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1、Presented by Feng金属熔焊原理及材料焊接金属熔焊原理及材料焊接第四章 焊接材料及选用Contents 目录1.1焊条的组成及作用1.2焊条的分类焊丝2焊条12.1焊丝的作用及分类2.3焊接熔渣焊剂33.1焊剂的作用及分类3.2焊剂的型号与牌号3.3焊剂的选用及保管其他焊接材料41.3焊条的型号1.4焊条的型号2.2实心焊丝1.5常用焊条型号与牌号的对照1.4焊条的选用及管理2.3药芯焊丝4.1焊接用气体的性质4.2钨极4.3气熔焊剂从资源、环保、运输、劳力等方面考虑：我国焊接材料的发展应逐步限制焊条的产量，加快焊丝，特别是药芯焊丝的增长速度！重视焊接新材料的开发！（CO2焊接电
2、源和自动化弧焊设备,甚至焊接物理的发展亦要相应发展）CO2气体保护焊使用量迅速增加；焊接机械化自动化技术改造加快；焊接机器人的数量在汽车、汽车零部件、机车车辆等制造业中明显增多；使焊接自动化率有所提高！近七年来焊接存在的主要问题长期对焊接产业的统计工作不重视缺乏明确的全国焊接技术发展规划全国焊接生产水平的发展不均衡焊条产量偏高、优质品种少、研发实力弱焊接机械化自动化总体水平低，焊接机器人、焊接专机、变位机的用量少电焊机企业数量多、规模小，集团化差，企业开发能力弱焊接技术人员和焊工的教育与培训没有形成完整统一的体系，与国际接轨的进程慢仍将是制造业的重要加工工艺，它是一种精确、可靠、低成本，并且是
3、采用高科技连接材料的方法。目前还没有其它方法能够比焊接更为广泛地应用于金属的连接，并对所焊的产品增加更大的附加值。美国与德国专家对21世纪焊接技术发展的预测：焊接（到2030年）专家还认为接、切割、涂敷工艺，现在以及将来，都是具有最大可能成功地将各种材料加工成可投入市场的产品的首选方法。焊接不应再是一种“应召产业”，它将逐步集成到产品的全寿命过程，从设计、开发、制造到维修、再循环的各个阶段。焊接将被认为对改善产品全寿命的成本、质量和可靠性是至关重要的手段，而且对提高产品的市场竞争力有重要贡献。11 焊条是焊条电弧焊用的焊接材料。焊条电弧焊时，焊条即做电极，又作填充金属熔化后与母材熔合形成的焊缝
4、。1焊条3 焊剂2 焊丝4 其他焊接材料焊条12 1.1 焊条的组成及应用焊条=焊芯+药皮l常用的焊条直径（即焊条芯的直径）为2.56mm，长度在350450mm。l夹持部分约一般占总长度的1/16。l10大类（或11大类）焊条，构造相同。1焊条3 焊剂2 焊丝4 其他焊接材料焊芯药皮焊条中被药皮包覆的金属芯称为焊芯。焊芯一般是一根具有一定长度及直径的钢丝。焊芯的作用1.传导焊接电流；2.焊芯本身熔化作为填充金属。压涂在焊芯表面的涂料层称为药皮。焊条药皮是由各种矿物类、铁合金、金属类、有机物类及化工产品等原料组成。药皮的作用1.机械保护作用2.冶金处理渗合金作用3.改善焊接工艺性能13 焊条种
5、类所用焊芯低碳钢焊条低合金高强钢焊条低合金耐热钢焊条不锈钢焊条堆焊用焊条铸铁焊条有色金属焊条 低碳钢焊芯(H08A等)低碳钢或低合金钢焊芯低碳钢或低合金钢焊芯不锈钢或低碳钢焊芯低碳钢或合金钢焊芯低碳钢、铸铁、非铁合金焊芯有色金属焊芯 lGB/1495.7-1999 焊接用钢丝和 GB178541999 焊接用不锈钢丝的规定，用于焊芯的专用的金属丝(称焊丝)分为碳素结构钢、低合金结构钢和不锈钢3类。l铸铁与有色金属焊丝尚无国家标准。不同种类焊条所用焊芯1焊条3 焊剂2 焊丝4 其他焊接材料14 1焊条3 焊剂2 焊丝4 其他焊接材料原料名称作用稳弧剂成型剂粘结剂合金剂脱氧剂造气剂造渣剂K，C0，
