课件-焊接工艺基础-焊接材料讲解

焊接工艺2——焊接材料学习内容焊条、焊丝，焊剂及保护气体的作用焊条型号和牌号的区分重点：难点：什么是焊接材料？焊接材料是焊接时使用的形成熔敷金属的填充材料、保护熔融金属不受氧化氮化的保护材料、协助熔融金属凝固成形的衬垫材料等。包括焊条、焊丝、焊剂、气体、电极、衬垫等（一）焊条是指在一定长度的金属丝外表层均匀地涂敷一定厚度的具有特殊作用涂料的手工电弧焊焊接材料，简称为“焊条”，由焊芯和药皮组成。1、焊条的定义1234Ll一夹持端2一药皮3一焊芯4一引弧端2、焊条的作用（1）焊芯：焊条中被药皮包敷的金属丝叫焊芯。传导电流，产生焊接电弧。在电弧热作用下不断熔化，进入熔池，成为焊缝的填充金属。添加合金元素。种类：碳素钢、低合金结构钢、不锈钢（2）药皮涂敷在焊芯表面的有效成分根据组成物在焊接过程中所起的作用，可将其分为：稳弧剂、脱氧剂、脱渣剂、造气剂、合金剂、粘结剂、成形剂等。组成：矿石粉末、铁合金粉、有机物和化工制品等原料按一定比例配制后压涂在焊芯表面上的一层涂料。焊条药皮熔化或分解后产生气体和熔渣，隔绝空气。熔渣凝固后的渣壳覆盖在焊缝表面，防止高温的焊缝金属被氧化和氮化，减慢焊缝金属的冷却速度。通过熔渣和铁合金进行脱氧、去硫、去磷、去氢和渗合金等焊接冶金反应，可去除有害元素，同时增添有用元素，使焊缝具备良好的力学性能。药皮可保证电弧容易引燃并稳定地连续燃烧；同时减少飞溅，改善熔滴过渡和焊缝成形等。机械保护

冶金处理

改善焊接工艺性能3、分类按用途分类：结构钢焊条钼和铬钼耐热钢焊条低温钢焊条不锈钢焊条堆焊焊条铸铁焊条镍及镍合金焊条铜及铜合金焊条铝及铝合金焊条特殊用途焊条主要用于低碳钢、低合金钢珠光体耐热钢和马氏体耐热钢低温下工作的结构不锈钢和热强钢补焊、焊接铸铁金属表面堆焊镍及镍合金，铸铁补焊、异种金属焊接铜及铜合金，铸铁补焊、异种金属焊接铝及铝合金特殊环境或特殊材料，例如水下焊接、铁锰铝合金焊接1、酸性焊条：药皮中含有多量酸性氧化物（如SiO2，MnO2等）2、碱性焊条：药皮中含有多量碱性氧化物（如CaO等）和萤石（CaF2）。由于碱性焊条药皮中不含有机物，药皮产生的保护气氛中氢含量极少，所以又称为低氢焊条。焊接工艺性能差氧化钛型、钛钙型、钛铁矿型、氧化铁型、纤维素型、低氢型、石墨型等按焊接熔渣的碱度分类：按药皮的类型分类4、焊条的型号和牌号焊条的型号是国家标准规定的，其含义包括药皮类型、合金类型、强度、适用焊接电源等等，其分类很细。焊条牌号是生产企业制定的相对比较通用的叫法。同一型号的焊条在不同的焊条制造厂有不同的牌号。差别在于，牌号中没有区别焊接位置的编号。（1）焊条型号E XX X X药皮类型及电流种类适用的焊接位置熔敷金属抗拉强度的最低保证值，以kgf/mm2计表示焊条0与1可平、立、横、仰全位置焊接2可平或平角焊4可平、立、仰及向下焊Kgf=9.8NKgf/mm2=9.8MPa

