焊接原理PPT课件

1、焊接材料：焊接材料：焊接时所消耗的材料通称焊接材料焊接时所消耗的材料通称焊接材料.焊接材料包括：焊条、焊丝、焊剂、保护气体焊接材料包括：焊条、焊丝、焊剂、保护气体.焊接材料的作用：焊接材料的作用：1. 焊条、焊丝：焊条、焊丝： a. 传导电流，作为产生电弧的一个电极；传导电流，作为产生电弧的一个电极； b. 填充金属，形成焊缝填充金属，形成焊缝.2. 焊条药皮、焊剂及保护气体：焊条药皮、焊剂及保护气体： 进行必要的冶金反应，保证焊接质量进行必要的冶金反应，保证焊接质量. 第1页/共67页第一节第一节 焊焊 条条第2页/共67页一、焊条的分类一、焊条的分类 (一一) 按焊条用途分按焊条用途分 1

2、结构钢焊条结构钢焊条 焊接碳钢和低合金高强钢焊接碳钢和低合金高强钢 2钼和铬钼耐热钢焊条钼和铬钼耐热钢焊条 焊接珠光体耐热钢和马氏体耐热钢焊接珠光体耐热钢和马氏体耐热钢 3不锈钢焊条不锈钢焊条 焊接不锈钢和热强钢焊接不锈钢和热强钢 4堆焊焊条堆焊焊条 获得具有特殊性能的堆焊层获得具有特殊性能的堆焊层 5低温钢焊条低温钢焊条 焊接在低温下工作的结构焊接在低温下工作的结构 6铸铁焊条铸铁焊条 焊补铸铁件焊补铸铁件 7镍及镍合金焊条镍及镍合金焊条 焊接镍及高温合金、异种金属及堆焊焊接镍及高温合金、异种金属及堆焊 8铜及铜合金焊条铜及铜合金焊条 焊接铜及其合金焊接铜及其合金 9铝及铝合金焊条铝及铝合金

3、焊条 焊接铝及其合金焊接铝及其合金 10特殊用途焊条特殊用途焊条 水下焊接、水下切割等特殊工作需要水下焊接、水下切割等特殊工作需要第3页/共67页 (二二) 按焊接熔渣的碱度分按焊接熔渣的碱度分 1. 酸性焊条酸性焊条 E4303 (J422) 熔渣呈酸性，氧化性强（含熔渣呈酸性，氧化性强（含FeO、TiO2、SiO2较多）较多） 焊条工艺性能好，焊缝外表成形美观，波纹细密焊条工艺性能好，焊缝外表成形美观，波纹细密 交、直流电源施焊均可交、直流电源施焊均可 2. 碱性焊条碱性焊条(低氢焊条低氢焊条) E5015 (J507) 熔渣呈碱性，氧化性弱（含熔渣呈碱性，氧化性弱（含CaF2、CaCO3

4、较多）较多） 焊缝塑性和冲击韧度值较高，用于承受动载及重要结构焊接焊缝塑性和冲击韧度值较高，用于承受动载及重要结构焊接 直流电源反接极施焊直流电源反接极施焊(三三) 按焊条药皮的类型分按焊条药皮的类型分 氧化钛型焊条、钛钙型焊条、钛铁矿型焊条、氧化钛型焊条、钛钙型焊条、钛铁矿型焊条、 氧化铁型焊条、纤维素型焊条、低氢型焊条等氧化铁型焊条、纤维素型焊条、低氢型焊条等.第4页/共67页 二、焊条的型号和牌号二、焊条的型号和牌号 ( (一一) ) 焊条的型号焊条的型号 焊条型号焊条型号是在国家标准及权威性国际组织的有关法规中，根据焊条特是在国家标准及权威性国际组织的有关法规中，根据焊条特性指标明确划

5、分规定的标准性指标明确划分规定的标准. 焊条生产、使用、管理及研究等有关单位必须遵照执行焊条生产、使用、管理及研究等有关单位必须遵照执行. 包括：包括： a. 碳钢焊条：碳钢焊条：b420、490MPa的的E43及及E50系列；系列； b. 合金钢焊条：合金钢焊条： b490、540、590、690、740、830MPa的的 E50、E55、E60、E70、E75、E85系列系列. 焊条型号：焊条型号：E X1X2 X3 X4 E焊条；焊条； X1X2熔敷金属抗拉强度的最小值，单位为熔敷金属抗拉强度的最小值，单位为kgfmm2； X3焊条的焊接位置适应性：焊条的焊接位置适应性： “0”或或“1

6、”适于全位置焊接；适于全位置焊接； “2”适于平焊及横角焊；适于平焊及横角焊； “4”适于向下立焊；适于向下立焊； X4 焊接电流种类及药皮类型焊接电流种类及药皮类型.第5页/共67页焊条型号举例：焊条型号举例： (1) E43I5 (2) E5003第6页/共67页( (二二) ) 焊条的牌号焊条的牌号 焊条牌号焊条牌号是对于焊条产品的具体命名，由焊条生产厂家制定是对于焊条产品的具体命名，由焊条生产厂家制定. 同样药皮类型，符合相同焊条型号、性能的产品统一命名为同一牌号同样药皮类型，符合相同焊条型号、性能的产品统一命名为同一牌号. 焊条牌号：焊条牌号：X1X2X3 X4 X1焊条各大类；焊条

7、各大类； X2X3各大各大类焊条中的若干小类；类焊条中的若干小类； 结构钢焊条表示焊缝金属的不同强度级别结构钢焊条表示焊缝金属的不同强度级别. . X4焊条药皮类型和焊接电源种类焊条药皮类型和焊接电源种类. . 焊条牌号举例：焊条牌号举例： （1）J502 （2）J427第7页/共67页 三、焊条的组成三、焊条的组成 焊条是涂有药皮的熔化电极焊条是涂有药皮的熔化电极 焊条焊条由由药皮药皮和和焊芯焊芯两部分组成两部分组成. 根据焊条药皮重量系数根据焊条药皮重量系数Kb，焊条分：，焊条分： 厚皮焊条厚皮焊条(Kb=3050) 薄皮焊条薄皮焊条(Kb=12) 厚皮焊条使用广泛厚皮焊条使用广泛. .

