第四章 焊接材料及选用.ppt

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1、第四章第四章焊接材料及选用焊接材料及选用1我国焊接材料生产和消耗的概况我国焊接材料生产和消耗的概况及存在的主要问题及存在的主要问题23表表1我国钢材消费量与焊接材料产量我国钢材消费量与焊接材料产量注：焊材产量由于缺乏精确统计，表列焊材产量的误差在5%左右。2006年，按国际钢铁协会统计，全世界钢产量12.39亿吨，按有关资料综合测算，全世界焊接材料产量约为600多万吨。因此2006年中国钢产量占全世界钢产量的34%1，中国焊材产量占全世界焊材总产量的50%左右2。2007年我国钢材消费量达到4.54.8亿吨左右。据有关专家预测，10年后我国钢材消费量可能达到67亿t。因此相应焊接材料需求量可能

2、达400450万吨2。4我国焊接材料生产我国焊接材料生产 和消耗的概况和消耗的概况从焊接材料的生产可以反映一从焊接材料的生产可以反映一个国家焊接技术的总体情况个国家焊接技术的总体情况 5表表2我国焊材的产量和结构比例我国焊材的产量和结构比例表表32004年发达国家的焊材需求量和使用比例年发达国家的焊材需求量和使用比例67373家特大、大、中型工厂耗用焊材的比例家特大、大、中型工厂耗用焊材的比例7从资源、环保、运输、劳力等方面考虑：从资源、环保、运输、劳力等方面考虑：-我国焊接材料的发展我国焊接材料的发展应逐步限制焊条的产量，应逐步限制焊条的产量，加快焊丝，特别是药芯焊丝加快焊丝，特别是药芯焊丝

3、的增长速度！的增长速度！重视焊接新材料的开发！重视焊接新材料的开发！-（CO2焊接电源和自动化弧焊设备焊接电源和自动化弧焊设备甚至焊接物理的发展亦要相应发展）甚至焊接物理的发展亦要相应发展）8近七年来，近七年来，CO2气体保护焊使用量气体保护焊使用量迅速增加；焊接机械化自动化技术迅速增加；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；使焊接自动化率有业中明显增多；使焊接自动化率有所提高！所提高！9CO2焊丝用量/CO2焊丝+焊条总重量10111999年统计数据年统计数据全国机械工业企业数

4、：40,675家原机械部统计企业数：7,914家全国焊接有关企业数：7,312家其中：特大型企业占0.23%消耗钢材15%大型企业数占12.14%消耗钢材40%中型企业数占25.47%消耗钢材25%小型企业数占62.16%消耗钢材20%我国制造业中以焊接为主要加工工艺的企业数量我国制造业中以焊接为主要加工工艺的企业数量我国制造业中以焊接为主要加工工艺的企业数量我国制造业中以焊接为主要加工工艺的企业数量12焊接存在的主要问题：长期对焊接产业的统计工作不重视；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；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；全国焊接生产水

5、平的发展不均衡；焊条产量偏高、优质品种少、研发实力弱；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；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，企电焊机企业数量多、规模小，集团化差，企业开发能力弱；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完整统一的体系，与国际接轨的进程慢。13美国与德国专家对美国与德国专家对21世纪世纪焊接技术发展的预测：焊接技术发展的预测：焊接焊接（到（到（到（到2020202

6、0年）年）年）年）仍将是制造业的重要仍将是制造业的重要加工工艺，它是一种精确、可靠、低加工工艺，它是一种精确、可靠、低成本，并且是采用高科技连接材料的成本，并且是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。对所焊的产品增加更大的附加值。14专家还认为：专家还认为：连接、切割、涂敷工艺，现在以及将来，都连接、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投入市场的产品的首选方法首选方法。

7、焊接不应再是一种焊接不应再是一种“应召产业应召产业”，它将逐步，它将逐步集成到产品的全寿命过程，从设计、开发、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。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，而且对提高量和可靠性是至关重要的手段，而且对提高产品的产品的市场竞争力市场竞争力有重要贡献。有重要贡献。151 焊条2 焊剂3 焊丝第四章第四章 焊接材料焊接材料4 焊接用气体5 其它焊接材料16重点内容重点内容1、焊条分类及制备2、焊条、焊剂及焊丝的型号和牌号3、典型焊条的冶金性能4、

