焊条工艺性能评价实验.doc

实验二 焊条的工艺性能一、实验目的熟悉电焊条工艺性能的评定方法二、实验装置及实验材料 1,、BX3-400交流电焊机一台 2、直流焊机一台 3、秒表一块 4、飞溅收集盒一个 5、测尘装置一套 6、A3钢板300X300mm =6mm试板2块三、实验原理 焊条的工艺性能是指焊条在使用和操作时的性能，它是衡量焊条质量好坏的一个重要指标，主要包括焊接电弧的稳定性、焊缝成型、各种位置的适应性，脱渣性，飞溅大小、焊条熔化效率及药皮发红程度、焊条发尘量等。 1、电弧稳定性 焊接电弧是否稳定，直接影响焊接过程能否连续顺利地进行和焊接质量。焊接电弧的稳定性与很多因素有关，如焊接电源的特性（包括：电流种类、空载电压以及电源的动特性等）、焊接规范参数和焊条药皮组成等。 其中焊条药皮组成对电弧稳定性有很大的影响，这是因为焊接电弧气氛的成分决定于焊条药皮的组成，而电弧的稳定性又直接与电弧气氛的成分有关。电弧气氛的有效电离位越低，电弧放电过程越稳定。在药皮中加入电离位低的物质可以降低电弧气氛的电离位，因而就能提高电弧的稳定性。云母、长石里都含有K20+Na20.他们都是能够提高电弧稳定性的物质。碳酸钾和钾水玻璃稳定电弧的作用更好，常作为稳弧剂使用。 除低氢焊条以外，由于造渣或压涂需要，一般焊条药皮中都含有云母、长石、钛白粉或金红石等矿物质。因而，电弧稳定性都不成问题，不需要再特意加稳弧剂，电弧就可以比较满意地燃烧（无论交流电源或直流电源）。低氢焊条由于药皮里的萤石的反电离作用，使得用交流电源焊接时电弧不能稳定地燃烧，只有直流电源才能维持电弧连续稳定地燃烧如果低氢焊条要用交流电源焊接，就必须在药皮里特意加稳弧剂如碳酸钾等。电弧稳定性主要是对交流施焊而言。在交流焊接时，由于电弧每秒100次过零点（50HZ交流电），根据电弧理论及高速摄影结果可知，在自然过零点时，电弧发生微秒级的断弧，但在过零点后，随着电压的上升，对于不同药皮的焊条电弧重新引燃的时间不同，这就表现为电弧的稳定性好坏。电弧稳定性好的焊条，在电流过零点后立即引燃，电弧稳定性差的焊条，电流过零点后要经过一定时间电弧才能重新引燃（对空载为60U-70U的电焊机而言，空载电压超过80U时，电弧易于重新引燃）。 2、焊缝成型 良好的焊缝成型应该是焊缝表面光滑、波纹细致美观、焊缝几何形状正确（焊缝向母材圆滑过渡、无咬边缺陷、加强高度适中，实践证明，不同类型焊条其焊缝成型是不同的这主要是由于它们熔渣的物理性质（熔渣的熔点、黏度及表面张力等）不同所致。熔渣的物理性质取决于焊条药皮的组成。为了获得良好的焊缝成型必须正确地确定焊条药皮配方。 熔渣的熔点和黏度太高或太低都使焊缝成型不好。太高时，有压铁水现象，并使焊缝表面凸凹不平；熔点和黏度太低时，渣的流动性太大，熔渣不能很好覆盖，焊缝表面粗糙不平。一般焊接熔渣的熔点比钢材约低200-450。 熔渣的黏度也是决定于熔渣的化学成分 焊接熔渣的表而张力也是影响焊缝成型的重要因素。熔渣的表面张力越小，它的覆盖性越好，而覆盖不好的渣，焊缝表面不光滑、焊纹粗、焊缝偏高。熔渣的表面张力也取决于它的成分。3、脱渣性脱渣性是指焊后熔渣从焊缝表而清除的难易程度。如果脱渣困难，则会显著降低生产效率，多层焊时尤其如此，此外还容易造成夹渣缺陷。