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焊接金属及材料

来源:世旅网
金属材料分类及焊接特点

一、金属材料

金属是指具有特殊的光泽、良好的导电性、导热性、一定的强度和塑性的物质,如铁、锰、铝、铜、铬、钨等。

具有金属特性的元素称为金属元素。在全部化学元素中,约有四分之三是属于金属元素。 在所有的应用的材料中,凡是由金属元素或以金属元素为主而形成的,并具有一般金属特性的材料统称为金属材料。

二、金属材料的分类

通常把金属材料分为黑色金属材料和有色金属材料两类。 1、

黑色金属材料 以铁、锰、铬或以它们为主而形成的具有金属特性的的物质,称为黑色金属材料。如碳素钢、合金钢、铸铁等。习惯上把碳含量>2.11%的归类于铁,碳含量<2.11%的归类于钢。

2、

有色金属材料 除黑色金属材料以外的其它金属材料,称为有色金属材料。如黄铜、硬铝等。

常用的材料分类如下图所示。

1-2 金属材料的性能

在机械制造业中,大量地使用金属材料。金属材料的种类很多,为了正确、合理地使用和加工各种金属材料,应充分了解和掌握金属材料的性能。金属材料的性能包括物理性能、化学性能、机械性能和工艺性能。

三、物理性能

金属材料的物理性能是指金属所固有的属性,它包括密度、熔点、导热性、导电性、热膨胀性和磁性等。 1.密度

某种物质单位体积的质量叫做该物质的密度。金属的密度即是单位体积内金属的质量,密度是物体的特性之一,不同的物质密度是不同的。一般密度小于4.5×10千克/立方米的金属称为轻金属,密度大于4.5×10千克/立方米的金属称为重金属。 2.熔点

金属和合金从固体状态向液体状态转变时的熔化温度称为熔点。金属都有固定的熔点。熔点对于冶炼、铸造、焊接和配制合金等方面都很重要。 3.导热性

金属能够传导热的性能称为热导性。一般情况下,金属的导热性比非金属的导热性要好。

金属导热性的好坏,取决于它的导热率。热导率越大,导热性就越好。热导率越大,导热性就越好。金属的导热能力以银最好,铜、铝次之。

金属在加热时,常考虑金属的热导性。导热性差的金属,其加热速度应,慢些,这样才能保证内外温度的均匀一致。 4.导电性

金属能够传导电流的性能称为导电性。金属是良好的导电体,但各种金属的导电性也各不相同。金属的导电性好坏,取决于它的电阻率。电阻率越小,导电性就越好。金属的导电能力以银最好,铜、铝次之。

工业上常用导电性好的铜、铝或者它们的合金做导电材料,而用导电性差的镍铬合金和铬铁铝合金做热元件或电热零件。 5.热膨胀性

金属和合金在加热时,它的体积会胀大,冷却时则收缩,这种现象称为热膨胀性。在实际工作中应该考虑热膨胀的影响。例如在铺设铁轨时,在两根铁轨衔接处应留有一定的空隙,以便使铁轨在长度方向上有膨胀的余地。

3

3

6.磁性

金属能够导磁的性能称为磁性。具有导磁能力的金属都能被磁铁吸引。根据金属材料在磁场中磁化程度的不同,它们可以分为铁磁材料、顺磁材料、抗磁材料。 四、化学性能

金属的化学性能是指金属在化学作用下所表现出来的性能,如耐腐蚀性、抗氧化性和化学稳定性。

1.耐腐蚀性:指金属材料抵抗各种介质侵蚀的能力。 2.抗氧化性:指金属材料在高温下,抵抗产生氧化皮能力。

3.化学稳定性:是指金属材料的耐腐蚀性能和抗氧化性的总和。金属材料的在高温下的化学稳定性叫做热稳定性。 五、金属的工艺性能

工艺性能是指金属材料对不同加工工艺方法的适应能力,它包括铸造性能、锻造性能、焊接性能和切削加工性能等。工艺性能直接影响到零件制造工艺和质量,是选材和制定零件工艺路线时必须考虑的因素之一。 1、铸造性能

