng)鋼、耐熱鋼、低溫鋼、不銹鋼等氣保護(hù)和自保護(hù)藥芯焊絲、氣電立焊藥芯焊絲、金屬粉型藥芯焊絲以及硬面堆焊藥芯焊絲，均有長(zhǎng)足的進(jìn)步與發(fā)展。4分析我國(guó)焊接材料行業(yè)從表面現(xiàn)象看

存在問(wèn)題①普通低碳低合金為主的低端焊材價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)激烈②焊材結(jié)構(gòu)、品種的下合理性比較突出；③高強(qiáng)、潔凈、低碳、均勻化、細(xì)晶粒焊材制造的關(guān)鍵技術(shù)缺乏；④焊劑藥粉預(yù)處理和預(yù)燒結(jié)、合金劑鈍化、長(zhǎng)期抗潮性等技術(shù)基礎(chǔ)薄弱；⑤低塵、低污染綠色焊材的研發(fā)還未獲得工程化的明顯效果⑥新型渣系及熔渣機(jī)理還有待于進(jìn)一步深入探索等等。5從本質(zhì)構(gòu)成看焊接材料作為以焊接工藝為主體、焊接材料和焊接裝備為兩翼的焊接技術(shù)三大基本要素之一，與焊接工藝和焊接裝備共同確定了焊接科學(xué)原理與焊接技術(shù)內(nèi)涵缺乏高品質(zhì)焊材，焊接即如“無(wú)米之炊”。新材料發(fā)展對(duì)焊接提出問(wèn)題鋼材控軋控冷技術(shù)及冶金精煉技術(shù)取得顯著進(jìn)步與發(fā)展，從而對(duì)焊接工作者提出兩方面挑戰(zhàn)：(一)推出了對(duì)各種級(jí)雕的新鋼種:高強(qiáng)高韌鋼、超低碳高性能貝氏體鋼、高強(qiáng)度針狀鐵素體鋼、大線能量焊接用鋼、新一代耐熱鋼、超級(jí)不銹鋼等等，不僅有效改善了焊接性，而且催生著新的焊接性評(píng)定方法的構(gòu)建6(二)以潔凈化、細(xì)晶化、低碳化、強(qiáng)韌化為特征的新鋼種開發(fā)與應(yīng)用的市場(chǎng)需求面前，要求焊縫金屬硫磷等雜質(zhì)的含量與鋼材實(shí)物水平接近，要求焊縫金屬?zèng)_擊韌性與鋼材實(shí)物水平相當(dāng)，而按目前的焊接材料國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)選擇和考核焊接材料則難以滿足需求。鋼鐵裁縫的焊接技術(shù)越來(lái)越暴露出我國(guó)在焊材品種和品質(zhì)方面的不足以及在新型鋼材焊接制造方面的認(rèn)識(shí)及現(xiàn)實(shí)上的差距。在新型焊材的研發(fā)中對(duì)焊縫金屬的合金化、高強(qiáng)微合金鋼焊接熱影響區(qū)的脆化、焊材與焊縫金屬含硫磷量的控制以及特種涂層焊絲等諸多焊接合金原理與工藝技術(shù)問(wèn)題又一次成為焊接工作者面對(duì)的新課題。

7為了創(chuàng)新焊接科技、做強(qiáng)焊接產(chǎn)業(yè)，提出三點(diǎn)意見

一、我國(guó)焊接產(chǎn)業(yè)存在一個(gè)較大問(wèn)題，即綜合性、大型焊接企業(yè)的格局尚未構(gòu)建，導(dǎo)致目前的分工過(guò)細(xì)。焊接材料行業(yè)與鋼鐵冶金行業(yè)缺乏緊密關(guān)聯(lián)；更缺乏集焊接工藝、焊接設(shè)備與焊接材料于一體的綜合性大型焊接企業(yè)。國(guó)外的知名焊接企業(yè)，如：歐洲伊薩、美國(guó)林肯、日本神鋼等，正是利用他們的這種集成優(yōu)勢(shì)，不斷開拓著我國(guó)重點(diǎn)工程的高附加值的廣闊市場(chǎng)。8

二、我國(guó)焊接行業(yè)中包含大部分中小企業(yè)，這是不可忽視也不可或缺的行業(yè)生力軍。建議我國(guó)焊接領(lǐng)域的中小企業(yè)不要一味追求大而全，而應(yīng)緊緊抓住某一方向的產(chǎn)品或重要的功能部件，永續(xù)創(chuàng)新、精益求精，做出高性能、高品質(zhì)、高水平的特色產(chǎn)品，力爭(zhēng)成為焊接行業(yè)的小巨人。三、當(dāng)前，從表面上看，我國(guó)焊接設(shè)備及焊接材料與發(fā)達(dá)國(guó)家的知名品牌相比，在品種及品質(zhì)上尚有不小差距，但實(shí)質(zhì)上是創(chuàng)新理念和經(jīng)營(yíng)理念的差距，是企業(yè)實(shí)力的差距9“若無(wú)新變，不能代雄”，“創(chuàng)前未有，傳后無(wú)窮”。新的科技和產(chǎn)業(yè)革命是人類生存與可持續(xù)發(fā)展的必由之路10§2-1焊條11一．焊條分類１.焊條用途分：1、結(jié)構(gòu)鋼焊條J