8、药皮重量系数药皮重量系数 Kb 药皮重量药皮重量/焊芯重量焊芯重量 第8页/共67页( (一一) ) 焊焊 芯芯 应按照国标，根据被焊材料来选择相应牌号的焊丝作焊芯应按照国标，根据被焊材料来选择相应牌号的焊丝作焊芯. 常用低碳钢焊丝作焊接碳钢和低合金钢用焊芯常用低碳钢焊丝作焊接碳钢和低合金钢用焊芯. 低碳钢牌号：低碳钢牌号： H08A 、 H08E 焊芯化学成分直接影响焊缝质量：焊芯化学成分直接影响焊缝质量： C：在保证与母材基本等强度的条件下含碳量越少越好在保证与母材基本等强度的条件下含碳量越少越好. C 0.10 含碳量增高会增大气孔和裂纹的倾向，增大飞溅，使焊接过程不稳定. Mn：是有益

9、元素是有益元素. 脱氧并控制硫的有害作用脱氧并控制硫的有害作用. 0.300.55 Si：焊接过程中极易形成焊接过程中极易形成SO2，造成焊缝夹杂物，引起热裂纹造成焊缝夹杂物，引起热裂纹. 含硅量越少越好含硅量越少越好. Ni、Cr： 作为杂质混入焊丝，对焊接冶金过程不会有重大影响作为杂质混入焊丝，对焊接冶金过程不会有重大影响. S、P：有害元素，引起裂纹和气孔有害元素，引起裂纹和气孔. 应对其含量严格控制应对其含量严格控制. 焊芯的电阻率和其中的夹杂物焊芯的电阻率和其中的夹杂物(如如SiO2、A12O3等等)对于焊条性能均有对于焊条性能均有一定影响一定影响. 电阻率大，焊条药皮易发红，冶金及

10、保护作用变差，易产生气孔；电阻率大，焊条药皮易发红，冶金及保护作用变差，易产生气孔； 夹杂物较多，易引起飞溅，焊接电弧的稳定性降低夹杂物较多，易引起飞溅，焊接电弧的稳定性降低.第9页/共67页 ( (二二) ) 焊条药皮焊条药皮 1焊条药皮的作用焊条药皮的作用 (1) 机械保护作用机械保护作用 保护熔滴、熔池和焊接区、隔离空气保护熔滴、熔池和焊接区、隔离空气. (2) 冶金作用冶金作用 去除有害杂质；焊缝合金化；焊缝金属满足性能要求去除有害杂质；焊缝合金化；焊缝金属满足性能要求. (3) 良好的焊接工艺性能良好的焊接工艺性能 容易引弧；容易引弧； 合金过程稳定；合金过程稳定； 焊接飞溅小；焊接

11、飞溅小； 焊缝成形美观；焊缝成形美观； 易于脱渣；易于脱渣； 适于各种空间位置的施焊适于各种空间位置的施焊. 第10页/共67页2焊条药皮的类型焊条药皮的类型 根据组成不同，焊条药皮可分为八种类型：根据组成不同，焊条药皮可分为八种类型： (1) 氧化钛型（钛型）氧化钛型（钛型） TiO235，相当数量的硅酸盐、相当数量的硅酸盐、 锰铁及少量有机物锰铁及少量有机物. (2) 氧化钛氧化钙型（钛钙型）氧化钛氧化钙型（钛钙型） TiO2 30，碳酸盐，碳酸盐30，一定数量的硅酸盐、锰铁、少量有机物，一定数量的硅酸盐、锰铁、少量有机物. (4) 氧化铁型氧化铁型 大量铁矿石、一定数量的硅酸盐、锰铁、少

12、量有机物大量铁矿石、一定数量的硅酸盐、锰铁、少量有机物. (5) 纤维素型纤维素型 有机物有机物15、一定数量的造渣物质、锰铁、一定数量的造渣物质、锰铁. (6) 低氢型低氢型 大量碳酸盐、萤石、铁合金、二氧化钛大量碳酸盐、萤石、铁合金、二氧化钛. (7) 石墨型石墨型 大量石墨，配以低碳钢芯或铸铁焊芯可用于铸铁焊条大量石墨，配以低碳钢芯或铸铁焊芯可用于铸铁焊条. (8) 盐基型盐基型 氟盐、氯盐氟盐、氯盐.主要用于铝及铝合金焊条主要用于铝及铝合金焊条.第11页/共67页3.3.药皮原材料的种类药皮原材料的种类 药皮原材料按其来源可分为四大类：药皮原材料按其来源可分为四大类： (1) (1)

