焊接材料焊接熔渣ppt課件

1、第二章第二章焊接材料焊接材料焊接熔渣焊接熔渣 焊接材料焊接材料 焊接材料是焊接時(shí)所消耗材料的通稱，焊接材料是焊接時(shí)所消耗材料的通稱，它包括焊條、焊絲、焊劑、氣體等。它包括焊條、焊絲、焊劑、氣體等。 手弧焊的焊接材料是焊條。手弧焊的焊接材料是焊條。 埋弧焊及電渣焊的焊接材料是焊絲與焊埋弧焊及電渣焊的焊接材料是焊絲與焊劑。劑。 氣體保護(hù)焊的焊接材料是焊絲與保護(hù)氣氣體保護(hù)焊的焊接材料是焊絲與保護(hù)氣體。體。 焊接材料的作用焊接材料的作用 焊條、焊絲是焊接回路中的一個(gè)組焊條、焊絲是焊接回路中的一個(gè)組成部分。成部分。 在焊接過(guò)程中，它不僅可以傳導(dǎo)電在焊接過(guò)程中，它不僅可以傳導(dǎo)電流，而且作為與焊件產(chǎn)生電弧的

2、一個(gè)電極。流，而且作為與焊件產(chǎn)生電弧的一個(gè)電極。 同時(shí)焊條和焊絲還起著填充金屬的同時(shí)焊條和焊絲還起著填充金屬的作用。作用。 在焊接熱源的作用下，焊條或焊絲在焊接熱源的作用下，焊條或焊絲受熱熔化，以熔滴的形式進(jìn)入熔池，并與受熱熔化，以熔滴的形式進(jìn)入熔池，并與熔化了的母材共同作用組成焊縫。熔化了的母材共同作用組成焊縫。 焊條藥皮、焊劑以及保護(hù)氣體，是焊條藥皮、焊劑以及保護(hù)氣體，是進(jìn)行必要的冶金反應(yīng)和保證焊接質(zhì)量所必進(jìn)行必要的冶金反應(yīng)和保證焊接質(zhì)量所必須的重要材料。須的重要材料。 因此，焊接材料不僅影響焊接過(guò)程的因此，焊接材料不僅影響焊接過(guò)程的穩(wěn)定性、焊接接頭的穩(wěn)定性能及質(zhì)量，同穩(wěn)定性、焊接接頭的穩(wěn)

3、定性能及質(zhì)量，同時(shí)也影響著焊接生產(chǎn)率。時(shí)也影響著焊接生產(chǎn)率。1 1 焊條焊條 (covered electrode) (covered electrode) 一焊條分類一焊條分類. .焊條用途分焊條用途分 ：1 1、結(jié)構(gòu)鋼焊條、結(jié)構(gòu)鋼焊條 2 2、鉬和鉻鉬耐熱鋼焊條、鉬和鉻鉬耐熱鋼焊條3 3、不銹鋼焊條、不銹鋼焊條 4 4、堆焊焊條、堆焊焊條5 5、低溫鋼焊條、低溫鋼焊條 6 6、鑄鐵焊條、鑄鐵焊條7 7、鎳及鎳合金焊條、鎳及鎳合金焊條 8 8、銅及銅合金焊條、銅及銅合金焊條9 9、鋁及鋁合金焊條、鋁及鋁合金焊條 10 10、特殊用途焊條、特殊用途焊條( (二二) )按焊接熔渣的堿度分按焊接熔

4、渣的堿度分( (三三) )按焊條藥皮的類型按焊條藥皮的類型 氧化鈦型、鈦鈣型、鈦鐵礦型、氧化鐵型、氧化鈦型、鈦鈣型、鈦鐵礦型、氧化鐵型、纖維素型、低氫型等纖維素型、低氫型等1 1、酸性焊條：藥皮中含有多量酸性氧化物、酸性焊條：藥皮中含有多量酸性氧化物 的焊條。的焊條。2 2、堿性焊條：藥皮中含有多量堿性氧化物、堿性焊條：藥皮中含有多量堿性氧化物的焊條。的焊條。二、焊條的牌號(hào)與型號(hào)二、焊條的牌號(hào)與型號(hào) 1 1、焊條的牌號(hào)、焊條的牌號(hào) 以結(jié)構(gòu)鋼為例：牌號(hào)以結(jié)構(gòu)鋼為例：牌號(hào), ,編制法。編制法。 結(jié)結(jié)XXX,XXX,結(jié)為結(jié)構(gòu)鋼焊條結(jié)為結(jié)構(gòu)鋼焊條, ,第第3 3個(gè)數(shù)個(gè)數(shù)字字, ,代表藥皮類型代表藥皮類

