《焊接材料焊接熔渣》PPT课件.ppt

第二章 焊接材料 焊接熔渣,一.焊接材料,焊接材料 焊接材料是焊接时所消耗材料的通称，它包括焊条、焊丝、焊剂、气体等。 手弧焊的焊接材料是焊条。 埋弧焊及电渣焊的焊接材料是焊丝与焊剂。 气体保护焊的焊接材料是焊丝与保护气体。,焊接材料的作用 焊条、焊丝是焊接回路中的一个组成部分。 在焊接过程中，它不仅可以传导电流，而且作为与焊件产生电弧的一个电极。 同时焊条和焊丝还起着填充金属的作用。,在焊接热源的作用下，焊条或焊丝受热熔化，以熔滴的形式进入熔池，并与熔化了的母材共同作用组成焊缝。 焊条药皮、焊剂以及保护气体，是进行必要的冶金反应和保证焊接质量所必须的重要材料。 因此，焊接材料不仅影响焊接过程的稳定性、焊接接头的稳定性能及质量，同时也影响着焊接生产率。,1 焊条 (covered electrode),一焊条分类,.焊条用途分 ： 1、结构钢焊条 2、钼和铬钼耐热钢焊条 3、不锈钢焊条 4、堆焊焊条 5、低温钢焊条 6、铸铁焊条 7、镍及镍合金焊条 8、铜及铜合金焊条 9、铝及铝合金焊条 10、特殊用途焊条,(二)按焊接熔渣的碱度分,(三)按焊条药皮的类型 氧化钛型、钛钙型、钛铁矿型、氧化铁型、纤维素型、低氢型等,1、酸性焊条：药皮中含有多量酸性氧化物 的焊条。 2、碱性焊条：药皮中含有多量碱性氧化物的焊条。,二、焊条的牌号与型号,1、焊条的牌号 以结构钢为例：牌号,编制法。 结XXX,结为结构钢焊条,第3个数字,代表药皮类型,焊接电流要求,第1、2数:代表焊缝金属抗拉强度。,J 507 焊条为例,J 5 0 7,低氢型药皮、直流,焊缝金属抗拉强度不低于50kgf/mm2,结构钢焊条,2、焊条的型号,焊条的型号是按国家有关标准与国际标准确定的。以结构钢为例，型号编制法为字母“E”表示焊条； 第一、二位表示熔敷金属最小抗拉强度，第三位数字表示焊条的焊接位置，第四位数字表示焊接电流种类及药皮类型。,完整的焊条型号举例如下：,E 4 3 1 5,表示焊条药皮为低氢钠型，并可采用直流反接焊接,表示焊条适用于全位置焊接,表示熔敷金属抗拉强度的最小值,表示焊条,焊缝的空间位置有：平焊、横焊、 立焊、仰焊,管子对接水平固定全位置焊接,三、焊条的组成,作用：导电、填充金属。 焊芯材料有选择性:用量最多的是H08、H08A，还有H08E。,1.焊芯,2.药 皮 组 成,稳弧剂:改善引弧性能和提高电弧燃烧的稳定性，原材料为易电离或电离势低的物质。 造渣剂:造成具有一定物理性能、化学性能的熔渣，起到保护作用和改善焊缝成型。,造气剂:药皮的有机物和碳酸盐在焊接时产生气体，从而隔离空气、保护焊接区的作用。 脱氧剂:降低药皮或熔渣的氧化性和脱除金属中的氧。,合金剂:补偿焊缝金属中有益元素的烧损和获得必要的合金成分。 粘结剂:将药皮材料牢固的粘在焊芯上，参加冶金反应。 增塑剂:便于用机器压制焊条，额外加入一些能改善涂料塑性或滑润性物质。,2 焊剂,焊剂(welding flux) ：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物质。 焊剂和焊丝都是埋弧焊，电渣焊时使用的焊接材料。焊剂相当于焊条药皮，焊丝相当于焊条药芯。,3 焊丝,药芯焊丝,焊丝 （welding wire） 焊接时作为填充金属且同时作为导电用的金属丝焊接材料。用于埋弧焊、电渣焊、气体保护焊等各种焊接工艺方法的焊接材料。,二.焊接熔渣,第一节 渣相的作用与形成 第二节 渣体结构及碱度,第一节 渣相的作用与形成,在焊接过程中，和液态金属接触并发生化学冶金反应的除了气体介质之外，还有高温下熔融的液态熔渣。 一、熔渣的作用 二、焊接熔渣的分类与来源,一、熔渣的作用,药皮焊条电弧焊过程图： 1. 机械保护作用 2. 冶金处理作用 3. 改善成形工艺性能作用,药皮焊条电弧焊过程,埋 弧 焊 过 程 示 意 图,1. 机械保护作用,熔渣的比重一般轻于液态金属，高温下浮在液态金属的表面，使之与空气隔离，可避免液态金属中合金元素的氧化烧损，防止气相中的氢、氮、氧、硫等直接溶入，并减少液态金属的热损失。 熔渣凝固后形成的渣壳覆盖在焊缝上，可以继续保护处在高温下的焊缝金属免受空气的有害作用。,2. 冶金处理作用,熔渣与液态金属之间能够发生一系列物化反应，从而对金属与合金成分有较大影响。