13、矿物类矿物类 各种矿石、矿砂。各种矿石、矿砂。 钛铁矿、赤铁矿、金红石、大理石、白云石、萤石、钛铁矿、赤铁矿、金红石、大理石、白云石、萤石、 长石、白泥、云母等长石、白泥、云母等. (2) (2) 金属及铁合金类金属及铁合金类 金属铬、金属镍、锰铁、硅铁、钛铁、钼铁、钒铁等金属铬、金属镍、锰铁、硅铁、钛铁、钼铁、钒铁等. (3) (3) 化工产品类化工产品类 钛白粉、纯碱、碳酸钾、碳酸钡，水玻璃等钛白粉、纯碱、碳酸钾、碳酸钡，水玻璃等. (4) (4) 有机物类有机物类 淀粉、木粉、纤维素、酚醛树脂等淀粉、木粉、纤维素、酚醛树脂等.第12页/共67页 4 4药皮原材料的作用药皮原材料的作用 (

14、1)稳弧稳弧 稳弧剂主要作用是改善焊条的引弧性能和提高电弧燃烧的稳定性稳弧剂主要作用是改善焊条的引弧性能和提高电弧燃烧的稳定性. 稳弧剂：稳弧剂：碳酸钾、大理石、水玻璃、长石、（碳酸钾、大理石、水玻璃、长石、（SiO2 Al2O3 Fe2O3 ）金红石（）金红石（TiO2）等等. (2)造渣造渣 造渣剂是熔化形成熔渣，保护焊接区金属、改善焊缝成形造渣剂是熔化形成熔渣，保护焊接区金属、改善焊缝成形. 造渣剂：造渣剂：钛铁矿、金红石、大理石、石英砂、长石、云母、萤石钛铁矿、金红石、大理石、石英砂、长石、云母、萤石. (3)造气造气 造气剂在焊接时产生气体，起到隔离空气、保护焊接区金属的作用造气剂在

15、焊接时产生气体，起到隔离空气、保护焊接区金属的作用. 造气剂：造气剂：为机物和碳酸盐为机物和碳酸盐. (4)脱氧脱氧 脱氧剂用来降低药皮或熔渣的氧化性、脱除金属中的氧脱氧剂用来降低药皮或熔渣的氧化性、脱除金属中的氧. 脱氧剂：脱氧剂：锰铁、硅铁、钛铁、铝粉等锰铁、硅铁、钛铁、铝粉等. (5)合金化合金化 合金剂用来补偿焊接时有益元素的烧损或获得必要的合金成分合金剂用来补偿焊接时有益元素的烧损或获得必要的合金成分. 合金剂：合金剂：铁合金或金属粉，如锰铁、硅铁、钼铁等铁合金或金属粉，如锰铁、硅铁、钼铁等. (6)粘结粘结 粘结剂作用是把药皮材料涂敷到焊芯上，并使药皮具一定的强度粘结剂作用是把药皮

16、材料涂敷到焊芯上，并使药皮具一定的强度. 合金剂：合金剂：钠水玻璃、钾钠水玻璃等钠水玻璃、钾钠水玻璃等. (7)成形成形 成形剂作用使药皮具有塑性、弹性及流动性成形剂作用使药皮具有塑性、弹性及流动性. 以便于压涂以便于压涂. 成形剂：成形剂：白泥、云母、钛白粉、糊精等白泥、云母、钛白粉、糊精等. 每种材料在焊条药皮中会同时有几种作用每种材料在焊条药皮中会同时有几种作用. 设计焊条药皮配方、选择原材料时，必须注重其主要作用，兼顾次要作用设计焊条药皮配方、选择原材料时，必须注重其主要作用，兼顾次要作用.第13页/共67页四、焊条的工艺性能四、焊条的工艺性能 焊条的工艺性能是指焊条在焊接操作中的性能

17、焊条的工艺性能是指焊条在焊接操作中的性能. 它是衡它是衡 量焊条质量的重要指标之一量焊条质量的重要指标之一.焊接工艺性能主要包括：焊接工艺性能主要包括：焊接电弧的稳定性焊接电弧的稳定性焊缝成形焊缝成形各种位置焊接的适应性各种位置焊接的适应性飞溅飞溅脱渣性脱渣性焊条熔化速度焊条熔化速度焊条药皮发红焊条药皮发红焊接烟尘焊接烟尘第14页/共67页 ( (一一) ) 焊接电弧的稳定性焊接电弧的稳定性 电离电位低的物质，提高电弧稳定电离电位低的物质，提高电弧稳定 云母、长石、钛白粉或金红石等；云母、长石、钛白粉或金红石等； 因萤石（因萤石（CaF2）的反电离作用，低氢焊条交流焊接时电弧不稳定）的反电离作

18、用，低氢焊条交流焊接时电弧不稳定； 当药皮的熔点过高或药皮太厚时，易形成套筒，电弧易于熄灭当药皮的熔点过高或药皮太厚时，易形成套筒，电弧易于熄灭. 某些元素的电离势某些元素的电离势元素元素 K Na Ba Ca Ti Mn Fe Si C H O F CO2电离势电离势 4.32 5.12 5.16 6.08 6.81 7.40 7.83 7.94 11.22 13.53 13.56 18.6 14.3第15页/共67页提高低氢焊条电弧稳定性措施：提高低氢焊条电弧稳定性措施： a. 采用直流电源焊接采用直流电源焊接 b. 在药皮中加入稳弧剂在药皮中加入稳弧剂(碳碳 酸钾等酸钾等)，可用交流电源

