焊接時所消耗材料的通稱就叫焊接材料,簡稱焊材;例如焊條、焊絲、金屬粉末、焊劑、氣體等。
焊條:
塗有藥皮供弧焊用的熔化電極稱為電焊條,簡稱焊條;焊條由焊芯和藥皮(塗層)組成。
1.焊芯:
焊條中被藥皮包覆的金屬芯稱焊芯。
焊芯既是電極(傳導電流)又是填充金屬(與熔化的母材結合形成焊縫)。
2.藥皮:
藥皮是礦石粉末、鐵合金粉、有機物和化工制品等原料按一定比例配制後壓塗在焊芯表面上的一層塗料。
作用:
1)機械保護(氣、渣聯合保護)
産生氣體和熔渣,隔絕空氣,防止熔滴和熔池金屬與空氣接觸;凝固的渣殼覆蓋在焊縫表面,可防止高溫的焊縫金屬被氧化和氮化;
2)冶金處理(脫氧、去磷、去硫、合金化)
去除有害元素,補充合金元素。
3)改善焊接工藝性能 (穩弧)
使電弧易引燃,燃燒穩定,飛濺小,焊縫成形美觀,易脫渣,适宜全位置焊等。
藥皮的組成:
焊條:
1)按熔渣的堿度分類:
a.酸性焊條:
特點:
(1)藥皮中含有較多的酸性氧化物。如FeO、SiO2, TiO2等;
(2)工藝性好,焊縫成形美觀,波紋細密;
(3)熔渣的氧化性強;
(4)交、直流兩用。
b.堿性焊條(低氫焊條)
特點:
(1)藥皮中含有較多的堿性氧化物。如大理石(CaCO3)、螢石(CaF2);
(2)焊接時産生CO2和HF、降低了焊縫含氫量,所以又稱低氫焊條;
(3)焊縫塑性、韌性較高,工藝性及成形不如酸性焊條,一般采用直流反接。
2)按焊條的用途分類
結構鋼焊條、耐熱鋼焊條、不鏽鋼焊條、堆焊焊條、低溫鋼焊條、鑄鐵焊條、鎳和鎳合金焊條、銅及銅合金焊條、鋁及鋁合金焊條以及特殊用途焊條。
3)按藥皮的化學成分分類
氧化钛型焊條、氧化钛鈣型焊條、钛鐵礦型焊條、氧化鐵型焊條、纖維素型焊條、低氫型焊條、石墨型焊條及鹽基型焊條。
焊條型号是以焊條國家标準為依據,反應焊條主要特性的一種表示方法。焊條的型号包括以下含義:焊條類别、焊條特點(焊芯金屬類型、使用溫度、熔敷金屬化學成分、抗拉強度等)、藥皮類型及焊接電源。
焊條牌号是根據焊條的主要用途、性能特點對焊條産品的具體命名。電焊條的牌号共分為十大類,如結構鋼焊條、耐熱鋼焊條、不鏽鋼焊條等。
工藝性能指标:
1)電弧穩定性:電弧容易引燃,并且保持穩定燃燒(不産生斷弧、漂移和磁偏吹等)的程度。
2)焊縫成形:成形良好-是指表面光滑,波紋細密美觀、焊縫幾何形狀及尺寸正确。
3)各種位置焊接的适應性
全位置焊接适應性-所有焊條都能進行平焊,但對于橫焊、立焊、仰焊,有些焊條就不适應了,故它們的全位置焊接性能不好。
4)飛濺:焊接過程中由熔滴或熔池中飛出的金屬顆粒稱為飛濺。
5)脫渣性:是指焊後從焊縫表面清除渣殼的難易程度。
6)焊條熔化速度
是焊條施焊時單位時間内熔化焊芯的質量和長度;相對而言,熔化速度越大越好。
7)焊條藥皮的發紅
是指焊條在使用到後半段時,由于藥皮溫度過高而發紅、開裂或藥皮脫落的現象。
8)焊接煙塵
焊條的選用原則:
a.等強度原則-是指所選用焊條熔敷金屬的抗拉強度與被焊母材金屬的抗拉強度相等或相近。
b.等韌性原則-是指所選用焊條熔敷金屬的韌性與被焊母材金屬的韌性相等或相近。
c.等成分原則-是指所選用焊條熔敷金屬的化學成分符合或接近母材金屬。
焊條的儲存:
1)焊條必須分類、分型号、分規格存放,避免混淆。
2)必須存放在通風良好、幹燥的庫房内。重要焊接結構使用的焊條,特别是低氫型焊條,最好儲存在專用的庫房内,控制室内溫度5℃以上,相對濕度不超過60%。
3)焊條必須放在離地面和牆壁的距離均在0.3m以上的木架上,以防受潮變質。
焊絲:
如今随着焊接科技的進步,在焊接領域中,不斷地向機械化、自動化發展,不僅能獲得更高的生産效率和更好的焊接質量,還大大地改善了生産勞動條件,而為了更好得實現焊接的機械化、自動化,就是用焊絲為焊材的。
焊接時作為填充金屬或同時用來導電的金屬絲叫做焊絲。
焊絲的分類:
a.按制造方法和焊絲的形狀分類:
可分為實心焊絲和藥芯焊絲兩大類。
b.按其适用的焊接方法分類:
可分為埋弧焊焊絲、氣保焊焊絲、電渣焊焊絲、堆焊焊絲和氣焊焊絲等。
c.按被焊金屬材料的性質分類:
可分為碳鋼焊絲、低合金鋼焊絲、不鏽鋼焊絲、鎳基合金焊絲、鑄鐵焊絲和特殊合金焊絲等。
d.按是否鍍銅分類:鍍銅焊絲和無鍍銅焊絲。
實心焊絲:将線材直接拉拔成目标線徑而成的,沒有藥粉的焊絲就叫實心焊絲。
實心焊絲的生産過程:
實心焊絲的型号:
實心焊絲的牌号:
藥芯焊絲:将薄鋼帶卷成不同的截面形狀,在其中填充藥粉,經拉制而成的一種焊絲叫做藥芯焊絲。
填充的藥粉稱為藥芯,其作用效果與焊條藥皮類似。
藥芯焊絲的型号:
藥芯焊絲的牌号:
根據焊絲結構,藥芯焊絲可分為:有縫和無縫。
無縫藥芯焊絲可以鍍銅,性能好、成本低,已成為今後發展的方向。
藥芯焊絲的生産過程:
對于有縫藥芯焊絲的生産,常用“鋼帶法”;
對于無縫藥芯焊絲的生産,常用“鋼管法”。
a.鋼帶法:
b.鋼管法:
藥芯焊絲的優缺點(相對實心焊絲):
優點:飛濺小,熔敷速度快,生産效率高;對各種鋼材的焊接,适應性強;工藝性能好,焊縫成形美觀;可用較大焊接電流進行全位置焊接。
缺點:焊絲制造過程複雜,成本高;焊絲外表容易鏽蝕,粉劑易吸潮;焊接時,送絲較實心焊絲困難且煙塵大。
焊劑:
埋弧焊焊接工藝中不可或缺的焊接材料-焊劑。
焊接時熔化形成熔渣和氣體,對熔化金屬起保護和冶金作用的一種顆粒狀物質就叫焊劑。
作用:
1)保護熔池金屬;
2)向熔池補充合金元素。
焊劑的分類:
(1)按用途分類:可分為埋弧焊焊劑、電渣焊焊劑及堆焊焊劑;
(2)按制造方法分類:可分為熔煉焊劑和非熔煉焊劑。
(3)按熔渣的堿度分類:可分為酸性焊劑、中性焊劑和堿性焊劑。
a.熔煉焊劑:将一定比例的各種配料放入爐内熔煉,經過水冷粒化、烘幹、篩選而制成的焊劑。
特點:
1)不易吸潮,通常在使用前不用幹燥;
2)未熔化的焊劑,可以重複使用;
3)熔化後,急速冷卻,通常呈玻璃狀;
4)熔煉焊劑中不能向熔池大量添加合金元素,隻能過渡極少量的。
熔煉焊劑:
主要成分:
SiO2:40~44%;MnO:32~38%;
CaF2:3~7%;CaO:≤8%。
b.非熔煉焊劑:
把各種粉料按配方混合後加入黏結劑,制成一定粒度的小顆粒,經烘焙或燒結後得到的焊劑,稱為非熔煉焊劑。
經低溫(400℃以下)烘焙而成的焊劑就叫黏結焊劑;
經高溫(700~1000℃)燒結而成的焊劑就叫燒結焊劑。
特點:
1)吸潮性比較大,使用前必須再烘幹;
2)制造簡單,适用性強。
燒結焊劑:
按熔渣堿度分類:
(1)酸性焊劑(堿度B<1.0)
熔渣以酸性氧化物為主,焊接工藝性能良好,焊縫成形美觀;焊縫金屬含氧量高,低溫沖擊韌性較低。
(2)中性焊劑(堿度1.0~1.5)
熔敷金屬的化學成分和焊絲的化學成分相近,焊縫金屬含氧量有所降低。
(3)堿性焊劑(堿度B>1.5)
熔渣以堿性氧化物和氟化鈣為主,焊縫金屬含氧量低,沖擊韌性較高,抗拉性好。
現代尖端科技工程中,如航空闆翅散熱器、火箭外殼、發動機噴管等,都是些高、精、尖的科技産品,容不得半點瑕疵,産品質量上幾乎都要完美無缺。在這一點上,由于釺焊技術具備熱影響小、精度高、适用性廣、焊接效率高等優點,可實現多焊縫、高精度、複雜零部件的連接,廣泛應用于高科技尖端領域的焊接,而釺焊工藝中,釺料具有決定性的作用。
釺料:
為實現兩種材料(或零件)的結合,在其間隙内或間隙旁所加的填充物叫做釺料。
1.釺料需滿足的條件:
(1)合适的熔點(比母材低幾十度);
(2)具有良好的潤濕性;
(3)與母材充分溶解、擴散;
(4)成分均勻穩定;
(5)具有經濟性、安全性(少用貴金屬和有毒金屬)。
2.釺料的分類:
1)按熔點分類
軟釺料(易熔釺料)-熔點低于450℃的釺料,如:錫鉛釺料、镉銀釺料、鉛銀釺料等;