2、鉬和鉻鉬耐熱鋼焊條R3、不銹鋼焊條A、G

4、堆焊焊條D5、低溫鋼焊條W6、鑄鐵焊條Z7、鎳及鎳合金焊條Ni8、銅及銅合金焊條T9、鋁及鋁合金焊條L10、特殊用途焊條TS12(二)按焊接熔渣的堿度分(三)按焊條藥皮的類型氧化鈦型、鈦鈣型、鈦鐵礦型、氧化鐵型、纖維素型、低氫型、石墨型等1、酸性焊條

2、堿性焊條13二、焊條的型號(hào)與牌號(hào)

1、焊條的牌號(hào)

以結(jié)構(gòu)鋼為例：牌號(hào),編制法。結(jié)（J）XXX,結(jié)為結(jié)構(gòu)鋼焊條,第3個(gè)數(shù)字,代表藥皮類型,焊接電流要求,第1、2數(shù):代表森熔敷金屬最小抗拉強(qiáng)度。氧化鈦型J××1、鈦鈣型J××2、鈦鐵礦型J××3、氧化鐵型J××4、纖維素型J××5、低氫型J××6J××714

J507焊條為例J 5 0 7低氫型藥皮、直流反接熔敷金屬抗拉強(qiáng)度不低于490MPa結(jié)構(gòu)鋼焊條152、焊條的型號(hào)

焊條的型號(hào)是按國(guó)家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)確定的。以結(jié)構(gòu)鋼為例，型號(hào)編制法為字母

E×××דE”表示焊條，第一、二位表示熔敷金屬最小抗拉強(qiáng)度，第三位數(shù)字表示焊條的焊接位置，第三、四位數(shù)字表示焊接電流種類及藥皮類型。16完整的焊條型號(hào)舉例如下：E 43 1 5表示焊條藥皮為低氫鈉型并可采用直流反接焊接表示焊條適用于全位置焊接表示熔敷金屬抗拉強(qiáng)度的最小值表示焊條1718三、焊條的組成

作用：導(dǎo)電、填充金屬、焊芯材料有選擇性:用量最多的是H08、H08A，還有H08E。

2、

藥皮１、焊芯—焊絲

作用：①機(jī)械保護(hù)作用②冶金處理作用③改善工藝性能

192021藥皮組成①穩(wěn)弧劑

:改善引弧性能和提高電弧燃燒的穩(wěn)定性，原材料為易電離或電離勢(shì)低的物質(zhì)。如：K2CO3、CaCO3大理石、長(zhǎng)石、鉀水玻璃②造渣劑:造成具有一定物理性能、化學(xué)性能的熔渣，起到保護(hù)作用和改善焊縫成型。如：鈦鐵礦、金紅石、螢石、長(zhǎng)石、大理石等。③造氣劑:造氣保護(hù),有機(jī)物,碳酸鹽.有機(jī)物如：木粉、淀粉、析出氣體CO、H2，碳酸鹽析出氣體CO2，高溫時(shí)產(chǎn)生CO。22④脫氧劑:降低藥皮中或熔渣的氧化性和脫除金屬中的氧。鐵合金：錳鐵、鈦鐵、硅鐵、Re等⑤合金劑:使焊縫補(bǔ)償燒損和獲得必要的合金成分。合金、純金屬、一般Mn-Fe、Si-Fe要純化防止發(fā)酵，加５％高錳酸鉀純化⑥粘結(jié)劑:將涂料牢固的粘在焊芯上，參加冶金反應(yīng)，如鈉水玻璃、鉀水玻璃與鈉水玻璃混合⑦增塑性:便于用機(jī)器壓制焊條，額外加入一些能改善涂料塑性或滑潤(rùn)性物質(zhì)。如云母、白泥滑石、鈦白粉等232425262728三、焊條的工藝性能

291.焊接電弧的弧定性(穩(wěn)弧性)

影響因素：焊條藥皮成份,電源的特性,焊接規(guī)范等.藥皮成份的影響.

若藥皮中含低電離勢(shì)元素,U↓穩(wěn)弧性↑某些元素的電離勢(shì)(V)元素KNaBaCaTiMnFeSiCHOFCO2電離勢(shì)

4.325.125.166.086.817.407.837.9411.2213.5313.5618.614.330堿性焊條:J507(E5015),低氫型,電弧穩(wěn)定性不好原因:藥皮中含螢石較多,CaF2氟電離勢(shì)高18.6,與電子親和力大,奪取電弧中的電子,形成負(fù)離子,惡化電弧的穩(wěn)定性。J506(E5016)加入了低電離勢(shì)物質(zhì),K.、Na則可用交,直流.但K、Na與F的親和力大,KF、NaF有毒酸性焊條:SiO2、TiO2、CaO、云母、長(zhǎng)石中含K2O、Na2O等穩(wěn)弧性好

