熔焊原理第六章

焊接材料★焊條★焊絲與焊劑

★焊接用保護(hù)氣體

★電極

焊接材料——焊條一、概述（一）焊條的組成及作用焊接材料——焊條1、焊芯：

(1)焊接時(shí)作為電極，傳導(dǎo)焊接電流，使之與焊件之間產(chǎn)生電弧

(2)作為填充金屬，約占整個(gè)焊縫金屬的50%～70%,對(duì)焊縫質(zhì)量和性能有影響。

(3)添加合金元素:向焊縫過(guò)渡合金元素焊條的直徑以焊芯的直徑來(lái)表示。焊芯直徑有1.6、2.0、2.5、3.2、4.0、5.0、6.0等幾種，焊芯長(zhǎng)度常在250～450mm之間焊接材料——焊條2、藥皮：(1)作用：機(jī)械保護(hù)冶金處理改善焊接工藝性能(2)藥皮組成物

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。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.

穩(wěn)弧劑、造氣劑、造渣劑、脫氧劑、合金劑、稀渣劑、粘結(jié)劑、成形劑等八種焊接材料——焊條（二）對(duì)焊條的基本要求1、滿足接頭的使用性能要求2、滿足焊接工藝性能要求3、自身具有好的內(nèi)外質(zhì)量4、低的制造成本焊接材料——焊條（三）焊條的分類(lèi)1、按用途分類(lèi)表6-3(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(lèi)焊條現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)為GB/T5117—1995《碳鋼焊條》。(2)低合金鋼焊條主要用于低合金結(jié)構(gòu)鋼、含合金元素較低的鉬和鉻鉬耐熱鋼及低溫鋼的焊接。這類(lèi)焊條現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)為GB/T5118—1995《低合金鋼焊條》。(3)鉬和鉻鉬耐熱鋼焊條這類(lèi)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(lèi)焊條大部分屬于低合金鋼焊條。通常此類(lèi)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)。

焊接材料——焊條(4)低溫鋼焊條這類(lèi)焊條大部分屬于低合金鋼焊條。通常此類(lèi)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(lèi)不銹鋼和含合金元素較高的鉬和鉻鉬耐熱鋼的焊接。其中又可分為鉻不銹鋼焊條和鉻鎳不銹鋼焊條。這類(lèi)焊條現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)為GB/T983—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(lèi)焊條現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)為GB/T984—2001《堆焊焊條》。(7)鑄鐵焊條專(zhuān)用于鑄鐵的焊接或補(bǔ)焊。這類(lèi)焊條現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)為GB/T10044—2006《鑄鐵焊條及焊絲》。

焊接材料——焊條(8)鎳及鎳合金焊條這類(lèi)焊條用于鎳及鎳合金的焊接、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/T13814—2008《鎳及鎳合金焊條》。(9)銅及銅合金焊條這類(lèi)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/T3670—1995《銅及銅合金焊條》。(10)鋁及鋁合金焊條這類(lèi)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/T3669—2001《鋁及鋁合金焊條》。(11)特殊用途焊條這類(lèi)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。焊接材料——焊條2、按熔渣性質(zhì)分類(lèi)表6-4

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；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)，如鍋爐壓力容器、合金結(jié)構(gòu)鋼、橋梁船舶等焊接材料——焊條3、按藥皮主要成分分類(lèi)1)鈦鈣型：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。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(lèi)藥皮焊條適合于全位置焊接。焊接電流為直流反接4、按焊條性能特征分類(lèi)焊接材料——焊條（四）焊條型號(hào)與牌號(hào)的編制方法

1、碳鋼焊條型號(hào)

焊接材料——焊條2.低合金鋼焊條型號(hào)的表示方法(GB/T5118—1995)焊接材料——焊條焊接材料——焊條X1X2熔敷金屬最小抗拉強(qiáng)度值X3焊接位置0全位置(平、立、橫、仰)Kgf/mm2x10MPa143434202平焊、橫角焊50504904立向下焊焊接材料——焊條2、焊條牌號(hào)(1)結(jié)構(gòu)鋼焊條焊接材料——焊條(2)不銹鋼焊條的牌號(hào)焊接材料——焊條(3)鉬和鉻鉬耐熱鋼焊條的牌號(hào)焊接材料——焊條焊接材料——焊條焊接材料——焊條二、焊條的配方設(shè)計(jì)與焊條制造

（一）焊條的配方設(shè)計(jì)

1、設(shè)計(jì)的原則和方法2、焊條配方設(shè)計(jì)的一般程序

根據(jù)焊縫金屬的使用性能要求，初步擬定焊縫金屬的合金系統(tǒng)——根據(jù)母材的焊接性（如抗裂性）修訂焊縫金屬的合金系統(tǒng)——按實(shí)際生產(chǎn)條件，確定合金化的方式，并選定焊芯——確定藥皮類(lèi)型或配方的渣系——初步確定藥皮中合金劑種類(lèi)、數(shù)量——確定焊條藥皮的初步配方——試驗(yàn)與調(diào)整

