《立焊焊條的組成及制造分析》2900字

立焊焊條的組成及制造分析綜述1.1.焊條組成及各部分功能如圖1.1所示，焊條是一種必需的焊接材料，它由里外兩部分組成，里面是具有一定長度的金屬絲，外表面是有特殊作用的涂層。其中，里面的金屬絲被叫做焊芯，外面的特殊涂層被叫做藥皮。所以，焊條就是這兩部分構(gòu)成的。圖1.1如圖1.2，可以對焊條結(jié)構(gòu)各部分的名稱做到了如指掌，焊條細(xì)的一端被叫做夾持端，約占焊條的1/16，大概長10～35mm，另一端被叫做引弧端，用來引燃電弧。焊芯的直徑直接決定著焊條的直徑，焊芯也決定著焊條的長短。在中國，制造工廠生產(chǎn)的焊條規(guī)格必須要滿足國標(biāo)要求，要不然不能在市場上銷售販賣。圖1.2焊條結(jié)構(gòu)示意圖1.1.1焊芯（1）焊芯的種類和成分因為焊芯的主要作用之一就是被當(dāng)作焊縫的填充金屬，所以焊芯的種類和成分直接影響著焊縫的成分、組織、和性能。在一般情況下，焊芯的種類、焊條的種類和被焊母材的種類存在著大致的對應(yīng)關(guān)系，如表1.1所示。例如，對于碳鋼和低合金鋼焊接所用的焊條來講，都可以選擇低碳鋼焊芯，其化學(xué)成分如表1.2所示，而其他焊條所用焊芯的成分可參考相關(guān)手冊[1]。表1.1與母材和焊條對應(yīng)的焊芯種類表1.2低碳鋼焊芯質(zhì)量分?jǐn)?shù)表（GB/T14957-1994）如表1.2所示，H的意義是焊芯，H后面的兩個數(shù)字代表的是碳元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，如H15表示的是焊芯中碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.15%；末尾的字母表示優(yōu)劣等級，C為超優(yōu)，E為特優(yōu)，A為優(yōu)。如表1.2所示，低碳鋼焊芯包括的主要化學(xué)元素有C、Mn、Si、Ni、Cr、Cu、S、P等，要想提高焊接質(zhì)量，就必須合理控制上述這些化學(xué)元素的量。C可以用來提高焊縫強度，在焊縫強度符合要求的前提下，要把C元素的含量盡可能的降到最低，因為C元素的含量如果過高，會讓焊縫產(chǎn)生脆化的傾向變大，產(chǎn)生裂紋的傾向也會變大，還會讓焊接過程變得極不穩(wěn)定，飛濺增大。Mn不僅有固溶強化的重要作用，而且還能脫S、脫O，減小焊縫裂紋傾向，這些都是非常關(guān)鍵的，但如果Mn的含量過高或者過低，都會讓焊縫的韌性出現(xiàn)大程度的降低，這是我們非常不希望看到的結(jié)局，所以，Mn的含量既不能過高也不能過低，要在一個合適的范圍。Si跟Mn相似，能脫O,也有固溶強化作用，但如果Si的含量過高，焊縫中SiO2雜質(zhì)含量必然也會很大，還會降低焊縫韌性，所以，Si的含量應(yīng)該盡可能的低一點。S、P是眾所周知的危害性很大的元素，含量必須嚴(yán)格控制把握，不能出一點差錯。Ni、Cr、Cu屬于雜質(zhì)元素，所以，對這三種元素的含量，可以查閱相關(guān)書籍資料、焊接手冊，嚴(yán)格加以把控。（2）焊芯的作用1）充當(dāng)電極，傳導(dǎo)電流，維持電弧的燃燒，使其平穩(wěn)工作；2）焊芯本身熔化，形成填充金屬。1.1.2藥皮表1.3焊條藥皮主要組成物質(zhì)量分?jǐn)?shù)表（%）（1）藥皮的組成藥皮是由多種特殊材料混合制成的涂層，這些材料擁有著獨一無二的化學(xué)物理性質(zhì)，這些材料在表1.3中都一一列舉了出來，按照它們功能作用的不同，可以分成七大類，下面一一敘述REF_Ref26894\w\h[19]。穩(wěn)弧劑是被用來提高電弧穩(wěn)定性和改善引燃性的東西。一般情況下，只要含有電離電位比較低的元素，多多少少它都會具有穩(wěn)弧作用，像水玻璃、大理石等等。造氣劑是會在焊接過程中燃燒或分解的物質(zhì)，產(chǎn)生保護(hù)氣體來保護(hù)焊縫。常用的造氣劑有大理石、白云石等等。