第三章-焊接材料課件

2006年相關統(tǒng)計，中國鋼產(chǎn)量4.2億t，占全世界鋼產(chǎn)量的34%，焊接材料產(chǎn)量約320萬t左右，約為全世界焊材產(chǎn)量的50%。

2006年相關統(tǒng)計，中國鋼產(chǎn)量4.2億t，占全世界鋼產(chǎn)量的31全球焊材生產(chǎn)研發(fā)動態(tài)全球焊接材料、焊接設備生產(chǎn)狀態(tài)：

06年產(chǎn)值：100億美元材料/設備：約6:4，即焊材約為60億美元

林肯公司約21億美元，焊材約占60%，已經(jīng)將英國的METRODE（曼徹特焊接材料公司，國際上最大的不銹鋼、耐熱鋼焊接材料生產(chǎn)商）收購。在上海設有中國工廠。伊莎公司13億美元，收購韓國SEAH藥芯焊絲生產(chǎn)商。在上海和江蘇張家港設有中國工廠。日本神鋼（KOBELCO)：韓國(KISWEL)高麗熔接棒：焊絲（實心6萬噸，藥芯4萬噸，其它2萬噸）韓國現(xiàn)代全球焊材生產(chǎn)研發(fā)動態(tài)全球焊接材料、焊接設備生產(chǎn)狀態(tài)：2國際著名焊材企業(yè)林肯公司約21億美元，焊材約占60%

已經(jīng)將英國的METRODE（曼徹特焊接材料公司，國際上最大的不銹鋼、耐熱鋼焊接材料生產(chǎn)商）收購。在上海設有中國工廠。伊莎公司13億美元，OK焊條（1904年）；收購了如韓國SEAH藥芯焊絲生產(chǎn)商等多家公司。在上海和江蘇張家港設有中國工廠。日本神戶制鋼所（KOBELCO)：在唐山建廠美國OxfordAlloys,Inc.韓國(KISWEL)高麗熔接棒：焊絲（實心6萬噸，藥芯4萬噸，其它2萬噸），在大連建廠韓國現(xiàn)代：藥芯焊絲、實心焊絲，在昆山建廠（實心12000噸/年,藥芯4500噸/月）國際著名焊材企業(yè)林肯公司約21億美元，焊材約占60%3我國焊接材料的發(fā)展動態(tài)國內(nèi)主要生產(chǎn)企業(yè)（06年產(chǎn)量）06年全國總產(chǎn)量317萬噸，產(chǎn)值約160億元人民幣其中：天津金橋70萬噸，產(chǎn)值約35億元人民幣天津大橋50萬噸,產(chǎn)值約25億人民幣四川大西洋20萬噸株洲湘江15萬噸錦州錦泰12萬噸我國焊接材料的發(fā)展動態(tài)國內(nèi)主要生產(chǎn)企業(yè)（06年產(chǎn)量）4國內(nèi)較大的焊材生產(chǎn)商及其產(chǎn)品天津金橋：焊條57萬噸，實心焊絲12萬噸，藥芯焊絲1萬噸天津大橋：焊條，焊絲四川大西洋：焊條，焊絲株洲湘江：焊條，焊絲臺灣廣泰：錦州錦泰：實心焊絲12萬噸，07年：實心焊絲每月1萬噸；藥芯焊絲每月0.5萬噸天泰江蘇：華通、長江：焊絲；宇宙：焊條為主山東：齊魯焊業(yè)、索力得焊業(yè)、大亞焊材、飛樂焊絲等實心焊絲為主北京：安泰，金太陽：藥芯焊絲國內(nèi)較大的焊材生產(chǎn)商及其產(chǎn)品天津金橋：焊條57萬噸，實心焊絲5

近兩年我國焊材產(chǎn)量（萬噸）項目焊條CO2實心焊絲藥芯焊絲埋弧焊材總產(chǎn)量產(chǎn)國比例63%22%2.6%13%2005產(chǎn)量4.712.5(+TIG焊絲0.23)10.21.7＋2.331.8日本比例14.8%40%32.1%12.6%2006產(chǎn)量180801245317我國比例57%25%3.8%14%近兩年我國焊6焊接材料對接頭性能的影響①組成焊縫②影響組織及缺陷③影響熱影響區(qū)