19、焊接，可用交流电源焊接 1) 控制控制CaCO3/CaF2比例，使用钾、钠混合水玻璃比例，使用钾、钠混合水玻璃 2) 添加添加1020%纯铁粉和少量纯铁粉和少量Al-Mg合金粉合金粉 3) 用用MgF2代代CaF2不仅提高稳弧性，还可改善焊缝成型和脱渣不仅提高稳弧性，还可改善焊缝成型和脱渣 c. 药皮的熔点和厚度合适药皮的熔点和厚度合适 加入少量加入少量CsCO3(0.11.0%)，铯电离势比，铯电离势比K小；降低熔点和套筒长度小；降低熔点和套筒长度第16页/共67页( (二二) ) 焊缝成形焊缝成形 焊缝成形良好体现在：焊缝成形良好体现在： 焊缝表面光滑，波纹细密美观，几何形状及尺寸正确；焊

20、缝表面光滑，波纹细密美观，几何形状及尺寸正确； 焊缝向母材过渡圆滑，余高符合标准，无咬边等缺陷焊缝向母材过渡圆滑，余高符合标准，无咬边等缺陷. 影响焊缝成形的因素：影响焊缝成形的因素： a. 操作手法；操作手法； b. 熔渣性质：熔渣性质： 熔渣凝固温度、粘度、表面张力、密度等熔渣凝固温度、粘度、表面张力、密度等. 凝固温度过高，产生压铁水现象，影响焊缝成形，产生气孔；凝固温度过高，产生压铁水现象，影响焊缝成形，产生气孔； 过低，在焊缝表面覆盖不均匀，也焊缝表面成形差过低，在焊缝表面覆盖不均匀，也焊缝表面成形差. 粘度过大，冶金反应缓慢，焊缝表面成形不良，产生气孔、夹杂粘度过大，冶金反应缓慢，

21、焊缝表面成形不良，产生气孔、夹杂. 过小，造成熔渣对焊缝覆盖不均匀，失去应有的保护作用过小，造成熔渣对焊缝覆盖不均匀，失去应有的保护作用. 焊接钢在焊接钢在1500C时熔渣粘度以时熔渣粘度以0.10.2PaS为宜为宜.第17页/共67页 熔渣的表面张力和粘度熔渣的表面张力和粘度材料材料 温度温度 表面张力表面张力(N/m) (N/m) 粘度粘度( (泊泊) )铁铁 157515751590 1.01590 1.01.2 0.0191.2 0.019碱性渣碱性渣 1400 1400 左右左右 0.280.280.35 2.00.35 2.07.07.0酸性渣酸性渣 14001400左右左右 0.

22、350.350.40 1.20.40 1.22.02.0熔滴过渡形式熔滴过渡形式低氢型焊条粗滴短路过渡，低氢型焊条粗滴短路过渡，J423,J424J423,J424以短路过渡为主，以短路过渡为主，J421,J422J421,J422以喷射过渡以喷射过渡, ,焊缝成型美观焊缝成型美观. .第18页/共67页( (三三) )各种位置焊接的适应性各种位置焊接的适应性 工艺性能良好的焊条能适应空间全位置焊接工艺性能良好的焊条能适应空间全位置焊接. 不同类型的焊条在各种位置上焊接的适应性是不同的不同类型的焊条在各种位置上焊接的适应性是不同的. 几乎所有的焊条都能进行平焊几乎所有的焊条都能进行平焊. 横焊

23、、立焊、仰焊时的主要困难：横焊、立焊、仰焊时的主要困难： 在重力的作用下熔滴不易向熔池过渡在重力的作用下熔滴不易向熔池过渡 增加电弧和气流的吹力；增加电弧和气流的吹力； 熔池金属和熔渣向下流以致不能形成正常的焊缝熔池金属和熔渣向下流以致不能形成正常的焊缝 调整熔渣的熔点，粘度及表面张力调整熔渣的熔点，粘度及表面张力.第19页/共67页焊接位置：平焊、横焊、立焊、仰焊焊接位置：平焊、横焊、立焊、仰焊第20页/共67页熔滴的凝固温度熔滴的凝固温度焊条类型焊条类型 凝固温度凝固温度 凝固温度范围凝固温度范围纤维素型纤维素型 1200-1290 901200-1290 90钛钛 型型 1320-142

24、0 1001320-1420 100钛铁矿型钛铁矿型 1300-1260 1301300-1260 130氧化铁型氧化铁型 1180-1350 1701180-1350 170凝固温度范围窄凝固温度范围窄，粘度表面张力随温度变化，熔渣能在较短时间，粘度表面张力随温度变化，熔渣能在较短时间内迅速凝固内迅速凝固.立、仰、横焊；立、仰、横焊；凝固温度范围宽大，则不易横、仰、立焊凝固温度范围宽大，则不易横、仰、立焊.第21页/共67页( (四四) )飞飞 溅溅 弄脏焊缝，增加清理工作量，降低焊条的熔敷效率弄脏焊缝，增加清理工作量，降低焊条的熔敷效率. 飞溅原因：飞溅原因： a. 熔渣的粘度大、焊条含水