焊接材料——焊條（二）焊條制造簡(jiǎn)介（三）焊條質(zhì)量及工藝性能評(píng)定

1、焊條質(zhì)量的檢測(cè)焊條生產(chǎn)者須對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)，用戶(hù)須對(duì)焊條驗(yàn)收，都需要對(duì)焊條進(jìn)行質(zhì)量評(píng)價(jià)。以焊條外觀質(zhì)量檢查為例，主要檢查焊條尺寸和藥皮涂覆的質(zhì)量2、焊條工藝性能的評(píng)定焊條的焊接工藝性能包括它的焊接電弧穩(wěn)定性、焊縫脫渣性、再引弧性、焊接飛濺率、熔化系數(shù)、熔敷率、焊接發(fā)塵量和焊條耗電量等。焊接材料——焊條(1)電弧穩(wěn)定性焊條在焊接過(guò)程中保持電弧持續(xù)而穩(wěn)定燃燒的能力。

影響因素是藥皮的組成物。(2)焊縫成形性焊縫成形應(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)(3)再引弧性

焊接材料——焊條(4)焊縫脫渣性

指焊后熔渣從焊縫表面清除的難易程度。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(5)焊接飛濺率指在熔焊過(guò)程中液體金屬顆粒向周?chē)w散的現(xiàn)象焊接材料——焊條三、焊條的主要性能、用途及其選用

（一）焊條的主要性能和用途（二）典型焊條的冶金性能分析焊條的冶金性能主要是指脫氧、去氫、脫硫、滲合金、抗氣孔及抗裂紋的能力等。它最終反映在焊縫金屬的化學(xué)成分、力學(xué)性能和焊接缺陷的形成等方面。下面以鈦鈣型焊條為例分析焊條的冶金性能。焊接材料——焊條（三）焊條的選用基本原則：確保焊接結(jié)構(gòu)安全使用的前提下，盡量選用工藝性能好和生產(chǎn)效率高的焊條（1）等強(qiáng)度原則：焊縫強(qiáng)度與母材強(qiáng)度匹配，焊接低碳鋼、低合金鋼構(gòu)件時(shí)，一般選用與工件母材的強(qiáng)度等級(jí)相同的焊條。低強(qiáng)匹配則：焊縫強(qiáng)度低于母材強(qiáng)度，用于淬硬傾向高的材料。（2）同成分原則即按母材化學(xué)成分選用相應(yīng)成分的焊條。對(duì)于耐熱鋼和不銹鋼的焊接應(yīng)選用與工件化學(xué)成分相同或相近的焊條。焊接材料——焊條(3)抗裂紋原則焊接剛度大、形狀復(fù)雜、使用中承受動(dòng)載荷的結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)選用抗裂性好的堿性焊條，如母材碳、硫、磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高時(shí)，宜選用抗裂性好的堿性焊條。(4)抗氣孔原則焊接受焊接工藝條件限制時(shí)，應(yīng)選用抗氣孔能力強(qiáng)的酸性焊條。(5)低成本原則在滿足使用要求的前提下，盡量選用工藝性能好、低成本、高效率的焊條。焊接材料——焊條※異種鋼焊接時(shí)焊條選用要點(diǎn):(1)碳鋼+低合金鋼或低合金鋼+低合金高強(qiáng)鋼

按兩者之中強(qiáng)度級(jí)別較低的鋼材選用焊條防止焊接裂紋，應(yīng)按強(qiáng)度級(jí)別較高、焊接性較差的鋼種確定焊接工藝，包括焊接規(guī)范、預(yù)熱溫度及焊后熱處理等(2)低合金鋼+奧氏體不銹鋼一般選用鉻、鎳含量較高的、塑性、抗裂性較好的Cr25-Ni13型奧氏體鋼焊條按焊接性較差的不銹鋼確定焊接工藝及規(guī)范焊接材料——焊條(3)不銹復(fù)合鋼板應(yīng)考慮對(duì)基層、覆層、過(guò)渡層的焊接選用三種不同性能的焊條基層(碳鋼或低合金鋼):選用相應(yīng)強(qiáng)度等級(jí)的結(jié)構(gòu)鋼焊條；覆層:應(yīng)選用相應(yīng)成分的奧氏體不銹鋼焊條過(guò)渡層:，必須考慮基體材料的稀釋作用，應(yīng)選用鉻、鎳含量較高、塑性和抗裂性好的Cr25-Ni13型奧氏體鋼焊條焊接材料——焊條（四）焊條的管理1、倉(cāng)庫(kù)中的管理2、施工中的管理3、對(duì)存期長(zhǎng)的焊條處理