适当的熔渣成分，可以去除金属中的有害杂质，如脱氧、脱硫、脱磷和去氢。 熔渣还可以起到吸附或溶解液态金属中非金属夹杂物的作用。焊接过程中，可通过熔渣向焊缝中过渡合金。,3. 改善成形工艺性能作用,适当的熔渣（或焊条药皮）构成，对于熔焊电弧的引燃、稳定燃烧、减少飞溅，改善脱渣性能及焊缝外观成形等焊接工艺性能有至关重要影响。,二、焊接熔渣的分类与来源,（一） 焊接熔渣的类型 （二） 焊接熔渣的来源,（一） 焊接熔渣的类型,按焊接熔渣的组成物分类： 盐型熔渣 盐氧化物型熔渣 氧化物型熔渣,盐 型 熔 渣,主要由金属氟酸盐、氯酸盐和不含氧的化合物组成。如： CaF2 NaF 、 CaF2 BaCl2 NaF 、KCl-NaCl-Na3AlF6、BaF2- MgF2- CaF2-LiF 盐型熔渣的氧化性很小，主要用于铝、钛等活性金属的焊接。,盐氧化物型熔渣,主要由氟化物和金属氧化物组成。如： CaF2 CaO Al2O3 CaF2 CaO SiO2 CaF2 MgO Al2O3 SiO2 这类熔渣的氧化性较小，主要用于重要的低合金高强钢、合金钢及合金的焊接。,氧 化 物 型 熔 渣,这类熔渣含有较多的弱碱金属氧化物，是应用最为普遍的一类渣系，如： MnO SiO2 、 FeO MnO SiO2 、 CaO Ti02 SiO2 等。 这类熔渣一般具有较强的氧化性，用于低碳钢、低合金高强钢的焊接。,（二）熔渣的来源,1、 药皮焊条电弧焊时的熔渣 2、 埋弧焊、电渣焊过程中的熔渣,1、药皮焊条电弧焊时的熔渣,药皮焊条电弧焊时的熔渣来源于焊条药皮中的造渣剂。 焊接过程中造渣剂熔化，形成独立熔渣相，覆盖在熔滴与熔池表面。,表2-1 药皮焊条电弧焊熔渣的化学成分举例,低氢型焊条又称碱性焊条，主要特点是不含具有造气功能的有机物而含大量碳酸盐和一定数量的CaF2 。碳酸盐在加热分解过程中形成熔渣（CaO或MgO）并放出 CO2 气体。CaF 除了造渣作用之外，还能减少液态金属中的氢含量。,除低氢型焊条外的为酸性焊条，这类焊条药皮不论是以硅酸盐为主还是以钛酸盐为主，一般不含CaF2 ，含少量碳酸盐和有机物。,2、埋弧焊、电渣焊过程中的熔渣,埋弧焊、电渣焊过程中，堆积在焊件坡口上方的焊剂受热熔化，形成熔渣，覆盖在焊接电弧和熔池上方，对熔化金属起保护和冶金处理作用。,第二节 渣体结构及碱度,一、熔渣结构的分子理论 二、熔渣的离子理论 三、熔渣的碱度,一、熔渣结构的分子理论,（1）液态熔渣是由自由状态化合物（包括氧化物、氟化物、硫化物的分子等）和复合状态化合物（酸性氧化物和碱性氧化物生成的盐）的分子所组成； （2）氧化物与复合物在一定温度下处于平衡状态； （3）只有渣中的自由氧化物才能与液体金属和其中的元素发生作用。如： （FeO)+C=Fe+CO 而硅酸铁(FeO)2SiO2中的FeO不能参与上面的反应。,二、熔渣的离子理论,（1）认为液态熔渣是由正离子和负离子组成的电中性溶液。 （2）离子在熔渣中的分布、聚集和相互作用取决于它的综合矩（离子电荷/离子半径）。离子的综合矩越大，说明它的静电场越强，与异号离子的引力越大。 （3）液体熔渣与金属之间相互作用的过程，是原子与离子交换电荷的过程。如： Si4+2Fe=2Fe2+Si,阳离子中Si4 的综合矩最大，而阴离子中O2-的综合矩最大，所以二者最易结合为复杂的硅氧阴离子SiO44- 。,表2-3 正、负离子的综合矩,三、熔渣的碱度,熔渣的氧化能力、粘度等都和熔渣的碱度密切相关，碱度对液态金属的脱硫、脱磷效果也有重要影响。 （一）熔渣碱度的分子理论 （二）熔渣碱度的离子理论,（一）熔渣碱度的分子理论,按照分子理论，熔渣的碱度就是熔渣中的碱性氧化物与酸性氧化物浓度的比值。表示为：,当 B1为碱性渣， B1为酸性渣， B=1为中性渣。,（一）熔渣碱度的分子理论,考虑到氧化性强、弱差别，碱度表达式修正为： 0.018CaO+0.015MgO+0.006CaF2+0.014(K2O+Na2O)+0.007(MnO+FeO) B1 = 0.017SiO2 + 0.005(Al2O3 + TiO2 + ZrO2） 当 B11为碱性渣， B11为酸性渣， B1=1为中性渣。,（二）熔渣碱度的离子理论,把液态熔渣中自由氧离子的浓度（或氧离子的活度）定义为碱度。渣中自由氧离子的浓度越大，其碱度越大。计