25、量过多、焊条偏心率过大；熔渣的粘度大、焊条含水量过多、焊条偏心率过大； b. 焊接电流及电弧长度较大；焊接电流及电弧长度较大； c. 药皮成分、电源类型、熔滴过渡形态：药皮成分、电源类型、熔滴过渡形态： 一般钛钙型焊条电弧燃烧稳定，熔滴为细颗粒过渡，飞溅较小；一般钛钙型焊条电弧燃烧稳定，熔滴为细颗粒过渡，飞溅较小； 低氢型焊条的电弧稳定性较差，熔滴多为大颗粒短路过渡，低氢型焊条的电弧稳定性较差，熔滴多为大颗粒短路过渡， 飞溅较大飞溅较大. 影响因素影响因素: :粘度粘度飞溅飞溅；I飞溅飞溅；药皮水分；药皮水分飞溅飞溅；U飞溅飞溅；电源种类：交流飞溅；电源种类：交流飞溅直流飞溅直流飞溅 第22页

26、/共67页( (五五) )脱渣性脱渣性 脱渣性是指焊后从焊缝表面脱渣性是指焊后从焊缝表面清除渣壳的难易程度清除渣壳的难易程度. . 脱脱渣性差可造成难清渣，焊接生产率降低，产生夹渣缺陷渣性差可造成难清渣，焊接生产率降低，产生夹渣缺陷. . 影响脱渣性的因素：影响脱渣性的因素： 1 1熔渣的线膨胀系数熔渣的线膨胀系数 熔渣与焊缝金属的线膨胀系数相差越大，越容易脱渣熔渣与焊缝金属的线膨胀系数相差越大，越容易脱渣. . 不同类型焊条的熔渣具有不同的线膨胀系数：不同类型焊条的熔渣具有不同的线膨胀系数： 钛型焊条钛型焊条E4313(J421)E4313(J421)熔渣与低碳钢的线膨胀系数相差最大，脱渣性

27、最好；熔渣与低碳钢的线膨胀系数相差最大，脱渣性最好； 低氢型焊条低氢型焊条E4315(J427)E4315(J427)熔渣与低碳钢的线膨胀系数相差较小，脱渣性较差熔渣与低碳钢的线膨胀系数相差较小，脱渣性较差. . 2 2熔渣的氧化性熔渣的氧化性 熔渣的氧化性越强，脱渣越困难熔渣的氧化性越强，脱渣越困难. . 焊缝焊缝a-Fea-Fe焊缝表面焊缝表面( (FeO)FeO)渣中渣中MeOMeOMeMe2 20 03 3（尖晶石型化合物）（尖晶石型化合物） 相联成共同相联成共同bccbcc晶格，脱渣性恶化晶格，脱渣性恶化. . 【注注】：MeOMe203为为FeOFeO、MnOMnO、CaOCaO、

28、MgOMgO与与AlAl2 2O O3 3、V V2 2O O3 3、CrCr2 2O O3 3形成的复合氧化物形成的复合氧化物. . 含含V V、AlAl、CrCr的合金钢焊接时脱渣性不好的合金钢焊接时脱渣性不好. . 3 3熔渣的松脆性熔渣的松脆性 熔渣越松脆就越容易清除熔渣越松脆就越容易清除. . 钛型焊条熔渣的结构比较密实坚硬，在坡口中的脱渣性较差；钛型焊条熔渣的结构比较密实坚硬，在坡口中的脱渣性较差； 低氢型焊条的脱渣性最不理想低氢型焊条的脱渣性最不理想. .第23页/共67页( (六六) ) 焊条熔化速度焊条熔化速度 真正反映焊接生产率的指标是焊条的熔敷系数真正反映焊接生产率的指标

29、是焊条的熔敷系数. . 不同类型焊条的熔化系数是不同的不同类型焊条的熔化系数是不同的. . 熔化系数主要取决于：熔化系数主要取决于： ) ) 药皮组成：药皮组成： 电离电位：低热量少熔化系数小；电离电位：低热量少熔化系数小； 熔滴过渡方式：短路过渡颗粒过渡熔化系数大；熔滴过渡方式：短路过渡颗粒过渡熔化系数大； 药皮的导电性和导热性：以药皮的导电性和导热性：以TiO2为主，渣导热性差，导电性好，为主，渣导热性差，导电性好， 电阻热作用电阻热作用药皮易于发红；药皮易于发红； 药皮中含有放热反应的物质或铁粉，熔化系数提高药皮中含有放热反应的物质或铁粉，熔化系数提高.）电流种类与极性：）电流种类与极性

30、：直流正接：电弧电压和熔化系数变化很大直流正接：电弧电压和熔化系数变化很大 焊条接阴极，药皮成分对阴极压降影响较大，药皮成分的改变焊条接阴极，药皮成分对阴极压降影响较大，药皮成分的改变 直接影响着电弧电压直接影响着电弧电压变化变化.直流反接：电弧电压和熔化系数变化最小直流反接：电弧电压和熔化系数变化最小.交交 流：流： 处于中间状态处于中间状态.第24页/共67页( (七七) ) 焊条药皮发红焊条药皮发红 焊条药皮发红焊条药皮发红指焊条在使用到后半段时由于药皮温升过指焊条在使用到后半段时由于药皮温升过 高而发红、开裂或药皮脱落的现象高而发红、开裂或药皮脱落的现象. 恶化焊接工艺性能，影响焊接质

31、量恶化焊接工艺性能，影响焊接质量. 通过调整焊条药皮组成及熔滴过渡方式解决不锈钢焊条通过调整焊条药皮组成及熔滴过渡方式解决不锈钢焊条 药皮发红问题药皮发红问题. 解决办法解决办法: 提高电弧能量，减少熔化时间；提高电弧能量，减少熔化时间； 减少电阻热，加入发热剂，促进药皮熔化减少电阻热，加入发热剂，促进药皮熔化.例例JXX4第25页/共67页( (八八) ) 焊接烟尘焊接烟尘 在焊接电弧的高温作用下，液态金属和熔渣激烈蒸发形成在焊接电弧的高温作用下，液态金属和熔渣激烈蒸发形成 高温蒸气，迅速氧化和冷凝为细小固态粒子高温蒸气，迅速氧化和冷凝为细小固态粒子焊接烟尘焊接烟尘. 焊接烟尘焊接烟尘有毒性