6、Na，C0，长石，大理石，钛白粉，钠水玻璃，钾水玻璃改善引弧性能，提高电弧稳定性菱苦土、白云石、纤维素、大理石造成一定量的气体，隔绝空气，保护焊接熔滴和熔池大理石、萤石、菱苦土、长石、锰矿、钛铁矿、钛白粉、金红石造成具有一定物理-化学性能的熔渣保护焊缝，并与液态金属发生冶金反应。锰铁、硅铁、铬铁、钼使焊缝金属获得必要的合金成分锰铁、硅铁、钛铁、铝粉、石墨降低电弧气氛和熔渣的氧化性，去除金属中的氧白泥、云母、钛白粉、纤维素使药皮具有一定塑性，弹性和流动性，便于挤压在焊条芯上钾水玻璃、钠水玻璃将药皮牢固的粘在焊条芯上。15 1.2.焊条的分类分类方法 类别名称 电源种类 按药皮成分分类 不定型 不
7、规定 氧化钛型 交、直流 钛钙型 交、直流 钛铁矿型 交、直流 氧化铁型 交、直流 纤维素型 交、直流 低氢钾型 交、直流 低氢钠型 直流 石墨型 交、直流 盐基型 直流 1焊条3 焊剂2 焊丝4 其他焊接材料分类方法 类别名称 特征字母及表示法按焊条用途分类 结构钢焊条 J钼和铬钼耐热钢焊条R不锈钢焊条 G A 堆焊焊条 D低温钢焊条 W铸铁焊条 Z镍和镍合金焊条 Ni铜和铜合金焊条 T 铝和铝合金焊条 L特殊用途焊条 TS分类方法 类别名称 电源种类 按熔渣酸碱性分类 酸性焊条 碱性焊条 按焊条性能分类 超低氢焊条 低尘低毒焊条 立向下焊条 底层焊条 铁粉高效焊条 抗潮焊条 水下焊条 重力
8、焊条 躺焊焊条 16 酸性焊条和碱性焊条1焊条3 焊剂2 焊丝4 其他焊接材料1、酸性焊条药皮中含有大量酸性造渣物（TiO2、SiO2 等）。酸性焊条能交直流两用，焊接工艺性能较好，但焊缝的力学性能，特别是冲击韧度较差，适用于一般低碳钢和强度较低的低合金结构钢的焊接，是应用最广的焊条。2、碱性焊条药皮中含有大量碱性造渣物（CaO、Na2O等）。碱性焊条脱硫、脱磷能力强，焊接接头含氢量很低，故又称为低氢型焊条。碱性焊条的焊缝具有良好的抗裂性和力学性能，但工艺性能较差，一般用直流电源施焊，主要用于重要结构（如锅炉、压力容器和合金结构钢等）的焊接。17 1焊条3 焊剂2 焊丝4 其他焊接材料酸酸性性
9、焊焊条条碱碱性性焊焊条条1、对水、铁锈的敏感性不大，使用前经100150烘焙1h2、电弧稳定，可用交流或直流施焊3、焊接电流较大4、可长弧操作5、合金元素过渡效果差6、熔深较浅，焊缝成形较好7、熔渣呈玻璃状，脱渣较方便8、焊缝的常、低温冲击韧度一般9、焊缝的抗裂性较差l0、焊缝的含氢量较高，影响塑性11、焊接时烟尘较少 1、对水、铁锈的敏感性较大，使用前经300350烘焙l2h2、须用直流反接施焊；药皮加稳弧剂后，可交、直流两用施焊3、同规格酸性焊条约小10左右4、须短弧操作，否则易引起气孔5、合金元素过渡效果好6、熔深稍深，焊缝成形一般7、熔渣呈结晶状，脱渣不及酸性焊条8、焊缝的常、低温冲击