焊条的型号是按国家有关标准与国际标准确定的。以结构钢为例，型号编制法为字母“E”表示焊条，第一、二位表示熔敷金属最小抗拉强度，第三位数字表示焊条的焊接位置，第四位数字表示焊接电流种类及药皮类型。如E4315、TCu××××（铜及铜合金焊条型号）E 43 1 5表示焊条药皮为低氢钠型，并可采用直流反接焊接表示焊条适用于全位置焊接表示熔敷金属抗拉强度的最小值表示焊条（2）焊条牌号以结构钢为例：例如XXX或JXXX。J为结构钢焊条,最后一位数字代表药皮类型、焊接电流要求,第1、2数:代表焊缝金属抗拉强度的1/10。J 5 0 4氧化铁型药皮、直/交流焊缝金属抗拉强度不低于490MPa结构钢焊条（3）典型焊条这类焊条为钛钙型。药皮中焓30%以上的氧化钛和20%以下的钙或镁的碳酸盐矿，熔渣流动性好，脱渣容易，电弧稳定，熔深适中，飞溅少，焊波整齐。主要用于焊接较重要的碳钢结构，适用于全位置焊接，交直流均可。E4303、E5003焊条这类焊条为低氢钠型，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，焊接时要求焊条干燥。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，可全位置，直流反接。E4315、E5015焊条选用原则：应使焊缝金属与母材具有相同的使用性能；6、焊条的选用“等强”原则：低、中碳钢或低合金钢的结构件,如16Mn的σb为500MPa,应选用J506、J507等。“同成分”原则：特殊性能钢（不锈钢、耐热钢等）和有色金属等,根据母材的化学成份,选择相同成分的焊条。其他原则：抗裂纹原则、抗气孔原则、低成本原则（二）焊丝焊接时作为填充金属并用来导电的金属丝，是埋弧焊、气体保护焊、电渣焊的主要焊接材料。1、焊丝的定义2、分类（1）按照适用的焊接方法 埋弧焊焊丝、CO2焊焊丝、钨极氩弧焊焊丝、自保焊焊丝及电渣焊焊丝（2）按照焊丝的形状结构 实芯焊丝、药芯焊丝（3）按照适用的金属材料 低碳钢、低合金钢焊丝、不锈钢焊丝、铸铁焊丝，以及有色金属焊丝等3、实芯焊丝实芯焊丝是从金属线材直接拉拔而成的焊丝，其作用相当于焊条中的焊芯。焊丝的直径规格：Φ0.8mm，Φ1.0mm，Φ1.2mm，Φ1.6mm，Φ2mm，Φ3mm，Φ4mm，Φ5mm，Φ6mm等。焊丝表面要求：光滑、镀铜（低碳钢、低合金钢，不锈钢、有色金属除外）（1）、实芯焊丝的型号用“ERXX-XX”表示——气体保护焊用碳钢、低合金钢ER XX ——XX 字母或数字表示焊丝化学成分分类代号。表示熔敷金属的最低抗拉强度表示焊丝例如：ER55-B2Mn其他焊丝A、铸铁气焊焊丝：“RZCH”，R表示焊丝，Z表示焊丝用于铸铁焊接，C表示熔敷金属类别为铸铁，H为熔敷金属中含有合金化元素。B、铜及铜合金焊丝：“HSCuXX-X”，HS表焊丝，其后以化学元素符号表示焊丝的主要组成元素，短划线“-”后的数字表示同一主要化学元素组成中的不同品种。C、铝及铝合金焊丝：“SAl-X”，短划线“-”后的数字表示同类焊丝的不同品种。（2）、实芯焊丝的牌号4、药芯焊丝用薄钢带卷成圆形或异形钢管，内填一定成分的药粉，经拉制成的药芯焊丝。别名：粉芯焊丝管状焊丝折叠焊丝药粉的作用？（1）、分类按外层结构分类：有缝药芯焊丝、无缝药芯焊丝按是否加保护气体分类：气体保护焊丝、自保护焊丝按药芯焊丝截面形状分类：单截面“O”型和复杂断面的折叠型。梅花型、T型、E型、中间填丝型（2）、特点焊接工艺性好：焊芯各种物质产生造气、造渣、冶金反应飞溅小：因为药芯焊丝中加入了稳弧剂。焊缝成形美观：因为在焊接时能产生熔渣，起到保护作用熔敷速度高：相同焊接电流下，电流密度高。可采用大电流全位置焊接。优点缺点送丝困难、药芯焊丝表面易锈蚀，粉剂易受潮。（3）、药芯焊丝的型号碳钢药芯焊丝型号低合金钢药芯焊丝型号（4）、药芯焊丝的牌号YJXXX为结构钢药芯焊丝YRXXX为耐热钢药芯焊丝例如YJ501Ni-1（三）焊剂1、焊剂是指焊接时能够熔化形成熔渣和气体，对熔化金属起保护和冶金处理作用的一种颗粒物质2、焊剂的作用①保护熔池，防止空气中氧、氮等气体侵入；②具有脱氧与合金化作用，与焊丝配合可得到所需成分和性能的焊缝金属；③使焊缝成形良好；④使熔敷金属的冷却速度减慢，减少气孔、夹渣等缺陷产生；⑤防止飞溅，减少损失，提高熔敷系数。3、分类按用途分类：埋弧焊焊剂、堆焊焊剂、电渣焊焊剂按所焊材料分类：低碳钢用焊剂、低合金钢用焊剂、不锈钢用焊接、镍及镍合金用焊剂、钛及钛合金焊剂按焊剂化学性质分：氧化性焊剂、弱氧化性焊剂、中性焊剂按焊剂颗粒结构分(1)玻璃状焊剂：呈透明状颗粒(2)结晶状焊剂：具有结晶体特点(3)浮石状焊剂：泡沫状颗粒、疏松按化学成分进行分类：按氧化物性质分——酸性焊剂、碱性焊剂、中性焊剂按SiO2（CaF2）含量分

