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培训教材焊接基础知识
神华宁煤集团煤化工公司
煤化工设备培训教材
设备篇
第一册:
目录
第二章焊接基础知识2
2.1焊接的定义2
2.2焊接方法的分类5
2.3常用的焊接设备8
2.4常用焊接材料9
2.4.1手工焊接材料9
2.4.2自动焊接材料13
2.5焊接接头及焊件坡口基本形式15
2.5.1焊接接头型式15
2.5.2坡口形式16
2.6常用金属材料的焊接17
2.7手工电弧焊的应用场合19
2.8钨极氩弧焊的应用场合19
2.9焊接质量的保证20
第二章焊接基础知识
2.1焊接的定义
(1)焊接
定义:
焊接是通过加热或加压(或两者并用),并且用或不用填充材料,使工件达到结合的一种操作。
焊接能使焊件连接成牢固的整体,组成各种形状的零件和结构件。
(2)焊接工艺
定义:
焊接过程中的一整套技术规定。
包括焊接方法、焊前准备、焊接材料、焊接设备、焊接顺序、焊接操作、工艺参数以及焊后热处理等。
不同的焊接方法有不同的焊接工艺。
焊接工艺主要根据被焊工件的材质、牌号、化学成分、焊件结构类型、焊接性能要求来确定。
首先要确定焊接方法,如手弧焊、埋弧焊、钨极氩弧焊、熔化极气体保护焊等,焊接方法的种类非常多,只能根据具体情况选择。
确定焊接方法后,再制定焊接工艺参数,焊接工艺参数的种类各不相同,如手弧焊主要包括:
焊条型号(或牌号)、直径、电流、电压、焊接电源种类、极性接法、焊接层数、道数、检验方法等。
焊接工艺要点:
①预热预热有利于减低中碳钢热影响区的最高硬度,防止产生冷裂纹,这是焊接中碳钢的主要工艺措施;预热还能改善接头塑性,减小焊后残余应力。
通常35和45钢的预热温度为150℃~250℃,含碳量再高或者因厚度和刚度很大裂纹倾向较大时,可将预热温度提高至250℃~400℃。
若焊件太大,整体预热有困难时,可进行局部预热,局部预热的加热范围为焊口两侧各150mm~200mm。
②焊条条件许可时优先选用碱性焊条。
③坡口形式常用坡口形式有5种(如图2-1),即I形坡口、Y形坡口、带钝边U形坡口、双Y形坡口、带钝边单边V形坡口。
图2-1常见的坡口形式
a)I形坡口b)Y形坡口c)带钝边U形坡口d)双Y形坡口e)带钝边单边V形坡口
将焊件尽量开成U形坡口形式进行焊接。
如果是铸件缺陷,铲挖出的坡口外形应圆滑,其目的是减少母材熔入焊缝金属中的比例,以降低焊缝中的含碳量,防止裂纹产生。
④焊接工艺参数由于母材熔化到第一层焊缝金属中的比例最高达30%左右,所以第一层焊缝焊接时,应尽量采用小电流、低焊接速度,以减小母材的熔深。
⑤焊后热处理焊后最好对焊件立即进行消除应力热处理,特别是对于大厚度焊件、高刚性结构件以及严厉条件下(动载荷或冲击载荷)工作的焊件更应如此。
消除应力的回火温度为600~650℃。
若焊后不能进行消除应力热处理,应立即进行焊后热处理?