8、焊剂的性能用途5、气保焊丝和药芯焊丝171 1 焊条焊条日本日亚NSA-308A焊条AWSE308L-16直径：3.2mm钛钙型药皮的超低碳Cr19Ni10不锈钢不锈钢焊条。有良好的抗晶间腐蚀性能。交直流两用。焊接工艺性能良好。用于焊接超低碳Cr19Ni10不锈钢结构，也可用于工作温度在300摄氏度耐腐蚀的0Cr19Ni11Ti不锈钢结构18 一焊条分类一焊条分类（一）焊条用途分（一）焊条用途分 ：1、结构钢焊条（J）2、钼和铬钼耐热钢焊条（R）3、不锈钢焊条（A、G）4、堆焊焊条（D）5、低温钢焊条（W）6、铸铁焊条（Z）7、镍及镍合金焊条（Ni）8、铜及铜合金焊条（T）9、铝及铝合多焊条（

9、L）10、特殊用途焊条（TS）19图7-1-1 电焊条的结构n常用的焊条直径（即焊条芯的直径）为2.56mm，长度在350450mm。n夹持部分约一般占总长度的1/16。n10大类（或11大类）焊条，构造相同。20nGB/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。n铸铁与有色金属焊丝尚无国家标准。表表表表 7-1-1 7-1-1 7-1-1 7-1-1 各类焊接条所用的焊芯各类焊接条所用的焊芯各类焊接条所用的焊芯各类焊接条所用的焊芯焊条种类 所 用 焊 芯 低碳钢焊条低合金高强钢焊条低

10、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 21(二二)按熔渣的酸碱性分按熔渣的酸碱性分(药皮成分药皮成分)(三三)按焊条药皮的类型按焊条药皮的类型 氧化钛型、钛钙型、钛铁矿型、氧化铁型、纤维素型、低氢型等1、酸性焊条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、碱性焊条碱性焊条药皮中含

11、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。22弧焊焊条的分类弧焊焊条的分类分类方法 类别名称 电源种类 特征字母及表示法按药皮成分分类 不定型 不规定 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 按熔渣酸碱性分类 酸性焊条 碱性焊条 按焊条用途分类 结构钢焊条 J钼和铬钼耐热钢

12、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 重力焊条 躺焊焊条 23酸性焊条和碱性焊条的特性对比酸性焊条和碱性焊条的特性对比酸 性 焊 条 碱 性 焊 条 1 1对水、铁锈的敏感性不大，使对水、铁锈的敏感性不大，使用前经用前经100100150150烘焙烘焙1h1h2 2电弧稳定，可用交流或直流施焊电弧稳定，可用交流或直流施焊3 3焊接电流较大焊接电流较大4 4可长弧操作可长弧操作5 5合金元素过渡效

13、果差合金元素过渡效果差6 6熔深较浅，焊缝成形较好熔深较浅，焊缝成形较好7 7熔渣呈玻璃状，脱渣较方便熔渣呈玻璃状，脱渣较方便8 8焊缝的常、低温冲击韧度一般焊缝的常、低温冲击韧度一般9 9焊缝的抗裂性较差焊缝的抗裂性较差l0l0焊缝的含氢量较高，影响塑性焊缝的含氢量较高，影响塑性1111焊接时烟尘较少焊接时烟尘较少 1 1对水、铁锈的敏感性较大，使对水、铁锈的敏感性较大，使用前经用前经300300350350烘焙烘焙l l2h2h2 2须用直流反接施焊；药皮加稳须用直流反接施焊；药皮加稳弧剂后，可交、直流两用施焊弧剂后，可交、直流两用施焊3 3同规格酸性焊条约小同规格酸性焊条约小1010左右

14、左右4 4须短弧操作，否则易引起气孔须短弧操作，否则易引起气孔5 5合金元素过渡效果好合金元素过渡效果好6 6熔深稍深，熔深稍深，焊缝焊缝成形一般成形一般7 7熔渣呈结晶状，脱渣不及酸性熔渣呈结晶状，脱渣不及酸性焊条焊条8 8焊缝的常、低温冲击韧度较高焊缝的常、低温冲击韧度较高9 9焊缝的抗裂性好焊缝的抗裂性好1010焊缝的含氢量低焊缝的含氢量低1111焊接时烟尘稍多焊接时烟尘稍多 241 1、焊条的型号、焊条的型号 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，第三、四位数字表示焊接