金属及合金在铸造工艺中获得优良铸件的能力称为铸造性能。衡量铸造性能的主要指标有流动性、收缩性和偏析倾向等。 A.流动性

熔融金属的流动能力称为流动性,它主要受金属化学成分和浇注温度等的影响。流动性好的金属容易充满铸型,从而获得外形完整、尺寸精确、轮廓清晰的铸件。

B.收缩性

铸件在凝固和冷却过程中,其体积和尺寸减小的现象称为收缩性。铸件收缩不仅影响尺寸精度,还会使铸件产生缩孔、疏松、内应力、变形和开裂等缺陷,故用铸造的金属其收缩率越小越好。

C.偏析倾向

金属凝固后,内部化学成分和组织的不均匀现象称为偏析。偏析严重时能使铸件各部分的力学性能有很大的差异,降低了铸件的质量。这对大型铸件的危害更大。 2、锻造性能

用锻压成形方法获得优良锻件的难易程度称为锻造性能。锻造性能的好坏主要同金属的塑性和变形抗力有关。塑性越好,变形抗力越小,金属的锻造性能越好。例如黄铜和铝合金在室温状态下就有良好的锻造性能;碳钢在加热状态下锻造性能较好;铸铁则不能锻压。 3、焊接性能

焊接性能是指金属材料对焊接加工的适应性,也就是在一定的焊接工艺条件下,获得优质焊接接头的难易程度。对碳钢和低合金钢,焊接性主要同金属材料的化学成分有关(其中碳的影响最大)。如低碳钢具有良好的焊接性,高碳钢、铸铁的焊接性较差。 4、切削加工性能

切削加工金属材料的难易程度称为切削加工性能。切削加工性能一般由工件切削后的表面粗糙度及刀具寿命等方面来衡量。影响切削加工性能的因素主要有工件的化学成分、组织状态、硬度、塑性、导热性和形变强化等。一般认为金属材料具有适当硬度(170—230HBS)和足够的脆性时较易切削。所以铸铁比钢切削加工性能好,一般碳钢比高合金钢切削加工性能好。改变钢的化学成分和进行适当的热处理,是改善钢切削加工性能的重要途径。

六、我国钢号表示方法概述

钢的牌号简称钢号,是对每一种具体钢产品所取的名称,是人们了解钢的一种共同语言。我国的钢号表示方法,根据国家标准《钢铁产品牌号表示方法》( GB221-79)中规定,采用汉语拼音字母、化学元素符号和阿拉伯数字相结合的方法表示。即:

①钢号中化学元素采用国际化学符号表示,例如Si,Mn,Cr……等。混合稀土元素用“RE”(或“Xt”)表示。

②产品名称、用途、冶炼和浇注方法等,一般采用汉语拼音的缩写字母表示,见表。 ③钢中主要化学元素含量(%)采用阿拉伯数字表示。

1.碳素结构钢

①由Q+数字+质量等级符号+脱氧方法符号组成。它的钢号冠以“Q”,代表钢材的屈服点,后面的数字表示屈服点数值,单位是 MPa例如Q235表示屈服点(σs)为235 MPa的碳素结构钢。

②必要时钢号后面可标出表示质量等级和脱氧方法的符号。质量等级符号分别为A、B、C、D。脱氧方法符号:F表示沸腾钢;b表示半镇静钢: Z表示镇静钢;TZ表示特殊镇静钢,镇静钢可不标符号,即Z和TZ都可不标。例如Q235-AF表示A级沸腾钢。

③专门用途的碳素钢,例如桥梁钢、船用钢等,基本上采用碳素结构钢的表示方法,但在钢号最后附加表示用途的字母。 2.优质碳素结构钢

①钢号开头的两位数字表示钢的碳含量,以平均碳含量的万分之几表示,例如平均碳含量为0.45%的钢,钢号为“45”,它不是顺 序号,所以不能读成45号钢。 ②锰含量较高的优质碳素结构钢,应将锰元素标出,例如50Mn。