。
焊接工艺基础知识焊接是通过加热、加压,或两者并用,使两工件产生原子间结合的加工工艺和联接方式。
焊接应用广泛,既可用于金属,也可用于非金属。
(3)焊缝
焊缝是焊件经焊接后所形成的结合部分。
按焊缝本身截面形式不同,焊缝分为对接焊缝和角焊缝、搭接接头、T形接头。
本部分将在2.5节中做详细介绍,故本节暂不介绍。
(4)母材
被焊接的材料的统称。
(5)焊材
焊接材料简称焊材。
焊材按品种特点可分为9类,分别为焊条、焊丝、焊剂、管状焊丝、钎料、钎剂、气焊粉、气体、钨极。
应根据母材的化学成分、力学性能、焊接性能并结合压力容器的结构特点、使用条件及焊接方法综合考虑选用焊接材料,必要时通过试验确定。
焊缝金属的性能应高于或等于相应母材标准规定值的下限或满足图样规定的技术条件要求。
(6)焊接缺陷
焊接接头的不完整性称为焊接缺陷,主要有焊接裂纹、未焊透、夹渣、气孔和焊缝外观缺陷等。
这些缺陷会减少焊缝截面积,降低承载能力,产生应力集中,引起裂纹,降低疲劳强度,最终易引起焊件破裂导致脆断。
其中危害最大的是焊接裂纹和气孔。
原因及其预防
①形状缺陷
外观质量粗糙,鱼鳞波高低、宽窄发生突变;焊缝与母材非圆滑过渡。
主要原因:
操作不当,返修造成。
危害:
应力集中,削弱承载能力。
②焊缝尺寸缺陷
尺寸不符合施工图样或技术要求。
主要原因:
施工者操作不当
危害:
尺寸小了,承载截面小;尺寸大了,削弱了某些承受动载荷结构的疲劳强度。
③咬边
主要原因:
焊接参数选择不对,U、I太大,焊速太慢;电弧拉得太长。
熔化的金属不能及时填补熔化的缺口。
危害:
母材金属的工作截面减小,咬边处应力集中。
④弧坑
由于收弧和断弧不当在焊道末端形成的低洼部分。
主要原因:
焊丝或者焊条停留时间短,填充金属不够。
危害:
减少焊缝的截面积;弧坑处反应不充分容易产生偏析或杂质集聚,因此在弧坑处往往有气孔、灰渣、裂纹等。
⑤烧穿
主要原因:
焊接电流过大;对焊件加热过甚;坡口对接间隙太大;焊接速度慢,电弧停留时间长等。
危害:
表面质量差;烧穿的下面常有气孔、夹渣、凹坑等缺陷。
⑥焊瘤
熔化金属流淌到焊缝以外未熔化的母材上所形成的局部未熔合。
主要原因:
焊接参数选择不当;坡口清理不干净,电弧热损失在氧化皮上,使母材未熔化。
危害:
表面是焊瘤下面往往是未熔合,未焊透;焊缝几何尺寸变化,应力集中。
管子内部的焊瘤会减小管中介质的流通截面积。
⑦气孔
主要原因:
电弧保护不好,弧太长;焊条或焊剂受潮,气体保护介质不纯;坡口清理不干净。
危害:
从表面上看是减少了焊缝的工作截面;更危险的是和其他缺陷叠加造成贯穿性缺陷,破坏焊缝的致密性。
连续气孔则是结构破坏的原因之一。
⑧夹渣
焊接熔渣残留在焊缝中形成夹渣。
易产生在坡口边缘和每层焊道之间非圆滑过渡的部位,焊道形状突变,存在深沟的部位也易产生夹渣。
主要原因:
熔池温度低(电流小),液态金属黏度大,焊接速度大,凝固时熔渣来不及浮出;运条不当,熔渣和铁水分不清;坡口形状不规则,坡口太窄,不利于熔渣上浮;多层焊时熔渣清理不干净。
危害:
较气孔严重。
因其几何形状不规则,尖角、棱角对机体有割裂作用,易形成应力集中,它是裂纹的起源。
⑨未焊透
当焊缝的熔透深度小于板厚时形成未焊透。
单面焊时,焊缝熔透达不到钢板底部;双面焊时,两道焊缝熔深之和小于钢板厚度。
主要原因:
