焊接工藝第二章

1、第二單元　焊接材料,,,【學(xué)習(xí)目標(biāo)】　通過(guò)本單元的學(xué)習(xí)，理解焊條的組成及焊芯、藥皮的作用；了解焊條、焊絲、焊劑等焊接材料的分類；理解焊條、焊絲、焊劑的型號(hào)及牌號(hào)；了解焊條的工藝性能、冶金性能；掌握焊條的選用及使用方法；能正確選配焊絲、焊劑、焊接用氣體等各種焊接材料；了解焊條、焊劑的發(fā)展現(xiàn)狀；了解鎢極、氣焊熔劑、碳棒等其他焊接材料，以拓寬知識(shí)面。,綜合知識(shí)模塊一　焊條,,焊條的組成及作,焊條是指涂有藥皮的供焊條電弧焊用的熔化電極。焊條由焊

2、芯和藥皮兩部分組成，如圖2-1所示。焊條端部未涂藥皮的焊芯部分長(zhǎng)約10～35mm，供焊鉗夾持并有利于導(dǎo)電，是焊條的夾持端。在焊條前端藥皮有45°左右傾角，將焊芯金屬露出，便于引弧。,1.焊芯　　焊條中被藥皮包覆的金屬芯稱為焊芯。為了保證焊縫的質(zhì)量，焊芯是由煉鋼廠專門冶煉的焊接用鋼盤條經(jīng)過(guò)撥絲、切斷等工序制成。焊接時(shí)，焊芯可起以下幾方面作用：,,,,,焊條中被藥皮包覆的金屬芯稱為焊芯。為了保證焊縫的質(zhì)量，焊芯是由煉鋼廠專門冶煉

3、的焊接用鋼盤條經(jīng)過(guò)撥絲、切斷等工序制成。焊接時(shí)，焊芯可起以下幾方面作用：　　1)作為電極，在焊接回路中用來(lái)傳導(dǎo)焊接電流，并與工件形成電弧，從而電能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮??！　?)作為焊接填充材料，與熔化的母材金屬熔合后共同組成焊縫金屬，約占整個(gè)焊縫金屬的50%～70%?！　?)添加合金元素。當(dāng)焊芯材料是合金鋼時(shí)，即可通過(guò)焊芯熔化，向焊縫過(guò)渡合金元素?！　『感镜呐铺?hào)前用“焊”字注明，以示焊接用鋼絲，代號(hào)是“H”，即漢語(yǔ)拼音“焊”字的第一個(gè)字母

4、，其后的牌號(hào)表示法與鋼號(hào)表示方法一樣。質(zhì)量不同的焊芯在最后標(biāo)以一定符號(hào)以示區(qū)別：A表示高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼，其S、P的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不超過(guò)0.03%；E表示特級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼，其S、P的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不超過(guò)0.02%。,,,,,由于焊芯的化學(xué)成分將直接影響焊縫質(zhì)量，因此，應(yīng)對(duì)其各化學(xué)元素的含量有一定的限制，以保證焊縫的性能不低于母材。通常，焊芯中的含碳量，應(yīng)在保證焊縫與母材等強(qiáng)度的條件下越低越好，因?yàn)樵诤附訒r(shí)，隨焊芯含碳量的增加，會(huì)使焊縫產(chǎn)生氣孔和裂紋的傾向加大，同

5、時(shí)會(huì)增加飛濺，破壞焊接過(guò)程的穩(wěn)定性?！　″i是有益元素，可以脫氧、脫硫，需要保持一定含量。硅雖然可以脫氧，但在焊接過(guò)程中極易生成SiO2，會(huì)在焊縫中形成硅酸鹽夾雜物，甚至?xí)鹆鸭y，因此，焊芯中的硅越少越好。,,,鉻、鎳對(duì)于低碳鋼焊芯來(lái)說(shuō)屬于雜質(zhì)，是從冶煉原材料中混入的，含量在規(guī)定范圍以內(nèi)對(duì)焊接質(zhì)量不會(huì)有明顯影響。硫、磷是有害元素，在焊芯中應(yīng)嚴(yán)格控制；焊芯鋼種的質(zhì)量等級(jí)越高，對(duì)硫、磷控制越嚴(yán)。　　對(duì)于其他鋼種的焊芯，也應(yīng)嚴(yán)格按照國(guó)家標(biāo)

6、準(zhǔn)控制其各種化學(xué)成分的含量?！　『笚l的直徑以焊芯的直徑來(lái)表示。焊芯直徑有?1.6mm、?2.0mm、?2.5mm、?3.2mm、?4.0mm、?5.0mm、?6.0mm等幾種，其中以直徑?2.5～?5.0mm應(yīng)用最廣，焊芯長(zhǎng)度常在250～450mm之間。,,,2.藥皮　　藥皮又稱為涂料，是指壓涂在焊芯表面上的涂料層。　　(1)藥皮的作用　焊條藥皮在焊接過(guò)程中起到以下作用：　 1)提高電弧的穩(wěn)定性。當(dāng)采用沒(méi)有藥皮的焊芯用直