5、型, ,焊接電流要求焊接電流要求, ,第第1 1、2 2數(shù)數(shù): :代表焊縫金屬抗拉強(qiáng)度。代表焊縫金屬抗拉強(qiáng)度。 J 507 焊條為例焊條為例J507低氫型藥皮、直流低氫型藥皮、直流焊縫金屬抗拉強(qiáng)度焊縫金屬抗拉強(qiáng)度不低于不低于50kgf/mm2結(jié)構(gòu)鋼焊條結(jié)構(gòu)鋼焊條2 2、焊條的型號(hào)、焊條的型號(hào) 焊條的型號(hào)是按國(guó)家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)與焊條的型號(hào)是按國(guó)家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)確定的。以結(jié)構(gòu)鋼為例，型國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)確定的。以結(jié)構(gòu)鋼為例，型號(hào)編制法為字母號(hào)編制法為字母“E“E表示焊條；表示焊條； 第一、二位表示熔敷金屬最小抗第一、二位表示熔敷金屬最小抗拉強(qiáng)度，第三位數(shù)字表示焊條的焊接拉強(qiáng)度，第三位數(shù)字表示焊條的焊接位置，第

6、四位數(shù)字表示焊接電流種類位置，第四位數(shù)字表示焊接電流種類及藥皮類型。及藥皮類型。完整的焊條型號(hào)舉例如下：完整的焊條型號(hào)舉例如下：E4 315表示焊條藥皮為低氫鈉型表示焊條藥皮為低氫鈉型，并可采用直流反接焊接，并可采用直流反接焊接表示焊條適用于全位置表示焊條適用于全位置焊接焊接表示熔敷金屬抗拉強(qiáng)度表示熔敷金屬抗拉強(qiáng)度的最小值的最小值 表示焊條表示焊條焊縫的空間位置有：平焊、橫焊、焊縫的空間位置有：平焊、橫焊、 立焊、仰焊立焊、仰焊管子對(duì)接水平固定全位置焊接管子對(duì)接水平固定全位置焊接三、焊條的組成三、焊條的組成作用：導(dǎo)電、填充金屬。作用：導(dǎo)電、填充金屬。 焊芯材料有選擇性焊芯材料有選擇性: :用量

7、最多的是用量最多的是H08H08、H08AH08A，還有還有H08EH08E。 1.1.焊芯焊芯2.藥藥 皮皮 組組 成成 穩(wěn)弧劑穩(wěn)弧劑: :改善引弧性能和提高電改善引弧性能和提高電弧燃燒的穩(wěn)定性，原材料為易電離或弧燃燒的穩(wěn)定性，原材料為易電離或電離勢(shì)低的物質(zhì)。電離勢(shì)低的物質(zhì)。 造渣劑造渣劑: :造成具有一定物理性能、造成具有一定物理性能、化學(xué)性能的熔渣，起到保護(hù)作用和改化學(xué)性能的熔渣，起到保護(hù)作用和改善焊縫成型。善焊縫成型。 造氣劑造氣劑: :藥皮的有機(jī)物和碳酸藥皮的有機(jī)物和碳酸鹽在焊接時(shí)產(chǎn)生氣體，從而隔離空氣、鹽在焊接時(shí)產(chǎn)生氣體，從而隔離空氣、保護(hù)焊接區(qū)的作用。保護(hù)焊接區(qū)的作用。 脫氧劑脫

