金属熔焊原理（第3版）课件：焊接材料

金属熔焊原理

焊接材料第一节焊条第二节焊丝与焊剂主要内容焊条：是指涂有药皮的供焊条电弧焊用的熔化电极。焊条药皮:是涂在焊芯表面的涂料层.焊芯:在焊接中作为电弧的电极,熔化后作为填充金属进入溶池而成为焊缝的一部分

第一节焊条第一节焊条（一）概述一、焊条的组成及其作用二、对焊条的基本要求三、焊条的分类四、焊条型号与牌号的编制方法（二）焊条的配方设计与焊条制造一、焊条的配方设计二、焊条制造简介三、焊条质量及工艺性能评定（三）焊条的性能、用途及其应用一、焊条的性能和用途二、典型焊条的冶金性能分析三、焊条的选用四、焊条的管理1.焊芯:在焊接中作为电弧的电极,熔化后作为填充金属进入溶池而成为焊缝的一部分焊芯由热轧金属盘条经冷拔到所需直径后再切成所需长度，无法轧制或冷拔的材料，用铸造的方法获得一、焊条的组成及其作用2.药皮：是涂在焊芯表面的涂料层药皮作用：保护、冶金处理、改善焊接工艺性能药皮原材料的作用：稳弧、造渣、造气、脱氧、合金化、增塑、粘结、成形药皮的组成物（1）矿物类：大理石、氟石、金红石、钛铁矿、云母、白泥（2）铁合金和金属粉类：锰铁、硅铁、钛铁等（3）有机物类：木粉、淀粉、纤维素等（4）化工产品类：钛白粉、水玻璃等一、焊条的组成及其作用1.满足接头的使用性能要求2.满足焊接工艺性能要求3.自身具有好的内外质量4.低的制造成本二、对焊条的基本要求

1.按焊条的用途分2、按熔渣碱度分酸性焊条：是指药皮中含有大量酸性氧化物的焊条，施焊后熔渣呈酸性碱性焊条：是指药皮中含有大量碱性氧化物的焊条，施焊后熔渣呈碱性3.按药皮主要成分分类4.按焊条性能特征分类碳钢焊条低合金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钢焊条铜及铜合金钢焊条铝及铝合金钢焊条特殊用途焊条三、焊条的分类1.焊条型号0-全位置焊1-全位置焊2-平角和横角焊4-立向下焊四、焊条型号与牌号的编制方法J422

钛钙型药皮，交直流两用熔敷金属的最低抗拉强度420MPa结构钢焊条J507低氢钠型药皮，直流反接熔敷金属的最低抗拉强度500MPa结构钢焊条E4303

钛钙型药皮，交直流两用熔敷金属的最低抗拉强度420MPa焊条E5015低氢钠型药皮，直流反接熔敷金属的最低抗拉强度500MPa焊条全位置焊全位置焊例2.焊条牌号四、焊条型号与牌号的编制方法

焊条牌号代表字母J结2.焊条牌号焊条类型代表字母焊条类型代表字母结构钢焊条低温钢焊条W温低合金钢焊条铸铁焊条Z铸钼和铬钼耐热钢焊条R热镍及镍合金焊条Ni镍铬不锈钢焊条G铬铜及铜合金焊条T铜铬镍不锈钢焊条A奥铝及铝合金焊条L铝堆焊焊条D堆特殊用途焊条TS特殊第三位数字所表示的含义第三位数字药皮类型电流种类焊条的种类１钛型交直流两用酸性２钛钙型交直流两用３钛铁型交直流两用４氧化铁型交直流两用５有机物型交直流两用６低氢钾型交直流两用碱性７低氢钠型直流反接一、焊条的配方设计1.设计的原则和方法选定焊芯品种；确定药皮组成2.焊条配方设计的一般程序1）根据焊缝金属的使用性能要求，初步拟定焊缝金属的合金系统2）根据母材的焊接性修订焊缝金属的合金系统3）按实际生产条件，确定合金化的方式，并选定焊芯4）根据焊缝金属合金系统特点及使用性能要求，确定药皮类型或配方的渣系5）根据选定的渣系性质及药皮类型，估算合金的损失，从而初步确定药皮中合金剂种类数量6）根据焊缝金属的性能、敢接工艺性能和焊条制造工艺的要求，考虑原材料的来源及经济合理性等方面情况，确定焊条药皮的初步配方7）试验与调整3.典型焊条药皮配方二、焊条制造简介（二）焊条的配方设计及焊条制造1.焊条质量的检测2.焊条工艺性能的评定焊接电弧的稳定性：J422好，J507差脱渣性：J422好，J507差飞溅程度：J422飞溅少，J507飞溅多焊条的熔化速度：适中焊条发尘量：J422少，J507多焊缝成形性：J422好，J507较好各种位置焊接的适应性：都适于全位置焊药皮发红：较轻三、焊条质量及工艺性能评定一、焊条的性能和用途（三）焊条的性能、用途及其选用钛钙型焊条的冶金性能分析1.氧化和脱氧能力：焊缝含氧量较多2.合金化：硅的过渡系数大，而锰的过渡系数小3.去氢：焊缝中含氢量较多4.脱硫、脱磷：脱硫、磷效果不好5.抗气孔能力：抗气孔的能力强6.抗锈能力：抗锈能力强7.抗裂纹能力：抗裂性不如低氢型焊条二、典型焊条的冶金性能分析(1)铁的氧化:熔渣中FeO数量增加是由于铁的氧化引起①电弧气氛中的氧直接使铁氧化