10、韧度较高9、焊缝的抗裂性好10、焊缝的含氢量低11、焊接时烟尘稍多 18 1.3 焊条的型号以结构钢为例: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，第三、四位数字表示焊接电流种类及药皮类型。1焊条3 焊剂2 焊丝4 其他焊接材料焊条的型号是按国家有关标准与国际标准确定的。19 1焊条3 焊剂2 焊丝4 其他焊接材料我国现行有关焊条的国家标准，主要有以下各项:GB/T 51172012非合金钢及细晶粒钢焊条GB/T 51182012热强钢焊条GB/T 325332016高强钢焊条GB/T 9832012不锈钢焊条GB/T 39652012熔
11、敷金属中扩散氢测定方法GB/T 138142008镍及镍合金焊条GB/T 100442006铸铁焊条及焊丝GB/T 9842001堆焊焊条GB/T 36692001铝及铝合金焊GB/T 51172012规定了非合金钢及细晶粒钢焊条的型号、技术要求、试验方法及检验规则等内容GB/T 51172012适用于抗拉强度低于570MPa的非合金钢及细晶粒钢焊条。GB/T 51172012明确规定了焊条型号按熔敷金属力学性能、药皮类型、焊接位置、电流类型、熔敷金属化学成分和焊后状态等进行划分。20 E 4 303表示焊条药皮为钛型，并可采用交流或直流正、反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
12、小值 表示焊条完整的焊条型号举例如下：1焊条3 焊剂2 焊丝4 其他焊接材料21 焊条药皮类型代号1焊条3 焊剂2 焊丝4 其他焊接材料22 续表：1焊条3 焊剂2 焊丝4 其他焊接材料23 以结构钢为例：牌号，编制法。JXXX,J为结构钢焊条，第3个数字，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。1焊条3 焊剂2 焊丝4 其他焊接材料1.4 焊条的牌号焊条牌号是由焊条生产厂家制定的。属于同一药皮类型，符合相同焊条型号、性能的产品统一命名为同一个牌号。24 焊条牌号第三位数字的含义焊条牌号药皮类型焊接电源种类口0 不定型 不规定 口1 氧化钛型 交流或直流 口2 钛钙型 交
13、流或直流 口3 钛铁矿型 交流或直流 口4 氧化铁型 交流或直流 口5 纤维素型 交流或直流 口6 低氢钾型 交流或直流 口7 低氢钠型 直流 口8 石墨型 交流或直流 口9 盐基型 直流 1焊条3 焊剂2 焊丝4 其他焊接材料25 1.5 常用焊条型号与牌号的对照序号序号型号型号牌号牌号序号序号型号型号牌号牌号1E4303J42210E5003-1M3R1022E4311J42511E5015-1M3R1073E4316J42612E5503-CMR2024E4315J42713E5515-CMR2075E5003J50214E5515-1CMR3076E5016J50615E5514-2C
14、MWVBR3477E5015J50716E6215-2C1MR4078E5015-GJ507MoNb、J507NiCu17E5515-N5R707Ni9E5515-GJ557、J557Mo、J557MoV18E5516-N7W906Ni1焊条3 焊剂2 焊丝4 其他焊接材料26 1.6 焊条的管理1焊条3 焊剂2 焊丝4 其他焊接材料计划采购一级库待验区复验一级库定额发料二级库烘干发放保温筒领用焊条头剩余焊条退货降级使用27 药芯焊丝药芯焊丝1 焊条3 焊剂2焊丝4 其他焊接材料2.焊丝焊丝是焊接时作为填充金属或同时用来导电的金属丝。它是埋弧焊、电渣焊、气体保护焊与气焊的主要焊接材料。28 焊