32、：有毒性： 蒸发锰产生的毒性，称为蒸发锰产生的毒性，称为锰中毒锰中毒 药皮中含有大量莹石时，焊接时有药皮中含有大量莹石时，焊接时有HF气体逸出，气体逸出，氟中毒氟中毒 焊接烟尘主要取决于药皮成分焊接烟尘主要取决于药皮成分. 低氢型焊条的发尘速度和发尘量最高低氢型焊条的发尘速度和发尘量最高. 其焊接烟尘中含可溶其焊接烟尘中含可溶 性氟性氟CaF2、NaF、NaCaF3，污染工作环境，危害焊工健康污染工作环境，危害焊工健康. 焊条工艺性能主要决定于药皮组成，焊条工艺性能主要决定于药皮组成，合理的焊条药皮配方非常重要合理的焊条药皮配方非常重要.第26页/共67页表表3-1 典型焊条的焊接工艺性能典型

33、焊条的焊接工艺性能第27页/共67页五、典型焊条的冶金性能分析五、典型焊条的冶金性能分析 (一一) 钛钙型焊条钛钙型焊条E4303(J422) E4303E4303焊条的典型配方见表焊条的典型配方见表3-23-2，熔渣的化学成分见表，熔渣的化学成分见表3-33-3，焊，焊 缝金属化学成分列于表缝金属化学成分列于表3-4.3-4. 保护方式：保护方式：气渣联合保护气渣联合保护 渣渣 系：系： 熔渣碱度：熔渣碱度：B=0.76，酸性熔渣酸性熔渣 焊接区气相成分：焊接区气相成分： 50.750.7C0C0、5.95.9COCO2 2、37.737.7H H2 2、5.75.7H H2 20 0 主要

34、是主要是COCO和和H H2 2保护保护. .CaOSiOTiO22第28页/共67页表表3-2 典型焊条的典型配方典型焊条的典型配方第29页/共67页表表3-3 典型焊条熔渣的化学成分典型焊条熔渣的化学成分表表3-4 焊缝金属化学成分焊缝金属化学成分第30页/共67页*焊接冶金过程分析：焊接冶金过程分析：1. 1. 氧化及脱氧反应氧化及脱氧反应 (1)(1)铁的氧化铁的氧化 氧化途径：氧化途径： 1)1)电弧气氛的氧化：电弧气氛的氧化： a. O2的氧化：的氧化： b. CO2的氧化：的氧化： 当当T3000K时，时，CO2的氧化性超过了空气中氧的作用的氧化性超过了空气中氧的作用. 随温度升

35、高，反应的平衡常数增大，反应向右进行，铁的氧化加剧随温度升高，反应的平衡常数增大，反应向右进行，铁的氧化加剧. c. H2O的氧化：的氧化： 212FeOFeOCOFeOFeCO222HFeOFeOH水蒸气不仅使铁氧化，还使焊缝金属增氢水蒸气不仅使铁氧化，还使焊缝金属增氢.第31页/共67页2)2)熔渣的氧化：熔渣的氧化： FeOSiFeSiO22)(2FeOMnFeMnO)(反应生成反应生成FeO ，其大部分进入熔渣（，其大部分进入熔渣（FeO ），），少部分进入铁少部分进入铁液液FeO . 溶于液态铁中的溶于液态铁中的FeO使焊缝增氧使焊缝增氧.第32页/共67页（2 2）脱氧反应）脱氧反

36、应 a. 采用采用Mn-Fe单独作脱氧剂，单独作脱氧剂，沉淀脱氧沉淀脱氧效果好：效果好： 原因：原因： 酸性渣中含有较多的酸性渣中含有较多的SiO2和和TiO2，易与脱氧产物易与脱氧产物MnO生成复合物生成复合物 （MnOSiO2 )和（和（MnO TiO2 ) ，使使 MnO减小，脱氧效果较好减小，脱氧效果较好. b. 扩散脱氧扩散脱氧效果好：效果好： 金属的氧化产物金属的氧化产物FeO 可与熔渣中的可与熔渣中的SiO2和和TiO2复合生成复合生成 FeO .SiO2 和和FeO.TiO2，使使FeO的活度减少的活度减少. 由于由于a.和和b. 的原因，反应的原因，反应 易于向右进行易于向右

37、进行. 造成硅向焊缝中过渡造成硅向焊缝中过渡. )(MnOFeFeOMn FeOSiFeSiO22)(2钛钙型焊条具有相当强的由熔渣向焊缝中过渡硅的能力，钛钙型焊条具有相当强的由熔渣向焊缝中过渡硅的能力，从而保证了焊缝金属所必须的硅从而保证了焊缝金属所必须的硅.第33页/共67页2. 2. 脱硫反应脱硫反应 通常硫以通常硫以FeS和和MnS的形式存在于焊缝金属中的形式存在于焊缝金属中. a. Mn脱硫：脱硫： FeS+MnFe+MnS b. Mn的脱氧产物的脱氧产物MnO脱硫：脱硫： FeS十十MnOFeO+MnS 脱硫产物脱硫产物MnS浮人熔渣，从熔池中排出浮人熔渣，从熔池中排出. 焊条药皮