15、电流种类及药皮类型。二、焊条的型号与牌号二、焊条的型号与牌号25完整的焊条型号举例如下：完整的焊条型号举例如下：E4315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26常见焊条型号常见焊条型号272 2、焊条的牌号、焊条的牌号 n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。n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。28J507焊条为例焊条为例J507低氢型药皮、直流焊缝金属抗拉强度不低于49

16、0MPa结构钢焊条29焊条牌号焊条牌号第三位数字第三位数字的含义的含义焊条牌号焊条牌号 药皮类型药皮类型 焊接电源种类焊接电源种类口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 n表中“口”表示焊条牌号中的拼音字母或汉字，各类焊条的拼音字母代号见表7-5中的特征字母及表示方法栏。n“”表示牌号中的前两位数字。30三、焊条的组成三、焊条的组成作用：作用：导电、填充金属、焊芯材料有选择性：用量

17、最多的是用量最多的是H08H08、H08AH08A还有还有H08EH08E。.焊芯（焊丝）焊芯（焊丝）n低碳钢焊芯中的含碳量，应在保证与母材基本等强度低碳钢焊芯中的含碳量，应在保证与母材基本等强度的条件下含碳量越少越好。的条件下含碳量越少越好。C，气孔和裂纹，气孔和裂纹，飞溅，飞溅，使焊接过程不稳定。使焊接过程不稳定。nMn是焊芯中的有益元素，脱硫、脱氧是焊芯中的有益元素，脱硫、脱氧nSi易氧化成易氧化成SiO2，夹杂物，焊芯中越少越好，夹杂物，焊芯中越少越好nS、P，引起裂纹和气孔，严格控制，引起裂纹和气孔，严格控制312.药皮药皮作用：作用：n稳弧稳弧改善焊条的引弧性和提高电弧的稳定性改善

18、焊条的引弧性和提高电弧的稳定性n造气造气产生的气体起到保护熔池和熔滴金属的作用产生的气体起到保护熔池和熔滴金属的作用n造渣造渣形成的熔渣对液体金属起保护和冶金作用形成的熔渣对液体金属起保护和冶金作用n脱氧脱氧对熔化的焊缝金属脱氧对熔化的焊缝金属脱氧n合金化合金化对熔化金属起参合金作用对熔化金属起参合金作用n粘结粘结把药皮材料涂覆到焊芯上，使药皮具有一定强度把药皮材料涂覆到焊芯上，使药皮具有一定强度n成形成形使药皮具有一定塑性、弹性和流动性，以便焊条使药皮具有一定塑性、弹性和流动性，以便焊条压制而不开裂。压制而不开裂。32常有焊条药皮原料的种类、名称和作用常有焊条药皮原料的种类、名称和作用 33

19、四、焊条的工艺性能四、焊条的工艺性能1.焊接电弧的弧定性焊接电弧的弧定性(稳弧性稳弧性)影响因素：焊条药皮成份，电源的特性，焊接规范等。若药皮中含低电离电压元素，电离电压若药皮中含低电离电压元素，电离电压稳弧性稳弧性某些元素的电离电压元素KNaBaCaTiMnFeSiCHOFCO2电离电压4.325.125.166.086.817.407.837.9411.2213.5313.5618.614.3焊条的工艺性能主要包括：焊接电弧的稳定性、焊缝成形、在各种位置焊接的适应性、飞溅、脱渣性、焊条的熔化速度、药皮发红的程度及焊条发尘量等。34碱性焊条：J507,低氢型,电弧稳定性不好电弧稳定性不好原因

20、:药皮中含萤石较多,CaF2氟电离势高18.6伏,与电子亲和力大,夺取电弧中的电子,形成负离子,恶化电弧的稳定性。J506加入了低电离势物质，K、Na则可用交、直流。但K、Na与F的亲和力大，KF、NaF有毒。酸性焊条：SiO2、TiO2、CaO、云母、长石中含K2O、Na2O等，稳弧性好。352.2.焊缝成型性焊缝成型性 操作技术、熔渣熔点、粘度与表面张力，还与熔渣的物理性质有关。良好的焊缝成形：良好的焊缝成形：表面光滑，波纹细密美观，焊缝的几何形状及尺寸正确。焊缝应圆滑地向母材过渡，余高符合标准，无咬边等缺陷。363.3.在各种位置焊接适应性在各种位置焊接适应性 焊缝位置：焊缝位置：平焊平