8、氧劑: :降低藥皮或熔渣的氧降低藥皮或熔渣的氧化性和脫除金屬中的氧?；院兔摮饘僦械难?。 合金劑合金劑: :補(bǔ)償焊縫金屬中有益元補(bǔ)償焊縫金屬中有益元素的燒損和獲得必要的合金成分。素的燒損和獲得必要的合金成分。 粘結(jié)劑粘結(jié)劑: :將藥皮材料牢固的粘在將藥皮材料牢固的粘在焊芯上，參加冶金反應(yīng)。焊芯上，參加冶金反應(yīng)。 增塑劑增塑劑: :便于用機(jī)器壓制焊條，便于用機(jī)器壓制焊條，額外加入一些能改善涂料塑性或滑潤(rùn)額外加入一些能改善涂料塑性或滑潤(rùn)性物質(zhì)。性物質(zhì)。2 2 焊劑焊劑 焊劑焊劑(weldingflux)(weldingflux)：焊接時(shí)：焊接時(shí), ,能能夠熔化形成熔渣和氣體夠熔化形成熔渣和氣體,

9、 ,對(duì)熔化金屬對(duì)熔化金屬起保護(hù)和冶金處理作用的一種物質(zhì)。起保護(hù)和冶金處理作用的一種物質(zhì)。 焊劑和焊絲都是埋弧焊，電渣焊劑和焊絲都是埋弧焊，電渣焊時(shí)使用的焊接材料。焊劑相當(dāng)于焊時(shí)使用的焊接材料。焊劑相當(dāng)于焊條藥皮，焊絲相當(dāng)于焊條藥芯。焊條藥皮，焊絲相當(dāng)于焊條藥芯。3 3 焊絲焊絲 藥芯焊絲藥芯焊絲 焊絲焊絲 （welding wirewelding wire） 焊接時(shí)作為填充金屬且同時(shí)作焊接時(shí)作為填充金屬且同時(shí)作為導(dǎo)電用的金屬絲焊接材料。用于為導(dǎo)電用的金屬絲焊接材料。用于埋弧焊、電渣焊、氣體保護(hù)焊等各埋弧焊、電渣焊、氣體保護(hù)焊等各種焊接工藝方法的焊接材料。種焊接工藝方法的焊接材料。 二二. .焊

10、接熔渣焊接熔渣第一節(jié) 渣相的作用與形成 第二節(jié) 渣體結(jié)構(gòu)及堿度 第一節(jié)第一節(jié) 渣相的作用與形成渣相的作用與形成 在焊接過(guò)程中，和液態(tài)金屬接觸在焊接過(guò)程中，和液態(tài)金屬接觸并發(fā)生化學(xué)冶金反應(yīng)的除了氣體介質(zhì)并發(fā)生化學(xué)冶金反應(yīng)的除了氣體介質(zhì)之外，還有高溫下熔融的液態(tài)熔渣。之外，還有高溫下熔融的液態(tài)熔渣。 一、熔渣的作用一、熔渣的作用 二、焊接熔渣的分類與來(lái)源二、焊接熔渣的分類與來(lái)源一、熔渣的作用藥皮焊條電弧焊過(guò)程圖：藥皮焊條電弧焊過(guò)程圖：1. 1. 機(jī)械保護(hù)作用機(jī)械保護(hù)作用2. 2. 冶金處理作用冶金處理作用 3. 3. 改善成形工藝性能作用改善成形工藝性能作用藥皮焊條電弧焊過(guò)程埋埋 弧弧 焊焊 過(guò)過(guò)

11、 程程 示示 意意 圖圖1. 1. 機(jī)械保護(hù)作用機(jī)械保護(hù)作用 熔渣的比重一般輕于液態(tài)金屬，高溫熔渣的比重一般輕于液態(tài)金屬，高溫下浮在液態(tài)金屬的表面，使之與空氣隔離，下浮在液態(tài)金屬的表面，使之與空氣隔離，可避免液態(tài)金屬中合金元素的氧化燒損，可避免液態(tài)金屬中合金元素的氧化燒損，防止氣相中的氫、氮、氧、硫等直接溶入，防止氣相中的氫、氮、氧、硫等直接溶入，并減少液態(tài)金屬的熱損失。并減少液態(tài)金屬的熱損失。 熔渣凝固后形成的渣殼覆蓋在焊縫上，熔渣凝固后形成的渣殼覆蓋在焊縫上，可以繼續(xù)保護(hù)處在高溫下的焊縫金屬免受可以繼續(xù)保護(hù)處在高溫下的焊縫金屬免受空氣的有害作用?？諝獾挠泻ψ饔谩?. 2. 冶金處理作用冶金