7、流電源焊接時(shí)，也能引燃電弧，但電弧十分不穩(wěn)定。如果用交流電源時(shí)，就根本不能引燃電弧。當(dāng)涂有焊條藥皮后，藥皮中含有鉀和鈉等成分的“穩(wěn)弧劑”，能提高電弧的穩(wěn)定性，使焊條在交流電和直流電的情況下都能進(jìn)行正常的焊接，保證焊條容易引弧、穩(wěn)定燃燒以及弧后的再引弧。,,,2)機(jī)械保護(hù)作用。當(dāng)藥皮中加入一定量的“造氣劑”，在焊接時(shí)便會(huì)產(chǎn)生一種保護(hù)性氣體，使熔池金屬與外界空氣隔離，從而防止空氣侵入；藥皮熔化后形成熔渣覆蓋在焊縫表面從而保護(hù)焊縫金屬，而且也

8、可使焊縫金屬緩慢地冷卻，有利于焊縫中氣體的逸出，減少產(chǎn)生氣孔的可能性。因此，焊條電弧焊是一種屬于氣渣聯(lián)合保護(hù)的焊接方法?！　?)冶金處理作用。焊接過(guò)程中，由于空氣、藥皮、焊芯中的氧和氧化物以及氮、氫、硫等雜質(zhì)的存在，致使焊縫金屬的質(zhì)量降低。因此，在藥皮中需要加入一定量的合金素，以去除有害雜質(zhì)(如氧、氫、硫、磷等)，并添加有益合金元素，從而得到滿意的力學(xué)性能。,,,4)改善焊接工藝性能。焊條藥皮中含有合適的造渣、稀渣成分，焊接時(shí)可獲得流

9、動(dòng)性良好的熔渣，以便得到成形美觀的焊縫。而且，藥皮的熔化比焊芯稍慢一些，焊接時(shí)形成一個(gè)套筒，有利于熔滴過(guò)渡，減少由于飛濺造成的金屬損失，并有利于各種空間位置的焊接。如果在藥皮中加入較多的鐵粉，使其在焊接過(guò)程中過(guò)渡到焊縫中，可明顯提高熔敷效率，從而提高焊接生產(chǎn)率。,,,(2)藥皮的組成物　焊條藥皮的組成物按在焊條制造和焊接過(guò)程中的作用不同可分為穩(wěn)弧劑、造氣劑、造渣劑、脫氧劑、合金劑、稀渣劑、粘結(jié)劑、成形劑等八種。焊條藥皮組成物的種類、主要

10、原料名稱和作用見表2-2。,,,,,應(yīng)該指出，各種藥皮原材料的作用往往不是單一的，而是同時(shí)起到幾種作用。各種藥皮原材料的作用見表2-3。在選用藥皮原材料時(shí)，一般以主要作用為依據(jù)，同時(shí)還必須注意某些藥皮原材料的副作用，如氧化、增氫、增硫和增磷等。,,,,,,,,,(3)藥皮的類型　根據(jù)藥皮材料中主要成分不同，將其劃分為各種類型。常用的焊條藥皮有8種類型，其特點(diǎn)如下：　　1)鈦鈣型。藥皮中含有質(zhì)量分?jǐn)?shù)30%以上的氧化鈦和20%以下的鈣或鎂

11、的碳酸鹽。熔渣流動(dòng)性良好，脫渣容易，電弧穩(wěn)定，熔深適中，飛濺小，焊波整齊。這種藥皮焊條適合于全位置焊接，焊接電流為交流或直流正、反接。,,,2)低氫鈉型和低氫鉀型。低氫鈉型焊條藥皮主要以堿性氧化物為主，并以鈉水玻璃為粘結(jié)劑的焊條。其熔渣流動(dòng)性好，焊接工藝性能一般、焊波較粗、角焊縫略凸、熔深適中，脫渣性較好，焊接時(shí)要求焊條干燥，并采用短弧焊。這類藥皮焊條適合于全位置焊接。焊接電流為直流反接。低氫鉀型焊條藥皮的組成與低氫鈉型相似，但添加了穩(wěn)

12、弧劑，如鉀水玻璃等，所以電弧穩(wěn)定，其他工藝性能與低氫鈉型焊條相似，焊接電流為交流或直流反接。這兩種類型藥皮焊條的熔敷金屬都具有良好的抗裂性能和力學(xué)性能?！　?)鈦鐵礦型。藥皮中鈦鐵礦的質(zhì)量分?jǐn)?shù)≥30%，熔渣流動(dòng)性好，熔深較大，渣覆蓋良好，脫渣容易，飛濺一般，焊波整齊。這類藥皮焊條適于全位置焊接，焊接電流為交流或直流正、反接。,,,4)高纖維素鈉型和高纖維素鉀型。高纖維素鈉型焊條藥皮中含有質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于15%的纖維素有機(jī)物，并以鈉水玻璃為

13、粘結(jié)劑的焊條。焊接時(shí)有機(jī)物在電弧區(qū)分解產(chǎn)生大量的氣體，保護(hù)熔敷金屬。電弧吹力大，熔深較大，熔化速度快，熔渣少，易脫渣，飛濺一般，通常限制采用大電流焊接。這類藥皮焊條適于全位置焊接，焊接電流為直流反接。高纖維素鉀型焊條藥皮是在與高纖維鈉型焊條藥皮相似的基礎(chǔ)上添加了少量的鈣與鉀的化合物，電弧穩(wěn)定，這類藥皮焊條焊接電流為交流或直流反接，適用于全位置焊接?！　?)高鈦鈉型和高鈦鉀型。高鈦鈉型焊條藥皮是以氧化鈦為主要成分并以鈉水玻璃為粘結(jié)劑的焊

