焊接冶金学-焊接材料.ppt
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1、焊接冶金学-焊接材料 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望第一节 焊条第二节 焊丝第三节 焊剂第一章第一章 焊接材料焊接材料2重点内容1、焊条分类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、气保焊丝和药芯焊丝5、焊剂的性能用途32-1 2-1 焊条焊条4一、焊条的组成及作用一、焊条的组成及作用作用:作用:导电、填充金属。C,Mn,Si 应适量;S,P应尽量减少。焊芯材料有选择性:用量最多的是用量最多的是H08AH08A、焊芯焊芯焊丝焊丝52
2、 2、药皮药皮 药皮的作用:药皮的作用:机械保护作用(造渣、造气)冶金处理作用(脱氧、合金化)工艺性能改善作用(稳弧、脱渣、成形)6药皮的组成:药皮的组成:焊条药皮是由具有不同物理性质和化学性质焊条药皮是由具有不同物理性质和化学性质的多种材料混合而成的涂层。的多种材料混合而成的涂层。这些材料包括氧化物、碳酸盐、硅酸盐、有这些材料包括氧化物、碳酸盐、硅酸盐、有机物、氟化物、金属和铁合金等。机物、氟化物、金属和铁合金等。按药皮功能可分为稳弧剂、造气剂、造渣剂、按药皮功能可分为稳弧剂、造气剂、造渣剂、脱氧剂、合金剂、粘接剂和成形剂。脱氧剂、合金剂、粘接剂和成形剂。7表表1-3 1-3 结构钢焊条药皮
3、的主要组成物结构钢焊条药皮的主要组成物组成物组成物质量分数质量分数/%钛型钛型钛钙型钛钙型钛铁矿型钛铁矿型氧化铁型氧化铁型纤维素型纤维素型低氢型低氢型碳酸盐碳酸盐412152201803352555硅酸盐硅酸盐20352540304535451015723二氧化钛二氧化钛456035450120125805钛铁矿钛铁矿02525402030赤铁矿赤铁矿2935铁合金铁合金1012101513202430142015有机物有机物090305052535氟化物氟化物15308药药 皮的皮的 组组 成成稳弧剂稳弧剂:改善引弧性能和提高电弧燃烧的稳定改善引弧性能和提高电弧燃烧的稳定 性,性,原材料为易
4、电离或电离势低的物原材料为易电离或电离势低的物质质。如:。如:K K2 2COCO3 3、CaCOCaCO3 3大理石、长石、大理石、长石、钾水玻璃钾水玻璃造渣剂造渣剂:造成具有一定物理性能、化学性能的造成具有一定物理性能、化学性能的熔渣,起到保护作用和改善焊缝成型。熔渣,起到保护作用和改善焊缝成型。如:钛铁矿、金红石、萤石等。如:钛铁矿、金红石、萤石等。造气剂造气剂:造气保护。有机物、碳酸盐造气保护。有机物、碳酸盐.有机物有机物如如:木粉、淀粉、析出气体木粉、淀粉、析出气体COCO、H H,碳,碳酸盐析出气体酸盐析出气体COCO2 2,高温时产生,高温时产生COCO。9脱氧剂脱氧剂:降低药皮
5、中或熔渣的氧化性和脱除金属降低药皮中或熔渣的氧化性和脱除金属中的氧。如铁合金:锰铁、钛铁、硅铁、中的氧。如铁合金:锰铁、钛铁、硅铁、ReRe等。等。合金剂合金剂:使焊缝补偿烧损和获得必要的合金成分。使焊缝补偿烧损和获得必要的合金成分。铁合金、纯金属、如铁合金、纯金属、如Mn-FeMn-Fe、Si-FeSi-Fe等等 粘结剂粘结剂:将涂料牢固的粘在焊芯上,不参加有害将涂料牢固的粘在焊芯上,不参加有害的冶金反应,如钠水玻璃、钾水玻璃与的冶金反应,如钠水玻璃、钾水玻璃与钠水玻璃混合。钠水玻璃混合。成形剂成形剂:使药皮材料具有一定的塑性、弹性和流使药皮材料具有一定的塑性、弹性和流动性,保证药皮在压涂时
6、不开裂。成形动性,保证药皮在压涂时不开裂。成形剂通常是有弹性和滑性的材料。如云母、剂通常是有弹性和滑性的材料。如云母、白泥、滑石等。白泥、滑石等。10 应当指出,药皮应当指出,药皮组成物中的每种材组成物中的每种材料都具有多种作用。料都具有多种作用。在进行焊条药皮配在进行焊条药皮配方设计和选材时,方设计和选材时,应重点考虑主要作应重点考虑主要作用,同时兼顾次要用,同时兼顾次要作用。作用。此外,还应考虑此外,还应考虑冶金方面的副作用,冶金方面的副作用,如氧化、增氢、增如氧化、增氢、增磷、增硫等。磷、增硫等。11二焊条分类二焊条分类(一)按焊条用途分一)按焊条用途分 :1、结构钢焊条 2、铜和铬钼耐
7、热钢焊条3、不 锈 钢 焊 条 4、堆 焊 焊 条5、低温钢焊条块分割 6、铸 铁 焊 条7、镍及镍合金焊条 8、铜及铜合金焊条9、铝及铝合多焊条 10、特殊用途焊条12(二二)按焊接熔渣的碱度分按焊接熔渣的碱度分(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2、碱 性焊条131、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、四位数字表示焊接电流种类及药皮类型。三、焊条的型号与牌号三、焊条的型号