③沸腾钢、半镇静钢及专门用途的优质碳素结构钢应在钢号最后特别标出,例如平均碳含量为0.1%的半镇静钢,其钢号为10b。 3.碳素工具钢

①钢号冠以“T”,以免与其他钢类相混。

②钢号中的数字表示碳含量,以平均碳含量的千分之几表示。例如“T8”表示平均碳含量为0.8%。

③锰含量较高者,在钢号最后标出“Mn”,例如“T8Mn”。

④高级优质碳素工具钢的磷、硫含量,比一般优质碳素工具钢低,在钢号最后加注字母“A”,以示区别,例如“T8MnA”。 4.易切削钢

①钢号冠以“Y”,以区别于优质碳素结构钢。

②字母“Y”后的数字表示碳含量,以平均碳含量的万分之几表示,例如平均碳含量为0.3%的易切削钢,其钢号为“Y30”。

③锰含量较高者,亦在钢号后标出“Mn”,例如“Y40Mn”。 5.合金结构钢

①钢号开头的两位数字表示钢的碳含量,以平均碳含量的万分之几表示,如40Cr。 ②钢中主要合金元素,除个别微合金元素外,一般以百分之几表示。当平均合金含量<1.5%时,钢号中一般只标出元素符号,而不标明含量,但在特殊情况下易致混淆者,在元素符号后亦可标以数字“1”,例如钢号“12CrMoV”和“12Cr1MoV”,前者铬含量为0.4-0.6%,后者为0.9-1.2%,其余成分全部相同。当合金元素平均含≥1.5%、

≥2.5%、≥3.5%……时,在元素符号后面应标明含量,可相应表示为 2、3、4……等。例如18Cr2Ni4WA。

③钢中的钒V、钛Ti、铝AL、硼B、稀土RE等合金元素,均属微合金元素,虽然含量很低,仍应在钢号中标出。例如20MnVB钢中钒为 0.07-0.12%,硼为0.001-0.005%。

④高级优质钢应在钢号最后加“A”,以区别于一般优质钢。

⑤专门用途的合金结构钢,钢号冠以(或后缀)代表该钢种用途的符号。例如铆螺专用的30CrMnSi钢,钢号表示为ML30CrMnSi。 6.低合金高强度钢

①钢号的表示方法,基本上和合金结构钢相同。

②对专业用低合金高强度钢,应在钢号最后标明。例如16Mn钢,用于桥梁的专用钢种为“16Mnq”,汽车大梁的专用钢种为“16MnL” 压力容器的专用钢种为“16MnR”。 7.弹簧钢

弹簧钢按化学成分可分为碳素弹簧钢和合金弹簧钢两类,其钢号表示方法,前者基本上与优质碳素结构钢相同,后者基本上与合金结钢相同。 8.滚动轴承钢

①钢号冠以字母“G”,表示滚动轴承钢类。

②高碳铬轴承钢钢号的碳含量不标出,铬含量以千分之几表示例如GCr15。渗碳轴承钢的钢号表示方法,基本上和合金结构钢相同。 9.合金工具钢和高速工具钢

①合金工具钢钢号的平均碳含量≥1.0%时,不标出碳含量;当平均碳含量<1.0%时,以千分之几表示。例如Cr12、CrWMn、9SiCr、3Cr2W8V。

②钢中合金元素含量的表示方法,基本上与合金结构钢相同。但对铬含量较低的合金工具钢钢号,其铬含量以千分之几表示,并在表示含量的数字前加“0”,以便把它和一般元素含量按百分之几表示的方法区别开来。例如Cr06。

③高速工具钢的钢号一般不标出碳含量,只标出各种合金元素平均含量的百分之几。例如钨系高速钢的钢号表示为“W18Cr4V”。

钢号冠以字母“C”者,表示其碳含量高于未冠“C”的通用钢号。

10.不锈钢和耐热钢

①钢号中碳含量以千分之几表示。例如“2Cr13”钢的平均碳含量为0.2%;若钢中含碳量≤0.03%或≤0.08%者,钢号前分别冠以“00”及“0”表示之,例如00Cr17Ni14Mo2、0Cr18 Ni9等。