14、條，其電弧穩(wěn)定、再引弧容易、熔深較淺、熔渣覆蓋良好、脫渣容易、焊波整齊、適于全位置焊接。焊接電流為交流或直流正接，但熔敷金屬的塑性及抗裂性較差。高鈦鉀型焊條藥皮是在與高鈦鈉型焊條藥皮相似的基礎(chǔ)上采用鉀水玻璃作粘結(jié)劑，電弧比高鈦鈉型穩(wěn)定，工藝性能、焊縫成形也比高鈦鈉型好，這類藥皮焊條適用于全位置焊接，焊接電流為交流或直流正、反接。,,,6)氧化鐵型。藥皮中含有較多的氧化鐵及較多的脫氧劑錳鐵。這類藥皮焊條的電弧吹力大，熔深較大，電弧穩(wěn)定，再

15、引弧容易，熔化速度快，熔渣覆蓋好，脫渣性好，焊縫致密，略帶凹度，飛濺稍大。適合于平焊和平角焊的高速焊。焊接電流可為交流或直流正接。　　7)石墨型。石墨型焊條藥皮中含有較多的石墨，使焊縫金屬獲得較高的游離碳或碳化物。采用低碳鋼芯的石墨型藥皮焊條，一般焊接工藝性能較差，飛濺較多，煙霧較大，熔渣極少。這種焊條只適用于平焊操作。采用有色金屬芯的石墨藥皮焊條，一般焊接工藝性能較好，飛濺極少，熔深較淺，熔渣少，適用于全位置焊接。石墨型藥皮焊條引弧

16、容易，藥皮強(qiáng)度較差。此外，由于抗裂性較差和焊條尾部容易發(fā)紅，故施焊時(shí)一般采用較小的熱輸入量。焊接電流為交、直流兩用。,,,能力知識(shí)點(diǎn)2　　焊條的分類　　常用的焊條分類方法有以下兩種：　　1.按焊條用途分類　　按照用途不同，焊條可以分為如下十一類：　　(1)碳鋼焊條　主要用于強(qiáng)度等級(jí)較低的低碳鋼和低合金鋼的焊接。這類焊條現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)為GB/T 5117—1995《碳鋼焊條》?！　?2)低合金鋼焊條　主要用于低合金結(jié)構(gòu)鋼、含合金元素

17、較低的鉬和鉻鉬耐熱鋼及低溫鋼的焊接。這類焊條現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)為GB/T 5118—1995《低合金鋼焊條》?！　?3)鉬和鉻鉬耐熱鋼焊條　這類焊條在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中大部分屬于低合金鋼焊條，小部分屬于不銹鋼焊條，主要用于焊接珠光體耐熱鋼?！　?4)低溫鋼焊條　這類焊條大部分屬于低合金鋼焊條。通常此類焊條的熔敷金屬具有不同的低溫工作能力，主要用于焊接各種在低溫條件下工作的結(jié)構(gòu)。,,,(5)不銹鋼焊條　主要用于各類不銹鋼和含合金元素較高的鉬和鉻鉬耐

18、熱鋼的焊接。其中又可分為鉻不銹鋼焊條和鉻鎳不銹鋼焊條。這類焊條現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)為GB/T 983—1995 《不銹鋼焊條》?！　?6)堆焊焊條　主要用于金屬表面層的堆焊，其熔敷金屬在常溫或高溫中具有較好的耐磨性和耐蝕性。這類焊條現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)為GB/T 984—2001《堆焊焊條》?！　?7)鑄鐵焊條　專用于鑄鐵的焊接或補(bǔ)焊。這類焊條現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)為GB/T 10044—2006《鑄鐵焊條及焊絲》?！　?8)鎳及鎳合金焊條　這類焊條用于鎳

19、及鎳合金的焊接、補(bǔ)焊或堆焊。其中某些焊條可用于鑄鐵補(bǔ)焊及異種金屬的焊接。對(duì)應(yīng)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)為GB/T 13814—2008《鎳及鎳合金焊條》。,,,(9)銅及銅合金焊條　這類焊條用于銅及銅合金的焊接、補(bǔ)焊或堆焊。其中某些焊條可用于鑄鐵補(bǔ)焊及異種金屬的焊接。對(duì)應(yīng)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)為GB/T 3670—1995《銅及銅合金焊條》?！　?10)鋁及鋁合金焊條　這類焊條用于鋁及鋁合金的焊接、補(bǔ)焊或堆焊。對(duì)應(yīng)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)為GB/T 3669—2001《鋁及鋁

20、合金焊條》?！　?11)特殊用途焊條　這類焊條主要用于特殊環(huán)境或特殊材料的焊接，如水下焊接、鐵錳鋁合金焊接及堆焊高硫、滑動(dòng)摩擦面等。,,,,,通過(guò)比較，可以看出，酸性焊條能交直流兩用，焊接工藝性能較好，但焊縫的力學(xué)性能，特別是沖擊韌度較差，故適用于一般低碳鋼和強(qiáng)度較低的低合金結(jié)構(gòu)鋼的焊接，是目前生產(chǎn)中應(yīng)用最廣的焊條；而堿性焊條形成焊縫的塑性、韌性和抗裂性能均比酸性焊條好，故堿性焊條適用于焊接裂紋傾向大、塑性和韌性要求高的重要結(jié)構(gòu)，如鍋