12、處理作用 熔渣與液態(tài)金屬之間能夠發(fā)生一系列熔渣與液態(tài)金屬之間能夠發(fā)生一系列物化反應(yīng)，從而對(duì)金屬與合金成分有較大物化反應(yīng)，從而對(duì)金屬與合金成分有較大影響。適當(dāng)?shù)娜墼煞?，可以去除金屬中影響。適當(dāng)?shù)娜墼煞?，可以去除金屬中的有害雜質(zhì)，如脫氧、脫硫、脫磷和去氫。的有害雜質(zhì)，如脫氧、脫硫、脫磷和去氫。 熔渣還可以起到吸附或溶解液態(tài)金屬熔渣還可以起到吸附或溶解液態(tài)金屬中非金屬夾雜物的作用。焊接過(guò)程中，可中非金屬夾雜物的作用。焊接過(guò)程中，可通過(guò)熔渣向焊縫中過(guò)渡合金。通過(guò)熔渣向焊縫中過(guò)渡合金。3. 3. 改善成形工藝性能作用改善成形工藝性能作用 適當(dāng)?shù)娜墼蚝笚l藥皮構(gòu)成，適當(dāng)?shù)娜墼蚝笚l藥皮構(gòu)成，對(duì)于熔焊電

13、弧的引燃、穩(wěn)定燃燒、減少對(duì)于熔焊電弧的引燃、穩(wěn)定燃燒、減少飛濺，改善脫渣性能及焊縫外觀成形等飛濺，改善脫渣性能及焊縫外觀成形等焊接工藝性能有至關(guān)重要影響。焊接工藝性能有至關(guān)重要影響。 二、焊接熔渣的分類與來(lái)源二、焊接熔渣的分類與來(lái)源（一）（一） 焊接熔渣的類型焊接熔渣的類型（二）（二） 焊接熔渣的來(lái)源焊接熔渣的來(lái)源（一）（一） 焊接熔渣的類型焊接熔渣的類型按焊接熔渣的組成物分類：按焊接熔渣的組成物分類：鹽型熔渣鹽型熔渣鹽鹽氧化物型熔渣氧化物型熔渣 氧化物型熔渣氧化物型熔渣 鹽鹽 型型 熔熔 渣渣 主要由金屬氟酸鹽、氯酸鹽和不含氧主要由金屬氟酸鹽、氯酸鹽和不含氧的化合物組成。如：的化合物組成。如

14、： CaF2 NaF CaF2 NaF 、 CaF2 BaCl2 CaF2 BaCl2 NaF NaF 、KCl-NaCl-Na3AlF6KCl-NaCl-Na3AlF6、BaF2- BaF2- MgF2- CaF2-LiFMgF2- CaF2-LiF 鹽型熔渣的氧化性很小，主要用于鋁、鹽型熔渣的氧化性很小，主要用于鋁、鈦等活性金屬的焊接。鈦等活性金屬的焊接。鹽氧化物型熔渣 主要由氟化物和金屬氧化物組成。如：主要由氟化物和金屬氧化物組成。如： CaF2 CaO Al2O3 CaF2 CaO SiO2 CaF2 MgO Al2O3 SiO2 這類熔渣的氧化性較小，主要用于重要這類熔渣的氧化性較小

15、，主要用于重要的低合金高強(qiáng)鋼、合金鋼及合金的焊接。的低合金高強(qiáng)鋼、合金鋼及合金的焊接。 氧氧 化化 物物 型型 熔熔 渣渣 這類熔渣含有較多的弱堿金屬氧化這類熔渣含有較多的弱堿金屬氧化物，是應(yīng)用最為普遍的一類渣系，如：物，是應(yīng)用最為普遍的一類渣系，如： MnO SiO2 、 FeO MnO SiO2 、 CaO Ti02 SiO2 等。等。 這類熔渣一般具有較強(qiáng)的氧化性，這類熔渣一般具有較強(qiáng)的氧化性，用于低碳鋼、低合金高強(qiáng)鋼的焊接。用于低碳鋼、低合金高強(qiáng)鋼的焊接。（二熔渣的來(lái)源（二熔渣的來(lái)源1 1、 藥皮焊條電弧焊時(shí)的熔渣藥皮焊條電弧焊時(shí)的熔渣2 2、 埋弧焊、電渣焊過(guò)程中的熔渣埋弧焊、電渣焊