②对钢中主要合金元素以百分之几表示,而钛、铌、锆、氮……等则按上述合金结构钢对微合金元素的表示方法标出。 11.焊条钢

它的钢号前冠以字母 “H”,以区别于其他钢类。例如不锈钢焊丝为“H2Cr13”,可以区别于不锈钢“2Cr13”。 12.电工用硅钢

①钢号由字母和数字组成。钢号头部字母DR表示电工用热轧硅钢,DW表示电工用冷轧无取向硅钢,DQ表示电工用冷轧取向硅钢。 ②字母之后的数字表示铁损值(W/kg)的100倍。

③钢号尾部加字母“G”者,表示在高频率下检验的;未加“G”者,表示在频率为50周波下检验的。

例如钢号 DW470表示电工用冷轧无取向硅钢产品在50赫频率时的最大单位重量铁损值为4.7W/kg。 13.电工用纯铁

①它的牌号由字母“DT”和数字组成,“DT”表示电工用纯铁,数字表示不同牌号的顺序号,例如DT3。

②在数字后面所加的字母表示电磁性能:A—高级、E—特级、C—超级,例如DT8A 屈服点(yield point)

屈服点:钢材或试样在拉伸时,当应力超过弹性极限,即使应力不再增加,而钢材或试样仍继续发生明显的塑性变形,称此现象为屈服,而产生屈服现象时的最小应力值即为屈服点。 设Ps为屈服点s处的外力,Fo为试样断面积,则屈服点σs =Ps/Fo(MPa),MPa称为兆帕等于N(牛顿)/mm2,1MPa=100Pa,Pa:帕斯卡=N/m2

屈服强度(σ0.2):有的金属材料的屈服点极不明显,在测量上有困难,因此为了衡量材料的屈服特性,规定产生永久残余塑性变形等于一定值(一般为原长度的0.2%)时的应力,称为条件屈服强度或简称屈服强度σ0.2 。

七、焊接特点及焊后热处理

1、常用金属材料的焊接 A、焊接性概念

焊接性:采用一定焊接方法、焊接材料、工艺参数及结构形式的条件下,获得优质焊接接头的难易程度,即其对焊接加工的适应性。 焊接性一般包括两个方面:

接合性能:主要指在给定的焊接工艺条件下,形成完好焊接接头的能力,特别是接头对产生裂纹的敏感性;

使用性能:在给定的焊接工艺条件下,焊接接头在使用条件下安全运行的能力,包括焊接接头的力学性能和其它特殊性能(如耐高温、耐腐蚀、抗疲劳等)。

焊接性是金属的工艺性能在焊接过程中的反映,了解及评价金属材料的焊接性,是焊接结构设计、确定焊接方法、制定焊接工艺的重要依据。 B、钢的焊接性评定方法

钢是焊接结构中最常用的金属材料,因而评定钢的焊接性显得尤为重要。由于钢的裂纹倾向与其化学成分有密切关系,因此,可以根据钢的化学成分评定其焊接性的好坏。通常将影响最大的碳作为基础元素,把其它合金元素的质量分数对焊接性的影响折合成碳的相当质量分数,碳的质量分数和其它合金元素的相当质量分数之和称为碳当量,用符号wCE表示,它是评定钢的焊接性的一个参考指标。国际焊接学会推荐的碳钢和低合金结构钢的碳当量计算公式为:

当碳含量小于或等于0.12%时,碳当量应采用CE(Pcm)公式计算: CE(Pcm)=C+Si/30+Mn/20+Cn/20+Ni/60+Cr/20+Mo/15+V/10+5B(%)

当碳含量大于0.12%时,碳当量应采用CE(IIW)公式计算: CE(IIW)=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15(%) 式中,各元素的质量分数都取其成分范围的上限。

碳当量越高,裂纹倾向越大,钢的焊接性越差。一般认为,

wCE<0.4%时,钢的淬硬和冷裂倾向不大,焊接性良好;

wCE=0.4%~0.6%时,钢的淬硬和冷裂倾向逐渐增加,焊接性较差,焊接时需要采取一定的

预热、缓冷等工艺措施,以防止产生裂纹;

wCE>0.6%时,钢的淬硬和冷裂倾向严重,焊接性很差,一般不用于生产焊接结构。

碳当量公式仅用于对材料焊接性的粗略估算,在实际生产中,应通过直接试验,模拟实际情况下的结构、应力状况和施焊条件,在试件上焊接,观察试件的开裂情况,并配合必要的接头使用性能试验进行评定。 2、碳素钢和低合金结构钢的焊接 A、碳素钢的焊接