21、爐壓力容器、合金結(jié)構(gòu)鋼、橋梁船舶等。,焊條的型號(hào)與牌號(hào),,焊條的型號(hào)和牌號(hào)都是焊條的代號(hào)，它們之間既有區(qū)別又有聯(lián)系，掌握這兩種代號(hào)的含義，有助于正確選擇和標(biāo)注焊條?！　?.焊條型號(hào)　　焊條型號(hào)是在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)或國(guó)際權(quán)威組織的有關(guān)法規(guī)中根據(jù)焊條指標(biāo)而明確規(guī)定的代號(hào)。型號(hào)內(nèi)容所規(guī)定的焊條質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)是生產(chǎn)、使用、管理及研究等有關(guān)單位必須遵照?qǐng)?zhí)行的。以下著重介紹生產(chǎn)中常用的碳鋼、低合金鋼和不銹鋼三類焊條的型號(hào)編制方法。,,,(1)碳鋼焊條的型號(hào)　

22、碳鋼焊條的型號(hào)按GB/T 5117—1995《碳鋼焊條》的規(guī)定，根據(jù)熔敷金屬的力學(xué)性能、藥皮類型、焊接位置和焊接電流種類劃分，其編制方法如下：　　1)字母“E”表示焊條。　　2)前兩位數(shù)字表示熔敷金屬抗拉強(qiáng)度的最小值，單位為kgf/mm2(kgf/mm2為非法定計(jì)量單位，1kgf/mm2=9.8MPa)?！　?)第三位數(shù)字表示焊條的焊接位置，“0”及“1”表示焊條適用于全位置焊接(平、立、仰、橫)，“2”表示焊條適用于平焊及平角焊

23、，“4”表示焊條適用于向下立焊，第三位和第四位數(shù)字組合時(shí)表示焊接電流種類及藥皮類型?！　?)在第四位數(shù)字后附加“R”表示耐吸潮焊條，附加“M”表示耐吸潮和力學(xué)性能有特殊規(guī)定的焊條，附加“－1”表示沖擊性能有特殊規(guī)定的焊條。,,,GB/T 5117—1995規(guī)定的碳鋼焊條的型號(hào)見表2-5。其中完整的碳鋼焊條型號(hào)舉例如下,,,,,,,,,,,,,(2)低合金鋼焊條的型號(hào)　低合金鋼焊條的型號(hào)按GB/T 5118—1995《低合金鋼焊條》的規(guī)

24、定，根據(jù)熔敷金屬的力學(xué)性能、化學(xué)成分、藥皮類型、焊接位置及電流種類劃分，其編制方法如下：　 3)第三位數(shù)字表示焊條的焊接位置，“0”及“1”表示焊條適用于全位置焊接(平焊、立焊、仰焊及橫焊)，“2”表示焊條適用于平焊及平角焊，第三位和第四位數(shù)字組合時(shí)表示焊接電流種類及藥皮類型。　　4)后綴字母為熔敷金屬的化學(xué)成分分類代號(hào)，并以短劃“-”與前面數(shù)字分開，若還具有附加化學(xué)成分時(shí)，附加化學(xué)成分直接用元素符號(hào)表示，并以短劃“-”與前面后

25、綴字母分開。對(duì)于E50××-×、E55××-×、E60××-×型低氫焊條的熔敷金屬化學(xué)成分分類后綴字母，或附加化學(xué)成分后面加字母“R”時(shí)，表示耐吸潮焊條。,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,(3)不銹鋼焊條的型號(hào)　不銹鋼焊條通常用于鉻的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于4%，鎳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于50%的不銹鋼或耐熱鋼的焊接?！　「鶕?jù)GB/T 983—1995《不銹鋼

26、焊條》的規(guī)定，不銹鋼焊條型號(hào)的主體是由字母“E”和三位數(shù)字及附加字母組成。其中字母“E”表示焊條；“E”后面的三位數(shù)字及其附加字母表示熔敷金屬化學(xué)成分分類代號(hào)(具體見GB/T 983—1995)。,,,在焊條型號(hào)主體之后用兩位數(shù)字15、16、17、25或26表示藥皮類型、焊接位置及電流種類，并用短劃“-”與焊條型號(hào)的主體分開。后綴15表示焊條為堿性藥皮，直流反極性焊接；后綴16表示焊條可以是堿性藥皮，也可以是鈦型或鈦鈣型藥皮，交直流兩用

27、；后綴17是藥皮類型16的變型，表示焊條為鈦酸型藥皮(用SiO2代替藥皮類型16中的一些TiO2)，焊接熔化速度快，抗發(fā)紅性能優(yōu)良，可交直流兩用。后綴25和26焊條的藥皮成分和操作特征與藥皮類型15和16的焊條非常類似，藥皮類型15和16焊條的說(shuō)明也適合于藥皮類型25和26。不銹鋼焊條的藥皮類型、焊接電流及焊接位置見表2-8。,,,,,,,2.焊條的牌號(hào)　　焊條牌號(hào)是焊條生產(chǎn)廠家對(duì)產(chǎn)品所制定的代號(hào)。由于各生產(chǎn)廠家編排規(guī)律不盡相同，因而

28、容易造成同一型號(hào)的焊條出現(xiàn)不同生產(chǎn)廠家的若干牌號(hào)。為了管理方便，改變混亂現(xiàn)象，我國(guó)焊條制造廠實(shí)行了統(tǒng)一牌號(hào)制度，在《焊接材料產(chǎn)品樣本》中規(guī)定焊條牌號(hào)的編制方法、各牌號(hào)焊條的特點(diǎn)、用途、重要的使用性能及使用注意事項(xiàng)?！　⌒枰f(shuō)明的是，《焊接材料產(chǎn)品樣本》并不是國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，近年來(lái)由于各種焊條的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)已參照國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)作了較大的修改，因此造成了《焊接材料產(chǎn)品樣本》中部分牌號(hào)與國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中的型號(hào)的對(duì)應(yīng)關(guān)系非常勉強(qiáng)。但焊條牌號(hào)因沿用已久，已為廣大用戶