15、丝的作用及分类：1 焊条3 焊剂2焊丝4 其他焊接材料按照适用的焊接方法按照焊丝的形状结构按照适用的金属材料埋弧焊焊丝CO2焊焊丝钨极氩弧焊焊丝自保焊焊丝电渣焊焊丝实心焊丝药芯焊丝活性焊丝低碳钢低合金钢焊丝硬质合金堆焊焊丝铝、铜与铸铁焊丝29 l实芯焊丝1 焊条3 焊剂2焊丝4 其他焊接材料(一)埋弧焊用实心焊丝123低锰焊丝 含Mn 0.2%0.8%中锰焊丝 含Mn 0.8%1.5%高锰焊丝 含Mn 1.5%2.2%4MnMo焊丝 含Mn 1%以上30 （二）CO2焊实心焊丝（三）其他用途的实心焊丝1 焊条3 焊剂2焊丝4 其他焊接材料1.非铁金属及铸铁焊丝.31 l根据横截面形状分：1 焊
16、条3 焊剂2焊丝4 其他焊接材料32 l药芯焊丝的特点：1 焊条3 焊剂2焊丝4 其他焊接材料综合成本低焊丝制造过程复杂焊接工艺性能焊丝熔覆速度快焊接适应性强药芯焊丝的特点33 3.焊剂焊剂焊接时，能够熔化形成熔渣的和气体，对熔化金属起保护作用并进行复杂的冶金反应的颗粒状物质叫焊剂。1 焊条3焊剂2 焊丝4 其他焊接材料34 焊剂的作用及分类：1 焊条3焊剂2 焊丝4 其他焊接材料按制造方法分类熔炼焊剂非熔炼焊剂按焊剂化学成分分类按氧化物性质分 按SiO2含量分 按MnO含量分按CaF2含量分 35 1 焊条3焊剂2 焊丝4 其他焊接材料l按SiO2含量分3低硅焊剂焊剂含SiO2 10%2中硅
17、焊剂焊剂含SiO2 10301高硅焊剂焊剂含SiO2 30%LOREMIPSUMDOLOR36 1 焊条3焊剂2 焊丝4 其他焊接材料l按MnO含量分2中锰焊剂含MnO 1530%3低锰焊剂含MnO 25%1高锰焊剂含氧化锰MnO 30%4无锰焊剂不加MnO，焊剂中 MnO是混入的杂质MnO 2%37 1 焊条3焊剂2 焊丝4 其他焊接材料l按CaF2含量分3低氟焊剂含CaF2 10%2中氟焊剂含CaF2 1030%1高氟焊剂含CaF230%38 以硅酸盐为主 SiO2 30%，SiO2 高有通过焊剂向焊缝里过渡硅作用。高硅焊剂又可分为高硅高锰焊剂，高硅中锰焊剂、高硅低焊剂、高硅无锰焊剂 1
18、焊条3焊剂2 焊丝4 其他焊接材料(一)熔炼焊剂.高硅焊剂 高硅高锰焊剂高硅中锰焊剂高硅低焊剂高硅无锰焊剂39 .中硅焊剂 l含SiO2数量较低，CaO(FeO)MgO量较多，碱度较高属于弱氧化性焊剂。l中硅焊剂配合适当焊丝焊接合金结构钢，弱氧化性中硅焊剂，焊缝金属含量高，抗冷裂纹能力弱。l在中硅焊剂中加相当数量FeO，氧化性 这种焊剂为中硅氧化性焊剂，焊缝金属中又具有相当高的韧性，用于焊接高强钢。1 焊条3焊剂2 焊丝4 其他焊接材料40 焊剂对基本金属无氧化作用，配合相应焊丝，焊接高合金钢如：不锈钢等.低硅焊剂 1 焊条3焊剂2 焊丝4 其他焊接材料焊剂由MgOCaF2Al2O3CaO组成
19、MgOCaF2Al2O3CaO41 (二)烧结焊剂“SJ”系列烧结焊剂是采用硅酸盐、碳酸盐、金属氧化物、氟化物及铁合金、纯金属等粉剂按照焊接冶金要求配成不同酸碱度焊剂。通过成粒，低温干燥和高温烧结等工艺制成烧结型焊剂。烧结型焊剂不但具有优良的焊接工艺，最大的有点是通过焊剂向焊缝金属中渗合金，从而降低了对焊丝化学成分的成本，是当前世界上广泛采用的一种新型焊接材料。1 焊条3焊剂2 焊丝4 其他焊接材料42 1 焊条3焊剂2 焊丝4 其他焊接材料烧结焊剂与熔炼焊剂相比具有下列优、缺点吸湿性大，易增加焊缝含氢量，必须焊前烘干对焊接参数变动敏感，会引起焊缝化学成分不均匀抗气孔能力比熔炼焊剂强加合金剂，
