焊工工艺学习.pptx

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1、1.焊条的选用原则焊条在选用时，应遵循下列原则：(1)等强度原则即选用与母材同强度等级的焊条。如焊接低碳钢、低合金钢构件时，一般选用与工件母材的强度等级相同的焊条。(2)同成分原则即按母材化学成分选用相应成分的焊条。对于耐热钢和不锈钢的焊接应选用与工件化学成分相同或相近的焊条。(3)抗裂纹原则焊接刚度大、形状复杂、使用中承受动载荷的结构时，应选用抗裂性好的碱性焊条，如母材碳、硫、磷质量分数较高时，宜选用抗裂性好的碱性焊条。(4)抗气孔原则焊接受焊接工艺条件限制时，应选用抗气孔能力强的酸性焊条。(5)低成本原则在满足使用要求的前提下，尽量选用工艺性能好、低成本、高效率的焊条。第1页/共155页2

2、.同种钢材焊接时焊条选用要点(1)考虑焊缝金属力学性能和化学成分对于普通结构钢，通常要求焊缝金属与母材等强度，应选用熔敷金属抗拉强度等于或稍高于母材的焊条。对于合金结构钢，有时还要求合金成分与母材相同或接近。在焊接结构刚性大、接头应力高、焊缝易产生裂纹的不利情况下，应考虑选用比母材强度低的焊条。当母材中碳、硫、磷等元素的含量偏高时，焊缝中容易产生裂纹，应选用抗裂性能好的碱性低氢型焊条。第2页/共155页 (2)考虑焊接构件使用性能和工作条件对承受动载荷和冲击载荷的焊件，除满足强度要求外，主要应保证焊缝金属具有较高的冲击韧度和塑性，可选用塑、韧性指标较高的低氢型焊条。接触腐蚀性介质的焊件，应根据

3、介质的性质及腐蚀特征选用不锈钢类焊条或其他耐腐蚀焊条。在高温、低温、耐磨或其他特殊条件下工作的焊接件，应选用相应的耐热钢、低温钢、堆焊或其他特殊用途焊条。在没有直流焊机的地方，不宜选用限用直流电源的焊条，而应选用交直流两用的焊条。某些钢材(如珠光体耐热钢)需焊后需进行热处理，但受设备条件限制(或本身结构限制)不能进行热处理时，应改用非母体金属材料焊条(如奥氏体不锈钢焊条），可不比焊后热处理。第3页/共155页 (3)考虑焊接结构特点及受力条件对结构形状复杂、刚性大的厚大焊接件，由于焊接过程中产生很大的内应力，易使焊缝产生裂纹，应选用抗裂性能好的碱性低氢型焊条；对受力不大、焊接部位难以清理干净的

4、焊件，应选用对铁锈、氧化皮、油污不敏感的酸性焊条；对受条件限制不能翻转的焊件,应选用适于全位置焊接的焊条。第4页/共155页(4)考虑施工条件和经济效益在满足产品使用性能要求的情况下，应选用工艺性好的酸性焊条；在狭小或通风条件差的场合，应选用酸性焊条或低尘焊条；对焊接工作量大的结构，有条件时应尽量采用高效率焊条，如铁粉焊条、高效率重力焊条等，或选用底层焊条、立向下焊条之类的专用焊条，以提高焊接生产率；在密闭容器内焊接时，应采用低尘、低毒焊条；在使用性能相同的情况下，应尽量选择价格较低的酸性焊条，而不用碱性焊条，在酸性焊条中以钛型、钛钙型为贵，根据我国矿产资源情况，应大力推广钛铁矿型焊条。第5页

5、/共155页3.异种钢焊接时焊条选用要点(1)强度级别不同的碳钢+低合金钢或低合金钢+低合金高强钢一般要求焊缝金属或接头的强度不低于两种被焊金属的最低强度，选用的焊条强度应能保证焊缝及接头的强度不低于强度较低侧母材的强度，同时焊缝金属的塑性和冲击韧度应不低于强度较高而塑性较差侧母材的性能。因此，可按两者之中强度级别较低的钢材选用焊条。但是，为了防止焊接裂纹，应按强度级别较高、焊接性较差的钢种确定焊接工艺，包括焊接规范、预热温度及焊后热处理等。第6页/共155页(2)低合金钢+奥氏体不锈钢应按照对熔敷金属化学成分限定的数值来选用焊条，一般选用铬、镍含量较高的、塑性、抗裂性较好的Cr25-Ni13

6、型奥氏体钢焊条，以避免因产生脆性淬硬组织而导致的裂纹，但应按焊接性较差的不锈钢确定焊接工艺及规范。(3)不锈复合钢板应考虑对基层、覆层、过渡层的焊接选用三种不同性能的焊条。对基层(碳钢或低合金钢)的焊接，选用相应强度等级的结构钢焊条；覆层直接与腐蚀介质接触，应选用相应成分的奥氏体不锈钢焊条。关键是过渡层(即覆层与基层交界面)的焊接，必须考虑基体材料的稀释作用，应选用铬、镍含量较高、塑性和抗裂性好的Cr25-Ni13型奥氏体钢焊条。第7页/共155页4.焊条的储存保管焊条的储存与保管是否合理，对焊条质量有明显的影响。每个焊工、保管员和技术人员都应该知道焊条的储存和保管规则。在JBT 322319