坡口角度小,间隙小,钝边太大;电流小,速度快来不及熔化;焊条偏离焊道中心。
危害:
工作面积减小,尖角处易产生应力集中,引起裂纹
⑩未熔合
熔焊时焊道与母材之间或焊道与焊道之间未能完全熔化结合的部分。
主要原因:
电流小、速度快、热量不足;坡口或焊道有氧化皮、熔渣等,一部分热量损失在熔化杂物上,剩余热量不足以熔化坡口或焊道金属;焊条或焊丝的摆动角度偏离正常位置,熔化金属流动而覆盖到电弧作用较弱的未熔化部分,容易产生未熔合。
危害:
因为间隙很小,可视为片状缺陷,类似于裂纹。
易造成应力集中,是危险性较大的缺陷。
2.2焊接方法的分类
实现焊接的方法很多,通常可根据焊接接头的形成特点不同,把焊接方法分为三类,即熔焊、压焊和钎焊。
(1)熔焊熔焊是一种将焊件接头部位加热至熔化状态,在不加压力情况下完成焊接过程的方法。
它采用局部加热方法,使工件的焊接接头部位出现局部熔化,通常还需填充金属,共同构成熔池。
熔池经冷却结晶后,形成牢固的原子间结合,使分离的工件成为一体。
熔焊的加热速度快,加热温度高,接头部位经历熔化和结晶过程。
熔焊适合于各种金属和合金的焊接加工。
(2)压焊压焊是在焊接过程中必须对焊件施加压力,(加热或不加热)以完成焊接的方法。
在压力作用下,被焊工件的结合部位紧密接触,在无填充金属的条件下,依靠原子扩散或塑性变形及再结晶(或局部熔化与结晶),获得原子间的相互结合和永久性连接。
因压焊焊接接头独特的形成特点,有时也称之为固相焊接。
压焊适合于各种金属材料和部分非金属材料的焊接加工。
(3)钎焊钎焊是采用比母材熔点低的金属材料作钎料,将焊件和钎料加热到高于钎料熔点低于母材熔点的温度,利用液态钎料润湿母材,填充接头间隙并与母材相互扩散实现连接焊件的方法。
钎焊过程的钎料熔化与凝固,形成过渡连接层,故钎焊不仅适合于同种材料的焊接加工,也适合于异种金属和异类材料的焊接加工。
到目前为止,焊接方法已发展到数十种之多。
图2-2为常用的焊接方法。
焊条电弧焊
埋弧焊
电弧焊氩弧焊
CO2焊
激光焊
高能束焊电子束焊
熔焊等离子弧焊
化学热焊气焊
铝热焊
点焊
电阻焊缝焊
对焊
高频焊
感应焊
焊接方法压焊工频焊
扩散焊
超声波焊
磨擦焊
爆炸焊
冷压焊
火焰钎焊
盐浴钎焊
硬钎焊感应钎焊
真空钎焊
钎焊
烙铁钎焊
软钎焊
浸渍钎焊
图2-2常用的焊接方法
2.3常用的焊接设备
(1)气焊设备
气焊设备包括氧气瓶、乙炔发生器(或溶解乙炔瓶)以及回火保险器等。
气焊工具包括焊炬、减压器以及胶管等。
焊炬按气体的混合方式分为射吸式焊炬和等压式焊炬两类;按火焰的数目分为单焰和多焰两类;按可燃气体的种类分为乙炔用焊炬、氢用焊炬和汽油用焊炬等;按使用方法分为手工和机械两类。
射吸式焊炬也称为低压焊炬,它适用于低压及中压乙炔气,目前国内应用较多。
等压式焊炬仅适用于中压乙炔气。
(2)埋弧焊设备
埋弧焊设备由焊接电源、埋弧焊机和辅助设备构成。
埋弧焊电源可采用交流、直流或交直流并用。
埋弧焊机按其自动化程度可分为半机械化(半自动)焊机和机械化(自动)焊机;按用途可分为通用和专用焊机;按电弧自动调节方式可分为等速送丝和均匀调节式焊机;按焊丝数目可分为单丝、双丝和多丝焊机;按行走机构形式可分为小车式、门架式和伸缩臂式等。
常用的机械化埋弧焊机有等速进丝和变速进丝两种,一般由机头、控制箱、导轨(或支架)组成。
(3)CO2气体保护焊设备
