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2015年造价工程师《安装》辅导:焊接材料

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  手工电弧焊焊接材料

  1) 焊条的组成

  焊条就是涂有药皮的供电弧焊使用的熔化电极。它是由药皮和焊芯两部分组成。

  ① 焊芯。焊条中被药皮包覆的金属芯称为焊芯。焊芯一般是一根具有一定长度及直径的钢丝。焊接时,焊芯本身熔化为填充金属与母材金属熔合形成焊缝。

  ② 药皮。压涂在焊芯表面的涂层称为药皮。药皮是由各种矿物类、铁合金有机物和化工产品(水玻璃类)原料组成。药皮在焊接过程中起着极为重要的作用。若采用无药皮的光杆焊条焊接,则在焊接过程中,空气中的氧和氮会大量侵入熔化金属,将金属铁和有益元素碳、硅、锰等氧化和氮化,并形成各种氧化物和氮化物残留在焊缝中,造成焊缝夹渣或裂纹。而熔入熔池中的气体可能使焊缝产生大量气孔,这些因素都能使焊缝的机械性能(强度、冲击值等)大大降低,同时使焊缝变脆。此外采用光杆焊条焊接,电弧很不稳定,飞溅严重,焊缝成形很差。

  药皮除具有机械保护作用,还要加入一些还原剂,使电弧燃烧中产生的氧化物还原,以保证焊缝质量。

  通过在焊条药皮中加入铁合金或纯合金元素,使之随着药皮的熔化而过渡到焊缝金属中去,以弥补合金元素烧损和提高焊缝金属的机械性能。

  总之药皮的作用改善了焊接工艺性能,使电弧稳定燃烧、飞溅少、焊缝成形好、易脱渣和熔敷效率高。同时也保证焊缝金属获得具有合乎要求的化学成分和机械性能。

  2)焊条分类

  ① 按焊条的用途分类

  ② 按药皮的主要成分分类。

  ③ 按药皮熔化后的熔渣碱度分类。熔渣成分主要是酸性氧化物(SiO2、TiO2、Fe2O3)的为酸性焊条;熔渣主要成分是碱性氧化物(如大理石、萤石等)的为碱性焊条。

  酸性焊条具有较强的氧化性,对铁锈、水分不敏感,焊缝中很少有由氢气引起的气孔,但酸性熔渣脱氧不完全,也不能完全清除焊缝中的硫、磷等杂质,故焊缝金属力学性能较低。

  碱性焊条由于脱氧性能好,能有效除焊缝中的硫,合金元素烧损少,焊缝金属合金化效果好,焊缝力学性能和抗裂性均较好,但当焊件和焊条存在水分时,焊缝中容易出现氢气孔。

  ④ 按特殊性能分类。

  3)焊条的选用原则

  电弧焊时,通常应根据组成焊接结构钢材的化学成分、力学性能、焊接性和工作环境等要求,以及焊接结构的形状、受力情况和焊接设备类型等方面综合考虑,以决定选用哪种焊条。

  ① 焊接材料的机械性能、化学成分

  a. 对于低碳钢、中碳钢和低合金钢,可选用与母材强度等级相应的焊条,其抗拉强度等于或稍高于母材。当受力情况复杂时,应选用比母材强度低一级的焊条,以保证焊缝既有一定的强度,又能有满意的塑性。

