金屬熔焊原理（第3版）課件：焊接材料

金屬熔焊原理

焊接材料第一節(jié)焊條第二節(jié)焊絲與焊劑主要內(nèi)容焊條：是指涂有藥皮的供焊條電弧焊用的熔化電極。焊條藥皮:是涂在焊芯表面的涂料層.焊芯:在焊接中作為電弧的電極,熔化后作為填充金屬進入溶池而成為焊縫的一部分

第一節(jié)焊條第一節(jié)焊條（一）概述一、焊條的組成及其作用二、對焊條的基本要求三、焊條的分類四、焊條型號與牌號的編制方法（二）焊條的配方設(shè)計與焊條制造一、焊條的配方設(shè)計二、焊條制造簡介三、焊條質(zhì)量及工藝性能評定（三）焊條的性能、用途及其應(yīng)用一、焊條的性能和用途二、典型焊條的冶金性能分析三、焊條的選用四、焊條的管理1.焊芯:在焊接中作為電弧的電極,熔化后作為填充金屬進入溶池而成為焊縫的一部分焊芯由熱軋金屬盤條經(jīng)冷拔到所需直徑后再切成所需長度，無法軋制或冷拔的材料，用鑄造的方法獲得一、焊條的組成及其作用2.藥皮：是涂在焊芯表面的涂料層藥皮作用：保護、冶金處理、改善焊接工藝性能藥皮原材料的作用：穩(wěn)弧、造渣、造氣、脫氧、合金化、增塑、粘結(jié)、成形藥皮的組成物（1）礦物類：大理石、氟石、金紅石、鈦鐵礦、云母、白泥（2）鐵合金和金屬粉類：錳鐵、硅鐵、鈦鐵等（3）有機物類：木粉、淀粉、纖維素等（4）化工產(chǎn)品類：鈦白粉、水玻璃等一、焊條的組成及其作用1.滿足接頭的使用性能要求2.滿足焊接工藝性能要求3.自身具有好的內(nèi)外質(zhì)量4.低的制造成本二、對焊條的基本要求

1.按焊條的用途分2、按熔渣堿度分酸性焊條：是指藥皮中含有大量酸性氧化物的焊條，施焊后熔渣呈酸性堿性焊條：是指藥皮中含有大量堿性氧化物的焊條，施焊后熔渣呈堿性3.按藥皮主要成分分類4.按焊條性能特征分類碳鋼焊條低合金鋼焊條鉬和鉻鉬耐熱鋼焊條低溫鋼焊條不銹鋼焊條堆焊焊條鑄鐵焊條鎳及鎳合金鋼焊條銅及銅合金鋼焊條鋁及鋁合金鋼焊條特殊用途焊條三、焊條的分類1.焊條型號0-全位置焊1-全位置焊2-平角和橫角焊4-立向下焊四、焊條型號與牌號的編制方法J422

鈦鈣型藥皮，交直流兩用熔敷金屬的最低抗拉強度420MPa結(jié)構(gòu)鋼焊條J507低氫鈉型藥皮，直流反接熔敷金屬的最低抗拉強度500MPa結(jié)構(gòu)鋼焊條E4303

鈦鈣型藥皮，交直流兩用熔敷金屬的最低抗拉強度420MPa焊條E5015低氫鈉型藥皮，直流反接熔敷金屬的最低抗拉強度500MPa焊條全位置焊全位置焊例2.焊條牌號四、焊條型號與牌號的編制方法