31DCSP正接DCRP反接32判定穩(wěn)弧性：①測(cè)最大的燃燒電弧長(zhǎng)度LmaxLmax↑穩(wěn)↑斷弧長(zhǎng)度越大,穩(wěn)弧性越好②示波器,觀察電流,電弧電壓波形的變化情況33控制低氫型焊條穩(wěn)弧性方法：a)CaCO3/CaF2比例控制，并加入K1.6-2.5、K2CO3K<1.5鉀、鈉水玻璃b)添加10-20%純鐵粉和少量Al-Mg合金粉.c)用MgF2代CaF2不僅提高穩(wěn)弧性，還可改善焊縫成型和脫渣d)加入少量CsCO3(0.1-1.0%)銫電離勢(shì)比K小，還可加石墨0.5-3.0%，熔點(diǎn)低，套筒長(zhǎng)度342.表面成型

操作技術(shù)有關(guān)，取決熔渣熔點(diǎn),粘度與表面張力,還與熔渣的物理性質(zhì)有關(guān)1）熔渣的熔點(diǎn)2）熔渣的粘度3）表面張力4）熔滴過(guò)渡35T↑η↓η過(guò)高,表面成型不良,易產(chǎn)生氣孔,夾雜.過(guò)低,對(duì)焊縫敷蓋不均勻,保護(hù)作用差適中:一般T為1500℃，渣η為1-2泊鐵水η為0.019泊熔渣的粘度也決定于熔渣的化學(xué)成分.表面張力σ↓覆蓋性好，但不能過(guò)小，σ↑熔渣易成球型,覆蓋性不好36

熔渣的表面張力和粘度材料溫度℃表面張力(N/m)粘度(泊)鐵1575-15901.0-1.20.019堿性渣1400左右0.28-0.352.0-7.0酸性渣1400左右0.35-0.401.2-2.0熔滴過(guò)渡低氫型焊條粗大顆粒及短路過(guò)渡（成型較差）J423,J424以短路過(guò)渡為主（成型中間）J421,J422以噴射（渣壁）過(guò)渡（細(xì)顆粒）,焊縫成型美觀，尤其是鈦型成型最好373.在各種位置焊接適應(yīng)性

焊縫位置：

平焊縫、立焊縫、仰焊縫、橫焊縫一般焊條均可進(jìn)行平焊,但不是所有焊條均可立、仰、橫焊立、仰、橫焊難點(diǎn)在于:①重力作用下焊條熔滴不易向熔池過(guò)渡②熔池金屬和熔渣下流解決方法:1）適當(dāng)增加電弧吹力,調(diào)整藥皮熔點(diǎn)和厚度,使焊條端部產(chǎn)生適當(dāng)長(zhǎng)度的套筒,藥皮中加入一定數(shù)量造氣劑2）熔渣的物理性能適應(yīng)38

熔滴的凝固溫度焊條類型凝固溫度℃凝固溫度范圍℃纖維素型1200-129090鈦型1320-1420100鈦鐵礦型130-126130氧化鐵型1180-1350170粘度（η）、表面張力（σ）長(zhǎng)渣:粘度與表面張力隨時(shí)間變化而發(fā)生緩慢凝固的渣.短渣:粘度與表面張力隨時(shí)間變化而發(fā)生快速凝固的渣.

氧化鐵型不適應(yīng)于橫.立.仰焊,長(zhǎng)渣凝固溫度范圍大其它種焊條可進(jìn)行全位置焊接.394.脫渣性

脫渣性:焊后熔渣從焊縫表面清除的難易程度影響因素:

1）熔渣的線膨脹系數(shù)2）熔渣的松脆性3）熔渣氧化性401)熔渣的膨脹系數(shù)和松脆性,金屬與熔渣的膨脹系數(shù)相差越大，收縮不同產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力越大，脫渣性好。鈦型焊條，脫渣性最好，低氫型焊條脫渣性最差疏松度:指渣中孔隙所占的面積的百分?jǐn)?shù)

對(duì)于角焊縫，深剖口底層焊縫，熔渣夾在鋼板之間，脫渣困難。渣的硫松度影響很大，渣越松脆，越易脫鈦型焊條疏松度不如氧化鐵型及鈦鐵礦型，在角焊縫及深剖口中脫渣，以氧化鐵型，鈦鐵礦型為好，鈦鈣型渣松脆。CaO是黃白色質(zhì)松而不脆，CaF２多,色黑而硬，均不利于脫渣412)熔渣氧化性原因:①氧化性太強(qiáng)，使焊縫表面氧化，生成氧化膜。FeO晶格結(jié)構(gòu)體心立方，焊縫金屬—Fe體心立方（氧化鐵型焊條）②FeO晶格與—Fe搭接③熔渣中尖晶石型化合物Al2O3、Cr2O3等形成體心立方晶格結(jié)構(gòu)的尖晶石型化合物（堆焊耐磨焊條Cr量較高）④尖晶石化合物與FeO晶格結(jié)合，使之很難脫渣，F(xiàn)eO膜相當(dāng)膠粘劑，連接焊縫金屬與熔渣425.飛濺

飛濺：焊接過(guò)程中由熔滴或熔池中飛出的金屬顆粒產(chǎn)生原因:1）熔池內(nèi)部氣體的熔池中逸出引起CO氣體2）熔滴爆炸3）電弧作用力4）短路過(guò)渡時(shí),電弧再燃時(shí)產(chǎn)生飛濺影響因素:①粘度↑飛濺↑②I↑飛濺↑③藥皮水分↑飛濺↑④U↑飛濺↑⑤電源種類,交流飛濺>直流飛濺43６.焊條的熔化速度