7、96焊接材料质量管理规程中对此作出了详尽而明确的规定。1)焊条必须在干燥通风良好的室内仓库存放，库房内不允许放置有害气体和腐蚀性介质。2)焊条应放在架子上，架子离地面高度不小于300mm，距离墙壁应不小于300mm存放，架下应放置干燥剂，严防焊条受潮。第8页/共155页 3)焊条堆放时，应按品种、品牌、规格、批次、入库时间分类、分牌号堆放，并应有明确标志，避免混乱。4)焊条出库时，应做到先入库先使用。每次焊条的出库量不能超过两天的用量，已经出库的焊条，必须要保管好。5)焊条储存库内应放置温度计和湿度计。放置低氢型焊条的仓库内温度不得低于5，相对湿度应低于60%。6)在一般情况下焊条由塑料袋和纸

8、盒包装，为了防止受潮，在焊条使用前，不能随意拆开，尽量作到现用现拆，有可能的话，焊完后剩余的焊条再密封起来。第9页/共155页5.焊条的使用(1)焊条使用前的检验使用前应首先检查焊条有无制造厂的质量合格证，凡无合格证或对其质量有怀疑应按批抽查检验，合格者方可使用。存放多年的焊条应进行工艺性能试验，待检验合格后才能使用。如发现焊条内部有锈迹，须经试验合格后才能使用。焊条受潮严重，已发现药皮脱落者，一般应予以报废。(2)焊条使用前的烘干焊条使用前一般应按说明书规定的烘焙温度进行烘干。焊条烘干的目的是除去受潮药皮中的水分，以便减少熔池及焊缝中的氢，防止产生气孔和冷裂纹。烘干焊条要严格按照规定的工艺参

9、数进行。烘干温度过高时，药皮中某些成分会发生分解，降低机械保护的效果；烘干温度过低或烘干时间不够时，受潮药皮的水分去除不彻底，仍会产生气孔和延迟裂纹。第10页/共155页 酸性焊条根据受潮情况，在70150以上烘干12。若存储时间短且包装完好，用于一般结构钢，使用前也可不烘干。碱性低氢型焊条在使用前必须烘干，以降低焊条的含氢量，防止气孔、裂纹等缺陷产生，一般在350400烘干12；对含氢量有特殊要求的，烘干温度应提高到400500。烘干温度应缓慢升高，不可将焊条在高温炉中突然放入或突然冷却，以免药皮干裂。经烘干的碱性焊条最好放入另一个温度控制在100150低温烘干箱中存放，并随用随取。低氢型焊

10、条一般在常温下放置超过4，应重新烘干。其重复烘干次数不宜超过3次。烘干焊条时，每层焊条不能堆放太厚(一般13层)，以免焊条烘干时受热不均、潮气不易排除。烘干时要做好记录。露天操作时，隔夜必须将焊条妥善保管，不允许露天存放。应该将焊条在低温箱中恒温存放，否则次日使用前必须重新烘干。第11页/共155页焊条的发展现状 焊条的发展已有一百多年历史。1891年俄罗斯的斯拉维亚夫发明了无药皮的金属电极焊，1907年瑞典工程师奥斯卡杰尔贝格发明了药皮焊条。2001年中国的焊条产量达到了100万t，居世界第一。目前我国焊条生产企业大约有500余家，其中具备完善的生产条件、检测手段和合理的质量保证体系的约30

11、0家，具备一定生产条件，缺乏检测手段的近200家。全行业的生产能力约150万t，2003年焊条产量120万t。电焊条生产企业分布于除西藏外的各个地区，经济类型有国有、集体、私营、合资、独资、股份制。焊条的生产集中于几个大的焊材生产企业，如天津金桥焊材公司、天津大桥集团公司、四川大西洋集团公司等。品种主要以结构钢焊条为主，还有耐热钢焊条、不锈钢焊条、堆焊焊条、镍基焊条、铸铁焊条及其他特殊用途焊条。第12页/共155页 目前，国内外各种新型焊条、专用焊条发展很快，正向高质量、高效率、低尘、低毒方面发展。以瑞典为代表的欧美各国，着重制订焊接卫生标准，按照焊条的发尘、发烟量进行分级，并研制了低尘低毒的

12、新型焊条。日本重点研究降尘、降毒的方法。随着科学技术的发展，无论对焊条品种和焊条产量方面都提出了越来越高的要求，为适应这种需求，焊条产品开发应向优质高效、低成本、低污染的方向发展。近年来，我国对焊条的发展也进行了大量的研究工作，今后焊条的研发将围绕以下几个方面来开展：1)优质高效焊条。包括立向下全位置焊条、铁粉焊条、重力焊条、高纤维焊条、打底层或过渡层焊条等，目前所用的大都靠进口。第13页/共155页 2)低氢低合金钢焊条。这类焊条的种类较多，除J506、J507外，还有600MPa以上的高强度系列、低温钢系列、耐热钢系列（特别是高抗蠕变，要求直流两用的9Cr-1Mo钢焊条）。3）不锈钢焊条。

13、国内曾对发红问题、抗气孔性、抗裂性及工艺性能等进行了大量研究，效果比较好，但与国外相比仍有较大差距。我国需要各类不锈钢焊条7000-8000t。第14页/共155页综合知识模块二焊丝 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。由于气体保护焊在能耗、生产率、焊接质量等方面都明显优于焊条电弧焊，近年来在很多方面已取代了焊条电弧焊。因此，生产中焊丝的需求量日趋增加，而焊条在焊接材料生产量中所占比例有所下降。第15页/共155页焊丝的分类 焊丝的分类方法很多，可分别按其适用的焊接方法、被焊材料、焊丝截面形状及结构等不同角度对焊丝进行分类。(1)