焊條牌號代表字母J結(jié)2.焊條牌號焊條類型代表字母焊條類型代表字母結(jié)構(gòu)鋼焊條低溫鋼焊條W溫低合金鋼焊條鑄鐵焊條Z鑄鉬和鉻鉬耐熱鋼焊條R熱鎳及鎳合金焊條Ni鎳鉻不銹鋼焊條G鉻銅及銅合金焊條T銅鉻鎳不銹鋼焊條A奧鋁及鋁合金焊條L鋁堆焊焊條D堆特殊用途焊條TS特殊第三位數(shù)字所表示的含義第三位數(shù)字藥皮類型電流種類焊條的種類１鈦型交直流兩用酸性２鈦鈣型交直流兩用３鈦鐵型交直流兩用４氧化鐵型交直流兩用５有機物型交直流兩用６低氫鉀型交直流兩用堿性７低氫鈉型直流反接一、焊條的配方設(shè)計1.設(shè)計的原則和方法選定焊芯品種；確定藥皮組成2.焊條配方設(shè)計的一般程序1）根據(jù)焊縫金屬的使用性能要求，初步擬定焊縫金屬的合金系統(tǒng)2）根據(jù)母材的焊接性修訂焊縫金屬的合金系統(tǒng)3）按實際生產(chǎn)條件，確定合金化的方式，并選定焊芯4）根據(jù)焊縫金屬合金系統(tǒng)特點及使用性能要求，確定藥皮類型或配方的渣系5）根據(jù)選定的渣系性質(zhì)及藥皮類型，估算合金的損失，從而初步確定藥皮中合金劑種類數(shù)量6）根據(jù)焊縫金屬的性能、敢接工藝性能和焊條制造工藝的要求，考慮原材料的來源及經(jīng)濟合理性等方面情況，確定焊條藥皮的初步配方7）試驗與調(diào)整3.典型焊條藥皮配方二、焊條制造簡介（二）焊條的配方設(shè)計及焊條制造1.焊條質(zhì)量的檢測2.焊條工藝性能的評定焊接電弧的穩(wěn)定性：J422好，J507差脫渣性：J422好，J507差飛濺程度：J422飛濺少，J507飛濺多焊條的熔化速度：適中焊條發(fā)塵量：J422少，J507多焊縫成形性：J422好，J507較好各種位置焊接的適應(yīng)性：都適于全位置焊藥皮發(fā)紅：較輕三、焊條質(zhì)量及工藝性能評定一、焊條的性能和用途（三）焊條的性能、用途及其選用鈦鈣型焊條的冶金性能分析1.氧化和脫氧能力：焊縫含氧量較多2.合金化：硅的過渡系數(shù)大，而錳的過渡系數(shù)小3.去氫：焊縫中含氫量較多4.脫硫、脫磷：脫硫、磷效果不好5.抗氣孔能力：抗氣孔的能力強6.抗銹能力：抗銹能力強7.抗裂紋能力：抗裂性不如低氫型焊條二、典型焊條的冶金性能分析(1)鐵的氧化:熔渣中FeO數(shù)量增加是由于鐵的氧化引起①電弧氣氛中的氧直接使鐵氧化

[Fe]+O=FeO②電弧氣氛中CO2對鐵的氧化

[Fe]+CO2=FeO+CO③熔渣中SiO2等氧化物與液態(tài)鐵發(fā)生置換反應(yīng),使鐵氧化

2[Fe]+(SiO2)=[Si]+2FeO1.氧化和脫氧能力(2)碳的氧化:焊芯中的碳沒有完全過渡到焊縫里去

[C]+[O]→CO(3)錳的脫氧反應(yīng)①在藥皮加熱階段錳進行先期脫氧

Mn+1/2O2→MnO②在熔滴和熔池內(nèi)錳進行沉淀脫氧

[Mn]+[FeO]→[Fe]+(MnO)(4)硅的脫氧反應(yīng)

