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安裝工程精講班講義：焊接材料

建設(shè)工程技術(shù)與計(jì)量(安裝工程)

二、焊接材料

(一)手工電弧焊焊接材料

1.焊條的組成

焊條就是涂有藥皮的供電弧焊使用的熔化電極。它是由藥皮和焊芯兩部分組成。

(l)焊芯。焊條中被藥皮包覆的金屬芯稱為焊芯。焊接時(shí)，焊芯有兩個(gè)作用：一是傳導(dǎo)焊接電流，產(chǎn)生電弧把電能轉(zhuǎn)換成熱能;二是焊芯本身熔化為填充金屬與母材金屬熔合形成焊縫。

(2)藥皮。壓涂在焊芯表面的涂層稱為藥皮。藥皮是由各種礦物類(lèi)、鐵合金、有機(jī)物和化工產(chǎn)品(水玻璃類(lèi))原料組成。焊條藥皮的組成成分相當(dāng)復(fù)雜，一種焊條藥皮的配方中組成物有七八種之多。藥皮在焊接過(guò)程中起著極為重要的作用。若采用無(wú)藥皮的光焊條焊接，則在焊接過(guò)程中，空氣中的氧和氮會(huì)大量侵入熔化金屬，將金屬鐵和有益元素碳、硅、錳等氧化和氮化，并形成各種氧化物和氮化物殘留在焊縫中，造成焊縫夾渣或裂紋。而熔入熔池中的氣體可能使焊縫產(chǎn)生大量氣孔，這些因素都能使焊縫的力學(xué)性能(強(qiáng)度、沖擊值等)大大降低，同時(shí)使焊縫變脆。此外采用光焊條焊接，電弧很不穩(wěn)定，飛濺嚴(yán)重，焊縫成形很差。在光焊條外面涂一層由各種礦物等組成的藥皮，能使電弧燃燒穩(wěn)定，焊縫質(zhì)量得到提高。

藥皮雖然具有機(jī)械保護(hù)作用，但液態(tài)金屬仍不可避免的受到少量空氣侵入并氧化，此外藥皮中某些物質(zhì)受電弧高溫作用而分解放出氧，使液態(tài)金屬中的合金元素?zé)龤В瑢?dǎo)致焊縫質(zhì)量降低。因此在藥皮中要加入一些還原劑，使氧化物還原，以保證焊縫質(zhì)量。

由于電弧的高溫作用，焊縫金屬中所含的某些合金元素被燒損(氧化或氮化)，會(huì)使焊縫的力學(xué)性能降低。在焊條藥皮中加入鐵合金或其他合金元素，使之隨著藥皮的熔化而過(guò)渡到焊縫金屬中去，以彌補(bǔ)合金元素?zé)龘p和提高焊縫金屬的力學(xué)性能。此外，藥皮還可改善焊接工藝性能使電弧穩(wěn)定燃燒、飛濺少、焊縫成形好、易脫渣和熔敷效率高。

總之，藥皮的作用是保證被焊接金屬獲得具有合乎要求的化學(xué)成分和力學(xué)性能，并使焊條具有良好的焊接工藝性能。

2.焊條的分類(lèi)

焊條可按用途和熔渣特性進(jìn)行分類(lèi)。

(l)按焊條的用途分

(2)按焊條藥皮熔化后的熔渣特性分類(lèi)

1)酸性焊條。其熔渣的成分主要是酸性氧化物(SiO2、TiO2、Fe2O3)及其他在焊接時(shí)易放出氧的物質(zhì)，藥皮里的造氣劑為有機(jī)物，焊接時(shí)產(chǎn)生保護(hù)氣體。

酸性焊條藥皮中含有多種氧化物，具有較強(qiáng)的氧化性，促使合金元素氧化;同時(shí)電弧氣中的氧電離后形成負(fù)離子與氫離子有很強(qiáng)的親和力，生成氫氧根離子，從而防止氫離子溶入液態(tài)金屬里，所以這類(lèi)焊條對(duì)鐵銹、水分不敏感，焊縫很少產(chǎn)生由氫引起的氣孔。但酸性熔渣脫氧不完全，也不能有效地清除焊縫的硫、磷等雜質(zhì)，故焊縫的金屬的力學(xué)性能較低，一般用于焊接低碳鋼和不太重要的碳鋼結(jié)構(gòu)。

2)堿性焊條。其熔渣的主要成分是堿性氧化物(如大理石、螢石等)，并含有較多的鐵合金作為脫氧劑和合金劑，焊接時(shí)大理石分解產(chǎn)生的二氧化碳?xì)怏w作為保護(hù)氣體。由于焊條的脫氧性能好，合金元素?zé)龘p少，焊縫金屬合金化效果較好。但由于電弧中含氧量低，如遇焊件或焊條存在鐵銹和水分時(shí)，容易出現(xiàn)氫氣孔。在藥皮中加入一定量的螢石，在焊接過(guò)程中與氫化合生成氟化氫，具有去氫作用。但是螢石不利于電弧的穩(wěn)定，必須采用直流反極性進(jìn)行焊接。若在藥皮中加入穩(wěn)定電弧的組成物碳酸鉀(K2CO3)等，便可使用交流電源。

堿性焊條的熔渣脫氧較完全，又能有效地消除焊縫金屬中的硫，合金元素?zé)龘p少，所以焊縫金屬的力學(xué)性能和抗裂性均較好，可用于合金鋼和重要碳鋼結(jié)構(gòu)的焊接。

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