半自动CO2气体保护焊设备主要由焊接电源、供气系统、送丝机构和焊枪等组成。
供气系统主要由CO2气瓶及预热器、干燥器以及气体流量计、减压器和气阀等部件组成。
干燥器分为高压(气体未减压前进行干燥)和低压(气体经减压后进行于燥)两种,其主要作用是吸收CO2气体中的水分和杂质。
通常,气路中只接高压干燥器。
半自动焊的送丝方式有推进式、拉丝式、推拉式和加长推丝式四种,目前应用最多的是推进式送丝系统。
CO2气体保护焊设备还应有控制系统。
(4)惰性气体保护焊设备
手工惰性气体保护焊设备包括焊枪、焊接电源与控制装置、供气和供水系统四大部分。
(5)等离子弧焊设备
等离子弧焊接设备主要包括焊接电源、控制系统、焊枪、气路系统和水路系统。
(6)电阻焊设备
电阻焊设备是指采用电阻加热原理进行焊接操作的一种设备,由机械装置、供电装置和控制装置等组成。
2.4常用焊接材料
焊接材料是指焊接时所消耗材料的通称,例如焊条、焊丝、金属粉末、焊剂、气体等。
2.4.1手工焊接材料
焊条是涂有药皮的供焊条电弧焊用的熔化电极。
它由药皮和焊芯两部分组成。
焊条药皮是涂在焊芯表面上的涂料层。
焊芯是焊条中被药皮包覆的金属芯。
根据焊条药皮与焊芯的重量比即药皮的重量系数Kb,可分为厚皮焊条(Kb=30%~50%)和薄皮焊条(Kb=1%~2%)两大类。
目前在工业生产中广泛使用的是厚皮焊条。
所以本节只讨论这一类焊条。
(1)焊芯
焊芯是一根实芯金属棒,焊接时作为电极,传导焊接电流,使之与焊件之间产生电弧;在电弧热作用下自身熔化过渡到焊件的熔池内,成为焊缝中的填充金属。
焊接低碳钢时,通常选用低碳钢焊丝作为焊芯,其牌号为“H08A”或“H08E”。
“H”表示焊条用钢丝;“08”表示焊芯的平均含碳量为0.08%;“A”表示优质钢;“E”表示特级钢,即对于硫、磷等杂质的限量更加严格。
焊条电弧焊时,焊芯受热熔化并作为焊缝的填充材料,因此焊芯的化学成分和性能对于焊缝金属的质量有直接的影响。
碳是钢中的主要合金元素,当含碳量增加时,钢的强度、硬度明显提高,而塑性降低。
在焊接过程中,碳是一种良好的脱氧剂,在电弧高温下与氧发生作用生成一氧化碳和二氧化碳气体,将电弧区和熔池周围空气排除,防止空气中的氧、氮有害气体对熔池产生的不良影响。
但含碳量过高会增大气孔和裂纹的倾向,同时也会增加飞溅,使焊接过程稳定性下降。
因此低碳钢焊芯中的含碳量,应在保证与母材基本等强度的条件下,含量越少越好,一般含碳量应低于0.01%。
锰是焊芯中的有益元素。
锰能够脱氧,又可以降低硫的危害,低碳钢焊芯一般含锰量为0.30~0.55%。
焊接某些特殊用途钢时,焊芯中含锰量可达到1.70~2.10%。
硅可以提高钢的强度、弹性和抗酸性;但含量过高时,则降低塑性和韧性,在焊接过程中,硅具有很强的脱氧能力,与氧形成二氧化硅,会提高渣的粘度,易促进非金属夹杂物的形成,还会增加飞溅,因此焊芯中的含硅量越少越好,一般限制在0.03%以下。
镍对于低碳钢来说是作为杂质混入的,因此焊芯中的含镍量要求小于0.30%。
镍对钢的韧性有比较显著的效果,一般低温冲击值要求较高时,可适当加入一些镍。
铬对钢来说是一种重要合金元素,能够提高钢的硬度、耐磨性和耐腐蚀性。
对于低碳钢来说,铬是一种杂质,会形成难熔的Cr2O3,引起焊缝金属夹杂物增加,还会使熔渣粘度提高,流动性降低,因此一般低碳钢焊芯中的含铬量限制在0.20%以下。