低碳钢的焊接 Q235、10、15、20等低碳钢是应用最广泛的焊接结构材料,由于其含碳量低于0.25%,塑性很好,淬硬倾向小,不易产生裂纹,所以焊接性最好。焊接时,任何焊接方法和最普通的焊接工艺即可获得优质的焊接接头。但由于施焊条件、结构形式不同,焊接时还需注意以下问题:

(1)在低温环境下焊接厚度大、刚性大的结构时,应该进行预热,否则容易产生裂纹。 (2)重要结构焊后要进行去应力退火以消除焊接应力。

低碳钢对焊接方法几乎没有限制,应用最多的是手工电弧焊、埋弧焊、气体保护电弧焊和电阻焊。采用电弧焊时,焊接材料的选择参见表3-8。 表3-8 低碳钢焊接材料的选择 焊接方法 焊接材料 J421、J422、J423等 手工电弧焊 J426、J427、J506、J507等 结构 H08 配HJ430、H08A 配HJ431 埋弧焊 H08MnA 配HJ431 CO2气体保护焊 H08Mn2SiA 重要结构 一般结构 一般结构 应用情况 一般结构 承受动载荷、结构复杂或厚板重要B、中碳钢的焊接 含碳量在0.25%~0.60%之间的中碳钢,有一定的淬硬倾向,焊接接头容易产生低塑性的淬硬组织和冷裂纹,焊接性较差。中碳钢的焊接结构多为锻件和铸钢件,或进行补焊。

焊接方法:手工电弧焊。

焊条选用:抗裂性好的低氢型焊条(如J426、J427、J506、J507等),焊缝有等强度要求时,选择相当强度级别的焊条。对于补焊或不要求等强度的接头,可选择强度级别低、塑性好的焊条,以防止裂纹的产生。焊接时,应采取焊前预热、焊后缓冷等措施以减小淬硬倾向,减小焊接应力。接头处开坡口进行多层焊,采用细焊条小电流,可以减少母材金属的熔入量,降低裂纹倾向。

C、高碳钢的焊接 高碳钢的含碳量大于0.60%,其焊接特点与中碳钢基本相同,但淬硬和裂纹倾向更大,焊接性更差。一般这类钢不用于制造焊接结构,大多是用手工电弧焊或气焊来补焊修理一些损坏件。焊接时,应注意焊前预热和焊后缓冷。 D、低合金结构钢的焊接

低合金结构钢按其屈服强度可以分为九级:300、350、400、450、500、550、600、700、800MPa。强度级别≤400MPa的低合金结构钢,wCE<0.4%,焊接性良好,其焊接工艺和焊接材料的选择与低碳钢基本相同,一般不需采取特殊的工艺措施。只有焊件较厚、结构刚度较大和环境温度较低时,才进行焊前预热,以免产生裂纹。强度级别≥450MPa的低合金结构钢,

wCE>0.4%,存在淬硬和冷裂问题,其焊接性与中碳钢相当,焊接时需要采取一些工艺措施,

如焊前预热(预热温度150℃左右)可以降低冷却速度,避免出现淬硬组织;适当调节焊接工艺参数,可以控制热影响区的冷却速度,保证焊接接头获得优良性能;焊后热处理能消除残余应力,避免冷裂。

低合金结构钢含碳量较低,对硫、磷控制较严,手工电弧焊、埋弧焊、气体保护焊和电渣焊均可用于此类钢的焊接,以手工电弧焊和埋弧焊较常用;选择焊接材料时,通常从等强度原则出发,为了提高抗裂性,尽量选用碱性焊条和碱性焊剂,对于不要求焊缝和母材等强度的焊件,亦可选择强度级别略低的焊接材料,以提高塑性,避免冷裂。 E、不锈钢的焊接