1）焊條的熔化速度焊接過(guò)程中,焊條的熔化速度反映著焊接生產(chǎn)率的高低,也是工藝性能方面的一個(gè)重要指標(biāo).αH=αP(1-ψ)ⅰ）藥皮成分的影響藥皮成分對(duì)電弧電壓有影響,電弧電離電位越低,電弧電壓越低,產(chǎn)生熱量少αP小。U↑αP↑藥皮成分對(duì)熔滴過(guò)渡形態(tài)有影響,增多硅酸鹽減少碳酸鹽,細(xì)化熔滴,短路過(guò)渡U↓,顆粒過(guò)渡U↑,射流過(guò)渡,αP最大44焊條熔化與藥皮的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性有關(guān)以TiO2為主,渣導(dǎo)熱性差,導(dǎo)電性好,電阻熱作用,導(dǎo)致藥皮易于發(fā)紅,鈦型.鈦鈣型.（奧氏體不銹鋼焊條A××2）若藥皮中加入發(fā)熱劑,氧化鐵型加速藥皮熔化大,氧化鐵型αP↑藥皮成分中含有進(jìn)行放熱反應(yīng)的物質(zhì)時(shí),加速焊條熔化αP↑,為了提高生成率,鐵粉焊條提高αP↑熔敷效率：熔敷金屬量與熔化的填充金屬量的百分比例：J422—Fe160表示加純鐵粉熔敷效率為160%的J422國(guó)內(nèi)鐵粉加入量＞20%熔敷效率為105%

以上國(guó)外鐵粉加入量＞40%稱高效鐵粉焊條Kb較大，藥皮很厚45熔滴過(guò)渡形式影響熔化效率46ⅱ）電流種類與極性：直流正接:電弧電壓和熔化系數(shù)變化很大焊條接陰極,藥皮成分對(duì)陰極壓降影響較大,藥皮成分的改變直接影響著電弧電壓變化,使之發(fā)生變化直流反接:電弧電壓和熔化系數(shù)變化最小交流:處于中間狀態(tài)指焊條焊列后半段時(shí),由于焊條藥皮溫升過(guò)高而發(fā)紅,開裂脫落的現(xiàn)象JXX1、JXX2導(dǎo)熱性差,導(dǎo)電性好,不銹鋼最為嚴(yán)重

解決辦法:提高電弧能量↑,減少熔化時(shí)間減少電阻熱.加入發(fā)熱劑,促進(jìn)藥皮熔化例JXX4７、藥皮發(fā)紅問(wèn)題478、焊條發(fā)塵量

氣體的毒性分為兩種一種是細(xì)微的蒸發(fā)錳產(chǎn)生的毒性，稱為錳中毒

另一種是氟中毒，即當(dāng)藥皮中含有大量瑩石時(shí)，在焊接過(guò)程中會(huì)有HF氣體析出，這種毒氣作用較快，亦有人認(rèn)為，不是HF而且NaF、KF更易使人中毒致病改善方法

１.

減小發(fā)塵量２.

減小塵中致毒物質(zhì)數(shù)量

具體措施:①減少藥皮中螢石的含量②減小水玻璃③減少電弧的過(guò)熱程度.

多工位除塵系統(tǒng)484950五、焊條的冶金性能

（一）.鈦鈣型焊條E4303（J422）渣系：酸性焊條:熔渣堿度為0.76,屬于酸性渣，氣渣聯(lián)合保護(hù).1、氧化和脫氧反應(yīng)

1）、鐵的氧化:2）、脫氧①錳脫氧②硅脫氧③碳的氧化與脫氧

51鐵的氧化:①氧直接使鐵氧化② 使鐵氧化③水蒸氣使鐵氧化④渣中 氧化物使Fe氧化 由Si、Mn還原引起522、還原反應(yīng)

使焊縫增硅

3、脫硫S從0.017%增到0.019%4、脫Ｐ

從0.019%增到0.035%由于渣中CaO、MnO量少,TiO2、SiO2含量較高，難以進(jìn)行脫Ｐ、Ｓ反應(yīng)，嚴(yán)格限制原材料含Ｓ、Ｐ量.535、

合金化

錳鐵主要是脫氧、脫硫，合金化必需是另外加入所需元素6、氣孔敏感性焊皮中加入大量造渣,造氣劑,焊后產(chǎn)生相當(dāng)數(shù)量的熔渣和氣體,具有較強(qiáng)的隔絕空氣能力,Ｎ量不多。熔渣氧化↑、CO氣孔↑，調(diào)整氧化性防止產(chǎn)生兩大類氣孔。7、焊接煙塵錳中毒氟中毒54渣系，堿度高達(dá)1.89。（二）、低氫焊條

1、氧化反應(yīng)控制:由于CaO

強(qiáng)堿性氧化物,主要是鈦、硅錳聯(lián)合脫氧焊接區(qū)氣氛的氧化性強(qiáng)，熔渣的氧化性小↓總含氧量為0.03%.