29、、廠家及焊工所熟悉，故未修改。　　焊條型號(hào)是國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的代號(hào)，焊條牌號(hào)是焊條行業(yè)統(tǒng)一的代號(hào)。有關(guān)焊條牌號(hào)與焊條型號(hào)的相互對(duì)應(yīng)關(guān)系見表2-9。在《焊接材料產(chǎn)品樣本》中，規(guī)定焊條牌號(hào)由代表焊條用途的字母和三位數(shù)字組成。前兩位數(shù)字表示各大類中的若干小類(結(jié)構(gòu)鋼焊條表示焊縫金屬抗拉強(qiáng)度的最小值)，最后一位數(shù)字表示藥皮類型及焊接電源。焊條牌號(hào)中第三位數(shù)字的含義見表2-10。,,,,,,,隨著焊條類別的不同，焊條牌號(hào)中各位置數(shù)字的含義也不盡相同

30、，以下分別介紹結(jié)構(gòu)鋼、不銹鋼、鉬和鉻鉬耐熱鋼、低溫鋼等四種鋼焊條的牌號(hào)?！　?1)結(jié)構(gòu)鋼焊條的牌號(hào)(包括碳鋼和低合金高強(qiáng)鋼焊條)　牌號(hào)前加“J”(或“結(jié)”字)表示結(jié)構(gòu)鋼焊條。牌號(hào)前兩位數(shù)字，表示焊縫金屬抗拉強(qiáng)度等級(jí)。焊縫金屬抗拉強(qiáng)度等級(jí)如表2-11所示。牌號(hào)第三位數(shù)字，表示藥皮類型和焊接電源種類，藥皮中含有多量鐵粉、焊條效率為105%以上，在牌號(hào)末尾加注“Fe”字；焊條效率在125%以上時(shí)在Fe字后面再加兩位數(shù)字，如J506Fe13等

31、。結(jié)構(gòu)鋼焊條有特殊性能和用途的，則在牌號(hào)后面加注起主要作用的化學(xué)元素符號(hào)或主要用途的拼音字母，詳見表2-12。,,,,,,,,,(2)不銹鋼焊條的牌號(hào)　牌號(hào)前加“G”(或“鉻”字)或“A”(或“奧”字)，分別表示鉻不銹鋼焊條或奧氏體鉻鎳不銹鋼焊條。牌號(hào)第一位數(shù)字，表示熔敷金屬主要化學(xué)成分組成等級(jí)，見表2-13。,,,(3)鉬和鉻鉬耐熱鋼焊條的牌號(hào)　牌號(hào)前加“R”(或“熱”字)，表示鉬和鉻鉬耐熱鋼焊條。牌號(hào)第一位數(shù)字，表示熔敷金屬主要化學(xué)

32、成分組成等級(jí)，見表2-14。牌號(hào)第二位數(shù)字，表示同一熔敷金屬主要化學(xué)成分組成等級(jí)中的不同牌號(hào)，對(duì)于同一組成等級(jí)的焊條，可有十個(gè)牌號(hào)，按0、1、2、……9順序編排，以區(qū)別鉻鉬之外的其他成分的不同。牌號(hào)第三位數(shù)字，表示藥皮類型和焊接電源種類，見表2-10。,,,(4)低溫鋼焊條的牌號(hào)　牌號(hào)前加“W”(或“溫”字)，表示低溫鋼焊條，牌號(hào)前兩位數(shù)字，表示低溫鋼焊接工作溫度等級(jí)，參見表2-15。牌號(hào)第三位數(shù)字，表示藥皮類型和焊接電源種類，見表2-

33、10。,,,,,焊條的工藝性能是指焊條在施焊時(shí)的性能，衡量焊條質(zhì)量的重要標(biāo)志之一。焊條的工藝性能包括焊接電弧的穩(wěn)定性、焊縫成形性、對(duì)各種焊接位置的適應(yīng)性、脫渣性、飛濺、焊條的熔化速度、藥皮發(fā)紅及焊條發(fā)塵量等。,,,1.穩(wěn)弧性　　穩(wěn)弧性就是焊條在焊接過(guò)程中保持電弧持續(xù)而穩(wěn)定燃燒的能力，它對(duì)焊接過(guò)程的順利進(jìn)行與焊縫質(zhì)量都有重要影響。焊條本身對(duì)電弧穩(wěn)定性的主要影響因素是藥皮的組成。焊條藥皮中加入少量的低電離電位元素的物質(zhì)，可使焊接電弧容易引

34、燃并穩(wěn)定燃燒。,2.焊縫成形性　　良好的焊縫成形應(yīng)該是表面波紋細(xì)致、美觀、幾何形狀正確、焊縫余高適中，焊縫與母材間過(guò)渡平滑、無(wú)咬邊等缺陷。焊縫的成形性與操作技術(shù)有關(guān)，取決于熔渣熔點(diǎn)、粘度與表面張力，還與熔滴過(guò)渡有關(guān)。熔渣的熔點(diǎn)和粘度太高或太低，表面張力過(guò)大，都會(huì)使焊縫成形變壞。低氫型焊條粗滴短路過(guò)渡，焊縫成形不美觀；J423、J424以短路過(guò)渡為主，J421、J422以噴射過(guò)渡為主，焊縫成形美觀。,,,3.對(duì)各種位置焊接的適應(yīng)性 　