14、按其适用的焊接方法可分为埋弧自动焊焊丝、电渣焊焊丝、CO2焊焊丝、堆焊焊丝、气焊焊丝等。埋弧焊使用的焊丝有实芯焊丝和药芯焊丝两类，生产中普遍使用的是实芯焊丝，药芯焊丝只在某些特殊场合应用。CO2气体保护焊目前已较多地采用了药芯焊丝。(2)按被焊金属材料的不同可分为碳钢焊丝、低合金钢焊丝、不锈钢焊丝、硬焊丝实芯焊丝埋弧焊、电渣焊丝气体保护焊丝惰性气体保护焊丝(TIG，MIG)活性气体保护焊丝(MAG)自保护焊丝药芯焊丝埋弧焊丝气体保护焊丝(CO2焊，Ar+CO2焊)自保护焊丝质合金堆焊焊丝、铜及铜合金焊丝、铝及铝合金焊丝、铸铁气焊焊丝等。(3)按焊丝截面形状及结构可分为实芯焊丝和药芯焊丝两大类。

15、其中药芯焊丝又可分为气体保护焊丝、自保护焊丝和埋弧焊丝。焊丝的分类如图2-2所示。第16页/共155页第17页/共155页焊丝的牌号与型号1.实芯焊丝的牌号与型号(1)实芯焊丝牌号埋弧焊、电渣焊及气焊等熔焊焊丝的牌号与焊条电弧焊所用焊条焊芯的牌号表示方法相同。牌号中第一个字母“H”表示焊接用实芯焊丝；H后面的一位或二位数字表示含碳量；接下来的化学符号及其后面的数字表示该元素大致含量的百分数。当合金元素含量小于1%时，该合金元素化学符号后面的数字可省略。在结构钢焊丝牌号尾部标有“A”或“E”时，A表示硫、磷含量要求低的高级优质钢，E为硫、磷含量要求特别低的焊丝。第18页/共155页第19页/共1

16、55页上述编排方法是GB/T 149571994熔化焊用钢丝中规定的，其规律与钢号的编排方法基本相同。但随着新国家标准GB/T 133041991钢分类的颁布与执行，有些钢号的编排方法已经改变，因此，上述编排方法只适用于大部分焊丝，而不是全部焊丝。焊接用钢丝单列为专用钢，主要是因为焊接工艺特点对填充金属有一些特殊要求。为了防止焊接缺陷并保证焊缝金属的性能，要求焊丝中的碳比相应的母材低，同时对硫、磷的限制更加严格。第20页/共155页(2)实芯焊丝型号气体保护焊用钢丝的最新国家标准有GB/T 149581994气体保护焊用钢丝和GB/T 81101995气体保护电弧焊用碳钢、低合金钢焊丝。后者与

17、GB/T 15912008低合金高强度结构钢配套，适用于碳钢、低合金钢熔化极气体保护电弧焊用实芯焊丝；推荐用于钨极气体保护电弧焊和等离子弧焊的填充焊丝。在GB/T 81101995中，焊丝按化学成分和采用熔化极气体保护电弧焊时熔敷金属的力学性能分类，型号用ER-表示。字母“ER”表示焊丝；ER后面的两位数字表示熔敷金属的最低抗拉强度；短划“-”后面的字母或数字表示焊丝化学成分分类代号，如还附加其他化学元素时，直接用元素符号表示，并以短划“-”与前面数字分开。第21页/共155页第22页/共155页2.药芯焊丝牌号与型号(1)药芯焊丝牌号牌号的第一个字母“Y”表示药芯焊丝，第二个字母及第一、第二

18、、第三位数字与焊条牌号编制方法相同，如YJ为结构钢药芯焊丝，YR为耐热钢药芯焊丝。牌号“-”后面的数字表示焊接时的保护方法，见表2-18。药芯焊丝有特殊性能和用途时，在牌号后面加注起主要用途的元素或主要用途的字母(一般不超过两个）。第23页/共155页第24页/共155页第25页/共155页（2）碳钢药芯焊丝型号 碳钢药芯焊丝的型号遵从GB/T 10045-2001 碳钢药芯焊丝。碳钢药芯焊丝型号由两部分构成，即焊丝类型的代号加上表示焊缝金属力学性能的一组四位数字构成。1)碳钢药芯焊丝分为7种类型。型号中的英文字母“EF”表示药芯焊丝，代号后面的第一位数字表示主要适用的焊接位置：“0”表示用于

19、平焊和横焊，“1”表示用于全位置焊接；第二位数字或英文字母为分类代号，如表2-19所示。2)短横线后用四位数字表示焊缝金属的力学性能。前两位数字X1X2表示最小抗拉强度值，其代表的焊缝金属强度系列代号有两种，见表2-20。第三位数字X3为夏比冲击试验，Akv27J时对应的试验温度代号；第四位数字X4为夏比冲击试验，Akv47J时对应的试验温度代号；X3和X4各有6种代号，见表2-21。完整的碳钢药芯焊丝型号举例如下：第26页/共155页第27页/共155页第28页/共155页第29页/共155页第30页/共155页第31页/共155页 (3)低合金钢药芯焊丝型号GB/T 174932008低合