2、對(duì)氫的控制:焊條含氫量小553、對(duì)硫.磷的控制脫Ｓ效果好,含量高,Ｓ由0.02%降到0.011%;脫磷效果較差.Ｐ0.01%增到0.021%.4、煙塵由于氟中毒，危害較大，是低氫型焊條研究的重要課題。該類焊條，機(jī)械性能比鈦鈣型焊條好,尤其韌性好，硫、磷、氧、氫量少，用于焊接重要結(jié)構(gòu),各種合金鋼。但工藝性能差主要是穩(wěn)弧性、脫渣性差，煙塵大

原因:a)堿性焊條不加或少加含氫物質(zhì)

b)氧化性能

c)去氫作用含氫量低故抗冷裂紋性能好56六、.焊條的設(shè)計(jì)（一）設(shè)計(jì)原則（二）設(shè)計(jì)依據(jù)（1）被焊母材的化學(xué)成分與力學(xué)性能指標(biāo)（2）焊件的工作條件（3）施工現(xiàn)場(chǎng)的焊接設(shè)備情況（4）電焊條制造的生產(chǎn)工藝條件（三）設(shè)計(jì)方法1.在傳統(tǒng)配方基礎(chǔ)上的改進(jìn)與創(chuàng)新2.計(jì)算化學(xué)成分配比3.焊條配方的優(yōu)化設(shè)計(jì)法57（四）設(shè)計(jì)步驟1.選定焊芯2.選定藥皮類型、渣系及藥皮配方1）根據(jù)被焊金屬使用性能，擬定焊縫金屬合金系統(tǒng)2）根據(jù)焊件焊接性，確定焊縫金屬化學(xué)成分3）確定焊縫金屬合金系統(tǒng)，確定藥皮類型、渣系4）確定合金劑種類數(shù)量，選定藥皮原材料5）通過(guò)具體試驗(yàn)進(jìn)行配方調(diào)整58七、焊條的制造（一）焊芯制備（二）焊條藥皮材料制備（三）水玻璃的制備化學(xué)式R2O.nSiO2.R2O為堿金屬氧化物1.模數(shù)m-----系數(shù)，對(duì)于鈉水玻璃為1.032592.濃度水玻璃的濃度有兩種表示方法（1）波美濃度（2）密度3.粘度（四）配料、混拌及壓涂（五）焊條烘焙（六）經(jīng)過(guò)檢驗(yàn)，質(zhì)量合格的焊條可包裝、入庫(kù)、出廠60本節(jié)結(jié)束61焊條研制試驗(yàn)J422焊條研制11稀土對(duì)J507焊條組織影響J424焊條研制12鐵粉對(duì)J507焊條工藝性影響J421焊條研制J422Fe焊條研制J507焊條研制J507焊條工藝性能改善(穩(wěn)弧\成形\飛濺\煙塵)J506焊條研制J425焊條研制J423焊條研制耐磨焊條研制62酸性焊條生產(chǎn)線油壓焊條壓涂機(jī)63焊接冶金學(xué)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書-焊條的綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)

20學(xué)時(shí)2014年10月20日64一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康谋緦?shí)驗(yàn)是圍繞《焊接冶金學(xué)》—基本原理中焊接材料最基本的材料焊條進(jìn)行研究設(shè)計(jì)。本實(shí)驗(yàn)內(nèi)容依據(jù)教學(xué)大綱要求從生產(chǎn)中提煉出專業(yè)實(shí)驗(yàn)可行性問(wèn)題作為學(xué)生實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，使學(xué)生更感到所學(xué)知識(shí)有用武之地-理論-實(shí)踐-理論把現(xiàn)有專業(yè)研究存在問(wèn)題作為學(xué)生實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，使學(xué)生感到還有很多知識(shí)需要去探索專業(yè)的新材料和新技術(shù)發(fā)展作為學(xué)生實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，更利于培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)。65目的：為了掌握焊條藥皮成分對(duì)焊條工藝性能和冶金性能的影響，按大綱要求基本屬于驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)?，F(xiàn)改為焊條研制，改革要點(diǎn)是把科研、生產(chǎn)及教學(xué)實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，用科研的方法設(shè)計(jì)試驗(yàn)。具體做法包括以下幾個(gè)方面：課題選擇一是針對(duì)現(xiàn)有焊條存在不足進(jìn)行改進(jìn)和完善。例如堿性焊條工藝性能較差，圍繞改善工藝性能方面進(jìn)行研究立題。二是課題來(lái)源于生產(chǎn)實(shí)際，依據(jù)用戶使用工況，對(duì)焊條提出不同要求，如用于采金船維修方面應(yīng)用的焊條、破碎機(jī)襯板修補(bǔ)、農(nóng)業(yè)機(jī)械磨損用的耐磨焊條等。教師依據(jù)用戶的要求給出實(shí)際工礦的磨損失效狀況，由學(xué)生進(jìn)行設(shè)計(jì)研究。三是依焊條發(fā)展方向立題，如各類鐵粉焊條的研究等。四是探討新型材料在焊條中的應(yīng)用，如稀土、稀有金屬等對(duì)焊條工藝及冶金性能的影響等。五是學(xué)生可依查閱的資料及生產(chǎn)實(shí)際應(yīng)用自行選題。合金粉體設(shè)計(jì)等66首先依研究課題查閱文獻(xiàn)，了解本研究課題現(xiàn)狀，寫出3000-4000字文獻(xiàn)綜述；完成實(shí)驗(yàn)總結(jié)具體內(nèi)容：