35、　實(shí)際生產(chǎn)中常需要進(jìn)行平焊、橫焊、立焊、仰焊等各種位置焊接。一般焊條均可進(jìn)行平焊，但不是所有焊條都可立、仰、橫焊。立、仰、橫焊的主要困難是重力的作用使熔池金屬和熔渣下淌，并妨礙熔滴過(guò)渡而不易形成正常的焊縫。,為了解決上述困難，除了正確選擇焊接參數(shù)、掌握操作要領(lǐng)外，還應(yīng)從焊條藥皮配方上采取一定措施。首先是適當(dāng)提高電弧氣流的吹力，把熔滴推進(jìn)熔池，并阻止液體金屬和熔渣下淌；其次是熔渣應(yīng)具有合適的熔點(diǎn)和粘度，使之能在較高的溫度和較短時(shí)間內(nèi)迅速凝

36、固；再次熔渣最好是短渣，還應(yīng)具有適當(dāng)?shù)谋砻鎻埩?，阻止熔滴下淌?,,調(diào)整藥皮的熔點(diǎn)和厚度，使焊接時(shí)焊條端部的套筒長(zhǎng)度適當(dāng)，從而可提高電弧氣流的吹力。為保證足夠的氣體，藥皮中應(yīng)加入一定量的造氣物質(zhì)。熔渣的熔點(diǎn)與粘度要通過(guò)藥皮的組成來(lái)調(diào)節(jié)?！　〗陙?lái)，我國(guó)的焊條生產(chǎn)單位通過(guò)調(diào)整熔點(diǎn)和粘度、提高藥皮中造氣劑的含量等措施，成功地研制了立向下焊條、管接頭全位置下行焊條等專用焊條，其中立向下焊條已列入國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。,,,4.脫渣性 　　脫渣性是指焊

37、后熔渣從焊縫表面清除的難易程度。脫渣性差會(huì)造成生產(chǎn)率低下(尤其是多層焊時(shí))和夾渣缺陷。　　影響脫渣性的因素有熔渣的膨脹系數(shù)、氧化性、疏松度和表面張力等，其中熔渣的膨脹系數(shù)是影響脫渣性的主要因素。焊縫金屬與熔渣的膨脹系數(shù)相差越大，收縮不同產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力越大，脫渣性越好。鈦型焊條熔渣與低碳鋼焊縫的膨脹系數(shù)相差最大，脫渣性較好；而低氫型焊條熔渣與焊縫金屬膨脹系數(shù)相差最小，脫渣性較差。,,,熔渣的氧化性越強(qiáng)，會(huì)使焊縫表面氧化，生成一層以FeO為主

38、的氧化膜。FeO的晶格是體心立方晶格，要搭建在焊縫金屬的α-Fe晶格上，氧化膜牢固的“粘”在焊縫金屬表面；而熔渣中其他具有體心立方晶格的Al2O3、Cr2O3等尖晶石化合物，又與FeO晶格搭建；這樣，F(xiàn)eO膜相當(dāng)于“膠粘劑”，連接焊縫金屬與熔渣，使脫渣性變壞，因此，加強(qiáng)熔渣的脫氧能力，則有助于改善脫渣性?！　∪墼氖杷啥群痛嘈詫?duì)角焊縫和深坡口的底層焊縫的脫渣有明顯影響，結(jié)構(gòu)致密而且的焊渣在上述情況下脫渣就比較困難，如鈦型焊條在平板堆焊

39、或薄板對(duì)接焊時(shí)，脫渣性很好，但在深坡口焊縫中脫渣就比較困難，其主要原因是焊渣比較致密的緣故。,,,5.飛濺 　　飛濺是指在熔焊過(guò)程中液體金屬顆粒向周圍飛散的現(xiàn)象。飛濺太多會(huì)影響焊接過(guò)程的穩(wěn)定性，增加金屬的損失等?！　∮绊戯w濺大小的因素很多，熔渣粘度增大，焊接電流過(guò)大，藥皮中水分過(guò)多，電弧過(guò)長(zhǎng)，焊條偏心等都能引起飛濺增加。此外，在用直流電源時(shí)極性選擇不當(dāng)飛濺也會(huì)增大，如低氫鈉焊條焊接時(shí)正接比反接飛濺大；交流焊比直流焊時(shí)飛濺大。熔滴過(guò)渡

40、形態(tài)、電弧的穩(wěn)定性對(duì)飛濺也有很大影響。鈦鈣型焊條電弧燃燒穩(wěn)定，熔滴以細(xì)顆粒過(guò)渡為主，飛濺較小。低氫鈉型焊條電弧穩(wěn)定性差，熔滴以大顆粒過(guò)渡為主，飛濺較大。,,,6.焊條的熔化速度 　　焊接過(guò)程中，焊條的熔化速度反映著焊接生產(chǎn)率的高低，也是工藝性能方面的一個(gè)重要指標(biāo)。焊條的熔化速度可用熔化系數(shù)來(lái)表示?！　∮绊懞笚l熔化速度的因素主要有焊條藥皮的組成及厚度、電弧電壓、焊接電流、焊芯成分及直徑等，其中焊條藥皮的組成對(duì)焊條的熔化速度影響最明顯。