20、金钢药芯焊丝对适用于气体保护和自保护电弧焊用低合金钢药芯焊丝的型号、分类和技术要求等作了规定。低合金钢药芯焊丝型号表示方法为ET-。其中E表示焊丝，T表示药芯焊丝；字母E后面的两位数字表示焊丝熔敷金属的力学性能，字母E后面的第三位数字表示推荐的焊接位置，其中0表示平焊和横焊，1表示全位置焊接；字母T后面的数字表示焊丝的渣系、保护类型和电流类型，可以分为T1、T4、T5、T8和T-G共5类，各种渣系药芯焊丝的特点见表2-23。按熔敷金属抗拉强度将低合金钢药芯焊丝分为E43、E50、E55、E60、E70、E75、E85和由供需双方共同商定共8个等级。低合金钢药芯焊丝熔敷金属抗拉伸性能见表2-24

21、。另外，按照焊丝的化学成分，又可以将低合金钢药芯焊丝分为碳钼钢焊丝、镍钢焊丝、锰钼钢焊丝及其他低合金钢焊丝等。第32页/共155页第33页/共155页第34页/共155页实芯焊丝实芯焊丝的作用相当于焊条中的焊芯。对实芯焊丝的要求与对焊芯的要求一样，即含碳量低、含硫、磷量少(分不超过0.04%和不超过0.03%两级),并含有一定量的合金。实芯焊丝包括埋弧焊、电渣焊、CO2气体保护焊、氩弧焊、气焊以及堆焊用的焊丝。实芯焊丝的分类及应用特点见表2-25。第35页/共155页第36页/共155页 实芯焊丝是目前生产中最常用的焊丝，由热轧线材经拉拔加工而成。焊丝的直径规格有0.8mm、1.0mm、1.2

22、mm、1.6mm、2mm、3mm、4mm、5mm、6mm等几种，前几种直径多用于半自动焊，后几种多用于自动焊。不同的焊接方法应采用不同直径的焊丝。埋弧焊时电流大，要采用粗焊丝，焊丝直径在2.46.4mm；气体保护焊时，为了得到良好的保护效果，要采用细焊丝，直径多为0.81.6mm。第37页/共155页焊丝表面应当光滑，除不锈钢、有色金属焊丝外，各种低碳钢和低合金钢焊丝表面最好镀铜。这种镀铜焊丝，由于镀铜层很薄，不会在焊缝中产生裂纹。镀铜焊丝的表面在焊前不需要再经除锈处理，使用方便，对于防止气孔的产生效果显著。此外，镀铜焊丝还可改善焊丝与导电嘴接触状况。为了使焊接过程稳定并减少焊接辅助时间，焊丝

23、通常用盘丝机整齐的盘绕在焊丝盘上，按照国家标准规定，每盘焊丝应由一根焊丝绕成。第38页/共155页药芯焊丝药芯焊丝是将药粉包在薄钢带内卷成不同的截面形状经轧拔加工制成的焊丝。药芯焊丝也称为粉芯焊丝、管状焊丝或折叠焊丝，用于气体保护焊、埋弧焊和自保护焊，是一种很有发展前途的焊接材料。药芯焊丝粉剂的作用与焊条药皮相似，区别在于焊条的药皮涂敷在焊芯的外层，而药芯焊丝的粉剂被钢带包裹在芯部。药芯焊丝可以制成盘状供应，易于实现机械化焊接。第39页/共155页1.药芯焊丝的分类药芯焊丝的分类较复杂，大致有以下几种分类方法：(1)根据外层结构分类根据外层结构可将药芯焊丝分为有缝药芯焊丝和无缝药芯焊丝两种。1

24、)有缝药芯焊丝：由冷轧薄钢带首先轧成U形，加入药芯后再轧成O形，折叠后轧成E形。2)无缝药芯焊丝：用焊成的钢管或无缝钢管加药芯制成。这种焊丝的优点是密封性好，焊芯不会受潮变质，在制造中可以对表面镀铜，改进了送丝性能，同时又具有性能高、成本低的特点，因而已成为药芯焊丝今后发展的方向。第40页/共155页(2)按是否使用外加保护气体分类根据是否有保护气体，药芯焊丝可分为气体保护焊丝(有外加保护气)和自保护焊丝(无外加保护气)。气体保护药芯焊丝的工艺性能和熔敷金属冲击性能比自保护的好，但自保护药芯焊丝具有抗风性，更适合室外或高层结构现场使用。药芯焊丝可作为熔化极(MIG、MAG)或非熔化极(TIG)

25、气体保护焊的焊接材料。TIG焊时，大部分使用药芯焊丝作填充材料。焊丝内含有特殊性能的造渣剂，底层焊接时不需充氩保护，芯内粉剂会渗透到熔池背面，形成一层致密的熔渣保护层，使焊道背面不受氧化，冷却后该焊渣很容易脱落。第41页/共155页(3)按药芯焊丝的截面形状分类根据药芯焊丝的截面形状可分为简单断面的“O”形和复杂断面的折叠形两类，折叠形又可分为梅花形、T形、E形和中间填丝形等。药芯焊丝的截面形状示意图如图2-3所示。第42页/共155页药芯焊丝的截面形状对焊接工艺性能与冶金性能都有很大影响。其中最简单的为“O”形(图2-3a、b、e)，又称管状焊丝。由于中间芯部的粉剂不导电、电弧容易沿四周外皮