38、配方中加入焊条药皮配方中加入14中碳锰铁就是为了脱氧、脱硫中碳锰铁就是为了脱氧、脱硫.3. 3. 脱磷反应脱磷反应 由于焊条药皮的碱度较低，由于焊条药皮的碱度较低，上述反应很难完成上述反应很难完成. 控制焊缝含磷量主要途径：选用低磷药皮原材料及焊芯控制焊缝含磷量主要途径：选用低磷药皮原材料及焊芯.第34页/共67页4. 4. 气孔敏感性气孔敏感性 增大熔渣的氧化性，增大熔渣的氧化性，CO气孔倾向增多；气孔倾向增多； 降低熔渣的氧化性，氢原子易于溶人焊缝金属中降低熔渣的氧化性，氢原子易于溶人焊缝金属中. 调整好熔渣的氧化性，减少或消除调整好熔渣的氧化性，减少或消除CO及及H2两类气孔两类气孔.5

39、. 5. 焊接烟尘焊接烟尘 主要是主要是Fe3O4和和Mn3O4 钛钙型碳钢焊条的焊接工艺性能非常好钛钙型碳钢焊条的焊接工艺性能非常好 对液态金属进行气渣联合保护对液态金属进行气渣联合保护 主要用于焊接低碳钢和强度级别较低的低合金钢主要用于焊接低碳钢和强度级别较低的低合金钢第35页/共67页( (二二) )低氢型焊条低氢型焊条 E5015 (J507) 造气、造渣剂：造气、造渣剂：大理石、萤石；大理石、萤石； 气渣联合保护效果好气渣联合保护效果好. . 脱氧剂：脱氧剂：硅、锰、钛联合脱氧硅、锰、钛联合脱氧 熔敷金属中的氢、氧、氮、硫、磷等含量低；熔敷金属中的氢、氧、氮、硫、磷等含量低； 化学性

40、能优良，抗裂性能良好化学性能优良，抗裂性能良好. 熔渣碱度：熔渣碱度： B=1.86 碱性熔渣碱性熔渣 CaO-SiO2-CaF2渣系。渣系。 气相成分：气相成分： 79.8C0、16.9CO2、1.8H2、1.5H20 主要保护气体是主要保护气体是CO和和CO2第36页/共67页* * 焊接冶金过程分析：焊接冶金过程分析： 1 1脱氧反应脱氧反应 主要依靠主要依靠硅硅和和钛钛脱氧：脱氧： 2CO2+SiSiO2十十2CO CaO+SiO2CaOSO2 2CO2+TiTiO2+2CO TiO2+CaOCaOTiO22 2脱氢反应脱氢反应 脱氢的几个途径：脱氢的几个途径： (1) 利用萤石脱氢利

41、用萤石脱氢 ： CaF2+2H-Ca+2HF CaF2+H2OCaO+2HF (2) 萤石和石英联合脱氢萤石和石英联合脱氢 ： 2CaF2十十3SiO2SiF4十十2CaSiO3 SiF4+3HSiF+3HF (3) 萤石与水玻璃脱氢：萤石与水玻璃脱氢： Na2O2SiO2+H2O=2NaOH+2SiO2 2NaOH+CaF2=Ca(OH)2+2NaF 2NaF+H2O+CO2=Na2CO3十十2HF 第37页/共67页3 3脱硫反应脱硫反应 主要依靠碱性氧化物主要依靠碱性氧化物CaO、 MnO和和MgO脱硫脱硫. FeS+(CaO)=(CaS)+(FeO)4 4脱磷反应脱磷反应 同钛钙型焊条

42、同钛钙型焊条5 5锰、硅元素向焊缝金属中的过渡锰、硅元素向焊缝金属中的过渡 焊芯为焊芯为H08A（锰：锰：0.300.55；硅；硅:0.03) 焊缝金属（锰：焊缝金属（锰：0.71.1；硅：；硅：0.350.45） 锰、硅元素向焊缝金属进行了过渡锰、硅元素向焊缝金属进行了过渡 药皮碱度的增加，锰的过渡系数增大药皮碱度的增加，锰的过渡系数增大 低氢型焊条通常要求含锰量应该低于低氢型焊条通常要求含锰量应该低于1.6. 药皮中含铝和钛，可提高硅、锰的过渡系数药皮中含铝和钛，可提高硅、锰的过渡系数 碱性焊条的焊缝含硅量应该低于碱性焊条的焊缝含硅量应该低于0.75.6 6焊接烟尘焊接烟尘 低氢型碳钢焊条

43、的焊接烟尘量高于钛钙型焊条低氢型碳钢焊条的焊接烟尘量高于钛钙型焊条. 烟尘中危害最大的成分是烟尘中危害最大的成分是KF、NaF.第38页/共67页六六.焊条的设计焊条的设计（一）设计原则一）设计原则（二）设计依据（二）设计依据1.1.被焊母材的化学成分与力学性能指标被焊母材的化学成分与力学性能指标2.2.焊件的工作条件焊件的工作条件3.3.施工现场的焊接设备情况施工现场的焊接设备情况4.4.电焊条制造的生产工艺条件电焊条制造的生产工艺条件（三）设计方法（三）设计方法1.1.在传统配方基础上的改进与创新在传统配方基础上的改进与创新2.2.计算化学成分配比计算化学成分配比3.3.焊条配方的优化设计