熔化熱（電弧過程）

熔合區(qū)性能

焊接材料對接頭性能的影響7第一節(jié)焊條一、焊條分類

1.根據(jù)用途分

①結(jié)構(gòu)鋼焊條、耐熱鋼焊條、不銹鋼焊條、堆焊焊條、低溫鋼焊條、鑄鐵焊條、Ni及Ni合金焊條

②國標中又將結(jié)構(gòu)鋼分為碳鋼及低合金鋼焊條

2.按焊接熔渣的堿度分分為酸性焊條、堿性焊條

3.按焊條藥皮的類型分氧化鈦型焊條、鈦鈣型焊條等第一節(jié)焊條一、焊條分類8二、焊條的型號和牌號

（一）焊條的型號

GB5117—85《碳鋼焊條》中，規(guī)定的焊條型號編制方法（如圖）

①字母“E”表示焊條

②第一、二位數(shù)字表示熔敷金屬抗拉強度的最小值

③第三位數(shù)字表示焊條的焊接位置，“0”及“1”表示焊條適用于全位置焊接（平、立、仰、橫），“2”

表示焊條適用于平焊及橫角焊，“4”表示焊條適用于向下立焊

④第三位和第四位數(shù)字組合時表示焊接電流種類及藥皮類型二、焊條的型號和牌號9第三章-焊接材料課件10（二）焊條的牌號

1.焊條牌號是由焊條生產(chǎn)廠家制定的

2.編制方法（如圖）

①牌號最前面的字母表示焊條各大類

②第一、二位數(shù)字表示各大類焊條中的若干小類

③第三位數(shù)字表示焊條藥皮類型和焊接電源種類（二）焊條的牌號11第三章-焊接材料課件12二、焊條的組成

1.焊芯

①按照國家標準GB1300—77、GB3429—82、

GB4241—84等選擇相應牌號的焊絲作為焊芯，一般碳鋼及低合金鋼焊絲用H08、H08A

②焊芯中的組成元素

C:等強條件下越低越好，C含量高易引起氣孔、飛濺、裂紋等

Mn:用來脫O、S，合金化，含量在0.3-0.55%Si:生成SiO2，易形成夾雜，產(chǎn)生熱裂，應加以限制，越少越好

Ni、Cr：對冶金過程不會有太大的影響

S、P：有害，應加以限制二、焊條的組成132.藥皮

①作用

機械保護（氣、渣配合保護）冶金（脫氧、合金化）改善工藝性能（穩(wěn)弧）

②原材料穩(wěn)?。汉碗婋x電位元素(K、Ca、Na鹽類），如碳酸鉀、水玻璃、大理石、長石造氣：有機物、碳酸鹽造渣：形成具有一定理化性能（流動性、粘度、表面張力、凝固溫度、氧化性等)的熔渣，保護熔滴及熔池，改善成形2.藥皮14

脫氧：親和力比Fe大的金屬及合金，如Mn-Fe、Ti-Fe、Si-Fe、Al等合金化：鐵合金或純金屬等粘度：水玻璃、鉀、鈉、鋁酸鈉等藥皮成形：便于壓制，提高焊條表面質(zhì)量，白泥、云母、鈦白粉、糊精等③藥皮原材料的種類礦物類鐵合金化工產(chǎn)品：鈦白粉、碳酸鉀、水玻璃等有機物

15

④藥皮類型

④藥皮類型16三、焊條的工藝性能

1.電弧的穩(wěn)定性

①直接影響焊接過程和焊接質(zhì)量

②影響因素

電源工藝參數(shù)藥皮含有物質(zhì)：低電離物質(zhì)：云母、長石、鈦白粉、大理石、水玻璃等反電離物質(zhì)：CaF2

2.焊縫成形

①要求：表面光滑、紋細密、過渡圓滑、無咬邊、余高符合要求

②影響因素：熔渣熔點和粘度、表面張力等三、焊條的工藝性能173.全位置焊接性

①提高電弧和氣體吹力，使溶滴順利過渡到熔池，阻止下流

②提高熔渣表面張力

③提高熔渣熔點，降低凝固時間4.飛濺

①需要清理

②產(chǎn)生飛濺的原因：水分多，渣粘度大

③一般鈦鈣型焊條飛濺較小，低氫型焊條飛濺較大5.脫渣性（多層焊時尤為重要）

影響因素：①熔渣與金屬線脹系數(shù)的差異（鈦型最大，低氫型最小）

②熔渣的氧化性

③熔渣的松脆性3.全位置焊接性186.焊條熔化速度一般用熔敷系數(shù)（αH)來表示纖維素型焊條αH較低7.藥皮發(fā)紅

降低措施：提高熔化系數(shù)，降低電阻熱8.焊條發(fā)塵率

可溶性氟化物（KF、NaF）、MnO可致毒

6.焊條熔化速度19四、典型焊條的性能分析（一）鈦型及鈦鈣型焊條

1.渣系：TiO2-CaO-SiO2，堿度在0.4~0.752.典型配方：金紅石、鈦白粉、還原鈦鐵礦、

Mn-Fe等

3.冶金反應

①氧化反應

Fe的氧化四、典型焊條的性能分析20

C的氧化[C]+[O]=CO易出現(xiàn)氣孔，增加Mn可抑制該反應②脫氧反應先期脫氧

[Mn]+O2=MnO[Mn]+[FeO]=Fe+MnO[Mn]+CaCO3=CaO·MnO+CO[Mn]+(SiO2)=(MnO)+[Si][Si]+2[FeO]=2[Fe]+(SiO2)[C]+[FeO]=[Fe]+CO擴散脫氧[FeO](FeO)C的氧化21③還原反應