41、藥皮成分中含有進(jìn)行放熱反應(yīng)的物質(zhì)時(shí)，會(huì)加速焊條熔化，即焊條的熔化系數(shù)提高。鐵粉焊條(即藥皮中加入較多鐵粉的焊條)由于加入鐵粉導(dǎo)致藥皮導(dǎo)電、導(dǎo)熱性提高，且允許使用較大的電流，熔化系數(shù)提高，也就提高了焊接生產(chǎn)率，使工藝性能也得到改善。,,,7.藥皮發(fā)紅　　藥皮發(fā)紅指焊條焊到后半段時(shí)，由于焊條藥皮溫升過(guò)高而導(dǎo)致發(fā)紅、開裂或脫落的現(xiàn)象，這將使藥皮失掉保護(hù)作用，引起焊條工藝性能惡化，嚴(yán)重的將影響焊接質(zhì)量，這個(gè)問(wèn)題在不銹鋼焊條的應(yīng)用中顯得更為突出

42、。經(jīng)研究測(cè)試發(fā)現(xiàn)，通過(guò)提高電弧能量來(lái)提高焊條熔化系數(shù)，縮短熔化時(shí)間等，可以減少焊芯的電阻熱并降低焊條藥皮表面的溫度，從而解決藥皮發(fā)紅問(wèn)題。目前，國(guó)內(nèi)有人從熔滴過(guò)渡形式對(duì)熔化系數(shù)的影響著手，調(diào)整了藥皮成分，使熔滴由短路過(guò)渡為主變成以細(xì)顆粒過(guò)渡為主，使熔化系數(shù)提高了10%以上，縮短了熔化時(shí)間，基本解決了藥皮發(fā)紅問(wèn)題。,,,8.焊條發(fā)塵量 　　在電弧高溫作用下，焊條端部、熔滴和熔池表面的液體金屬及熔渣被激烈蒸發(fā)，產(chǎn)生的蒸汽排出電弧區(qū)外即迅速

43、被氧化或冷卻，變成細(xì)小顆粒漂浮于空氣中，而形成焊接煙塵?！　『附訜焿m的毒性分為兩種，一種是細(xì)微的蒸發(fā)錳產(chǎn)生的毒性，稱為錳中毒；另一種是氟中毒，即當(dāng)藥皮中含有大量氟石時(shí)，在焊接過(guò)程中會(huì)有HF氣體析出，這種毒氣作用較快，亦有人認(rèn)為，不僅是HF，NaF、KF更易使人中毒致病?！　『附訜焿m污染環(huán)境并影響焊工健康。為了改善焊接工作環(huán)境的衛(wèi)生狀況，許多國(guó)家先后制定了工業(yè)衛(wèi)生的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。我國(guó)在現(xiàn)行的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 9448—1999《焊接與切割安全

44、》中規(guī)定，錳及其化合物(換算成MnO2)，最高容許濃度0.2mg/m3，氟化氫及其他氟化物(換算成氟)最高容許濃度為1mg/m3，其他粉塵最高容許濃度為10mg/m3。目前，國(guó)內(nèi)外都在積極研究降塵減毒的措施。,,,為了便于對(duì)各種焊條工藝性能進(jìn)行比較，現(xiàn)將幾種常用藥皮類型焊條的工藝性能簡(jiǎn)要?dú)w納于表2-16,,,,,焊條的冶金性能主要是指氧化、脫氧、脫硫、脫磷、去氫、合金化、抗氣孔及裂紋的能力等，它最終反映在焊縫金屬的化學(xué)成分、力學(xué)性能和焊

45、接缺陷的形成等方面，只有焊條具有良好的冶金性能，才可能獲得性能良好的焊縫?！　‖F(xiàn)以當(dāng)前生產(chǎn)中應(yīng)用最廣泛的鈦鈣型和低氫型兩類焊條為例，對(duì)兩類焊條的冶金性能進(jìn)行分析。,,,1.鈦鈣型焊條　　鈦鈣型焊條的代表型號(hào)為E4303(J422)。焊接時(shí)屬于氣渣聯(lián)合保護(hù)。藥皮材料主要以鈦白粉、金紅石、鈦鐵礦和各種硅酸鹽為造渣劑，以錳鐵為脫氧劑。渣系為TiO2-SiO2-CaO，熔渣堿度為0.76，為酸性焊條。,(1)氧化和脫氧　焊接前，藥皮中含F(xiàn)e

46、O為7.3%，焊后熔渣中FeO含量增到13.6%，這表明E4303焊條的熔渣氧化性較強(qiáng)，這主要是由于鐵的氧化引起。焊接時(shí)鐵的氧化有下列四種方式：,1)氧直接使鐵氧化。,2)電弧氣氛中CO2使鐵氧化。,,,3)水蒸氣使鐵氧化。,4)渣中SiO2等氧化物使Fe氧化。,,,焊接時(shí)以錳鐵為脫氧劑，脫氧方式有下列三種方式：　1)錳脫氧。焊前藥皮中含錳10.6%，不含MnO，但焊后熔渣中含13.7%的MnO，其原因?yàn)殄i在藥皮加熱階段進(jìn)行先期脫氧。