16、過(guò)程中的熔渣1 1、藥皮焊條電弧焊時(shí)的熔渣、藥皮焊條電弧焊時(shí)的熔渣 藥皮焊條電弧焊時(shí)的熔渣來(lái)源藥皮焊條電弧焊時(shí)的熔渣來(lái)源于焊條藥皮中的造渣劑。于焊條藥皮中的造渣劑。 焊接過(guò)程中造渣劑熔化，形成焊接過(guò)程中造渣劑熔化，形成獨(dú)立熔渣相，覆蓋在熔滴與熔池表面。獨(dú)立熔渣相，覆蓋在熔滴與熔池表面。焊條類型焊條類型熔渣化學(xué)成分（熔渣化學(xué)成分（%）熔渣堿度熔渣堿度SiO2TiO2Al2O3FeO MnO CaO MgO Na2O K2OCaF2鈦型鈦型23.437.710.06.911.73.70.52.22.90.43-2.0鈦鈣型鈦鈣型25.130.23.59.513.78.85.21.72.30.76-

17、0.9鈦鐵礦型鈦鐵礦型29.214.01.115.626.58.71.31.41.10.88-0.1氧化鐵型氧化鐵型40.41.34.522.719.31.34.61.81.50.60-0.7纖維素型纖維素型34.717.55.511.914.42.15.83.84.30.60-1.3低氫型低氫型24.17.01.54.03.535.8-0.80.820.31.860.9表表2-1 藥皮焊條電弧焊熔渣的化學(xué)成分舉例藥皮焊條電弧焊熔渣的化學(xué)成分舉例低氫型焊條又稱堿性焊條，主要特點(diǎn)是不含具有造氣功能的有機(jī)物而含大量碳低氫型焊條又稱堿性焊條，主要特點(diǎn)是不含具有造氣功能的有機(jī)物而含大量碳酸鹽和一定數(shù)量

18、的酸鹽和一定數(shù)量的CaF2 。碳酸鹽在加熱分解過(guò)程中形成熔渣。碳酸鹽在加熱分解過(guò)程中形成熔渣CaO或或MgO并放出并放出 CO2 氣體。氣體。CaF 除了造渣作用之外，還能減少液態(tài)金屬中的氫含量。除了造渣作用之外，還能減少液態(tài)金屬中的氫含量。 除低氫型焊條外的為酸性焊條，這類焊條藥皮不論是以硅酸鹽為主除低氫型焊條外的為酸性焊條，這類焊條藥皮不論是以硅酸鹽為主還是以鈦酸鹽為主，一般不含還是以鈦酸鹽為主，一般不含CaF2 ，含少量碳酸鹽和有機(jī)物。，含少量碳酸鹽和有機(jī)物。 2 2、埋弧焊、電渣焊過(guò)程中的熔渣、埋弧焊、電渣焊過(guò)程中的熔渣 埋弧焊、電渣焊過(guò)程中，堆積在焊埋弧焊、電渣焊過(guò)程中，堆積在焊件坡

19、口上方的焊劑受熱熔化，形成熔渣，件坡口上方的焊劑受熱熔化，形成熔渣，覆蓋在焊接電弧和熔池上方，對(duì)熔化金覆蓋在焊接電弧和熔池上方，對(duì)熔化金屬起保護(hù)和冶金處理作用。屬起保護(hù)和冶金處理作用。第二節(jié) 渣體結(jié)構(gòu)及堿度 一、熔渣結(jié)構(gòu)的分子理論二、熔渣的離子理論三、熔渣的堿度一、熔渣結(jié)構(gòu)的分子理論（1 1液態(tài)熔渣是由自由狀態(tài)化合物包括氧化物、液態(tài)熔渣是由自由狀態(tài)化合物包括氧化物、氟化物、硫化物的分子等和復(fù)合狀態(tài)化合物氟化物、硫化物的分子等和復(fù)合狀態(tài)化合物酸性氧化物和堿性氧化物生成的鹽的分子所酸性氧化物和堿性氧化物生成的鹽的分子所組成；組成； （2 2氧化物與復(fù)合物在一定溫度下處于平衡狀態(tài)；氧化物與復(fù)合物在一