3）造渣劑是會在焊接過程中熔化的物質(zhì)，它能形成具有特殊理化性質(zhì)的熔渣，將會被用作保護(hù)焊接區(qū)，藥皮大部分就是由它組成的。常用的造渣劑有鈦鐵礦、赤鐵礦、云母、氟石等等。4）脫氧劑的主要作用是減小藥皮或熔渣的氧化性和焊縫中的含氧量，一般情況下都是通過化學(xué)反應(yīng)來達(dá)到這一目的。金屬中如果包含對O親和力較大的元素，如錳鐵、鈦鐵、Al粉等等，都是可以用來做脫氧劑的。5）大多數(shù)情況下，焊接過程中必然會發(fā)生合金元素的丟失，合金劑就是用來補償丟失的這些合金元素，同時向焊縫中添加需要的合金成分，這樣可以得到更加令人滿意的焊接結(jié)果。一般情況下，合金劑要根據(jù)實際需要確定。我們最常見的是錳鐵、硅鐵、鎳粉等等。6）粘結(jié)劑的作用是為了把藥皮牢靠地粘在焊芯上，并讓它具有一定的強度，還有一點就是粘結(jié)劑在焊接過程中不能產(chǎn)生多余的、有害的化學(xué)反應(yīng)。常用的由鈉水玻璃、鉀水玻璃等等。7）成形劑是最后用到的物質(zhì)，它得保證使藥皮具有一定的塑性、彈性和流動性，要確保做到藥皮壓涂時不能開裂且光滑流動性好。常用的成形劑有云母、白泥、滑石等等。我們應(yīng)該知道的是，藥皮組成物的每一種材料，都不能一概而論，基本都具有多重功效，如表1.4所示。打個比方說，金紅石的主要用途是造渣，再然后它也能被用來穩(wěn)弧，能大大改善焊縫成形，也能降低飛濺率；大理石的主要用途是造渣造氣，也可以用來引弧，可以減少H、S和P的危害；氟石它就是個造渣作用，還可以降低H的含量，這點很重要，但是它又會產(chǎn)生有害氣體危害焊工健康；硅砂主要任務(wù)也是造渣，還能使焊縫中增加Si元素的含量。所以，在選擇藥皮材料和進(jìn)行立焊焊條藥皮配方設(shè)計時，不能單純的只看一個方面，就做出選擇，要統(tǒng)籌兼顧，總覽全局，最后選擇最適合的材料。另外，還有一點也同樣不可忽視，那就是冶金性能的副作用，增H、增S、增P等。表1.4藥皮各材料作用一覽表注：主—主要作用；次—次要作用；副—副作用藥皮的類型按照組成物種類和含量的不一樣，主要將藥皮分成如下八種類型，在GB中，又對每一種規(guī)定說明了相匹配相適用的電源種類，感興趣的同學(xué)可以自己翻閱資料，在這里就再不做一一的贅述REF_Ref26982\w\h[20]。1）含有35%以上的TiO2、少量硅酸鹽和少量有機物的為氧化鈦型藥皮；2）含有30%以上的TiO2、20%以下的碳酸鹽和少量硅酸鹽的為氧化鈦鈣型藥皮；3）含有30%以上的鈦鐵礦、少量硅酸鹽和少量錳鐵的為鈦鐵礦型藥皮；4）含有大量鐵礦石、少量硅酸鹽和少量有機物的為氧化鐵型藥皮；5）含有15%以上的有機物和少量造渣劑的為纖維素型藥皮；6）含有大量碳酸鹽、一些氟石和鐵合金的為低氫型藥皮；7）含有石墨的為石墨型藥皮；8）主要由氯鹽和氟鹽組成的為鹽基型藥皮。（3）藥皮的作用1）藥皮在高溫條件下熔化成渣，這是渣保護(hù)；同時會發(fā)生化學(xué)反應(yīng)釋放出保護(hù)氣體，這是氣保護(hù)。正是由于這兩種保護(hù)方式同時行動，才能避免焊接過程中空氣的入侵不會對焊縫金屬造成影響，這就是藥皮的機械保護(hù)作用。2）在焊接時，藥皮會通過各種化學(xué)冶金反應(yīng)往焊縫中添加有利的合金元素，同時也會剔除一些有害元素，這樣一來，焊縫的綜合性能就會得到大大的提高，這就是藥皮的冶金處理作用；3）通過全方位綜合分析，合理選擇藥皮的組成成分，可以做到降低飛濺、提高脫渣能力、電弧容易引燃等一系列好的方面，這就是藥皮的工藝性能改善作用。1.2焊條分類方法焊條分類方法網(wǎng)上五花八門，但總結(jié)下來，無外乎四個大的方面，下面進(jìn)行一一說明。按照實際用途分類若按照焊條實際用途來分類，大致可分為十種，分別為結(jié)構(gòu)鋼焊條、不銹鋼焊條、鉬和鉻鉬耐熱鋼焊條、低溫鋼焊條、鑄鐵焊條、堆焊焊條、鎳及鎳合金焊條、銅及銅合金焊條、鋁及鋁合金焊條和特殊用途焊條REF_Ref27618\r\h[4]。按照渣的堿度分類1）酸性焊條：藥皮中包含大量酸性氧化物、熔渣為酸性的焊條；2）堿性焊條：藥皮中包含大量堿性氧化物、熔渣為堿性的焊條。按照藥皮類型分類