47、,而在熔池、熔滴階段進(jìn)行了沉淀脫氧。,最后，錳脫氧的結(jié)果是使熔渣中增加了MnO含量。,,,2)硅脫氧。焊接前焊芯含硅量為0.02%，焊后熔敷金屬中含硅量為0.1%，這是由于硅脫氧引起的。,由于硅在熔池后期脫氧生成SiO2來(lái)不及轉(zhuǎn)移到渣中，而夾雜到焊縫中，致使含硅量有所增加。,,,3)碳的氧化與脫氧。焊接時(shí)，碳從0.077%減少到0.072%，說(shuō)明焊芯中的碳沒(méi)有完全過(guò)渡到焊縫中去，有一小部分被氧化。,經(jīng)上述分析，E4303(J422)焊條

48、的熔渣氧化性較強(qiáng)，因而焊縫中含氧量比母材和焊絲高。,,,(2)脫硫、脫磷和去氫　E4303(J422)焊條焊接時(shí)，S從焊芯的0.017%增到熔敷金屬中的0.019%，P從焊芯的0.019%增到熔敷金屬中的0.035%。這是由于熔渣中CaO、MnO量少,TiO2、SiO2含量較高，難以進(jìn)行脫Ｐ、Ｓ反應(yīng)，故應(yīng)嚴(yán)格限制原材料含Ｓ、Ｐ含量。焊接后，熔敷金屬中擴(kuò)散氫為20～30mL/100g，含量較高。 (3)合金化　硅的過(guò)渡系數(shù)大，

49、因?yàn)槊撗醴磻?yīng)使焊縫增硅；錳的過(guò)渡系數(shù)小，由于熔渣酸度大，氧化性強(qiáng)，錳鐵主要是脫氧、脫硫，合金化則必需另外加入所需合金元素。,,,(4)氣孔敏感性和裂紋敏感性　由于藥皮中加入大量造渣、造氣劑，焊后產(chǎn)生相當(dāng)數(shù)量的熔渣和氣體，具有較強(qiáng)的隔絕空氣能力，所以含氮量不多；熔渣氧化性較強(qiáng)、CO氣體較多，它的沸騰有利于氫氣和氮?dú)庖莩?，故鈦鈣型焊條氣孔敏感性較小，對(duì)焊前清理要求要低些。由于熔敷金屬S、P和擴(kuò)散氫(20～30mL/100g)含量都比較高，故

50、鈦鈣型焊條的抗冷、熱裂紋的能力不如低氫型焊條。因此，鈦鈣型焊條不適用于母材中碳、硫偏高的場(chǎng)合?！?鈦鈣型焊條的冶金性能特點(diǎn)決定了它的應(yīng)用范圍，即適用于焊接低碳鋼或強(qiáng)度不高的低合金鋼。而由于熔渣的氧化性較強(qiáng)及抗裂能力差，不適合焊接合金元素含量較多或強(qiáng)度等級(jí)較的合金鋼。,,,2.低氫型焊條　　低氫型焊條是目前應(yīng)用最廣泛的堿性焊條，其代表型號(hào)為E5015(J507)。藥皮材料以大理石(CaCO3)和氟石(CaF2)為主，以Ti、Mn、S

51、i為脫氧劑。渣系為CaO-CaF2-SiO2，熔渣堿度高達(dá)1.89，為堿性焊條?！?1)氧化和脫氧　低氫型焊條焊接時(shí)，由于藥皮中加入了較多的脫氧劑進(jìn)行了先期脫氧和沉淀脫氧，使熔敷金屬中氧的質(zhì)量分?jǐn)?shù)僅為0.030%，故熔渣的氧化性要比其他焊條小得多。由于CaO為強(qiáng)堿性氧化物，焊接時(shí)主要是鈦、硅、錳聯(lián)合脫氧。焊接后，熔敷金屬中錳和硅的增加，是脫氧劑進(jìn)入脫氧反應(yīng)后，部分留在熔滴或熔池中的結(jié)果，因此不會(huì)造成熔渣或熔敷金屬中增氧，可見此焊條具有

52、較強(qiáng)的脫氧能力，對(duì)提高焊縫金屬的力學(xué)性能非常有利，同時(shí)在焊接合金鋼時(shí)，也可以減少合金元素的氧化損失。,,,(2)脫硫、脫磷和去氫　由于低氫型焊條熔渣中有較多的CaO，熔池中有較多的Mn，故其脫硫能力較強(qiáng)，焊接后Ｓ由0.02%降到0.011%，低于焊芯；但脫磷效果較差，Ｐ由0.01%增到0.021%。焊條藥皮中，由于嚴(yán)格控制了氫的來(lái)源，大理石分解后產(chǎn)生大量CO2，并加入適當(dāng)?shù)腃aF2，熔敷金屬中的擴(kuò)散氫很低，可以保證國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中［H］＜８m

53、L/100g的要求?！　?3)合金化　硅的過(guò)渡系數(shù)大，錳的過(guò)渡系數(shù)也大，由于熔渣堿度大，有利于過(guò)渡形成堿性氧化物的錳?！　?4)氣孔敏感性和裂紋敏感性　由于沒(méi)有CO氣體的沸騰，不利于氫氣和氮?dú)饧癈O氣體的逸出，低氫型焊條熔渣對(duì)液體金屬的潤(rùn)濕性較差，保護(hù)效果不好，對(duì)氮?dú)饪纵^敏感，故低氫型焊條的氣孔敏感性較大，要求焊前對(duì)母材焊接區(qū)進(jìn)行仔細(xì)清理，焊條須在較高溫度(350～400℃)下進(jìn)行焙烘。另外由于含硫、擴(kuò)散氫量較少，故低氫型焊條抗熱裂