8、与牌号14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152、焊条的牌号、焊条的牌号以结构钢为例:牌号,编制法。结XXX,结为结构钢焊条,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。16 J 507 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490MPa结构钢焊条17焊条型号是国家标准中对焊条规定的编号,用来区别各种焊条熔敷金属的力学性能、化学成分、药皮类型、焊接位置和焊接电流种类。标有型号的焊条,其技术要求、性能指标、检验方法
9、都应按国家标准的规定进行。国家标准中通常只规定该种焊条最基本的要求。焊条国家标准不可能包括所有的焊条。焊条牌号是焊条制造厂对作为产品出厂的每种焊条标的特定编号,用来区别不同焊条熔敷金属的力学性能、化学成分、药皮类型和焊接电流种类。与焊条的型号相比,牌号中没有区别焊接位置的编号,但增加了特殊性能的符号(如超低氢、高韧性、打底焊)。焊条的型号和牌号的区别焊条的型号和牌号的区别 18四、焊条的工艺性能四、焊条的工艺性能1.1.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.药皮成份的影响.若药皮中含低电离势元素若药皮中含低电离势元素,U,U稳弧性稳弧性
10、某些元素的电离势元素KNaBaCaTiMnFeSiCHOFCO2电离势4.325.125.166.086.817.407.837.9411.2213.5313.5618.614.319碱性焊条碱性焊条:结结507,507,低氢型低氢型,电弧稳定性不好电弧稳定性不好原因原因:药皮中含萤石较多药皮中含萤石较多,CaF,CaF2 2氟电离势高氟电离势高18.618.6伏伏,与电子亲和力大与电子亲和力大,夺取电弧中的电子夺取电弧中的电子,形成负离子形成负离子,恶化电弧的稳定性。恶化电弧的稳定性。结结506506加入了低电离势物质加入了低电离势物质,K K、NaNa则可用交则可用交,直流直流.但但K K
11、、NaNa与与F F的亲和力大的亲和力大,KF,KF、NaFNaF有毒有毒.酸性焊条酸性焊条:SiO:SiO2 2、TiOTiO2 2、CaOCaO、云母、长石中、云母、长石中含含K K2 2O O、NaNa2 2O O等,稳弧性好。等,稳弧性好。20判定稳弧性判定稳弧性:测最大的燃烧电弧长度测最大的燃烧电弧长度LmaxLmaxLmaxLmax稳稳断弧长度越大断弧长度越大,稳弧性越好稳弧性越好.示波器示波器,观察电流观察电流,电弧电压波形的变化电弧电压波形的变化情况情况21控制低氢型焊条稳弧性方法控制低氢型焊条稳弧性方法:a)CaCOa)CaCO3 3/CaF/CaF2 2比例控制,并加入比例
12、控制,并加入K1.6K1.62.52.5、K K2 2COCO3 3 K1.5 K直流飞溅295.5.焊条的熔敷系数焊条的熔敷系数 焊条的焊条的熔敷系数熔敷系数 焊接过程中,焊条的熔化速度反映着焊接生产率的高低,也是工艺性能方面的一个重要指标.H=P(1)P熔化系数熔化系数损失系数损失系数30)药皮成分的影响)药皮成分的影响药皮成分对药皮成分对电弧电压电弧电压有影响有影响,电弧电离电位越低电弧电离电位越低,电弧电压越低电弧电压越低,产生热量少产生热量少P小。小。U P 药皮成分对药皮成分对熔滴过渡形态熔滴过渡形态有影响有影响,增多硅酸盐减增多硅酸盐减少碳酸盐少碳酸盐,细化熔滴细化熔滴,使短路过
13、度使短路过度U,颗粒过渡颗粒过渡U,射流过渡射流过渡,P最大最大.焊条熔化与药皮的导电性和导热性有关焊条熔化与药皮的导电性和导热性有关,以以TiO2为主为主,渣导热性差渣导热性差,导电性好导电性好,电阻热作用电阻热作用,导致导致药皮易于发红药皮易于发红,钛型钛型.钛钙型钛钙型.若药皮中加入发热若药皮中加入发热剂剂,氧化铁型加速药皮熔化大氧化铁型加速药皮熔化大,氧化铁型氧化铁型P.31药皮成分中含有进行放热反应的物质时药皮成分中含有进行放热反应的物质时,加速焊加速焊条熔化条熔化P P ,为了提高生成率为了提高生成率,铁粉焊条提高铁粉焊条提高P P 熔敷效率是指熔敷金属量与熔化的填充金属量的熔敷效
14、率是指熔敷金属量与熔化的填充金属量的百分比百分比。)电流种类与极性:直流正接)电流种类与极性:直流正接:电弧电压和熔电弧电压和熔化系数变化很大化系数变化很大,此时焊条接阴极此时焊条接阴极,药皮成分对阴药皮成分对阴极压降影响较大极压降影响较大,药皮成分的改变直接影响着电药皮成分的改变直接影响着电弧电压变化弧电压变化,使也发生变化使也发生变化.直流反接直流反接:电弧电压电弧电压和熔化系数变化最小和熔化系数变化最小.交流交流:处于中间状态处于中间状态.326.6.脱渣性脱渣性1)熔渣的线膨胀系数 2)熔渣的松脆性3)熔渣氧化性脱渣性:焊后熔渣从焊缝表面清除的难易程度。影响因素影响因素:33341)1
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