硫是一种有害杂质,它会引起严重偏析,使钢的性质不均匀,在焊接过程中,硫在高温下与铁化合生成FeS,这是一种低熔点化合物,能与其它化合物形成熔点更低的低熔点共晶体(熔点985℃),集结在晶粒边界,使焊缝在高温下产生裂纹(热裂纹)。
因此应当对它的含量严格控制,一般焊芯中规定硫含量不大于0.04%,高级优质焊芯中不大于0.03%。
磷是一种有害杂质,使焊缝金属力学性能降低,其主要危害是焊缝产生冷脆现象,随着磷含量的增加,将造成焊缝金属的韧性,特别是低温冲击性下降,因此焊芯中磷含量不得大于0.04%。
一般焊芯中规定硫含量不大于0.04%,高级优质焊芯中不大于0.03%。
另外,焊芯的电阻率和焊芯中的夹杂物(如SiO2、AI203等)对于焊条性能都有一定的影响。
电阻率大的焊芯在焊接时因电阻热过大易使焊条药皮发红,失去应有的冶金处理及保护作用,容易产生气孔。
当焊芯中含有较多的夹杂物时会引起飞溅,并影响焊接电弧的稳定性。
通常所说的焊条直径是指焊芯的直径。
结构钢焊条直径为1.6—6mm共有7种规格。
生产上应用最多的是ψ3.2、ψ4、ψ5mm三种规格。
焊条长度是指焊芯的长度,一般均在250~550mm。
(2)药皮
药皮是压涂在焊芯表面上的涂料层。
焊条药皮在焊接过程中起着重要的作用。
1焊条药皮的作用
1)保护作用由于电弧的热作用使药皮熔化形成熔渣,在焊接冶金过程中又会产生某些气体(CO、H2等)。
熔渣和电弧气氛可以保护熔滴、熔池和焊接区,隔离空气,防止氮气等有害气体侵入焊缝。
2)冶金作用通过熔渣与熔化金属冶金反应,除去有害杂质(如氧、氢、硫、磷)和添加有益的合金元素,使焊缝获得满足要求的力学性能。
3)改善焊接工艺性能焊条药皮可以使电弧引燃容易,并能连续稳定燃烧,降低飞溅,焊缝成形美观,易于脱渣以及可适用于各种空间位置的施焊。
总之,药皮的作用是保证焊缝金属获得具有满足要求的化学成分和力学性能,并使焊条具有良好的焊接工艺性能。
2焊条药皮的组成
根据焊条药皮各组成物的主要作用可以归纳为以下几类
1)稳弧剂能使焊条容易引弧并且在焊接过程中能保持稳定燃烧。
主要是以含有易电离元素的物质作稳弧剂,如水玻璃、金红石、钛白粉、大理石、钛铁矿等。
2)造渣剂焊接时能形成具有一定物理化学性能的熔渣,起保护焊接熔池和改善焊缝成形的作用。
主要包括大理石、萤石、白云石、菱苦土、长石、白泥、石英、金红石、钛白粉、钛铁矿等。
3)造气剂在高温下能分解出气体,形成对电弧、熔滴和熔池保护的气体,防止空气中的氧、氮等有害气体侵入。
主要包括两类:
碳酸盐和有机物。
碳酸盐有大理石、菱苦土、白云石等;有机物有木粉、淀粉、纤维素、树脂等。
4)脱氧剂主要作用是对焊缝金属进行脱氧。
在焊接过程中起化学冶金反应,降低焊缝金属中的含氧量,以提高焊缝质量。
主要有锰铁、钛铁、硅铁、铝铁、铝锰合金等。
5)合金剂主要作用是向焊缝金属中渗入合金,以补偿已烧损或蒸发的合金元素和补加特殊性能要求的合金元素。
常用的合金剂有:
铬、钼、锰、硅、钛、钨、钒的铁合金和金属铬、锰等纯金属。
6)粘结剂主要作用是将药皮材料粘结在焊芯上,并使焊条烘干后具有一定的强度,常用的有水玻璃、酚醛树脂、树胶等。
7)增塑剂主要作用是改善药皮材料向焊芯压涂过程中的塑性、滑性和流动性,提高焊条的压涂质量,使焊条表面光滑而不开裂。
主要包括云母、白泥、钛白粉、滑石和白土等。
(3)焊条药皮的类型