硬釺料(難容釺料)-熔點高于450℃的釺料,如:鋁基、銅基、銀基、鎳基釺料等。
2)按主要化學成分分類
根據釺料主要金屬元素,相應稱為×基釺料,如釺基釺料、鋅基釺料等。
3)按形狀分類
可分為絲、棒、片、箔、粉狀或特殊形狀釺料(例如環形釺料或膏狀釺料等)。
3.釺料的應用:
(1)軟釺料:主要用于焊接受力不大、工作溫度較低的工件,如各種電器導線的連接及儀器、儀表元件的釺焊等電子線路的焊接。
(2)硬釺料:主要用于焊接受力較大、工作溫度較高的工件,如自行車架、硬質合金刀具、鑽探鑽頭等機械零部件的焊接。
在進行釺焊焊接工藝時,為了能夠獲得更加良好的焊接接頭,我們有必要根據釺料的不同,合理地搭配釺劑,共同作為釺焊工藝中的焊接材料。
釺劑:
釺焊時使用的熔劑叫做釺劑,有膏狀、粉狀等。
2.釺劑的作用:
1)清除釺料和母材表面的氧化物;
2)改善液态釺料對焊件的潤濕性;
3)保護焊件和液态釺料在釺焊過程中免于氧化。
3.釺劑需滿足的條件:
1)具有足夠的去除母材及釺料表面氧化物的能力;
2)釺劑的熔點及最低活性溫度應低于釺料的熔點;
3)在釺焊溫度下具有足夠的潤濕性;
4)釺劑的揮發物應當無毒性;
5)釺劑及其殘渣對釺料及母材的腐蝕性要小且容易清除。
4.釺劑的分類:
1)軟釺劑-在450℃以下進行釺焊所用的釺劑,可分為無機軟釺劑和有機軟釺劑。
a.無機軟釺劑(腐蝕性軟釺料)-組分為無機鹽和無機酸,其具化學活性強,熱穩定性好,能顯著促進液态釺料對母材的潤濕,但該釺劑的殘渣具有強烈的腐蝕作用。
b.有機軟釺劑(非腐蝕性軟釺劑)-其化學活性比較弱,對母材幾乎無腐蝕作用。
如松香、胺、有機鹵化物等都屬于非腐蝕性軟釺劑。
2)硬釺劑-在450℃以上進行釺焊所用的焊劑,其粘度大、活性溫度相當高,必須在800℃以上使用,并且釺劑殘渣難于清除。
常用的硬釺劑是硼砂、硼酸及其混合物,在硼化物中加入堿金屬和堿土金屬的氟化物及氯化物,可以改善硼砂、硼酸釺劑的潤濕能力,提高去除氧化物的能力,以及降低釺劑的熔化溫度及活性溫度。
焊接用氣體主要是指氣體保護焊(二氧化碳氣體保護焊、惰性氣體保護焊)中所用的保護性氣體和氣焊、切割時用的氣體。焊接時保護氣體既是焊接區域的保護介質,也是産生電弧的氣體介質;氣焊和切割主要是依靠氣體燃燒時産生的熱量集中的高溫火焰完成。
氣體:
1.常用的保護氣體:
2.常用的氣焊、切割用氣體:
即助燃氣體(O2)和可燃氣體(乙炔C2H2)。
3.焊接常用氣體的特性和用途:
4.混合氣體在焊接中的應用:
1)Ar He:改善焊縫熔深,減少氣孔,提高生産效率,适用于銅、鋁及其合金以及钛、锆等金屬。
2)Ar H2:加入氫氣可提高電弧溫度,增加母材熱量輸入,可抑制CO氣孔,該混合氣為還原性氣體,适用于鎳及其合金,以及不鏽鋼管道。
3)Ar N2:加入N2,電弧溫度提高,加入少量N2可提高電弧剛度并改善焊縫成型,适用于有色金屬銅、鋁等有色金屬的焊接。
4)Ar O2:Ar O2(低含量)氧氣含量為1~5%,可改善溶液的潤濕性,減少氣孔,穩定電弧,适用于不鏽鋼(包括低碳鋼和低合金鋼的焊接)。
Ar O2(高含量)氧氣含量為20%左右,提高生産效率,減少氣孔,提高焊縫的沖擊韌性,适用于碳素鋼和低合金結構鋼。
5)Ar CO2:電弧穩定、飛濺小,很容易獲得軸向噴射過渡,焊縫成型較好,應用範圍廣(可用于噴射過渡也可用于短路過渡)。
6)Ar CO2 O2:
驗證明,80% Ar 15%CO2 5%O2混合氣體對于焊接低碳鋼低合金鋼是最佳的,無論焊縫成型,接頭質量以及金屬熔滴過渡和電弧穩定性方面都非常滿意。
7)CO2 O2:熔敷速度高,熔深大,焊縫金屬含氫量較低,能采用強規範(大電流)進行焊接,并且電弧穩定、飛濺很小。
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