1、配方設(shè)計(jì)及論證，在由指導(dǎo)教師與學(xué)生共同探討焊條配方的可行性，進(jìn)一步調(diào)整配方。

2、壓制焊條

3、工藝性能評(píng)定

4、性能測(cè)定如硬度和磨損等

5、焊縫及熱影響區(qū)金相分析

6、熔敷金屬成分分析等。

7、完成試驗(yàn)總結(jié)與討論。67焊條藥皮外徑尺寸的控制及其參數(shù)。焊條藥皮的厚薄，直接影響到焊條的焊接工藝性能和焊縫金屬的內(nèi)部質(zhì)量。焊條藥皮過(guò)厚，易使藥皮套筒增長(zhǎng)，直接影響斷弧;過(guò)薄保護(hù)不當(dāng)，因此要嚴(yán)格控制。藥皮重量系數(shù)K=g1/g×100％式中：K—藥皮重量系數(shù)（％）

g1—焊條藥皮重量（克）

g—藥皮部分的焊芯重量通常取K=0.35—0.45酸性焊條

K=0.4-0.5堿性焊條

K=0.6耐磨焊條68焊條類型規(guī)格Φ(mm)藥皮外經(jīng)范圍Φ(mm)E43033.24.05.0-5.26.2-6.4E50153.24.05.0-5.16.1-6.2表1焊條外徑尺寸控制參數(shù)69焊條藥皮組成成分的配比估算先將配方中的各項(xiàng)原材料的主要化學(xué)成分分別乘以配方百分比，單獨(dú)得出單項(xiàng)原材料的主要化學(xué)成分在實(shí)際設(shè)計(jì)配方中的占有值，然后將各項(xiàng)原材料的同類項(xiàng)化學(xué)成分逐一相加，其總和即是實(shí)際設(shè)計(jì)配方中的主要組成成分。用分子理論計(jì)算出堿度，估計(jì)工藝性。合金過(guò)渡系數(shù)，來(lái)分析焊縫金屬的機(jī)械性能和化學(xué)成分。

η＝Cf/Ct×100％式中：η－某合金元素的過(guò)渡系數(shù)

Cf－某合金元素在熔敷金屬中的實(shí)際含量（％）

Ct－某合金元素在焊芯和藥皮中含量的總和（％）合金元素的過(guò)渡系數(shù)與藥皮類型及焊接工藝方法有關(guān)70

常見的合金元素在E4303和E5015中的過(guò)渡系數(shù)（η％）元素/類型E4303E5015CMnSiCrMo-4-850-6050-6070-8044-5540-5035-5055-6580-9071電焊條制造

１、電焊條制造工藝流程

1).焊條鋼絲去銹、2).鋼絲拉拔、3).校直切斷、4).原材料粉碎和篩分、5).水玻璃的制備、6).涂料的配制、7).壓涂成型、8).烘干包裝２、焊條壓涂工藝

1).校直焊芯、2).按配方稱重、3).拌粉把已配制好的粉料進(jìn)行均勻混合、4).加水玻璃拌濕粉。水玻璃加入量一般為干粉的20%左右，攪拌均勻后，通過(guò)醒料后，以免結(jié)塊。5).壓涂，將涂料送入壓涂機(jī)壓涂6).室溫自然晾干、7).烘干箱烘干依藥皮類型不同，選用合適烘干溫度及時(shí)間。72焊接工藝性能檢驗(yàn)１、穩(wěn)弧性：通過(guò)測(cè)定斷弧長(zhǎng)度法確定。將焊條裝卡于特制的支架上，焊條下面置放一塊鋼板，電源一端接焊條，另一端接鋼板，固定焊接規(guī)范，采用石墨引燃焊條與鋼板之間電弧，隨著焊條的熔化，電弧長(zhǎng)度增加，當(dāng)焊條熔化到一定弧長(zhǎng)后即自行斷弧。然后用尺測(cè)量焊芯端頭到焊縫頂部的距離，即為斷弧長(zhǎng)度。２、再引弧性能在同等試驗(yàn)條件下，將同種類型的數(shù)種焊條分別在試板上施焊，每當(dāng)焊條燃燒到1/2處，立即斷弧，待間隔3s、4s、5s……后，在另一塊冷試板上輕輕接觸，觀察再引弧的難易。若間隔時(shí)間越長(zhǎng)且能引弧，說(shuō)明再引弧性能愈好。３、熔渣的流動(dòng)性與焊縫成型用肉眼觀察即可。73４、脫渣性采用１公斤鋼球，置放于２米高的支架上，平推鋼球自由落到剛焊過(guò)的試件背面，觀察脫渣情況。焊縫長(zhǎng)200毫米，焊后1分鐘開始錘擊。通過(guò)錘擊后，將脫落的熔渣收集拼排好，測(cè)量其未脫落的總長(zhǎng)度，然后按下列公式計(jì)算，得出脫渣率。脫渣率=[(焊縫總長(zhǎng)－未脫渣的焊縫總長(zhǎng))/焊縫總長(zhǎng)]×100％５、飛濺性飛濺率=飛濺物重量/（焊前焊條重量－焊后剩余焊條重量）×100％試驗(yàn)時(shí)，通常在試板的則面進(jìn)行平堆焊，焊完整根焊條。焊前稱出焊條重量，焊后稱出剩余焊條重量，再收集飛濺物（但要剔去殘?jiān)┓Q重，飛濺物不純粹是金屬物，而是金屬與微量熔渣的混合體。６、觀察煙塵，肉眼觀察焊接煙塵的顏色和濃度。74焊縫機(jī)械性能與金相觀察