焊接材料——焊絲與焊劑一、焊絲（一）焊絲的作用與分類(lèi)焊絲的作用：填充金屬傳導(dǎo)焊接電流過(guò)渡合金元素按焊絲的結(jié)構(gòu)分有實(shí)心焊絲和藥芯焊絲兩大類(lèi)；按適用對(duì)象分有低碳鋼焊絲、低合金鋼焊絲、不銹鋼焊絲、銅及銅合金焊絲、鋁及鋁合金焊絲、硬質(zhì)合金堆焊焊絲和鑄鐵焊絲等。焊接材料——焊絲與焊劑（二）實(shí)芯鋼焊絲的牌號(hào)與型號(hào)1、焊絲的牌號(hào)（1）鋼焊絲焊接材料——焊絲與焊劑（2）銅及銅合金焊絲牌號(hào)焊接材料——焊絲與焊劑2、焊絲型號(hào)（1）氣體保護(hù)焊用碳鋼、低合金鋼焊絲焊接材料——焊絲與焊劑（2）鋁及鋁合金焊絲型號(hào)焊接材料——焊絲與焊劑（三）藥芯焊絲

1、藥芯焊絲的特點(diǎn)：對(duì)各種鋼材的焊接，適用性強(qiáng)；工藝性能好，焊縫成形美觀；熔敷速度快，生產(chǎn)效率高；可用較大焊接電流進(jìn)行全位置焊接；焊絲制造過(guò)程復(fù)雜；焊接時(shí)，送絲較實(shí)心焊絲困難；焊絲外表容易銹蝕，粉劑易吸潮。焊接材料——焊絲與焊劑2、藥芯焊絲的種類(lèi)及其焊接特性

（1）藥芯焊絲按其結(jié)構(gòu)可分為無(wú)縫焊絲和有縫焊絲兩類(lèi)（2）按保護(hù)方式分藥芯焊絲有外加保護(hù)和自保護(hù)之分（3）按藥芯性質(zhì)分分為無(wú)造渣劑藥芯焊絲和有造渣劑藥芯焊絲

焊接材料——焊絲與焊劑3、藥芯焊絲型號(hào)與牌號(hào)

YJ×××為結(jié)構(gòu)鋼藥芯焊絲，YR×××為耐熱鋼藥芯焊絲焊接材料——焊絲與焊劑二、焊劑（一）焊劑的作用及分類(lèi)

1、焊劑的作用對(duì)熔化金屬起保護(hù)和冶金作用。2、焊劑的分類(lèi)（1）按制造方法分可分為有熔煉焊劑和燒結(jié)焊劑兩大類(lèi)

熔煉焊劑按照配方將一定比例的各種配料放在爐中熔煉，然后經(jīng)過(guò)水冷，使焊劑形成顆粒狀，經(jīng)烘干、篩選而制成的焊劑。是目前生產(chǎn)中最廣泛使用的一種焊劑

燒結(jié)焊劑將一定比例配料粉末，混合均勻并加入適量的粘結(jié)劑后經(jīng)烘焙而制成焊接材料——焊絲與焊劑（2）按化學(xué)成分分類(lèi)▲按SiO2含量:可分為高硅焊劑、中硅焊劑和低硅焊劑▲按MnO含量:高錳焊劑、中錳焊劑、低錳焊劑和無(wú)錳焊劑▲按CaF2含量:可分為高氟焊劑、中氟焊劑和低氟焊劑(3）按堿度分類(lèi):酸性焊劑、中性焊劑和堿性焊劑▲酸性焊劑:焊接工藝性好,沖擊韌性較低▲中性焊劑:▲堿性焊劑:較高的沖擊韌性,焊接工藝性較差焊接材料——焊絲與焊劑（4）按活度分類(lèi)可分為高活性焊劑、活性焊劑、低活性焊劑和惰性焊劑。（5）按用途分類(lèi)可有兩種分類(lèi)方法焊接材料——焊絲與焊劑（二）焊劑的型號(hào)和牌號(hào)1、焊劑的型號(hào)（1）碳素鋼埋弧焊用焊劑型號(hào)1）“F”表示為埋弧焊用焊劑。

2）第一位數(shù)字“×1”表示焊絲-焊劑組合的熔敷金屬抗拉強(qiáng)度的最小值。

3）第二位數(shù)字“×2”表示試件的處理狀態(tài)，“A”表示焊態(tài)，“P”表示焊后熱處理狀態(tài)。

4）第三位數(shù)字“×3”表示熔敷金屬?zèng)_擊吸收功不小于27J時(shí)的最低試驗(yàn)溫度。

5）H×××表示焊絲的牌號(hào)，焊絲的牌號(hào)按GB/T14957—1994規(guī)定。焊接材料——焊絲與焊劑F5AP4-H08MnA：它表示這種埋弧焊焊劑采用H08MnA焊絲按本標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的焊接參數(shù)焊接試板，其試樣狀態(tài)為焊態(tài)時(shí)的焊縫金屬抗拉強(qiáng)度為480～650MPa，屈服點(diǎn)不小于400MPa，伸長(zhǎng)率不小于22%，在-40℃時(shí)熔敷金屬?zèng)_擊吸收功不小于27AKV/J。焊接材料——焊絲與焊劑（二）焊劑的型號(hào)和牌號(hào)（2）低合金鋼埋弧焊用焊劑