为了适应各种工作条件下金属的焊接,对于不同的焊芯和焊缝的要求,必须有一定特性的药皮。
根据药皮材料中主要成分的不同,焊条药皮可分为各种不同的类型。
焊条电弧焊用焊条药皮主要分为下列六种类型:
1高钛钠型药皮中以氧化钛为主要组成物,TiO2量为35%以上,具有这类药皮的焊条电弧燃烧稳定,再引弧容易,熔深较浅,易于脱渣,飞溅少,焊波特别美观,适用于全位置焊接,特别适用于薄板焊接。
但焊缝金属塑性和抗裂性较差。
焊接电源可采用交流或直流。
2钛钙型这种药皮中含有氧化钛30%以上,含钙或镁的碳酸盐矿石小于20%。
具有这种药皮的焊条电弧燃烧稳定,熔渣流动性好,熔深适中,脱渣容易,飞溅少,焊波美观,适用于全位置焊接。
焊接电源可采用交流或直流。
3钛铁矿型这种药皮含有30%以上钛铁矿,熔渣流动性好,电弧吹力较大,熔深较深,渣覆盖良好,脱渣容易,飞溅一般,焊波整齐,适用于全位置焊接。
焊接电源可采用交流或直流。
4氧化铁型药皮中含有多量氧化铁及较多锰作脱氧剂,这种药皮熔化速度快,焊接生产率较高,电弧燃烧稳定,再引弧容易,熔深较深,飞溅稍多,最适宜中厚板的平焊,但仰焊时操作性能较差,焊缝金属抗裂性较好。
若在药皮中加入一些铁粉,则为铁粉氧化铁型。
焊接电源可采用交流或直流。
5纤维素型药皮中含有机物15%以上,含氧化钛30%以上,焊接工艺性能良好,电弧稳定,电弧吹力大,熔深大,熔渣少,脱渣容易。
可作立向下焊、深熔焊或单面焊双面成形焊接。
立、仰焊时工艺性好。
适用于薄板结构、油箱管道、车辆壳体等焊接。
可分为高纤维钠型(只能采用直流反接)、高纤维钾型(交、直流两用)。
6低氢钾型和低氢钠型药皮主要由碳酸盐及氟化物等碱性物质组成。
这类药皮熔渣流动性好,焊接工艺性一般,焊波较粗,脱渣较难,适用于全位置焊接,具有良好的抗裂性能和力学性能,适用于焊接重要结构件,气孔敏感性较强,对坡口清理和焊前药皮烘干要求严格,焊条使用前要经300~400℃烘焙。
低氢钠型采用直流反接电源;低氢钾型可采用交、直流电源。
2.4.2自动焊接材料
(1)埋弧焊的焊接材料
①焊丝
焊丝在埋弧焊中作为填充材料,对焊缝的力学性能和其他性能有直接的影响。
目前,根据焊丝化学成分分类,埋弧焊焊丝可分为低碳钢焊丝、高强度钢焊丝、Cr—Mo耐热钢焊丝、低温钢焊丝、不锈钢焊丝和表面堆焊焊丝等。
埋弧焊用焊丝与焊条的钢芯基本相同,其碳钢和低合金钢实心焊丝牌号和成分可查阅GB/14957—1995《熔化焊用钢丝》,实心焊丝的型号和成分可查阅GB/T8110—1995《气体保护电弧焊用碳钢,低合金钢焊丝》。
②焊剂
焊剂是具有一定粒度的颗粒状物质,是埋弧焊和电渣焊用来对焊缝金属起保护作用、冶金处理作用和改善工艺性能的焊接材料。
焊剂的分类方法很多,下面介绍三种分类方法。
1)按照制造方法分类
按照制造方法焊剂可分为熔炼焊剂和非熔炼焊剂。
熔炼焊剂是把各种配制好的原材料混合,放入1300℃以上的电炉或火焰炉中熔炼,出炉后经水冷粒化、烘干、筛选成为焊剂。
熔炼焊剂按颗粒结构又可分为玻璃状焊剂、玉石状焊剂和浮石状焊剂等。
玻璃状焊剂和玉石状焊剂的结构比浮石状焊剂更致密,前两种焊剂松装比为1.1—1.8g/cm3,后一种为0.7—1.0g/cm3。
熔炼焊剂成分均匀,不易吸潮,便于运输和保管。
非熔炼焊剂又分为黏结焊剂和烧结焊剂。