所以脱渣性是焊条的重要工艺性能 之一。 影响脱渣性的因素很多，如熔渣的线膨胀系数，熔渣的氧化性，它的疏松度和表面张力等。致于哪种因素起主要作用，要根据具体情况进行分析。 1,熔渣线膨胀系数的影响 这是一个主要影响因素，焊缝金属与熔渣的线膨胀系数之 差越大脱渣越容易，线膨胀系数取决于熔渣的成分。 2，熔渣氧化性的影响 当焊缝金属已经凝固，而尚未凝固的液体熔渣和焊缝金属有一 段共存的时间，这时，如果熔渣的氧化性太强就会使焊缝表面氧化，生成一层氧化 膜，氧化膜就象黏结剂一样，把熔渣和焊缝金属牢固地粘在一起，使熔渣很难清除， 这时，加强焊条的脱氧能力就可以明显地改善脱渣性。 3，熔渣疏松度和脆性的影响 在平板表面堆焊时，一般脱渣都比较容易，但角接焊 缝和深剖口底层焊缝，由于熔渣夹在钢板之间会给脱渣造成困难。这时，渣的疏松 度和脆性就显出较大影响。渣越松脆就越容易清除，反之渣的结构越致密、结实就越不容易清除。脱渣性是指焊接熔渣从焊缝表面清除的难易程度，脱渣困难，则会显著降低生产率，多层焊时尤其如此。此外，还容易造成夹渣缺陷。影响脱渣性的主要是熔渣的线膨胀系数、熔渣的氧化性和熔渣疏松度和脆性等。 4、飞溅 飞溅是指焊接过程中由熔滴或熔池中飞出的金属颗粒，飞溅太多会破坏正常的焊接过程，降低焊条熔敷率和弄脏焊缝周围，增加清理工作量。 引起飞溅的原因是：1.熔池内部气体自熔池中逸出时引起的飞溅。2.熔滴内部气体引起的熔滴爆炸产生的飞溅。3.电弧作用力引起的飞溅。4.在短路过渡的情况下，电弧再燃时产生的飞溅。 影响飞溅大小的因素很多：黏度大的渣飞溅大；增加焊接电流时，飞溅也随着增加；药皮中含水量过多时，飞溅增加；电弧过长也增加飞溅；交流比直流的飞溅大；在直流电源焊接时极性不合适飞溅也增大，如低氢焊条正接比反接飞溅大；焊条偏心太大也使飞溅增大。 另外，熔滴过渡形态、电弧的稳定性等也都有影响。钛钙型焊条电弧燃烧稳定，熔滴以较细颗粒过渡，飞溅较小。低氢焊条的电弧稳定性差，熔滴以大颗粒短路过渡为主，飞溅较大。 5、多种位置焊接时适应性 不同类型的焊条在各种位置上焊接的适应性是不同的。除某些特殊焊条外，儿乎所有焊条都能平焊，而横焊、立焊和仰焊则比较困难，就不是所有焊条都能胜任的。在实际焊接生产中，不可避兔地要碰到必须要横焊、立焊或仰焊的位置上进行焊接，如焊接不能随意旋转的管子的环缝时，就既有平焊又有立焊和仰焊。这时，焊条是否具备在这些位置上焊接的能力就显得很重要。横焊、立焊、仰焊与平焊比较，其主要困难是在重力作用下焊 条熔滴不易向熔池过渡，熔池金属和熔渣下流以致不能形成正常的焊缝。解决这个问题的 办法是：适当增加电弧和气流的吹力，以便顺利地把熔滴送到熔池并阻止熔池金属和熔渣 下流：使熔渣具有适当的熔点、黏度和表面张力。一方而利用熔渣的表面张力阻止熔渣和融化金属下流，另一方面又使熔渣在较高温度停留较短时间，在熔渣和融化金属下流以 前尽快凝固。 6、焊条熔化速度和药皮发红开裂 熔化速度高的焊条具有高的生产效率，其用焊条的熔化系数ap来表示。不同类型焊条的熔化速度是不同的。造成这个差别的主要原因是它们的药皮组成不同。药皮成分从三个方面对熔化系数发生影响。第一，药皮成分对电弧电压有影响。