26、旋转，使得电弧稳定性较差。E形截面(图2-3c)药芯焊丝，由于折叠的钢带偏向截面的一侧，当焊丝与母材之间的角度比较小时，容易发生电弧偏吹现象。双层药芯焊丝(图2-3d)可以把密度相差悬殊的粉末分开，把密度大的金属粉末加在内层，把密度较小的矿石粉加在外层，这样可以保持粉末成分的均匀性，使焊丝性能稳定，由于它的截面比较对称，并且金属粉居于截面中心，所以电弧比较稳定。双层药芯焊丝的不足在于当焊丝反复烘干时容易造成截面变形、漏粉从而导致送丝困难。第43页/共155页 一般地说，药芯焊丝的截面形状越复杂越对称，电弧越稳定，药芯的冶金反应和保护作用越充分。但是随着焊丝直径的减小，这种区别逐渐缩小，当焊丝直

27、径小于2mm时，截面形状的影响已不明显了。目前，小直径(不大于2.0mm)药芯焊丝一般采用O形截面，大直径(不小于2.4mm)药芯焊丝多采用E形、T形等折叠形复杂截面。第44页/共155页(4)按药芯中有无造渣剂分类根据药芯焊丝内层填料粉剂中有无造渣剂可分成药粉型(有造渣剂)和金属粉型(无造渣剂)两类。在药粉型药芯焊丝中加入粉剂，主要是为了改善焊缝金属的力学性能、抗裂性及焊接工艺性能。这些粉剂有脱氧剂(硅铁、锰铁)、造渣剂(金红石、石英等)、稳弧剂(钾、钠等)、合金剂(Ni、Cr、Mo等)及铁粉等。金属粉型药芯焊丝几乎不含造渣剂，焊接工艺性能类似于实芯焊丝，其熔敷效率和抗裂性能优于药粉型，焊丝

28、粉芯中大部分是金属粉(铁粉、脱氧剂等)，还加入了特殊的稳弧剂，这可保证焊接时造渣少、效率高、飞溅少、电弧稳定等特点。另外，焊缝扩散氧含量低，抗裂性能得到改善。据统计，采用金属粉型焊丝施焊时，其造渣量为药粉型焊丝的1/3，故不进行除渣就可连续多层焊接(34层)，焊接生产率得到提高。第45页/共155页 (5)根据造渣剂的种类及熔渣的碱度分类按照造渣剂的种类及渣的碱度可分为钛型(又称金红石型、酸性渣)、钛钙型(又称金红石碱型、中性或弱碱性渣)、钙型(碱性渣)。钛型渣系药芯焊丝的焊道成形美观，全位置焊接工艺性能优良，电弧稳定，飞溅小，但焊缝金属的韧性和抗裂性稍差。钙型渣系药芯焊丝焊缝金属的韧性和抗裂

29、性优良，但焊道成形和焊接工艺性稍差。钛钙型渣系介于上述二者之间。第46页/共155页目前我国药芯焊丝产品品种主要有钛型气保护、碱性气保护和耐磨堆焊(主要是埋弧堆焊类)三大系列，适用于碳钢、低合金高强钢、不锈钢等，大体可满足一般工程结构焊接需求。在产品质量方面，用于结构钢焊接的E71T-1钛型气保护药芯焊丝产品质量已经有了突破性的提高，而碱性药芯焊丝的产品质量有待进一步提高。在药芯焊丝的使用品种上，以钛型气体保护碳钢和低合金钢药芯焊丝最多，硬面堆焊药芯焊丝和自保护药芯焊丝次之，气体保护不锈钢药芯焊丝(少量用于耐腐蚀容器和大型医疗器械中)和金属粉型药芯焊丝(少量应用于钢结构和桥梁上)为最少。第47

30、页/共155页2.药芯焊丝的特点药芯焊丝是在结合焊条的优良工艺性能和实芯焊丝的高效率自动焊的基础上产生的一种新型焊接材料，其优点如下：1)焊接工艺性能好。在电弧高温作用下，芯部各种物质产生造气、造渣以及一系列冶金反应，对熔滴过渡形态、熔渣表面张力等物理性能产生影响，明显地改善了焊接工艺性能。2)飞溅小。由于药芯焊丝中加入了稳弧剂，电弧燃烧稳定，熔滴呈滴状均匀过渡，故焊接时飞溅很少，且飞溅颗粒细小，在钢板上粘不住，很容易清除。3)焊缝成形美观。在焊道成形方面，熔渣起着重要作用。实芯焊丝施焊时无法依靠渣起作用，仅依靠熔融金属自身的粘性和表面张力形成焊道，故表面形状不良。药芯焊丝焊接时，能形成一定数

31、量的熔渣，依靠渣的表面张力生成一个软的铸型，这个铸型对形成良好焊道起着重要作用。第48页/共155页4)熔敷速度高于实芯焊丝。采用药芯焊丝焊接时，由于焊丝断面上通电部分的面积比实芯焊丝小，在同样的焊接电流下药芯焊丝的电流密度高，焊丝熔化速度快，熔敷速度提高。5)可采用大电流进行全位置焊接。在各种焊接位置下，药芯焊丝均可采用较大的焊接电流，如1.2mm焊丝，其电流可用到280A，这时仍能顺利地实现向下立焊，可称为其独到之处。当然，药芯焊丝也有自己的不足。首先药芯焊丝的送丝比实芯焊丝困难，因为药芯焊丝强度低，若加大送丝的外力，焊丝可能变形开裂，粉剂外漏；其次药芯焊丝外表容易锈蚀，粉剂容易吸潮，使用