不锈钢中都含有不少于12%的铬,还含有镍、锰、钼等合金元素,以保证其耐热性和耐腐蚀性。按组织状态,不锈钢可分为奥氏体不锈钢、铁素体不锈钢和马氏体不锈钢等,其中以奥氏体不锈钢的焊接性最好,广泛用于石油、化工、动力、航空、医药、仪表等部门的焊接结构中,常见牌号有1Cr18Ni9、1Cr18Ni9Ti、0Cr18Ni9等。 (1)奥氏体不锈钢的焊接性

奥氏体不锈钢焊接件容易在焊接接头处发生晶间腐蚀,其原因是焊接时,在450~850℃温度范围停留一定时间的接头部位,在晶界处析出高铬碳化物(Cr23C6),引起晶粒表层含铬量降低,形成贫铬区,在腐蚀介质的作用下,晶粒表层的贫铬区受到腐蚀而形成晶间腐蚀。

这时被腐蚀的焊接接头表面无明显变化,受力时则会沿晶界断裂,几乎完全失去强度。为防止和减少焊接接头处的晶间腐蚀,应严格控制焊缝金属的含碳量,采用超低碳的焊接材料和母材。采用含有能优先与碳形成稳定化合物的元素如Ti、Nb等,也可防止贫铬现象的产生。 奥氏体不锈钢焊接的另一个问题是热裂纹。产生的主要原因是焊缝中的树枝晶方向性强,有利于S、P等元素的低熔点共晶产物的形成和聚集。另外,此类钢的导热系数小(约为低碳钢的1/3),线胀系数大(比低碳钢大50%),所以焊接应力也大。防止的办法是选用含碳量很低的母材和焊接材料,采用含适量Mo、Si等铁素体形成元素的焊接材料,使焊缝形成奥氏体加铁素体的双相组织,减少偏析。 (2)奥氏体不锈钢的焊接工艺

一般熔焊方法均能用于奥氏体不锈钢的焊接,目前生产上常用的方法是手工电弧焊、氩弧焊和埋弧焊。在焊接工艺上,主要应注意以下问题:

a、采用小电流、快速焊,可有效地防止晶间腐蚀和热裂纹等缺陷的产生。一般焊接电流应比焊接低碳钢时低20%;

b、焊接电弧要短,且不作横向摆动,以减少加热范围。避免随处引弧,焊缝尽量一次焊完,以保证耐腐蚀性。

c、多层焊时,应等前面一层冷至60℃以下,再焊后一层。双面焊时先焊非工作面,后焊与腐蚀介质接触的工作面。

d、对于晶间腐蚀,在条件许可时,可采用强制冷却。必要时可进行稳定化处理,消除产生晶间腐蚀的可能性。

F、铸铁的补焊

铸铁在制造和使用中容易出现各种缺陷和损坏。铸铁补焊是对有缺陷铸铁件进行修复的重要手段,在实际生产中具有很大的经济意义。 (1)铸铁的焊接性

铸铁的含碳量高,脆性大,焊接性很差,在焊接过程中易产生白口组织和裂纹。 白口组织是由于在铸铁补焊时,碳、硅等促进石墨化元素大量烧损,且补焊区冷速快,在焊缝区石墨化过程来不及进行而产生的。白口铸铁硬而脆,切削加工性能很差。采用含碳、硅量高的铸铁焊接材料或镍基合金、铜镍合金、高钒钢等非铸铁焊接材料,或补焊时进行预热缓冷使石墨充分析出,或采用钎焊,可避免出现白口组织,。

裂纹通常发生在焊缝和热影响区,产生的原因是铸铁的抗拉强度低,塑性很差(400℃以下基本无塑性),而焊接应力较大,且接头存在白口组织时,由于白口组织的收缩率更大,

裂纹倾向更加严重,甚至可使整条焊缝沿熔合线从母材上剥离下来。防止裂纹的主要措施有:采用纯镍或铜镍焊条、焊丝,以增加焊缝金属的塑性;加热减应区以减小焊缝上的拉应力;采取预热、缓冷、小电流、分散焊等措施减小焊件的温度差。 (2)铸铁补焊方法及工艺