电弧气氛的电离位越低，电弧电压越低，在其他条件不变的情况下电弧产生的热量也越少，因此焊条的熔化系数越小。反之，电弧电压越高，熔化系数越大。第二，药皮成分对熔滴过度形态有影响。调整药皮成分可以使熔滴由短路过渡变为颗粒过渡，从而提高焊条的熔化系数。第三，在药皮中含有进行放热反应的物质时，由于化学反应热加速焊条熔化，从而可使其熔化系数提高。 药皮发红开裂问题指的是焊到后半段时，由于焊条药皮温生过高而发红、开裂或脱落的现象。焊条如出现这种现象则后半段工艺性能差，药皮中的金属过早烧损，严重影响焊接质量，有时不得不把相当长的剩余部分丢弃造成很大的浪费。 7、焊条的发尘量无论什么焊条焊接时都会产生焊接烟尘。由于烟尘中常含有各种有毒物质，因而会污染工作环境，危害焊工健康。 焊接烟尘是由于焊芯和药皮在高温作用下熔化并被激烈地过热引起金属元素激烈蒸发、氧化以及药皮里某些组成物和冶金反应生成的某些物质激烈蒸发形成的产物。因此，烟尘形成的过程实质上是一个因过热而“蒸发”的过程。影响发尘致毒的因素很多，如药皮成分、药皮厚度、电弧电压高低和焊接电流大小、电流的种类和极性等。焊条药皮成分是影响发尘致毒的主要因素，药皮中各种材料发尘致毒的作用有以下几个方面：1）材料本身及其冶金产物的沸点，这决定了这种材料本身是否容易蒸发，在冶金反应中能否生成沸点低、易蒸发的产物。2）材料对萤石和水玻璃生成NaF和KF的影响。3）材料对电弧物理因素的影响，凡是能够降低阴极斑点析热，改善熔滴过渡形态，因而降低熔滴过渡热、减少蒸发的材料都可以降尘。焊接烟尘对人体的危害有两类，第一类为人体不能吸收的烟尘，焊工吸入大量这种烟尘，会将肺泡堵住，产生尘肺。第二类为人体可以吸收的烟尘，常指可溶解于水中的烟尘，这种烟尘被焊工吸入被水溶解后人体吸收引起全身中毒，主要有KF, NaF两种。因此，设计配制的焊条应降低总的发尘量，并尽量减少烟尘中的有毒物质。焊条的工艺性能评定实验方法步骤一、电弧稳定性测定 1、方法测定 （1) 人工记录灭弧和喘息次数法，一人施焊，二人观察，用眼睛观察记录灭弧次数及喘息次数，灭弧次数越多电弧稳定性越差。 (2）测定自然断弧长度法，焊条引弧后，将试板与焊条固定不向下送，当焊条燃烧，金属过度，弧长拉大至某临界弧长时，电弧中断，临界弧长即为自然断弧长度。其值越大，说明焊条电弧稳定性越强。 (3)测定断弧率法（电压波形法）：用示波器记录交流电压波形，引弧峰值电压大于平均电弧电压的2倍时认为断弧，从波形中统计断弧周波数与测定时间周波数之比即为断弧率，断弧率越大交流稳弧性越差。 2、用上述方法中的方法二测定J422和J507的电弧稳定性。重复三次，分别计算其平均值。二、飞溅及脱渣性及成型测定1、在天平上称二根焊条的重量，然后在飞溅收集盒内施焊，每焊完一根焊条将试板上的飞溅铲下来再进行施焊，焊完三根焊条后，将三根焊条头称重并测其长度，以备计算时用，再将收集盒内的飞溅收集起来除去渣称重，然后按下式计算飞溅系数。 2、将施焊的试板取出，用锤敲三下，观察脱渣情况，焊渣完全脱落，脱渣优良。 焊渣80% 脱落，脱渣良好 焊渣60% 脱落，脱渣一般 焊渣50% 脱落，脱渣差 3、将焊缝清理干净，观察焊缝成型，如焊波均匀，无咬边，表面光滑，为成型优良