21、焊、立焊立焊、仰焊仰焊、横焊横焊 一般焊条均可进行平焊,但不是所有焊条均可立、仰、横焊。立、仰、横焊难点在于立、仰、横焊难点在于立、仰、横焊难点在于立、仰、横焊难点在于:重力作用下焊条熔滴不易向熔池过渡;熔池金属和熔渣向下流。37解决方法解决方法:1 1）适当增加电弧吹力，促进熔滴过渡；）适当增加电弧吹力，促进熔滴过渡；2 2）熔渣应具有适当的熔点和粘度，在较高温度和较）熔渣应具有适当的熔点和粘度，在较高温度和较短时间凝固；短时间凝固；3 3）熔渣应具有适当的表面张力，阻止熔滴下流。）熔渣应具有适当的表面张力，阻止熔滴下流。384.4.脱渣性脱渣性 脱渣性脱渣性:焊后熔渣从焊缝表面清除的难易程

22、度。脱渣性差会显著降低生产率，多层焊时易造成夹渣。影响因素影响因素:1）熔渣的线膨胀系数熔渣与焊缝金属的线膨胀性相差越大，脱渣越容易。钛型焊条,脱渣性最好,低氢型焊条脱渣性最差。2）熔渣的松脆性熔渣越松脆越易清除。低氢型焊条脱渣性最不理想3）熔渣氧化性如FeO与-Fe均是体心立方结构，氧化膜与焊缝金属结合牢固，脱渣困难。焊条脱氧，脱渣易395.飞溅飞溅飞溅飞溅飞溅飞溅：焊接过程中由熔滴或熔池中飞出的金属颗粒：焊接过程中由熔滴或熔池中飞出的金属颗粒影响因素影响因素:粘度飞溅I飞溅药皮水分飞溅U飞溅电源种类,交流飞溅直流飞溅 弄脏焊缝，增加清理工作量，降低焊条熔敷效率，影响焊接稳定性40.焊条的熔

23、化速度焊条的熔化速度 真正反映着焊接生产率的指标：焊条的熔敷系数焊条的熔敷系数H焊条的熔敷系数焊条的熔敷系数H：单位时间内单位电流所能熔敷在焊件上的金属质量。在药皮中加入较多的铁粉，可提高焊条的熔化速度，工艺性能亦得到改善。41、药皮发红问题、药皮发红问题n指焊条焊至后半段时,由于焊条药皮温升过高而发红、开裂或药皮脱落的现象。n不锈钢最为严重。解决办法：n提高电弧能量,减少熔化时间n减少电阻热。加入发热剂,促进药皮熔化428、焊条发尘量 在电弧高温下，焊条端部、熔滴和熔池表面的液体金属及熔渣被激烈蒸发，产生的蒸发排出电弧区外即迅速被氧化或冷却，变成细小颗粒漂浮于空气中，形成焊接烟尘。低氢型焊条

24、低氢型焊条的发尘速度和发尘量均高于其他类型的焊条。由于烟尘中常含有各种致毒物质，因而污染工作环境，由于烟尘中常含有各种致毒物质，因而污染工作环境，危害焊工健康。危害焊工健康。43改善方法：改善方法：.减小发尘量.减小尘中致毒物质数量具体措施具体措施:减少药皮中萤石的含量 减小水玻璃 减少电弧的过热程度.44五、典型焊条的冶金性能五、典型焊条的冶金性能（一）钛钙型焊条（一）钛钙型焊条E4303E4303（J422J422）渣系：酸性焊条:熔渣碱度为0.76,属于酸性渣，气渣联合保护45铁的氧化铁的氧化 氧直接使铁氧化 使铁氧化水蒸气使铁氧化渣中 氧化物使Fe氧化 由 还原引起1、氧化和脱氧反应、

25、氧化和脱氧反应1）铁的氧化:2）脱氧锰脱氧 硅脱氧 碳的氧化与脱氧 46脱氧反应：脱氧反应：Mn的脱氧Mn+FeO=Fe+(MnO)MnO+SiO2=MnOSiO2MnO+TiO2=MnOTiO2 Si的脱氧Si+2FeO(SiO2)+2Fe47 使焊缝增硅2 2、还原反应、还原反应 3 3、脱硫、脱硫 S从0.017%增到0.019%4 4、脱、脱 从0.019%增到0.035%由于渣中CaO、MnO量少，TiO2、SiO2含量较高,难以进行脱、反应,严格限制原材料含、量。485 5、合金化、合金化锰铁主要是脱氧、脱硫，合金化必需是另外加入所需元素6 6、气孔敏感性、气孔敏感性焊皮中加入大量