[Fe]+O=FeO②电弧气氛中CO2对铁的氧化

[Fe]+CO2=FeO+CO③熔渣中SiO2等氧化物与液态铁发生置换反应,使铁氧化

2[Fe]+(SiO2)=[Si]+2FeO1.氧化和脱氧能力(2)碳的氧化:焊芯中的碳没有完全过渡到焊缝里去

[C]+[O]→CO(3)锰的脱氧反应①在药皮加热阶段锰进行先期脱氧

Mn+1/2O2→MnO②在熔滴和熔池内锰进行沉淀脱氧

[Mn]+[FeO]→[Fe]+(MnO)(4)硅的脱氧反应

[Si]+2[FeO]→2Fe+(SiO2)1.氧化和脱氧能力由于熔渣中含有较多SiO2和TiO2等酸性氧化物,熔渣的酸度较大，易发生2[Fe]+(SiO2)=[Si]+2FeO反应生成的硅向焊缝里过渡。其次由于药皮里加入了较多的锰铁则:2[Mn]+(SiO2)=[Si]+2(MnO)生成的硅也过渡到焊缝中。但由于熔渣酸度大，氧化性强，锰的过渡系数小。2.合金化1.钛钙型焊条药皮材料中含有较多的结晶水，烘焙时不易去除；2.药皮中含的碳酸盐较少，电弧气氛的氧化性较弱，不利于去氢。3.去氢1.锰脱硫：虽然药皮中含锰铁，但因过渡系数小，熔池中含锰量低，故采用锰脱硫效果不好。2.碱性氧化物脱硫：酸性熔渣中碱性氧化物的活度很小，因此采用碱性氧化物脱硫效果不好。3.脱磷:脱磷需要同时存在CaO和FeO,由于酸性熔渣中CaO活度很小，因此不利于脱磷。4.脱硫、脱磷气孔种类：CO、H2、N2CO气孔：[FeO]+[C]=[Fe]+CO由于焊缝脱氧不完全，焊缝中FeO的量较多，此反应易发生。若冷却速度较慢，不易生成CO气孔。氢气孔和氮气孔：（1）具有CO沸腾作用，利于H2、N2的逸出（2）熔渣的润湿性好，保护作用强，防止氮气孔的生成5.抗气孔能力氧化皮的主要成分是Fe3O4•mH2O铁锈成分的为Fe2O3•nH2O。H2O高温会分解，生成H。高价氧化铁与铁作用还生成FeO，即