20、合金化强烧结焊剂中加脱氧剂，脱氧充分。熔炼焊剂中则不能加脱氧剂生产成本低、节能、生产效率高43 焊剂型号编制方法1.国标GB/T 5293-1999埋弧焊用碳钢焊丝和焊剂HJ X1 X2 X3Hxxx焊丝牌号拉伸试样和冲击试样的状态埋弧焊用碳钢焊剂焊缝金属的拉伸力学性能焊缝金属冲击功AK27J时的最低实验温度1 焊条3焊剂2 焊丝4 其他焊接材料44 1 焊条3焊剂2 焊丝4 其他焊接材料45 1.牌号前加“HJ”两字表示埋弧焊及电渣焊用熔炼型、烧结型、陶质焊剂。2.牌号第一数字表示焊剂中MnO含量1 焊条3焊剂2 焊丝4 其他焊接材料HJ无锰HJ低锰HJ中锰HJ高锰HJ陶质型HJ烧结型HJ待
21、发展46 3.牌号第位数字表示焊剂中氧化硅 氟化钙含量1 焊条3焊剂2 焊丝4 其他焊接材料HJ低硅低氟HJ高硅低氟 HJ中硅中氟HJ低硅高氟 HJ中硅低氟HJ低硅中氟HJ高硅中氟HJ待发展HJ中硅高氟47 1 焊条3焊剂2 焊丝4 其他焊接材料4.牌号第三位数字表示同一类型焊剂的不同牌号 按、顺序排列5.对同一牌号焊剂生产两种粒度时，在细粒产品后加一个细字例如、HJ表示埋弧焊及电渣焊所用焊剂，高锰高硅低氟型 48 4其他焊接材料：1.焊接用气体2.钨极气焊溶剂1 焊条3 焊剂2 焊丝4其他焊接材料49 焊接用气体1 焊条3 焊剂2 焊丝4其他焊接材料50 4.1焊接用气体分类1 焊条3 焊剂
22、2 焊丝4其他焊接材料保护性气体气体保护焊（二氧化碳气体保护焊、惰性气体保护焊）中所用的气体。焊接时保护气体既是焊接区域的保护介质，也是产生电弧的气体介质。气焊、切割时用的气体气焊和切割主要是依靠气体燃烧时产生的热量集中的高温火焰完成。包括二氧化碳（CO2）、氩气（Ar）、氦气（He）、氧气（O2）、可燃气体（C2H2）、混合气体等。二氧化碳（CO2氩气（Ar）氦气（He）氧气（O2）可燃气体（C2H2）混合气体（C2H2）51 二氧化碳气体（CO2）CO2气体是氧化性保护气体，CO2有固态、液态、气态三种状态。纯净的CO2气体无色、无味。CO2气体在0和1atm（101325Pa）下，密度是
23、1.9768g/L，是空气的1.5倍。CO2易溶于水，当溶于水后略有酸味氩气（Ar）氩气是空气中除氮、氧之外，含量最多的一种稀有气体，其体积分数约0.935%。氩气无色无味，在0和1atm（101325Pa）下，密度是1.78g/L,约为空气的1.25倍。氩气的沸点为-186，介于氧气（-183）和氮气（-196）的沸点之间。分馏液态空气制取氧气时，可同时制取氩气。1 焊条3 焊剂2 焊丝4其他焊接材料52 气焊、切割用气体根据气体的性质，气焊、切割用气体又可以分为两类，即助燃气体（O2）和可燃气体 1 焊条3 焊剂2 焊丝4其他焊接材料53 焊接用气体的选用 1 焊条3 焊剂2 焊丝4其他焊接材料54 不同材料焊接时保护气体的适用范围 熔化极惰性气体保护焊时不同被焊材料适用的保护气体 1 焊条3 焊剂2 焊丝4其他焊接材料55 不同材料焊接用混合气体及适用范围 1 焊条3 焊剂2 焊丝4其他焊接材料56 l其它焊接材料钨极1 焊条3 焊剂2 焊丝4其他焊接材料气熔焊剂金属熔焊原理及材料焊接第四章焊接材料及选用本章结束 谢谢!