26、造渣,造气剂,焊后产生相当数量的熔渣和气体,具有较强的隔绝空气能力,量不多.熔渣氧化、CO气孔，调整氧化性防止产生两大类气孔。7、抗裂纹能力、抗裂纹能力脱S、P差，含S、P、H较高，抗结晶裂纹和冷裂纹较低氢型焊条差。49渣系，碱度高达1.89。（二）低氢焊条（二）低氢焊条 501 1、对硫磷的控制、对硫磷的控制脱效果好,含量高,由0.02%降到0.011%，抗热裂纹好脱磷效果较差.0.01%增到0.021%。选含P低材料2、氧化反应控制:n较多脱氧剂：钛铁、硅铁。n由于CaO 强碱性氧化物,主要是钛、硅锰联合脱氧。n总含氧量为0.03%.51含氢量少.原因:a)碱性焊条不加或少加含氢物质b)氧

27、化性能,、c)去氢作用含氢量低故抗冷裂纹性能好.3、对氢的控制、对氢的控制:52 4 4、烟尘、烟尘由于氟中毒危害较大，是低氢型焊条研究的重要课题。该类焊条，力学性能比钛钙型焊条好,尤其韧性好，硫、磷、氧、氢量少，用于焊接重要结构,各种合金钢。但工艺性能差主要是稳弧性、脱渣性差，烟尘大。53六、焊条的设计六、焊条的设计（一）设计方法（一）设计方法1.在传统配方基础上的改进与创新2.计算化学成分配比3.焊条配方的优化设计法54（二）设计步骤（二）设计步骤1.1.选定焊芯选定焊芯2.2.选定药皮类型、渣系及药皮配方选定药皮类型、渣系及药皮配方n根据被焊金属使用性能，拟定焊缝金属合金系统n根据焊件焊

28、接性，确定焊缝金属化学成分n确定焊缝金属合金系统，确定药皮类型、渣系n确定合金剂种类数量，选定药皮原材料n通过具体试验进行配方调整55七、焊条的制造七、焊条的制造（一）焊芯制备（二）焊条药皮材料制备（三）水玻璃的制备（四）配料、混拌及压涂（五）焊条烘焙（六）经过检验，质量合格的焊条可包装、入库、出厂562 2 焊丝焊丝 药药芯焊丝芯焊丝57一、焊丝的分类一、焊丝的分类1.1.按照适用的焊接方法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2.2.按照焊丝的形状结构按照焊丝的形状结构实心焊丝、药芯焊丝及活性焊丝3.3.按照适用的金属材料按照适用的金属材料低碳钢

29、、低合金钢焊丝、硬质合金堆焊焊丝，以及铝、铜与铸铁焊丝等58二、焊丝的型号和牌号二、焊丝的型号和牌号（一）焊丝的型号ER 55B2Mn焊丝中含锰元素表示焊丝化学成分分类代号表示熔敷金属抗拉强度的最小值表示焊丝59（二）焊丝的牌号H08Mn2SiA优质，S、P的质量分数0.305wMn=1.80%2.10%焊接用实芯焊丝wC=0.08%wSi=0.65%0.95%60三、实心焊丝三、实心焊丝(一一)埋弧焊用实心焊丝埋弧焊用实心焊丝1.低锰焊丝含Mn 0.2%0.8%2.中锰焊丝含Mn 0.8%1.5%3.高锰焊丝含Mn 1.5%2.2%4.MnMo焊丝含Mn 1%以上61(二二)CO2焊实心焊丝

30、焊实心焊丝（三）其他用途的实心焊丝（三）其他用途的实心焊丝1.电渣焊焊丝2.氩弧焊焊丝62四、药芯焊丝四、药芯焊丝（一）药芯焊丝的分类（一）药芯焊丝的分类1.按其外层结构分2.按其内部填充材料分3.按照渣的碱度分63外层结构外层结构64(二二)药芯焊丝的特征药芯焊丝的特征 1.焊接飞溅小2.焊缝成形美观3.熔敷速度高于实心焊丝4.可进行全位置焊接5.生产过程无酸洗废液等环境友好65目前在实施的国家标准是：目前在实施的国家标准是：nGB/T100452001碳钢药芯焊丝nGB/T178531999不锈钢药芯焊丝nGB/T174931998低合金钢药芯焊丝66国际著名公司气体保护实心焊丝品种与中国