對(duì)于工藝性能優(yōu)良的焊條配方，可再搓制，進(jìn)行焊縫機(jī)械性能與金相觀察。１、硬度試驗(yàn)，對(duì)耐磨焊條采用在焊件表面堆敷四層后測(cè)定3點(diǎn)以上HRC硬度值，取平均值為耐磨焊條的硬度值。對(duì)普通焊條測(cè)定顯微硬試。２、拉伸強(qiáng)度試驗(yàn)，在有條件的情況下測(cè)定焊縫金屬材料的抗拉強(qiáng)度３、金相觀察，用金相顯微鏡觀察焊縫斷面，分析焊縫及熱影響區(qū)的金相組織

觀察與分析焊縫的各種典型結(jié)晶形態(tài)；掌握低碳鋼焊接接頭各區(qū)域的組織變化。焊接接頭的金相分析包括宏觀和顯微分析兩個(gè)方面。宏觀分析的主要內(nèi)容為：觀察與分析焊縫成型，焊縫金屬結(jié)晶方向和宏觀缺陷等。顯微分析是借助于放大100倍以上的光學(xué)金相顯微鏡或電子顯微鏡進(jìn)行觀察，分析焊縫的結(jié)晶形態(tài)，焊接熱影響區(qū)金屬的組織變化，焊接接頭的微觀缺陷等。75§2-2焊劑

76

一.焊劑的類型 焊劑和焊絲都是埋弧焊，電渣焊時(shí)使用的焊接材料。焊劑相當(dāng)于焊條藥皮，焊絲相當(dāng)于焊條芯。埋弧焊、電渣焊多用于焊接鋼，少數(shù)用于焊接有色金屬。77鋼用焊劑分類

１.按制造方法分類(１)熔煉焊劑(２)非熔煉焊劑2.按焊劑化學(xué)成分分類(1)按氧化物性質(zhì)分(2)按SiO2含量分(3)按MnO含量分(4)按CaF2含量分按SiO2含量分

a.高硅焊劑：焊劑含SiO2>30%b.中硅焊劑：焊劑含SiO210-30％c.低硅焊劑：焊劑含SiO2<10%

78按MnO含量分

a、高錳焊劑：含氧化錳MnO>30%b、中錳焊劑：含MnO15—30%c、低錳焊劑：含MnO2—5%d、無(wú)錳焊劑：不加MnO

，焊劑中 MnO是混入的雜質(zhì)MnO<2%

按CaF2含量分

a、高氟焊劑：含CaF2>30%b、中氟焊劑：含CaF210—30%c、低氟焊劑：含CaF2<10%79

3.按焊劑化學(xué)性質(zhì)分

(1)氧化性焊劑

(2)弱氧化性焊劑

(3)中性焊劑

4.按焊劑顆粒結(jié)構(gòu)分

(1)玻璃狀焊劑

(2)結(jié)晶狀焊劑

(3)浮石狀焊劑

8081二.焊劑牌號(hào)編制方法

1.牌號(hào)前加“焊劑”兩字表示埋弧焊及電渣焊用熔煉型(HJ)、燒結(jié)型(SJ)。

HJ焊劑牌號(hào)第一數(shù)字表示焊劑中MnO含量焊劑１××無(wú)錳 焊劑２××低錳 焊劑３××中錳焊劑４××高錳焊劑５××

82牌號(hào)第２位數(shù)字表示焊劑中氧化硅、氟化鈣含量焊劑×１×低硅低氟焊劑×２×中硅低氟焊劑×３×高硅低氟 焊劑×４×低硅中氟焊劑×５×中硅中氟焊劑×６×高硅中氟焊劑×７×低硅高氟焊劑×８×中硅高氟焊劑×９×待發(fā)展834牌號(hào)第三位數(shù)字表示同一類型焊劑的不同牌號(hào)

按０、１、２、３、４、５、６、７、８、９順序排列5.對(duì)同一牌號(hào)焊劑生產(chǎn)兩種粒度時(shí)，在細(xì)粒產(chǎn)品后加一個(gè)細(xì)字。

例如、HJ４３１表示埋弧焊及電渣焊所用焊劑，高錳高硅低氟型84焊劑型號(hào)的表示方法:85HJ”表示埋弧焊用焊劑第一位數(shù)字X1:表示焊縫金屬的抗拉強(qiáng)度等拉伸力學(xué)性能第二位數(shù)字X2:表示拉伸試樣和沖擊試樣的狀態(tài)。0一表示焊態(tài);1一表示焊后熱處理狀態(tài)第三位教字X3.表示焊縫金屬?zèng)_擊吸收功不小于27時(shí)的最低試驗(yàn)溫度86尾部的“HXXX”表示焊接試板時(shí)與焊劑匹配的焊絲牌號(hào)，按GB1300一77焊接用鋼絲》的規(guī)定選用。舉例:HJ403-H08MnA，表示為埋弧焊用焊劑采用H08MnA焊絲按照GB5293-85所規(guī)定的焊接工藝參數(shù)焊接試板，其試樣狀態(tài)為焊態(tài)時(shí)焊縫金屬的抗拉強(qiáng)度為410---550MPa,屈服點(diǎn)不小于330MPa，伸長(zhǎng)率不小于22，在一30℃時(shí)沖擊吸收功不小于27J87三.焊劑的性能和用途