44、法焊条配方的优化设计法第39页/共67页（四）设计步骤（四）设计步骤1.1.选定焊芯选定焊芯2.2.选定药皮类型、渣系及药皮配方选定药皮类型、渣系及药皮配方 1）根据被焊金属使用性能，拟定焊缝金属合金系统 2）根据焊件焊接性，确定焊缝金属化学成分 3）确定焊缝金属合金系统，确定药皮类型、渣系 4）确定合金剂种类数量，选定药皮原材料 5）通过具体试验进行配方调整第40页/共67页七、焊条的制造七、焊条的制造（一）焊芯制备（二）焊条药皮材料制备（三）水玻璃的制备 化学式R2OnSiO2， R2O为碱金属氧化物 1.1.模数模数 m m%22ORSiOm-系数，对于钠水玻璃为系数，对于钠水玻璃为1.

45、032第41页/共67页2.2.浓度浓度（1 1）波美浓度）波美浓度（2 2）密度）密度) 1(145Be145145BeBe第42页/共67页（四）配料、混拌及压涂（四）配料、混拌及压涂（五）焊条烘焙（五）焊条烘焙（六）检验、包装、入库、出厂（六）检验、包装、入库、出厂第43页/共67页 第二节第二节 焊焊 剂剂焊剂焊剂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颗粒状物质用的一种颗粒状物质.第44页/共67页埋弧焊及电渣焊所使用的焊接材料是焊剂和焊丝埋弧焊及电渣焊所使用的焊接材料是焊剂和焊丝. 焊剂与焊丝配合使

46、用焊剂与焊丝配合使用是决定焊缝金属化学成分和力学性能的重要因素是决定焊缝金属化学成分和力学性能的重要因素焊剂作用：焊剂作用： 隔离空气；隔离空气； 保护焊接区金属使其不受空气的侵害；保护焊接区金属使其不受空气的侵害； 冶金处理作用冶金处理作用.第45页/共67页一一、焊剂分类焊剂分类 第46页/共67页二、焊剂的型号和牌号二、焊剂的型号和牌号( (一一) )焊剂的型号焊剂的型号 焊剂型号是根据国家标准进行划分的焊剂型号是根据国家标准进行划分的. 划分原则是焊缝金属的力学性能划分原则是焊缝金属的力学性能. 焊剂型号的表示方法：焊剂型号的表示方法：第47页/共67页第48页/共67页( (二二)

47、)焊剂的牌号焊剂的牌号 焊剂牌号在形式上与焊剂型号相同，也是由焊剂牌号在形式上与焊剂型号相同，也是由“HJXXX”表示，但其数字含表示，但其数字含义不同义不同.焊剂牌号编制方法：焊剂牌号编制方法： 1 1熔炼焊剂熔炼焊剂 (1) 牌号前牌号前“HJ”表示埋弧焊及电渣焊用熔炼焊剂表示埋弧焊及电渣焊用熔炼焊剂 (2) 第一位数字：表示焊剂中氧化锰的含量第一位数字：表示焊剂中氧化锰的含量 (3) 第二位数字：表示焊剂中二氧化硅、氟化钙的含量第二位数字：表示焊剂中二氧化硅、氟化钙的含量 (4) 第三位数字：表示同一类型焊剂的不同牌号，按第三位数字：表示同一类型焊剂的不同牌号，按0、1、29 顺序排列顺

48、序排列 同一牌号焊剂生产两种颗粒度时，在细颗粒焊剂牌号后加同一牌号焊剂生产两种颗粒度时，在细颗粒焊剂牌号后加“X”字母字母.第49页/共67页焊剂焊剂陶质型陶质型焊剂焊剂烧结型烧结型焊剂焊剂待发展待发展第50页/共67页1烧结焊剂烧结焊剂第51页/共67页三三. 焊剂的性能和用途焊剂的性能和用途 ( (一一).).熔炼焊剂熔炼焊剂 . .高硅焊剂高硅焊剂 以硅酸盐为主（以硅酸盐为主（SiO2 30%），有通过焊剂向焊缝里过渡硅作用），有通过焊剂向焊缝里过渡硅作用高硅焊剂又可分为：高硅焊剂又可分为： 高硅高锰焊剂高硅高锰焊剂 高硅中锰焊剂高硅中锰焊剂 高硅低焊剂高硅低焊剂 高硅无锰焊剂高硅无锰焊

49、剂第52页/共67页. .中硅焊剂中硅焊剂 含含SiO2量较低，量较低， FeO 量较多，碱度较高量较多，碱度较高. 属于属于弱氧化性焊剂弱氧化性焊剂.中硅焊剂配合适当焊丝焊接合金结构钢中硅焊剂配合适当焊丝焊接合金结构钢弱氧化性中硅焊剂，焊缝金属含量高，抗冷裂纹能力弱弱氧化性中硅焊剂，焊缝金属含量高，抗冷裂纹能力弱.在中硅焊剂中加相当数量在中硅焊剂中加相当数量FeO，氧化性增强，降低，氧化性增强，降低中硅氧化性焊剂中硅氧化性焊剂. 焊缝金属韧性高，用于焊接高强钢。焊缝金属韧性高，用于焊接高强钢。第53页/共67页. .低硅焊剂低硅焊剂 焊剂由焊剂由 、 、 和和 组成组成OCa.32OAlMgO2FCa焊剂对基本金属无氧化作用焊剂对基本金属无氧化作用配合相应焊丝配合相应焊丝焊