铸铁补焊采用的焊接方法参见表3-9。补焊

方法主要根据对焊后的要求(如焊缝的强度、颜色、致密性,焊后是否进行机加工等)、铸件的结构情况(大小、壁厚、复杂程度、刚度等)及缺陷情况来选择。手工电弧焊和气焊是最常用的铸铁补焊方法。 表3-9 铸铁的补焊方法

焊接材料的选补焊方法 用 热焊及半热手工电弧焊 冷 焊 Z607、J507、J427、J422 热 焊 气焊 加热减应区法 钎焊 CO2气体保护焊 黄铜焊丝 H08Mn2Si 强度、硬度、颜色与母材不同,可加工 强度、硬度、颜色与母材不同,不易加工 强度、硬度、颜色与母材相同,可加工,电 渣 焊 铸铁屑 适用于大尺寸缺陷的补焊 铸铁焊丝 强度、硬度、颜色与母材相同,可加工 差 Z100、Z116、Z308、Z408、 强度、硬度、颜色与母材不同,加工性较Z208、Z248 焊 加工 强度、硬度、颜色与母材相同或相近,可焊缝特点 手工电弧焊补焊采用的铸铁焊条牌号见表3-10。补焊要求不高时,也可采用J422等普通低碳钢焊条。

表3-10常用铸铁焊条

药皮类 别 牌号 焊芯组成 类型 氧化Z100 碳钢 型 钢芯铸Z116 铁焊条 皮) 型 石墨Z208 碳钢 型 铸铁芯石墨铸铁焊条 石墨镍 型 Z308 纯镍 镍基铸Z408 镍铁合金 铁焊条 Z508 镍铜合金 石墨金 型 低氢紫铜 铜基铸Z607 钢芯铜皮/铜包铁焊条 Z612 钢芯 型 手工电弧焊补焊的方法有:

合 钛钙铜铁混一般灰铸铁件的非加工面 型 合 一般灰铸铁件的非加工面 铜铁混型 镍铜合强度要求不高的灰铸铁件的加工面 石墨金 球墨铸铁、重要灰铸铁件的加工面 镍铁合重要灰铸铁件的加工面 Z248 铸铁 型 铸铁 灰铸铁件 铸铁 400℃) 碳钢(高钒药低氢高钒钢 铸铁 一般灰铸铁件(刚度较大时,预热至强度较高的灰铸铁、球墨铸铁、可锻碳钢 属 一般灰铸铁件的非加工面 焊缝金用 途 a、热焊及半热焊 焊前将焊件预热到一定温度(400℃以上),采用同质焊条,选择大电流连续补焊,焊后缓冷。其特点是焊接质量好,生产率低,成本高,劳动条件差。 b冷焊 采用非铸铁型焊条,焊前不预热,焊接时采用小电流、分散焊,减小焊件应力。焊缝的强度、颜色与母材不同,加工性能较差,但焊后变形小,劳动条件好,成本低。

焊接材料简介

焊接材料是焊接时使用的形成熔敷金属的填充材料、保护熔融金属不受氧化氮化的保护材料、协助熔融金属凝固成形的衬垫材料等等。包括焊条、焊丝、电极、焊剂、气体、衬垫等。

(1)焊条

焊条由焊芯和药皮组成。

手工焊条电弧焊时,焊条焊芯既是电极,又是填充金属。 1)常用焊条类型及其特点

焊条药皮类型主要有6种,其特点如下:

①低氢型焊条:——药皮主要由碳酸盐及氟化物等碱性物质组成的碱性焊条,可分为低氢钠型(型号为EXX15碱性,只能用直流电源)和低氢钾型(型号为EXX16碱性,也可以是钛型或钛钙型,可交直流两用)两种。正确使用时,熔敷金属中的扩散氢的含量低,其冲击韧性和塑性较好。这类焊条熔渣流动性好,焊接工艺性一般,焊波较粗,飞溅稍大,电弧较短,熔深较深,脱渣一般,适于全位置焊接。一般用直流电源。是压力容器用得最多的一种焊条。