(一).熔煉焊劑１.高硅焊劑

以硅酸鹽為主>30%，高,有通過(guò)焊劑向焊縫里過(guò)渡硅作用。高硅焊劑：高硅高錳焊劑高硅中錳焊劑高硅低錳焊劑高硅無(wú)錳焊劑

88２.中硅焊劑

堿度較高屬于弱氧化性焊劑。中硅焊劑配合適當(dāng)焊絲焊接合金結(jié)構(gòu)鋼，弱氧化性中硅焊劑，焊縫金屬含Ｈ量高，抗冷裂紋能力弱。在中硅焊劑中加相當(dāng)數(shù)量,氧化性增強(qiáng)

Ｈ這種焊劑為中硅氧化性焊劑，焊縫金屬中具有相當(dāng)高的韌性，用于焊接高強(qiáng)鋼。焊劑由..組成，焊劑對(duì)基本金屬無(wú)氧化作用，配合相應(yīng)焊絲,焊接高合金鋼如不銹鋼等.3.低硅焊劑8990(二).燒結(jié)焊劑

“SJ”系列燒結(jié)焊劑是采用硅酸鹽、碳酸鹽、金屬氧化物、氟化物及鐵合金、純金屬等粉劑按照焊接冶金要求配成不同酸堿度焊劑。通過(guò)成粒，低溫干燥和高溫?zé)Y(jié)等工藝制成燒結(jié)型焊劑。燒結(jié)型焊劑不但具有優(yōu)良的焊接工藝，最大的有點(diǎn)是通過(guò)焊劑向焊縫金屬中滲合金，從而降低了對(duì)焊絲化學(xué)成分的成本，是當(dāng)前世界上廣泛采用的一種新型焊接材料。

91燒結(jié)焊劑與熔煉焊劑相比具有下列優(yōu)、缺點(diǎn)。１.燒結(jié)焊劑中加脫氧劑、脫氧充分、熔煉焊劑中則不能加脫氧劑。２.加合金劑、合金化強(qiáng)。３.抗氣孔能力比熔煉焊劑強(qiáng)。４.對(duì)焊接參數(shù)變動(dòng)敏感,會(huì)引起焊縫化學(xué)成分不均勻５.吸濕性大，易增加焊縫含氫量，必須焊前烘干。６.生產(chǎn)成本低、節(jié)能、生產(chǎn)效率高。9293目前有五種類型

型號(hào)SJ

后三位數(shù)表示主要組成成分分類的代碼SJ101氟堿型IIWSJ301硅鈣型FBSJ401硅錳型CSSJ501鋁鈦型MSSJ502鋁鈦型AR本節(jié)結(jié)束94例如：

SJ101是氟堿型燒結(jié)焊劑，屬于堿性焊劑。為灰色圓形顆粒狀。焊劑成分為:(SiO2+TiO2)=25%，CaO+MgO=30%(A12O3+MnO)=25%，CaF2=20%。配合H08MnA,H08MnMoA,H08Mn2MoA,H10Mn2等焊絲可焊接多種低合金結(jié)構(gòu)鋼。焊接產(chǎn)品為鍋爐、壓力容器以及管道等重要結(jié)構(gòu)其焊縫金屬具有較高的低溫沖擊韌度。它可用于多絲埋弧焊，特別適用于大直徑容器的雙面單道焊。95§2-3焊絲

藥芯焊絲96一、焊絲的分類1.按照適用的焊接方法 埋弧焊焊絲、CO2焊焊絲、鎢極氬弧焊焊絲、自保焊焊絲及電渣焊焊絲2.按照焊絲的形狀結(jié)構(gòu) 實(shí)心焊絲、藥芯焊絲及活性焊絲3.按照適用的金屬材料 低碳鋼、低合金鋼焊絲、硬質(zhì)合金堆焊焊絲，以及鋁、銅與鑄鐵焊絲等97二、焊絲的型號(hào)和牌號(hào)（一）焊絲的型號(hào)

1、國(guó)標(biāo)關(guān)于CO2焊焊絲的型號(hào)規(guī)定焊絲型號(hào)標(biāo)志按GB1300-77焊接用鋼絲》規(guī)定分列牌號(hào)和代號(hào)。

2、.碳鋼藥芯焊絲的型號(hào)碳鋼藥芯焊絲根據(jù)藥芯類型、是否采用外部保護(hù)氣體、焊接電流種類以及單道焊和多道焊的適用性進(jìn)行分類。98焊絲型號(hào)由焊絲類型代號(hào)和焊縫金屬的力學(xué)性能標(biāo)注兩部分組成。第一部分以英文字母“EF”表示藥芯焊絲代號(hào)，代號(hào)后面的第一位數(shù)字表示主要適用的焊接位置:“0”表示用于平焊和橫焊“1”表示用于全位置焊。代號(hào)后面的第二位數(shù)字或英文字母為分類代號(hào)第二部分在短橫線后用四位數(shù)字表示焊縫金