Fe3O4+Fe=4FeOFe2O3+Fe=3FeO

酸性焊条，少量的铁锈或氧化皮的影响不大。因为酸性熔渣中FeO容易形成复化物，活度较低，不易向熔池中过渡。此外，酸性渣的氧化性较强，所以对氢气孔也不敏感。6.抗锈能力（1）焊条熔渣脱硫、脱磷能力差（2）扩散氢含量较高故抗结晶裂纹和冷裂纹的能力不如低氢型焊条7.抗裂纹能力低氢型焊条的冶金性能１脱氧：脱氧能力强，对提高焊缝金属力学性能有利２合金化：锰的过渡系数大，硅的过渡系数小，其它合金元素的过渡系数大３去氢：焊条熔敷金属中含扩散氢量很低４脱硫．脱磷：脱硫能力较强．脱磷能力较差５抗气孔能力：抗气孔能力较弱,但正常情况下不形成气孔６抗锈能力：弱7抗裂纹能力：抗结晶裂纹和冷裂纹能力较强二、典型焊条的冶金性能分析三、焊条的选用四、焊条的管理（一）焊丝一、焊丝的作用与分类二、实芯钢焊丝三、药芯焊丝（二）焊剂一、焊剂的作用及分类二、焊剂的型号与牌号三、对焊剂的要求四、焊剂的选用及制造第二节焊丝与焊剂作用：填充金属、传导焊接电流1按用途分碳钢焊丝低合金钢焊丝不锈钢焊丝硬质合金钢堆焊焊丝铜及铜合金焊丝铝及铝合金焊丝铸铁气焊焊丝2按方法分气焊用焊丝埋弧焊用焊丝气体保护焊用焊丝电渣焊用焊丝3按截面形状分实芯钢焊丝药芯焊丝一、焊丝的作用与分类1埋弧自动焊用实芯钢焊丝的牌号二、实芯钢焊丝2.气体保护焊用焊丝型号二、实芯钢焊丝化学成分分类代号的内容为：碳钢焊丝用一位数字，从1~7共7个型号铬钼钢焊丝用字母B表示，“B”后面数字代表同一合金系统的不同编号镍钢焊丝用字母“C”表示锰钼钢焊丝用字母“D”表示二、实芯钢焊丝

1.药芯焊丝的特点优点：1）对各种钢材的焊接适用性强2）工艺性能好，焊缝成形美观3）熔敷速度快，生产效率高。4）可用较大焊接电流进行全位置焊接。缺点：1）焊丝制造过程复杂。2）焊接时，送丝较实芯焊丝困难。3）焊丝外表容易锈蚀，粉剂易吸潮，因此对药芯焊丝保存与管理的要求更为严格。三、药芯焊丝三、药芯焊丝2.药芯焊丝的种类及其焊接特性（1）按焊丝结构分（2）按保护方式分（3）按药芯性质分3.药芯焊丝型号三、药芯焊丝3.药芯焊丝牌号三、药芯焊丝焊剂的分类（1）按制造方法分:1.熔炼焊剂:将各种配料混合加热熔化,然后水冷粒化,烘干、筛选而成.2.烧结焊剂:将各种粉料加入粘结剂并搅拌之后,经600-1000℃加热,烧结成块,然后粉碎筛选而成3.粘结焊剂:又称陶质焊剂,将一定比例的各种粉料加入适量粘结剂,经混合、搅拌、造粒的低温400℃烘干而成一、焊剂的作用及分类（2）按化学成分分类（3）按焊剂的化学性质分类酸性焊剂、中性焊剂、碱性焊剂（4）按用途分类一、焊剂的作用及分类1.焊剂的型号二、焊剂的型号与牌号2.焊剂的牌号（1）熔炼焊剂1)牌号前”HJXXX”表示埋弧焊及电渣焊用熔炼焊剂2)第一位数字表示焊剂中MnO的含量3)第二位数字表示焊剂中SiO2,CaF2的含量4)第三位数字表示同一类型焊剂的不同牌号5)对同一牌号焊剂生产两种颗粒度时,在细颗粒焊剂后加”X”二、焊剂的型号与牌号

焊剂牌号第一位数字的意义

牌号

焊剂类型氧化锰含量％HJ1XX

无锰<2HJ2XX

低锰2~15HJ3XX

中锰15~30HJ4XX

高锰>30

牌号

焊剂类型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焊剂牌号第二位数字的意义HJX5X中硅中氟型SiO210~30CaF210~30

牌号

焊剂类型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其他焊剂牌号第二位数字的意义

焊剂牌号

熔渣渣系类型SJ1XX

氟碱型SJ2XX

高铝型SJ3XX

硅钙型SJ4XX

硅锰型SJ5XX

铝钛型SJ6XX

其他3)牌号第二.三位数字表示同一类型渣系焊剂不同牌号（2）烧结焊剂1)牌号前”SJXXX”表示埋弧焊用烧结焊剂2)牌号第一位数字表示焊剂熔渣的渣系焊剂应具有良好的冶金性能焊剂应具有良好的工艺性能焊剂的颗粒度应符合要求焊剂含水量WH2O≤0.10％焊剂中机械夹杂物含量不大于0.30％焊剂的含硫量Ws≤0.060％Wp≤0.080％三、对焊剂的要求高硅焊剂:焊剂中含WSiO2>30％以硅酸盐为主,具有良好的工艺性能，适用于交流电源，电弧稳定，脱渣容易，焊缝成形美观，对铁锈敏感性小，焊缝扩散氢含量低，抗裂纹性好。中硅焊剂:由于这种焊剂含SiO2量较少,含CaO和MgO较