1）“F”表示為埋弧焊用焊劑。

2）第一位數(shù)字“××1”表示焊絲焊劑組合的熔敷金屬抗拉強(qiáng)度的最小值。

3）第二位數(shù)字“×2”表示試件的狀態(tài)，“A”表示焊態(tài)，“P”表示焊后熱處理狀態(tài)。

4）第三位數(shù)字“×3”表示熔敷金屬?zèng)_擊吸收功不小于27J時(shí)的最低試驗(yàn)溫度5）H×××表示焊絲的牌號(hào)，如果需要標(biāo)注熔敷金屬中擴(kuò)散氫含量時(shí)，可用后綴“H×”表示焊接材料——焊絲與焊劑F5121-H08MnMoA焊劑：表示這種低合金鋼埋弧焊焊劑采用H08MnMoA焊絲，按GB/T12470—2003所規(guī)定的焊劑參數(shù)焊接試樣，試樣經(jīng)焊后熱處理后，熔敷金屬抗拉強(qiáng)度為480～650MPa，屈服強(qiáng)度不低于380MPa，伸長(zhǎng)率不低于22.0%，在－20℃時(shí)沖擊吸收功不小于27J。焊劑渣系為氟堿型焊接材料——焊絲與焊劑（二）焊劑的型號(hào)和牌號(hào)2、熔煉焊劑牌號(hào)焊接材料——焊絲與焊劑（二）焊劑的型號(hào)和牌號(hào)2、燒結(jié)焊劑牌號(hào)焊接材料——焊絲與焊劑（三）焊劑的選用原則1、低碳鋼埋弧焊焊劑與焊絲的選配（1）選用高錳高硅低氟焊劑時(shí)，配合H08A或H08EH08A+HJ431(HJ430、HJ433、HJ434)組合（2）中錳、低錳或無(wú)錳的高硅低氟焊劑時(shí)，應(yīng)選配含錳較高的高錳焊絲(H08MnA、H08Mn2、H10Mn2Si、H10Mn2)+(HJ330、HJ230、HJ130)

（3）燒結(jié)焊劑與焊絲的組合如下。(H08A、H08E)+(SJ401、SJ402)焊接材料——焊絲與焊劑（三）焊劑的選用原則2、低合金高強(qiáng)鋼埋弧焊焊劑與焊絲的選配

（1）應(yīng)該選用堿度較高的低氫型HJ25X系列焊劑。配用含硅、含錳量適中的合金焊絲，如H08MnMo、H08Mn2Mo及H08CrMoA等。（2）HJ250和SJ101是硅錳還原反應(yīng)較弱的高堿度焊劑，可以保證焊接接頭的強(qiáng)度和韌性不低于母材的相應(yīng)指標(biāo)焊接材料——焊接用保護(hù)氣體一、概述焊接用保護(hù)氣體的作用:是在焊接過(guò)程中保護(hù)金屬熔滴、焊接熔池及焊接區(qū)的高溫金屬免受外界有害氣體侵襲。焊接用的保護(hù)氣體分類(lèi):可分成惰性氣體和活性氣體兩大類(lèi)焊接材料——焊接用保護(hù)氣體二、保護(hù)氣體的種類(lèi)

1.二氧化碳?xì)怏w(CO2)

氧化性保護(hù)氣體,CO2氣體標(biāo)準(zhǔn)鋼瓶通常容量為40L,壓力為5.0～7.0MPa,CO2氣瓶?jī)?nèi)壓力降至0.98MPa就不宜再用于焊接.

焊接用的CO2氣體純度（體積分?jǐn)?shù)）應(yīng)不低于99.5%焊接材料——焊接用保護(hù)氣體2.氬氣(Ar)

氬氣是一種惰性氣體，焊接時(shí)既不與金屬起化學(xué)反應(yīng)，也不溶解于液態(tài)金屬我國(guó)常用氬氣鋼瓶的容積為33L、40L、44L，在20℃以下，滿瓶裝氬氣壓力為15MPa

氬氣的純度不得低于99.7%焊接材料——焊接用保護(hù)氣體三、焊接用保護(hù)氣體的技術(shù)要求四、保護(hù)氣體選用要點(diǎn)（一）按焊接方法（二）按被焊金屬（三）按工藝要求

焊接材料——電極一、概