（SiO2）+2[Fe][Si]+2(FeO)

（SiO2）+2[Mn][Si]+2(MnO)

④脫P、S（效果較差）

[Mn]+(FeS)=(MnS)+Fe[MnO]+(FeS)=(MnS)+FeO2P+5FeO=P2O5+5Fe2Fe2P+5FeO=P2O5+9Fe2Fe3P+5FeO=P2O5+11FeP2O5+3CaO=(CaO)3·P2O5

P2O5+4CaO=(CaO)4·P2O5

⑤焊縫金屬合金化加入碳錳鐵的主要作用是脫氧、脫硫③還原反應22

⑥氣孔敏感性造氣劑、造渣劑較多，氣-渣保護較好，含N較低，氧化性相對較弱，脫氫能力低，[H]含量較高，易出現(xiàn)氫白點及氫氣孔⑦焊接煙塵4.工藝性能

成型好，氣孔率小，脫渣性好，適用于全位置焊接，飛濺小，但隨著[H]增加，性能下降5.力學性能

σb≥420MPa，σ0.2≥330MPa，δ5≥22%AKV：0℃≥275，-20℃≥47⑥氣孔敏感性23（二）鈦鐵礦-氧化鐵型

1.渣系

TiO2-MnO-SiO2

堿度1.06~1.30Fe2O3-SiO2-MnO堿度1.02~1.42.典型配方

鈦鐵礦、鈦白粉

造渣：鈦鐵礦（TiO2）+Si酸鹽造氣：碳酸鹽、有機物脫氧：Mn-Fe

3.冶金反應

氧化反應（置換、擴散）

脫氧反應強烈（合金過渡系數(shù)下降）脫S、P困難，對熱裂、冷裂敏感

[H]較低

4.工藝性能一般（二）鈦鐵礦-氧化鐵型24（三）纖維型焊條

1.氣保護焊條，輔助渣保護

①造氣：木粉+碳酸鹽

②造渣：鈦鐵礦

2.渣氧化性較大

①目的：為避氫危害（H+OOH）

②脫氧：Mn-Fe

③合金化：Mo-Fe

3.特點

產(chǎn)氣量大，穿透力大，用于打底或切割

第三章-焊接材料課件25（四）低氫型焊條

1.渣系：CaO-SiO2-CaF2，堿度：1.6~1.82.典型配方：大理石、石英砂、螢石

①造渣：螢石

②造氣：大理石

③脫氧：Ti-Fe

3.冶金反應

①脫氧反應：

2CO2+Si=SiO2+2CO

CaO+SiO2=CaO·SiO2

2CO2+Ti=TiO2+2CO

CaO+TiO2=CaO·TiO2

（四）低氫型焊條26

②脫氫反應

利用螢石脫氫

CaF2+2H=Ca+2HFCaF2+H2O=CaO+2HF

螢石與石英聯(lián)合脫氫：

2CaF2+3SiO2=SiF4+2CaSiO3SiF4+3H=SiF+3HF

螢石與水玻璃作用脫氫

Na2O·nSiO2+H2O=2NaOH+nSiO22NaOH+CaF2=Ca(OH)2+2NaF2NaF+H2O+CO2=Na2CO3+2HF

焊接焊縫塑性好，但對進入熔池的H及氧化物敏感，故要求嚴格清理，嚴格烘干②脫氫反應27

④脫硫反應提高堿度有利于脫S⑤脫磷反應⑥合金化：Mn、Si向焊縫中的過渡⑦焊接煙塵（危害最大的是NaF、KF）4.工藝性（工藝性不太好）

④脫硫反應28五、焊條的配制

1.配方設計

①合金系統(tǒng)的設計

②渣系設計

③實驗調(diào)整

2.焊條制造

五、焊條的配制29第二節(jié)焊劑一、焊劑分類（如圖）二、焊劑型號

1.表示方法（如圖）

①”HJ”表示埋弧焊用焊劑

②第一位數(shù)字Ⅹ1：表示