  b. 对于合金结构钢,通常要求焊缝金属的合金成分与母材金属相同或相近。

  c. 在对焊接结构受力复杂、刚性大、接头应力高、焊缝易产生裂纹的情况下,可以考虑选用比母材强度低一级别的焊条。以保证焊缝既有一定的强度,又能有良好的塑性。

  d. 在母材中C.P、S等元素含量偏高时,焊缝易产生裂纹的情况下,应选用抗裂性能好的低氢型焊条。

  e. 在焊条的强度确定之后,对于塑性、冲击性和抗裂性能要求较高(结构形状复杂、钢材厚、焊件受动荷载),低温条件下工作的焊缝应选用碱性焊条。

  f. 当焊件焊口处有较多的铁锈、油污和氧化皮、水分等脏物,且又无法清理时,应选用对铁锈、油污和氧化皮、水分敏性小和抗气孔性能较强的酸性焊条。

  g. 低碳钢与低合金钢、不同强度等级的低合金钢等异种钢间的焊接,一般选用与较低强度等级钢材相匹配的焊条。

  ② 焊件的工作条件与使用性能

  a. 对承受动荷载和冲击荷载的焊件,除满足强度要求,还要保证焊缝具有较高的韧性和塑性,应选用塑性和韧性较高的低氢焊条;

  b. 接触腐蚀介质的焊件,根据介质性质,应选用相应的不锈钢焊条,或选用其他耐腐蚀焊条;

  c. 在在高温或低温条件下工作的焊件,应选用相应的耐热钢或低温钢焊条。对珠光体的耐热钢一般选用与钢材化学成分相近的焊条,或根据焊件的工作温度来选取;

  d. 结构复杂,刚性大及厚度大的焊件,应选用抗裂性能好的低氢焊条;

  e. 对受条件限制不能翻转的焊件,应选全位置焊接焊条。

  ③ 简化工艺、提高生产率和降低成本。

  4) 焊接参数的选择方法

  电弧焊的焊接参数主要有焊条直径、焊接电流、电弧电压、焊接层数、电源种类及极性等。

  ① 焊条直径的选择。焊条直径的选择主要取决于焊件厚度、接头型式、焊缝位置及焊接层次等因素。在不影响焊接质量的前提下,为了提高劳动生产率,一般倾向于选择大直径的焊条。

  ② 焊接电流的选择。焊接电流的大小,对焊接质量及生产率有较大影响。主要根据焊条类型、焊条直径、焊件厚度、接头型式、焊缝空间位置及焊接层次等因素来决定,其中,最主要的因素是焊条直径和焊缝空间位置。另外,焊缝的空间位置不同,焊接电流的大小也不同。含合金元素较多的合金钢焊条,一般电阻较大,热膨胀系数大,焊接过程中电流大,焊条易发红,造成药皮过早脱落,影响焊接质量,而且合金元素烧损多,因此焊接电流相应减小。

  ③ 电弧电压的选择。电弧电压是由电弧长来决定。电弧长,则电弧电压高;电弧短,则电弧电压低。在焊接过程中,电弧过长,会使电弧燃烧不稳定,飞溅增加,熔深减小,而且外部空气易侵入,造成气孔等缺陷。因此,要求电弧长度小于或等于焊条直径,即短弧焊。在使用酸性焊条焊接时,为了预热待焊部位或降低熔池温度,有时将电弧稍微拉长进行焊接,即所谓的长弧焊。

  ④ 焊接层数的选择。在中、厚板焊条电弧焊时,往往采用多层焊。层数多些,对提高焊缝的塑性、韧性有利。但要防止接头过热和扩大热影响区的有害影响。另外,层数增加,往往使焊件变形增加。因此,要综合考虑加以确定。

  ⑤ 电源种类和极性的选择。直流电源,电弧稳定,飞溅小,焊接质量好,一般用在重要的焊接结构或厚板大刚度结构的焊接上。其它情况下,应首先考虑用交流焊机,因为交流焊机构造简单,造价低,使用维护也较直流焊机方便。

  极性的选择,则是根据焊条的性质和焊接特点的不同,利用电弧中阳极温度比阴极温度高的特点,选用不同的极性来焊接各种不同的焊件。一般情况下,使用碱性焊条或薄板的焊接,采用直流反接;而酸性焊条,通常选用正接。

责任编辑:跳跳豆

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发布:2007-06-30 11:24    编辑:泛普软件 · xiaona    [打印此页]    [关闭]
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