32、前常需烘烤，否则，粉剂中吸收的水分会在焊缝中引起气孔。由于与实芯焊丝相比，药芯焊丝具有焊接工艺性好、飞溅小、焊缝成形美观、可采用大电流进行全位置焊接和熔敷效率高等优点，已得到各行业部门的高度评价，成为最具有发展前途的焊接材料。第49页/共155页综合知识模块三焊剂 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状物质。焊剂的作用相当于焊条中的药皮，在焊接过程中起到隔离空气、保护焊接区金属使其不受空气的侵害，以及进行冶金处理等作用。焊剂是埋弧焊、电渣焊时不可缺少的焊接材料。第50页/共155页焊剂的分类 焊剂的分类方法很多，如图2-4所示。但无论按哪种分类方法，都

33、不能概括焊剂的所有特点。了解焊剂的分类是为了更好地掌握焊剂的特点，以便进行正确选择和使用。1.按焊剂用途分类焊剂按用途可分为埋弧焊焊剂、堆焊焊剂、电渣焊焊剂;按所焊材料分为低碳钢用焊剂、低合金钢用焊剂、不锈钢用焊剂、镍及镍合金用焊剂、钛及钛合金用焊剂等。第51页/共155页2.按焊剂制造方法分类按焊剂制造方法的不同，可以把焊剂分成熔炼焊剂和烧结焊剂两大类。(1)熔炼焊剂按照配方将一定比例的各种配料放在炉中熔炼，然后经过水冷，使焊剂形成颗粒状，经烘干、筛选而制成的焊剂。熔炼焊剂的主要优点是化学成分均匀，可以获得性能均匀的焊缝。但由于焊剂在制造过程中有高温熔炼过程，合金元素会被氧化，所以焊剂中不能

34、添加铁合金，因此不能依靠焊剂向焊缝大量过渡合金元素。熔炼焊剂是目前生产中最广泛使用的一种焊剂。第52页/共155页 (2)烧结焊剂将一定比例配料粉末，混合均匀并加入适量的粘结剂后经烘焙而制成。根据烘焙温度的不同，烧结焊剂又可分以下两种：1)粘结焊剂。经400以下的低温烘焙而制成的一种焊剂，以前称陶质焊剂。2)烧结焊剂。在4001000高温下烧结成块，然后粉碎、筛选而成。其中烧结温度为400600的叫低温烧结焊剂，烧结温度高于700的叫高温烧结焊剂。前者可以渗合金，后者则只有造渣和保护作用。根据不同的使用要求，还可以把熔炼焊剂和烧结焊剂混合起来使用，称之为混合焊剂。第53页/共155页第54页/

35、共155页3.按焊剂化学成分分类(1)按所含主要氧化物性质可分为酸性焊剂、碱性焊剂和中性焊剂。(2)按SiO2含量可分为高硅焊剂、中硅焊剂和低硅焊剂。(3)按MnO含量可分为高锰焊剂、中锰焊剂、低锰焊剂和无锰焊剂。(4)按CaF2含量分可分为高氟焊剂、中氟焊剂和低氟焊剂。(5)按照焊剂的主要成分特性可分为氟碱型焊剂、高铝型焊剂、硅钙型焊剂、硅锰型焊剂、铝钛型焊剂。这种分类方法一般用于非熔炼焊剂。第55页/共155页4.按焊剂化学性质分类(1)氧化性焊剂焊剂对焊缝金属具有较强的氧化性，可分为两种：一种是含有大量SiO2、MnO的焊剂；另一种是含较多FeO的焊剂。(2)弱氧化性焊剂焊剂中基本不含S

36、iO2、MnO、FeO等氧化物，所以对于焊接金属没有氧化作用，焊缝含氧量较低。(3)惰性焊剂焊剂含SiO2、MnO、FeO等氧化物较少，基本不含FeO、SiO2、MnO等的焊剂，对焊缝金属没有氧化作用。此类焊剂的成分是由Al2O3、CaO、MgO、CaF2 第56页/共155页焊剂的型号和牌号1.焊剂的型号(1)碳钢埋弧焊焊剂型号碳钢埋弧焊焊剂型号是根据使用焊丝与焊剂组合而形成的熔敷金属的力学性能而划分的。在GB/T 52931999埋弧焊用碳钢焊丝和焊剂中，焊丝焊剂组合的型号编制方法如下：字母“F”表示焊剂；第一位数字表示焊丝焊剂组合的熔敷金属抗拉强度最小值；第二位字母表示试件的热处理状态，

37、“A”表示焊态，“P”表示焊后热处理状态；第三位数字表示熔敷金属冲击吸收功不小于27J时的最低试验温度；“-”后面表示焊丝牌号。第57页/共155页第58页/共155页第59页/共155页第60页/共155页(2)低合金钢埋弧焊焊剂型号在GB/T 124702003埋弧焊用低合金钢焊丝和焊剂中，根据埋弧焊焊缝金属力学性能和焊剂渣系来划分，其型号表示方法如下：第61页/共155页字母“F”表示埋弧焊用焊剂；其后第一位数字代号X1分为5、610，表示熔敷金属拉伸性能，每类均规定了抗拉强度、屈服强度及伸长率三项指标，见表2-28；第二位数字代号X2表示试样状态，“0”表示焊态，“1”表示焊后热处理状