[Si]+2[FeO]→2Fe+(SiO2)1.氧化和脫氧能力由于熔渣中含有較多SiO2和TiO2等酸性氧化物,熔渣的酸度較大，易發(fā)生2[Fe]+(SiO2)=[Si]+2FeO反應(yīng)生成的硅向焊縫里過渡。其次由于藥皮里加入了較多的錳鐵則:2[Mn]+(SiO2)=[Si]+2(MnO)生成的硅也過渡到焊縫中。但由于熔渣酸度大，氧化性強，錳的過渡系數(shù)小。2.合金化1.鈦鈣型焊條藥皮材料中含有較多的結(jié)晶水，烘焙時不易去除；2.藥皮中含的碳酸鹽較少，電弧氣氛的氧化性較弱，不利于去氫。3.去氫1.錳脫硫：雖然藥皮中含錳鐵，但因過渡系數(shù)小，熔池中含錳量低，故采用錳脫硫效果不好。2.堿性氧化物脫硫：酸性熔渣中堿性氧化物的活度很小，因此采用堿性氧化物脫硫效果不好。3.脫磷:脫磷需要同時存在CaO和FeO,由于酸性熔渣中CaO活度很小，因此不利于脫磷。4.脫硫、脫磷氣孔種類：CO、H2、N2CO氣孔：[FeO]+[C]=[Fe]+CO由于焊縫脫氧不完全，焊縫中FeO的量較多，此反應(yīng)易發(fā)生。若冷卻速度較慢，不易生成CO氣孔。氫氣孔和氮氣孔：（1）具有CO沸騰作用，利于H2、N2的逸出（2）熔渣的潤濕性好，保護作用強，防止氮氣孔的生成5.抗氣孔能力氧化皮的主要成分是Fe3O4?mH2O鐵銹成分的為Fe2O3?nH2O。H2O高溫會分解，生成H。高價氧化鐵與鐵作用還生成FeO，即

Fe3O4+Fe=4FeOFe2O3+Fe=3FeO

酸性焊條，少量的鐵銹或氧化皮的影響不大。因為酸性熔渣中FeO容易形成復(fù)化物，活度較低，不易向熔池中過渡。此外，酸性渣的氧化性較強，所以對氫氣孔也不敏感。6.抗銹能力（1）焊條熔渣脫硫、脫磷能力差（2）擴散氫含量較高故抗結(jié)晶裂紋和冷裂紋的能力不如低氫型焊條7.抗裂紋能力低氫型焊條的冶金性能１脫氧：脫氧能力強，對提高焊縫金屬力學(xué)性能有利２合金化：錳的過渡系數(shù)大，硅的過渡系數(shù)小，其它合金元素的過渡系數(shù)大３去氫：焊條熔敷金屬中含擴散氫量很低４脫硫．脫磷：脫硫能力較強．脫磷能力較差５抗氣孔能力：抗氣孔能力較弱,但正常情況下不形成氣孔６抗銹能力：弱7抗裂紋能力：抗結(jié)晶裂紋和冷裂紋能力較強二、典型焊條的冶金性能分析三、焊條的選用四、焊條的管理（一）焊絲一、焊絲的作用與分類二、實芯鋼焊絲三、藥芯焊絲（二）焊劑一、焊劑的作用及分類二、焊劑的型號與牌號三、對焊劑的要求四、焊劑的選用及制造第二節(jié)焊絲與焊劑作用：填充金屬、傳導(dǎo)焊接電流1按用途分碳鋼焊絲低合金鋼焊絲不銹鋼焊絲硬質(zhì)合金鋼堆焊焊絲銅及銅合金焊絲鋁及鋁合金焊絲鑄鐵氣焊焊絲2按方法分氣焊用焊絲埋弧焊用焊絲氣體保護焊用焊絲電渣焊用焊絲3按截面形狀分實芯鋼焊絲藥芯焊絲一、焊絲的作用與分類1埋弧自動焊用實芯鋼焊絲的牌號二、實芯鋼焊絲2.氣體保護焊用焊絲型號二、實芯鋼焊絲化學(xué)成分分類代號的內(nèi)容為：碳鋼焊絲用一位數(shù)字，從1~7共7個型號鉻鉬鋼焊絲用字母B表示，“B”后面數(shù)字代表同一合金系統(tǒng)的不同編號鎳鋼焊絲用字母“C”表示錳鉬鋼焊絲用字母“D”表示二、實芯鋼焊絲

