焊接材料基本知识

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1、 焊接材料 基本知识 v焊接材料是焊接时所消耗材料的通称，它包括焊条、焊丝、焊剂、气体等。手弧焊的焊接材料是焊条。埋弧焊及电渣焊的焊接材料是焊丝(或板状电极)与焊剂。而气体保护焊的焊接材料则是焊丝与保护气体。v焊条、焊丝是焊接回路中的一个组成部分。焊条、焊丝是焊接回路中的一个组成部分。在焊接过程中，它不仅可以传导电流，而且在焊接过程中，它不仅可以传导电流，而且作为与焊件产生电弧的一个电极。同时，焊作为与焊件产生电弧的一个电极。同时，焊条和焊丝还起着填充金属的作用。在焊接热条和焊丝还起着填充金属的作用。在焊接热源的作用下，焊条或焊丝受热熔化，以熔滴源的作用下，焊条或焊丝受热熔化，以熔滴的形式进入

2、熔池，并与熔化了的母材共同组的形式进入熔池，并与熔化了的母材共同组成焊缝。焊条药皮、焊剂以及保护气体，是成焊缝。焊条药皮、焊剂以及保护气体，是进行必要的冶金反应和保证焊接质量所必需进行必要的冶金反应和保证焊接质量所必需的重要材料。因此，焊接材料不仅影响焊接的重要材料。因此，焊接材料不仅影响焊接过程的稳定性、焊接接头的性能及质量，同过程的稳定性、焊接接头的性能及质量，同时也影响着焊接生产率。时也影响着焊接生产率。第一节 焊条一、焊条的分类v(一) 按焊条的用途分v 1. 结构钢焊条 主要用于焊接碳钢和低合金高强钢。v 2. 钼和铬钼耐热钢焊条 主要用于焊接珠光体耐热钢和马氏体耐热钢。v 3. 不

3、锈钢焊条 主要用于焊接不锈钢和热强钢，可分为铬不锈钢焊条和铬镍不锈钢焊条两类。v 4. 堆焊焊条 主要用于堆焊，以获得具有热硬性、耐磨性及耐蚀性的堆焊层。v5. 低温钢焊条 主要用于焊接在低温下工作的结构，其熔敷金属具有不同的低温工作性能。v6. 铸铁焊条 主要用于焊补铸铁构件。 v7. 镍及镍合金焊条 主要用于焊接镍及高镍合金，也可用于异种金属的焊接及堆焊。v8. 铜及铜合金焊条 主要用于焊接铜及铜合金，其中包括纯铜焊条和青铜焊条两类。v9. 铝及铝合金焊条 主要用于焊接铝及铝合金。v10. 特殊用途焊条 例如用于水下焊接、水下切割等特殊工作的需要。v在以上各类焊条中，还可按主要性能的不同再

4、细分为若干小类。 v(二) 按焊接熔渣的碱度分v1. 酸性焊条 它是药皮中含有多量酸性氧化物的焊条。这类焊条的工艺性能好，其焊缝外表成形美观、波纹细密。由于药皮中含有较多的FeO、TiO2、SiO2等成分，所以熔渣的氧化性强。酸性焊条一般均可采用交、直流电源施焊。典型的酸性焊条为E4303(J422)。v 2. 碱性焊条 它是药皮中含有多量碱性氧化物的焊条。由于焊条药皮中含有较多的大理石、萤石等成分，它们在焊接冶金反应中生成CO2和HF，因此降低了焊缝中的含氢量。所以碱性焊条又称为低氢焊条。碱性焊条的焊缝具有较高的塑性和冲击韧度值，一般承受动载的焊件或刚性较大的重要结构均采用碱性焊条施工。典型

5、的碱性焊条为E5015 (J507)。 (三) 按焊条药皮的类型 可分为：氧化钛型焊条、钛钙型焊条、钛铁矿型焊条、氧化铁型焊条、纤维素型焊条、低氢型焊条、石墨型焊条和特殊型焊条等。 二、焊条的型号和牌号 (一) 焊条的型号 v 在GB5117-85碳钢焊条中，规定的焊条型号编制方法是；字母“E”表示焊条；第一、二位数字表示熔敷金属抗拉强度的最小值，单位为kgf/mm2；第三位数字表示焊条的焊接位置，“0”及“1”表示焊条适用于全位置焊接(平、立、仰、横)，“2”表示焊条适用于平焊及横角焊，“4”表示焊条适用于向下立焊；第三位和第四位数字组合时表示焊接电流种类及药皮类型。完整的焊条型号举例如下：