——高硅(氟)焊剂：焊剂含SiO2(CaF2)>30%中硅(氟)焊剂：焊剂含SiO2(CaF2)10-30％

低硅(氟)焊剂：焊剂含SiO2(CaF2)<10%按MnO含量分——高锰焊剂：含氧化锰MnO>30%中锰焊剂：含MnO15—30%低锰焊剂：含MnO2—5%无锰焊剂：不加MnO，混入的杂质MnO<2%

（1）熔炼焊剂：按制造方法分类是按配方将原料混入炉熔炼，然后经过水冷粒化、烘干、筛选包装成品；特点：成分均匀、颗粒强度高、吸水性小、易储存。缺点是：焊剂中无法加入脱氧剂和铁合金。（国内应用最多）是将原料粉按配方湿混，再经烘干、粉碎、筛选变成品。特点：因没有高温熔炼过程，焊剂中可以加入脱氧剂和铁合金，向焊缝过渡大量合金成分，补充焊丝中合金元素的烧损，常用来焊接高合金钢。另外，烧结焊剂脱渣性能好，所以大厚度焊件窄间隙埋弧焊时均用烧结焊剂。（2）烧结焊剂：3、焊剂的型号（1）、碳钢埋弧焊焊剂型号FX1X2X3-HXXX表示埋弧焊用焊剂表示焊丝-焊剂组合的熔敷金属抗拉强度的最小值表示试件的处理状态，A-焊态，P-焊后热处理状态表示熔敷金属冲击吸收功不小于27J时的最低试验温度表示焊丝牌号F20A30-H08Mn2（2）、不锈钢埋弧焊焊剂型号字母“F”表示焊剂;“F”后面的数字表示熔敷金属种类代号，如有特殊要求的化学成分，该化学成分用元素符号表示，放在数字的后面;“-”后面表示焊丝的牌号4、焊剂的牌号熔炼焊剂牌号第一数字表示焊剂中MnO含量：

１-无锰，２-低锰，３-中锰，４-高锰牌号第２位数字表示焊剂中氧化硅、氟化钙含量焊剂×１×低硅低氟，焊剂×２×中硅低氟，焊剂×３×高硅低氟，焊剂×４×低硅中氟，焊剂×５×中硅中氟，焊剂×６×高硅中氟，焊剂×７×低硅高氟，焊剂×８×中硅高氟，焊剂×９×待发展

烧结焊剂（四）保护气体Ar、He、CO2、N2、混合气体保护焊接区域，产生电弧的气体介质1、二氧化碳C02隔绝空气冶金反应CO2CO+[O]氧化反应飞溅大2、氩气Ar1、热导率很小，而且是单原子气体，高温时不分解吸热，所以在氩气中燃烧的电弧热量损失较少，氩弧焊时，一旦引燃就很稳定；2、其阴极清理作用强于氦弧；3、电弧容易扩散，加热不集中。热损失少稳定阴极清理作用强于氦弧电弧易扩散，加热不集中3、氦气He1、氦弧不如氩弧容易引燃和稳定；2、氦气电弧发热量大而集中，能获得较大的熔深1、采用氩气保护有利于薄板手工焊，当弧长发生较大变化时其热输入的变化较小，从而可以减少烧穿倾向，也利于立焊和仰焊2、厚板、热导率高或熔点较高的采用用氦气更为有利，在同样电弧功率的情况下，氦弧可以使用比氩弧约高30-40%的焊接速度而不会产生咬边现象3、氦气比氩气昂贵而且轻，氦气相对原子质量是氩气的1/10，焊接时要获得同样的保护效果，氦气流量必须是氩气的2-3被，显然焊接成本高，因此限制了它在工业上的广泛应用4、He+Ar以Ar为主，加入一定数量的He气后可获得两者所具有的优点。焊接大厚度铝及铝合金时，采用Ar+He混合气体，可改善熔深，减少气孔和提高生产效率5、Ar+H2利用H2的还原性，焊接镍及合金时可以抑制和消除焊缝中的CO气孔，但H2的体积分数必须低于6%，否则会导致产生H2气孔，加入H2还可以提高电弧温度，增加母材热输入。加入H2

后除了获得He气的效果外，还因为H2具有还原性，可减少焊缝中的