黏结焊剂也称为陶瓷焊剂,是将配制好的原材料加水玻璃搅拌均匀后制成颗粒,经400~500℃烘干而成。
烧结焊剂与黏结焊剂制造方法相同,只是烧结焊剂烘干温度为700~900℃,比黏结焊剂高,所以称为烧结焊剂。
非熔炼焊剂中可以加合金粉等,能向焊缝过渡合金元素,所以焊接特殊焊缝时,应采用烧结焊剂。
2)按化学成分分类
按照SiO2含量分类,可分为高硅焊剂SiO2>30%、中硅焊剂SiO2=10%~30%和低硅焊剂SiO2<10%;按MnO含量分类,可分为高锰焊剂MnO>30%、中锰焊剂MnO=15%~30%、低锰焊剂MnO=2%~15%和无锰焊剂MnO<2%;按CaF2含量分类,可分为高氟焊剂CaF2>30%、中氟焊剂CaF2=10%~30%和低氟焊剂CaF2<10%等。
按MnO、SiO2、CaF2三种含量组合分类,常用的焊剂431称为高锰高硅低氟焊剂,焊剂350称为中锰中硅中氟焊剂。
3)按熔渣的碱度分类
焊剂酸碱度的计算可按照国际焊接学会推荐的公式:
公式中各种氧化物和氟化物的组分按其质量分数计算得出的结果,当B<1.0时为酸性焊剂,B=1.0时为中性焊剂,B>1.0时为碱性焊剂。
(2)二氧化碳焊的焊接材料
二氧化碳气体保护焊所用的焊接材料有CO2气体和焊丝。
①CO2气体
焊接用的CO2一般是将其压缩成液体贮存于钢瓶内以供使用。
CO2气瓶的涂色标记为铝白色,并标有黑色“液化二氧化碳”的字样。
容量为40L的气瓶,可装25kg的液态CO2,满瓶压力约为5~7MPa。
气瓶内的压力与外界温度有关,其压力随着外界温度的升高而增大,因此CO2气瓶不准靠近热源或置于烈日下曝晒,以防止发生意外事故。
液态CO2在大气压力下的沸点为-78℃,所以在常温下容易汽化,1kg液态CO2可汽化成509L气态的CO2。
液态CO2在温度高于-11℃时比水轻,可溶解占重约0.05%的水,溶于液态CO2中的水分蒸发成水气混入CO2气体中,影响CO2气体的纯度。
气瓶内汽化CO2气体中的含水量与瓶内的压力有关,随着使用时间的增长,瓶内压力降低,水气增多。
当压力降低到0.98MPa时,CO2气体中含水量大为增加,不能继续使用。
焊接用CO2气体的纯度应大于99.5%,含水量、含氮量均不应超过0.1%,否则会降低焊缝的力学性能,焊缝也易产生气孔。
如果CO2气体的纯度达不到标准,可进行提纯处理。
2焊丝
为了保证焊缝金属具有足够的力学性能,并防止焊缝产生气孔,CO2焊所用的焊丝必须比母材含有更多的Mn和Si等脱氧元素。
此外,为了减少飞溅,焊丝含C量必须限制在0.10%以下。
CO2焊所用的焊丝直径在0.5~5mm范围内,CO2半自动焊常用的焊丝直径有0.8、1.0、1.2和1.6毫米等几种,CO2自动焊大多采用直径为2.0、2.5、3.0、4.0和5.0毫米的焊丝。
焊丝表面有镀铜和不镀铜两种,镀铜可防止生锈,有利于保存,并可改善焊丝的导电性及送丝的稳定性。
焊丝在使用前应当清除表面的油污和铁锈。
2.5焊接接头及焊件坡口基本形式
焊接接头即用焊接方法联结的接头。
它由焊缝、熔合区和热影响区组成。
2.5.1焊接接头型式
在手工电弧焊中,由于焊件厚度、结构形状以及对质量要求的不同,其接头型式也不相同。
根据国家标准GB/T985.1-2008规定,焊接接头的型式主要可分为
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