6、v国家标准GB5117-85所规定的焊条型号是根据熔敷金属的抗拉强度，药皮类型，焊接位置和焊接电流种类等进行划分的（见表2-1）。注：1. 焊接位置栏中文字含义：平平焊、立立焊、仰仰焊、 横横焊、平角焊水平角焊、立向下向下立焊。 2. 直径不大于4.0mm的E5014、E5015、E50160和E5018型焊条及直径不大于5.0mm的其它型号的焊条可适用于立焊和仰焊。 3. E4322型焊条适宜单道焊。(二) 焊条的牌号 v焊条牌号是对于焊条产品的具体命名，是由焊条生产厂家制定的。但是，各厂自定的牌号对于焊条的选用有许多不便之处。因此，自1968年起我国焊条行业开始采用统一牌号，即属于同一药皮

7、类型，符合相同焊条型号、性能的产品统一命名为同一个牌号。并同时标注“符合CB型”或“相当GB型”，以便于用户结合对于焊条性能要求按照标准进行选用。例如，通常所使用的“J507”就是焊条牌号(符合GB511785E5015型)，其含义如下： v 焊条牌号的编制方法是J牌号最前面的字母表示焊条各大类；第一、二位数字表示各大类焊条中的若干小类，例如对于结构钢焊条则表示焊缝金属的不同强度级别；第三位数字表示焊条药皮类型和焊接电源种类。 三、焊条的组成v 焊条是涂有药皮的供手弧焊用的熔化电极，它由药皮和焊芯两部分组成。焊条药皮是压涂在焊芯表面上的涂料层。焊芯是焊条中被药皮包覆的金属芯。根据焊条药皮与焊芯

8、的重量比即药皮重量系数Kb，可以分为厚皮焊条(Kb30%50%)和薄皮焊条(Kbl%2%)两大类。由于目前在工业生产中广泛使用的是厚皮焊条，所以这里只讨论这一类焊条。 (一) 焊芯 (二) 焊条药皮 1. 焊条药皮的作用 v (1) 保护作用 由于电弧的热作用使药皮熔化形成熔渣，在焊接冶金过程中又会产生某些气体。熔渣和电弧气氛起着保护熔滴、熔池和焊接区、隔离空气的作用，防止氮气等有害气体侵入焊缝。v (2) 冶金作用 在焊接过程中，由于药皮的组成物质进行冶金反应，其作用是去除有害杂质(例如O、N、H、S、P等)，并保护或添加有益合金元素，使焊缝的抗气孔性及抗裂性能良好，使焊缝金属满足各种性能要

9、求。v (3) 使焊条具有良好的工艺性能 焊条药皮的作用可以使电弧容易引燃，并能稳定地连续燃烧卜焊接飞溅小；焊缝成形美观；易于脱渣以及可适用于各种空间位置的施焊。 2. 焊条药皮的类型 根据焊条药皮组成的不同，可以分为以下八种类型：v(1) 氧化钛型 简称钛型。焊条药皮中加入35以上的二氧化钛和相当数量的硅酸盐、锰、铁及少量有机物。 v(2) 氧化钛钙型 简称钛钙型。药皮中加入30以上的二氧化钛和20以下的碳酸盐，以及相当数量的硅酸盐和锰铁，一般不加或少加有机物。 v(3) 钛铁矿型 药皮中加入30以上的钛铁矿和一定数量的硅酸盐、锰铁以及少量有机物，不加或加少量的碳酸盐。v(4) 氧化铁型 药

10、皮中加入大量铁矿石和一定数量的硅酸盐、锰铁及少量有机物。v(5) 纤维素型 药皮中加入15以上的有机物、一定数量的造渣物质及锰铁等。 v(6) 低氢型 药皮中加入大量碳酸盐、萤石、铁合金以及二氧化钛等。v(7) 石墨型 药皮中加入多量石墨，以保证焊缝金属的石墨化作用。配以低碳钢芯或铸铁焊芯可用于铸铁焊条。v(8) 盐基型 药皮由氟盐和氯盐组成，如氟化钠、氟化钾、氯化钠、氯化锂、冰晶石等，主要用于铝及铝合金焊条。 3. 药皮原材料的种类 v结构钢典型焊条的药皮配方见表2-3。从表中可以看出，焊条药皮是由多种原材料组成的。药皮原材料按其来源可分为四大类： v (1) 矿物类 : 主要是各种矿石、矿

11、砂等。如钛铁矿、赤铁矿、金红石、大理石、白云石、萤石、长石、白泥、云母等。v (2) 金属及铁合金类 : 如金属铬、金属镍、锰铁、硅铁、钛铁、钼铁、钒铁等。v (3) 化工产品类 : 如钛白粉、纯碱、碳酸钾、碳酸钡，以及起粘结剂作用的水玻璃等。v (4) 有机物类 : 如淀粉、木粉、纤维素、酚醛树脂等。 4. 药皮原材料的作用 当前制造电焊条所使用的原材料近百种，而常用的约30余种。药皮原材料的作用，归纳起来有以下七项：v (1) 稳弧 一般含低电离位元素的物质都有稳弧作用。主要作用是改善焊条的引弧性能和提高电弧燃烧的稳定性。这种药皮原材料，通常称为稳弧剂。常用的稳弧剂有碳酸钾、大理石、水玻璃