38、态；第三位数字代号X3分为0、16、8、10，表示熔敷金属冲击功不小于27J时的试验温度，见表2-29；第四位代号X4分为1、26，表示焊剂渣系，见表2-30；型号尾部“H”表示焊接时所采用的焊丝牌号。第62页/共155页第63页/共155页第64页/共155页例如：F5121-H08MnMoA焊剂，表示这种低合金钢埋弧焊焊剂采用H08MnMoA焊丝，按GB/T 124702003所规定的焊剂参数焊接试样，试样经焊后热处理后，熔敷金属抗拉强度为480650MPa，屈服强度不低于380MPa，伸长率不低于22.0%，在20时冲击吸收功不小于27J。焊剂渣系为氟碱型。第65页/共155页(3)不锈

39、钢埋弧焊焊剂型号在GB/T 178541999埋弧焊用不锈钢焊丝和焊剂中，规定了埋弧焊用不锈钢焊丝和焊剂的型号分类、技术要求、试验方法及检验规则等内容。在该标准中，焊丝焊剂组合的型号编制方法如下：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；“-”后面表示不锈钢焊丝的牌号。不锈钢埋弧焊焊丝和焊剂组合的熔敷金属化学成分应符合表2-31规定。第66页/共155页第67页/共155页2.焊剂的牌号由于焊剂型号内容比较复杂，而且不够完备，在生产中更多是使用焊剂的牌号，在原机械工业部1997年出版的焊接材料产品样本中规定焊剂牌

40、号编制方法如下：(1)熔炼焊剂其牌号编制方法如下。1)牌号前“HJ”表示埋弧焊及电渣焊用熔炼焊剂。2)牌号第一位数字表示焊剂中氧化锰的含量，其含义见表2-32。3)牌号第二位数字表示焊剂中二氧化硅、氟化钙的含量，其含义见表2-33。4)牌号第三位数字表示同一类型焊剂的不同牌号，按0、1、2、9顺序排列。5)对同一牌号生产两种颗粒度时，在细颗粒焊剂牌号后面加“”。第68页/共155页第69页/共155页第70页/共155页第71页/共155页第72页/共155页第73页/共155页(2)烧结焊剂其牌号编制方法如下：1)牌号前“SJ”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，其系

41、列按表2-35编排。3)牌号第二位、第三位数字表示同一类型渣系焊剂中的不同牌号，从0109。第74页/共155页第75页/共155页焊剂的性能及用途1.对焊剂的质量要求1)焊剂应具有良好的冶金性能。在焊接时，焊剂应配合适当的焊丝及合理的焊接工艺，焊缝金属才能得到适宜的化学成分及良好的力学性能，以及较强的抗气孔、抗裂纹的能力。2)焊剂应具有良好的工艺性能。焊剂工艺性能良好，则焊接过程中电弧燃烧稳定，熔渣具有适宜的熔点、粘度和表面张力，焊缝表面成形良好、脱渣容易、产生的有毒气体少。第76页/共155页 3)焊剂颗粒度应符合要求。每种焊剂均由不同颗粒的粉末组成，而每种颗粒度的粉末按规定应占有一定的比

42、例。普通焊剂的颗粒度为0.4502.50mm，0.450mm 以下的细粒不得大于5，2.50mm以上的粗粒不得大于2。细颗粒度的焊剂，粒度为0.2801.425mm，0.280mm 以下的细粒不得大于5。1.425mm 以上的粗粒不得大于2。4)焊剂wH2O0.10。5)焊剂中机械夹杂物的质量分数不大于0.30。6)焊剂的wS0.060，wP0.080。第77页/共155页2.常用熔炼焊剂的性能及用途(1)高锰焊剂实际生产中用的高锰焊剂多为高锰高硅低氟型，牌号为HJ430、HJ431、HJ433、HJ434等，其中以HJ431与HJ430应用最多。HJ431的成分为wMnO=34%38%，wS

43、iO2=40%44%，wCaF2=3%7%，为红棕色至黄色的玻璃状颗粒。工艺性能好、电弧稳定、可交直流两用。由于SiO2和MnO含量比较高，焊接过程中与液体金属之间反应激烈，使焊缝金属增Si、Mn和氧。焊缝的抗热裂纹能力较强，配合H08A或H08MnA焊丝可以焊接各种重要的碳钢和低合金钢结构。HJ430中的CaF2较HJ431高5%9%，因而抗气孔能力较强，但焊接过程中放出的有害气体较多，需要良好的通风条件。HJ433的特点是MnO更高(wMnO=44%47%)而CaF2少(wCaF2=2%4%)，特别适用于快速焊接，主要用于输油、输气管道的焊接。第78页/共155页(2)中锰焊剂中锰焊剂中w

44、MnO在15%30%范围内，目前应用最多的是HJ350和HJ360。这类焊剂的氧化性比高锰焊剂弱，因而焊缝金属的韧性指标较高。这类焊剂的工艺性能好，可交直流两用。焊缝中扩散氢含量低，抗冷裂纹能力优于低锰焊剂。HJ350配合适当的焊剂可焊接Q345(16Mn)、Q390(15MnV)、Q420(15MnVN)等低合金高强度钢的重要结构，如船舶、锅炉、高压容器等。HJ360主要用于电渣焊，配合H10MnSiA、H10Mn2、H08Mn2MoVA等焊丝，焊接低碳钢和某些低合金钢大型结构，如轧钢机架、大型立柱等。第79页/共155页(3)低锰焊剂低锰焊剂中wMnO=2%15%范围内，常用的牌号为HJ2