31、比较国际著名公司气体保护实心焊丝品种与中国比较国际著名公司药芯焊丝品种与中国比较国际著名公司药芯焊丝品种与中国比较67世界著名焊材企业世界著名焊材企业n n日本：神钢日本：神钢 KOBELCO KOBELCO、油脂、油脂 TASETOTASETO、日亚日亚NIKKONIKKO、日本日本WELWEL、日本日日本日铁溶接株式会社铁溶接株式会社 n n美国：林肯美国：林肯 LINCOLNLINCOLN、鹰科、鹰科 INCOINCO、赫伯特、赫伯特 HOBARTHOBART、MGMG、泰克鲁伊、泰克鲁伊 TECHALLOYTECHALLOY、GULFGULFn n英国曼彻特英国曼彻特 METRODEM

32、ETRODEn n瑞典：伊萨瑞典：伊萨 EASBEASB、山特维克、山特维克 SANDVIKSANDVIK、阿维斯塔、阿维斯塔 AVESTAAVESTAn n瑞士奥利康瑞士奥利康 OERLIKONOERLIKONn n德国：伯乐德国：伯乐 蒂森蒂森 BohlerBohler ThyssenThyssen、UTPUTP，卡斯特林，卡斯特林 CastolinCastolin 6869703 3 焊剂焊剂 71 一一.焊剂的类型焊剂的类型n焊剂和焊丝都是埋弧焊及电渣焊时使用的焊接材料。焊剂相当于焊条药皮，焊丝相当于焊条药芯。n埋弧焊、电渣焊多用于焊接钢，少数用于焊接有色金属。72钢用焊剂分类1.1.

33、按制造方法分类按制造方法分类()熔炼焊剂 ()非熔炼焊剂 2.2.按焊剂化学成分分类按焊剂化学成分分类(1)按氧化物性质分 (2)按SiO2含量分(3)按MnO含量分 (4)按CaF2含量分 73按SiO2含量分a.a.高硅焊剂：焊剂含高硅焊剂：焊剂含SiOSiO2 2 30%30%b.b.中硅焊剂：焊剂含中硅焊剂：焊剂含SiOSiO2 2 10 103030c.c.低硅焊剂：焊剂含低硅焊剂：焊剂含SiOSiO2 2 10%10%74按MnO含量分 a a、高锰焊剂：含氧化锰高锰焊剂：含氧化锰MnOMnO 30%30%b b、中锰焊剂：含中锰焊剂：含MnOMnO 15 1530%30%c c、

34、低锰焊剂：含低锰焊剂：含MnOMnO 2 25%5%d d、无锰焊剂：不加无锰焊剂：不加MnOMnO ，焊剂中焊剂中MnOMnO是是混入的杂质混入的杂质MnOMnO 2%2%75按CaF2含量分 a a、高氟焊剂：含高氟焊剂：含CaFCaF2 230%30%b b、中氟焊剂：中氟焊剂：含含CaFCaF2 2 10 1030%30%c c、低氟焊剂：含低氟焊剂：含CaFCaF2 2 10%10%76 3.3.按焊剂化学性质分按焊剂化学性质分 (1)氧化性焊剂 (2)弱氧化性焊剂 (3)惰性焊剂 4.4.按焊剂颗粒结构分按焊剂颗粒结构分 (1)玻璃状焊剂 (2)结晶状焊剂 (3)浮石状焊剂 77二

35、二.焊剂型号编制方法焊剂型号编制方法 1.国标国标GB/T5293-1999埋弧焊用碳钢焊丝和焊剂埋弧焊用碳钢焊丝和焊剂HJX1X2X3Hxxx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782.国标国标GB/T12470-2003埋弧焊用低合金钢焊埋弧焊用低合金钢焊丝和焊剂丝和焊剂FX1X2X3X4Hxxx焊丝牌号试样状态代号埋弧焊焊剂代号熔敷金属的拉伸力学性能熔敷金属冲击吸收功分级代号焊剂系代号79三三.焊剂牌号编制方法焊剂牌号编制方法 1.1.牌号前加牌号前加“HJHJ”两字表示埋弧焊及电渣两字表示埋弧焊及电渣焊用熔炼型、