1.藥芯焊絲的特點優(yōu)點：1）對各種鋼材的焊接適用性強2）工藝性能好，焊縫成形美觀3）熔敷速度快，生產(chǎn)效率高。4）可用較大焊接電流進行全位置焊接。缺點：1）焊絲制造過程復(fù)雜。2）焊接時，送絲較實芯焊絲困難。3）焊絲外表容易銹蝕，粉劑易吸潮，因此對藥芯焊絲保存與管理的要求更為嚴格。三、藥芯焊絲三、藥芯焊絲2.藥芯焊絲的種類及其焊接特性（1）按焊絲結(jié)構(gòu)分（2）按保護方式分（3）按藥芯性質(zhì)分3.藥芯焊絲型號三、藥芯焊絲3.藥芯焊絲牌號三、藥芯焊絲焊劑的分類（1）按制造方法分:1.熔煉焊劑:將各種配料混合加熱熔化,然后水冷?；?烘干、篩選而成.2.燒結(jié)焊劑:將各種粉料加入粘結(jié)劑并攪拌之后,經(jīng)600-1000℃加熱,燒結(jié)成塊,然后粉碎篩選而成3.粘結(jié)焊劑:又稱陶質(zhì)焊劑,將一定比例的各種粉料加入適量粘結(jié)劑,經(jīng)混合、攪拌、造粒的低溫400℃烘干而成一、焊劑的作用及分類（2）按化學(xué)成分分類（3）按焊劑的化學(xué)性質(zhì)分類酸性焊劑、中性焊劑、堿性焊劑（4）按用途分類一、焊劑的作用及分類1.焊劑的型號二、焊劑的型號與牌號2.焊劑的牌號（1）熔煉焊劑1)牌號前”HJXXX”表示埋弧焊及電渣焊用熔煉焊劑2)第一位數(shù)字表示焊劑中MnO的含量3)第二位數(shù)字表示焊劑中SiO2,CaF2的含量4)第三位數(shù)字表示同一類型焊劑的不同牌號5)對同一牌號焊劑生產(chǎn)兩種顆粒度時,在細顆粒焊劑后加”X”二、焊劑的型號與牌號

焊劑牌號第一位數(shù)字的意義

牌號

焊劑類型氧化錳含量％HJ1XX

無錳<2HJ2XX

低錳2~15HJ3XX

中錳15~30HJ4XX

高錳>30

牌號

焊劑類型SiO2,CaF2含量％HJX1X

低硅低氟型SiO2<10CaF2<10HJX2X

中硅低氟型SiO210~30CaF2<10HJX3X

高硅低氟型SiO2>30CaF2<10HJX4X

低硅中氟型SiO2<10CaF210~30焊劑牌號第二位數(shù)字的意義HJX5X中硅中氟型SiO210~30CaF210~30

牌號

焊劑類型SiO2,CaF2含量％HJX6X高硅中氟型SiO2>30CaF210~30HJX7X低硅高氟型SiO2<10CaF2>30HJX8X中硅高氟型SiO210~30CaF2>30HJX9X其他焊劑牌號第二位數(shù)字的意義

焊劑牌號

熔渣渣系類型SJ1XX

氟堿型SJ2XX

高鋁型SJ3XX

硅鈣型SJ4XX

硅錳型SJ5XX

鋁鈦型SJ6XX

其他3)牌號第二.三位數(shù)字表示同一類型渣系焊劑不同牌號（2）燒結(jié)焊劑1)牌號前”SJXXX”表示埋弧焊用燒結(jié)焊劑2)牌號第一位數(shù)字表示焊劑熔渣的渣系焊劑應(yīng)具有良好的冶金性能焊劑應(yīng)具有良好的工藝性能焊劑的顆粒度應(yīng)符合要求焊劑含水量WH2O≤0.10％焊劑中機械夾雜物含量不大于0.30％焊劑的含硫量Ws≤0.060％Wp≤0.080％三、對焊劑的要求高硅焊劑:焊劑中含WSiO2>30％以硅酸鹽為主,具有良好的工藝性能，適用于交流電源，電弧穩(wěn)定，脫渣容易，焊縫成形美觀，對鐵銹敏感性小，焊縫擴散氫含量低，抗裂紋性好。中硅焊劑:由于這種焊劑含SiO2量較少,含CaO和MgO較