45、50和HJ230。HJ250具有良好的工艺性能，要求采用直流电源，焊丝接正极，焊出的焊缝中硫、磷含量非常低，故冲击韧度特别是低温冲击韧度较高。与高锰、中锰焊剂相比较，焊缝的塑性更高。缺点是扩散氢含量比较高，对冷裂纹比较敏感。配合适当的焊丝，可焊接低合金钢和-70低温用钢，为了防止冷裂纹，施焊时应适当预热，焊后进行脱氢处理。HJ230工艺性能好，可交、直流两用，成形美观。由于SiO2含量较高(wSiO2=40%46%)，所以很少用于焊接高强度钢。使用时应采用含锰焊丝，如H08MnA、H10Mn2A。通过焊丝向熔池过渡锰，可防止焊剂中锰矿中的磷向焊缝过渡，有利于提高焊缝的韧性及脱硫。一般用于焊接低

46、碳钢和Q345(16Mn)钢。第80页/共155页(4)无锰焊剂wMnO2%，常用的牌号为HJ172和HJ130。HJ172为无锰低硅高氟焊剂，氧化性极弱，用于焊接高合金钢，如含铌和钛的18-8钢或高铬马氏体热强钢。焊接时用直流电源，焊丝接正极。HJ130焊接工艺性能好，可交直流两用，脱渣性好。主要用于焊接低碳钢或低合金钢(如Q345)结构，施焊时应配合含锰焊丝，以对熔池进行脱氧，同时向焊缝中过渡Mn可提高其强度和韧性。第81页/共155页第82页/共155页第83页/共155页3.常用烧结焊剂的性能及用途烧结焊剂是继熔炼焊剂后发展起来的新型焊剂，目前国外已广泛用来焊接碳钢、高强度钢和高合金钢

47、。(1)烧结焊剂的优点烧结焊剂具有下列优点：1)可连续生产，不经高温熔烧，劳动条件较好，成本一般为熔炼焊剂的1/31/2。2)焊剂的碱度调节范围较大，当碱度达到3.5时(熔炼焊剂最高为2.5左右)仍具有良好的稳弧性和脱渣性，并可交、直流两用，烟尘也很小。目前各国发展的窄间隙埋弧焊接都是采用高碱度烧结焊剂。第84页/共155页3)由于烧结焊剂碱度高，冶金效果好，故焊缝金属能得到较好的强度、塑性和韧性。4)焊剂中可以加入脱氧剂及其他合金成分，具有比熔炼焊剂更好的抗锈能力。5)焊剂的松装密度较小，一般为0.91.2g/cm3。焊接时焊剂的消耗量少，可以采用大电流进行焊接(达2000A)，焊接速度可高

48、达150m/h，适用于多丝大电流埋弧焊。6)烧结焊剂颗粒圆滑，在管道中输送和回收时阻力比熔炼焊剂小。第85页/共155页 但是，烧结焊剂也有它的不足，主要表现为：对焊接参数的变动过于敏感，当焊接参数发生变化时焊剂的熔敷量也发生变化，因而会引起焊缝金属化学成分不均匀；烧结焊剂吸潮性较大，易增大焊缝金属中的扩散氢，也给储存、保管带来一些困难，这需要在使用时注意。有关熔炼焊剂与烧结焊剂的性能比较见表2-37。第86页/共155页第87页/共155页(2)烧结焊剂的性能和用途各渣系类型烧结焊剂的性能和用途如下：1)氟碱型烧结焊剂。这是一种碱性焊剂，可交、直流两用。其特点是SiO2含量低，可以限制硅向焊

49、缝中过渡，能得到冲击韧度较高的焊缝。直流焊时焊丝接正极，最大焊接电流可达1200A，焊缝金属具有较高的低温冲击韧度。配合适当焊丝，可焊接多种低合金结构钢，用于重要的焊接产品，如锅炉、压力容器、管道等。可用于多丝埋弧焊，特别适用于大直径容第88页/共155页 2)硅钙型烧结焊剂。这是一种中性焊剂，可交、直流两用。由于焊剂中含有较多的SiO2，即使采用含硅量低的焊丝，仍可得到含硅量较高的焊缝金属。直流焊时焊丝接正极，最大焊接电流可达1200A。配合适当焊丝，可焊接普通结构钢、锅炉用钢、管线用钢等。该焊剂适用于多丝快速焊，特别适用于双面单道焊。焊接大直径钢管时，焊道平滑过渡。由于是“短渣”，也可在小

50、直径管线上进行全位置焊接。第89页/共155页 3)硅锰型烧结焊剂。这种焊剂是酸性焊剂，主要由MnO和SiO2组成，可交、直流两用，直流焊时焊丝接正极。此焊剂焊接工艺性能良好，具有较强的抗气孔能力。配合适当焊丝，可焊接低碳钢及某些低合金钢，用于机车车辆、矿山机械等金属结构的焊接。4)铝钛型烧结焊剂。这是一种酸性焊剂，可交、直流两用。直流焊时焊丝接正极，最大焊接电流可达1200A。焊剂具有较强的抗气孔能力，对少量的铁锈膜及高温氧化膜不敏感。这类焊剂配合适当焊丝可焊接低碳钢及某些低合金结构钢，如锅炉、船舶、压力容器等，也可用于多丝快速焊，特别适用于双面单道焊。5)高铝型烧结焊剂。其性能介于铝钛型与