36、烧结型、陶质焊剂焊用熔炼型、烧结型、陶质焊剂。2.2.牌号第一数字表示焊剂中牌号第一数字表示焊剂中MnOMnO含量含量HJ无锰HJ低锰HJ中锰HJ高锰HJ陶质型HJ烧结型HJ待发展80HJ低硅低氟HJ中硅低氟HJ高硅低氟HJ低硅中氟HJ中硅中氟HJ高硅中氟HJ低硅高氟HJ中硅高氟HJ待发展3.3.牌号第位数字表示焊剂中氧化硅牌号第位数字表示焊剂中氧化硅 氟化钙含量氟化钙含量814.4.牌号第三位数字表示同一类型焊剂的不牌号第三位数字表示同一类型焊剂的不同牌号同牌号按、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。粒产品后加一个细字。例如、H

37、J表示埋弧焊及电渣焊所用焊剂，高锰高硅低氟型82四四.焊剂的性能和用途焊剂的性能和用途(一一)熔炼焊剂熔炼焊剂.高硅焊剂高硅焊剂以硅酸盐为主SiO230%，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83.中硅焊剂中硅焊剂n含SiO2数量较低，CaO(FeO)MgO量较多，碱度较高属于弱氧化性焊剂。n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。n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。84焊剂由MgOCaF2Al2O3Ca

38、O组成，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.低硅焊剂低硅焊剂85(二二)烧结焊剂烧结焊剂“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。86烧结焊剂与熔炼焊剂相比具有下列优、缺点烧结焊剂与熔炼焊剂相比具有下列优、缺点.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.加合金剂，合金化强.抗气孔能力比

39、熔炼焊剂强.对焊接参数变动敏感，会引起焊缝化学成分不均匀.吸湿性大，易增加焊缝含氢量，必须焊前烘干.生产成本低、节能、生产效率高87目前有五种类型型号SJ后三位数表示主要组成成分分类的代码SJ101氟碱型IIWSJ301硅钙型FBSJ401硅锰型CSSJ501铝钛型MSSJ502铝钛型AR本节结束88本章小节本章小节n以焊条为重点内容，在焊接化学冶金学的基初上分析典型焊条的冶金性能n介绍了焊条、焊剂、焊丝的型号和牌号。n焊剂及焊丝也进行简要的介绍，焊丝部分重点介绍气体保护药芯焊丝。894 4 焊接用气体焊接用气体 904.1焊接用气体分类焊接用气体分类n保护性气体保护性气体保护性气体保护性气体

40、 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。n气焊、切割时用的气体。气焊和切割主要是依靠气焊、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。气体燃烧时产生的热量集中的高温火焰完成。n包括二氧化碳（包括二氧化碳（COCO2 2）、氩气（）、氩气（ArAr）、氦气）、氦气（HeHe）、氧气（）、氧气（O O2 2）、可燃气体（）、可燃气体（C C2 2H H2 2）、混合、混合气体等。气体等。91n国际焊接学会指出，保护气体统一按氧化势进行分类，并确定分类指标的简单计算公式为：分类指标=

41、O2%+1/2CO2%。n根据保护气体的氧化势可将保护气体分成五类。类为惰性气体或还原性气体，M1类为弱氧化性气体，M2类为中等氧化性气体，M3和C类为强氧化性气体。4.2保护气体保护气体表表表表3-4-1 3-4-1 3-4-1 3-4-1 保护气体各类型的氧化势指标保护气体各类型的氧化势指标保护气体各类型的氧化势指标保护气体各类型的氧化势指标类类类类型型型型MM1 1MM2 2MM3 3C C氧化势指标氧化势指标氧化势指标氧化势指标1 11 1 1 15 5 5 55 5 5 59 9 9 99 9 9 916161616161692焊接黑色金属时保护气体的分类焊接黑色金属时保护气体的分类