20、定溫度下處于平衡狀態(tài)； （3 3只有渣中的自由氧化物才能與液體金屬和其只有渣中的自由氧化物才能與液體金屬和其中的元素發(fā)生作用。如：中的元素發(fā)生作用。如： （FeO)+C=Fe+CO FeO)+C=Fe+CO 而硅酸鐵而硅酸鐵(FeO)2SiO2(FeO)2SiO2中的中的FeOFeO不能參與上面不能參與上面的反應(yīng)。的反應(yīng)。二、熔渣的離子理論（1 1認(rèn)為液態(tài)熔渣是由正離子和負(fù)離子組成的認(rèn)為液態(tài)熔渣是由正離子和負(fù)離子組成的電中性溶液。電中性溶液。（2 2離子在熔渣中的分布、聚集和相互作用取離子在熔渣中的分布、聚集和相互作用取決于它的綜合矩離子電荷決于它的綜合矩離子電荷/ /離子半徑）。離離子半徑）

21、。離子的綜合矩越大，說(shuō)明它的靜電場(chǎng)越強(qiáng)，與異子的綜合矩越大，說(shuō)明它的靜電場(chǎng)越強(qiáng)，與異號(hào)離子的引力越大。號(hào)離子的引力越大。（3 3液體熔渣與金屬之間相互作用的過(guò)程，是液體熔渣與金屬之間相互作用的過(guò)程，是原子與離子交換電荷的過(guò)程。如：原子與離子交換電荷的過(guò)程。如： Si4 Si4+2Fe=2Fe2+2Fe=2Fe2+Si +Si 離子離子離子半徑離子半徑/nm綜合矩綜合矩102（靜庫(kù)（靜庫(kù)/cm）離子離子離子半徑離子半徑/nm綜合矩綜合矩102（靜庫(kù)（靜庫(kù)/cm）K0.1333.61Ti40.06828.2Na0.0955.05Al30.05028.8Ca20.1069.0Si40.04147.0

22、Mn20.09110.6F-0.1333.6Fe20.08311.6PO43-0.2765.2Mg20.07812.9S2-0.1745.6Mn30.07020.6SiO44-0.2796.9Fe30.06721.5O2-0.1327.3 陽(yáng)離子中陽(yáng)離子中Si4Si4 的綜合矩最大，而陰離的綜合矩最大，而陰離子中子中O2-O2-的綜合矩最大，所以二者最易結(jié)合為的綜合矩最大，所以二者最易結(jié)合為復(fù)雜的硅氧陰離子復(fù)雜的硅氧陰離子SiO44- SiO44- 。 表表2-3 正、負(fù)離子的綜合矩正、負(fù)離子的綜合矩三、熔渣的堿度 熔渣的氧化能力、粘度等都和熔熔渣的氧化能力、粘度等都和熔渣的堿度密切相關(guān)，堿度對(duì)液態(tài)金屬渣的堿度密切相關(guān)，堿度對(duì)液態(tài)金屬的脫硫、脫磷效果也有重要影響。的脫硫、脫磷效果也有重要影響。 （一熔渣堿度的分子理論（一熔渣堿度的分子理論 （二熔渣堿度的離子理論（二熔渣堿度的離子理論 （一熔渣堿度的分子理論 按照分子理論，熔渣的堿度就是熔按照分子理論，熔渣的堿度就是熔渣中的堿性氧化物與酸性氧化物濃度渣中的堿性氧化物與酸性氧化物濃度的比值。表示為：的比值。表示為：酸性氧化物的摩爾分?jǐn)?shù)堿性氧化物的摩爾分?jǐn)?shù)B 當(dāng)當(dāng) B B1 1為堿性渣，為堿性渣， B B1 1為酸性渣，為酸性渣， B=1 B=1為中性渣。為中性渣。（一熔渣堿度的分子理論