42、焊接黑色金属时保护气体的分类焊接黑色金属时保护气体的分类93焊接常用气体的主要特征和用途焊接常用气体的主要特征和用途 n n二氧化碳气体（二氧化碳气体（二氧化碳气体（二氧化碳气体（CO2CO2）CO2CO2气体是氧化性保护气体，气体是氧化性保护气体，CO2CO2有固态、液态、气态三种状态。纯净的有固态、液态、气态三种状态。纯净的CO2CO2气体无色、无味。气体无色、无味。CO2CO2气气体在体在0 0和和1atm1atm（101325Pa101325Pa）下，密度是）下，密度是1.9768g/L1.9768g/L，是空气的，是空气的1.51.5倍。倍。CO2CO2易溶于水，当溶于水后略有易溶于

43、水，当溶于水后略有酸味酸味n n氩气（氩气（氩气（氩气（ArAr）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%0.935%。氩气无色无味，在。氩气无色无味，在0 0和和1atm1atm（101325Pa101325Pa）下，密度是）下，密度是1.78g/L,1.78g/L,约为空气的约为空气的1.251.25倍。氩气的沸点为倍。氩气的沸点为-186-186，介于氧气（，介于氧气（-183183）和氮气（）和氮气（-196-196）的沸点之间。分馏液态空气制取氧气时，可同时制取氩气。）的沸点之间。分馏液态

44、空气制取氧气时，可同时制取氩气。94焊接气体存贮焊接气体存贮焊接常用气体的钢瓶颜色标记焊接常用气体的钢瓶颜色标记焊接常用气体的钢瓶颜色标记焊接常用气体的钢瓶颜色标记 954.3 4.3 气焊、切割用气体气焊、切割用气体 n n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（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（O O2 2）和）和可燃气体可燃气体 表表表表3-4-6 3-4-6 3-4-6 3-4-6 几种常用可燃气体的物理和化学性能几种常用可燃气体的物理和化学性能几种常用可燃气体的物理和化学性能几种常用可燃气体的物理和化学性能964.4 4.4 焊接用气体的

45、选用焊接用气体的选用 表表表表5-4-7 5-4-7 5-4-7 5-4-7 焊接方法与焊接用气体的选用焊接方法与焊接用气体的选用焊接方法与焊接用气体的选用焊接方法与焊接用气体的选用97不同材料焊接时保护气体的适用范围不同材料焊接时保护气体的适用范围不同材料焊接时保护气体的适用范围不同材料焊接时保护气体的适用范围 98熔化极惰性气体保护焊时不同被焊材料适用的保护气体熔化极惰性气体保护焊时不同被焊材料适用的保护气体熔化极惰性气体保护焊时不同被焊材料适用的保护气体熔化极惰性气体保护焊时不同被焊材料适用的保护气体 99不同材料焊接用混合气体及适用范围不同材料焊接用混合气体及适用范围不同材料焊接用混合

46、气体及适用范围不同材料焊接用混合气体及适用范围 100汽油切割汽油切割-替代传统切割工艺新浪潮替代传统切割工艺新浪潮 pp省燃料省燃料汽油可以完成一瓶乙炔汽油可以完成一瓶乙炔气的工作量，汽油支出气的工作量，汽油支出1515元，而一元，而一瓶乙炔气则需瓶乙炔气则需8080元，按此计算，汽元，按此计算，汽油的支出只占乙炔支出的油的支出只占乙炔支出的18.75%18.75%，依此比较两者的耗费，使用汽油比依此比较两者的耗费，使用汽油比乙炔气可以节约支出达乙炔气可以节约支出达80%80%以上。以上。pp省时间省时间本司产品火焰能率高，本司产品火焰能率高，切割切割速度快于乙炔，钢材越厚优势速度快于乙炔，

47、钢材越厚优势越明显。越明显。pp省金属母材省金属母材本司产品本司产品切割切割一次一次成型，金属割面不挂渣、不结瘤，成型，金属割面不挂渣、不结瘤，光滑平整，棱角清晰无塌边，免除光滑平整，棱角清晰无塌边，免除了乙炔了乙炔切割切割必须进行二次加工后才必须进行二次加工后才能使用所造成的钢材、时间及工人能使用所造成的钢材、时间及工人体力的浪费，显著提高了母材的利体力的浪费，显著提高了母材的利用率及工时效率。用率及工时效率。pp汽油燃料的取、用、存方法简单、汽油燃料的取、用、存方法简单、便利，产品体积小，份量轻，随时、便利，产品体积小，份量轻，随时、随处都可以派上用场，方便生产。随处都可以派上用场，方便生产。1015 5 其它焊接材料其它焊接材料 n钨极n钎焊料n气焊熔剂102