②钛钙型焊条:——(型号为EXX03)药皮中含有质量分数为30%以上氧化钛(金红石或钛白粉)及适量的(质量分数 < 20%)的钙和镁碳酸盐矿石的酸性焊条。这类焊条熔渣流动性好,电弧较稳定,熔深一般,脱渣容易,飞溅少,焊波美观,适于全位置焊接,电源可为交直流。

属于钛钙型焊条的还有铁粉钛钙型(型号为EXX23)。

③钛铁矿型焊条:——(型号为EXX0l)药皮中含有质量分数为30%以上钛铁矿一定

量的碳酸盐的酸性焊条。这类焊条熔渣流动性良好,电弧稍强,熔深较深,烙渣覆盖良好,脱渣容易,飞溅一般,焊波整齐,适于全位置焊接,可交直流两用。

④高钛型焊条:——药皮中以氧化钛为主要组成物,其质量分数≥35%的酸性焊条,可分为高钛钠型(型号为EXX12)和高钛钾型(型号为EXX13)两种。这类焊条电弧稳定,引弧容易,熔深较浅、熔渣覆盖良好、焊波美观、脱渣容易、飞溅少,适于全位置焊接,可交直流焊接。但熔敷金属的塑性和抗裂性较差。 EXX14、 EXX24是铁粉钛型焊条,后者比前者铁粉量更多些。

⑤高纤维素型焊条:——药皮中含有多量有机物的酸性焊条。可分为高纤维素钠型(型号为EXX10)和高纤维素钾型(型号为EXX11)两种。纤维素含量约占药皮总量的20%~30%。这类焊条的纤维素产生大量气体保护熔敷金属,电弧吹力强,熔深深,熔化速度快,脱渣少,飞溅一般,适于全位置焊接,尤其是立焊和仰焊,也可向下焊,可交直流两用。

⑥氧化铁型焊条:——(型号为EXX20、EXX22,20不适用于薄板焊接,而22适用于薄板焊接)药皮中含有多量氧化铁及二氧化硅组成物的酸性焊条。这类焊条熔化速度快,焊接生产率高,电弧稳定,引弧容易,熔深较深,飞溅稍多,最适合中厚板平焊,立焊和仰焊的操作性能较差,熔敷金属抗裂性较好,可交直流两用。

2)国产焊条的分类 一般有三种分类方法:

按焊条用途分(即按《焊接材料产品样本》分类) ①结构钢焊条,以“结”字或“J”表示;

②钼和铬钼耐热钢焊条,以“热”字或“R”表示; ③不锈钢焊条,以“铬”和“奥”字或“G”或“A”表示; ④堆焊焊条,以“堆”字或“D”表示; ⑤低温钢焊条,以“温”字或“W”表示; ⑥铸铁焊条,以“铸”字或“Z”表示; ⑦镍及镍合金焊条,以“镍”或“Ni”表示; ⑧铜及铜合金焊条,以“铜”或“T”表示; ⑨铝及铝合金焊条,以“铝”或“L”表; ⑩特殊用途焊条,以“特”或“TS”表示。 按焊条药皮熔化后熔渣性质分: ①酸性焊条;

②碱性焊条。

按药皮的类型分类见表8.2。

表8.2 焊条药皮类型

牌号 ××0 ××1 ××2 ××3 ××4

3)结构钢焊条牌号 结构钢焊条牌号的表示

药皮类型 不规定的类型 氧化钛型 氧化钛钙型 钛铁矿型 氧化铁型 焊接电源 不规定 交流或直流 交流或直流 交流或直流 交流或直流 ××7 ××8 ××9 低氢型 石墨型 盐基型 直流 交流或直流 直流 牌号 ××5 ××6 药皮类型 纤维素型 低氢型 焊接电源 交流或直流 交流或直流 结×××△表示特殊用途或性能(见表8.4)表示药皮类型和焊接电源种类(见表8.2)表示焊缝金属的抗拉强度等级(见表8.3)表示结构钢焊条

表8.3 结构钢焊条焊缝强度等级

焊缝金属抗拉强度等级Mpa牌号 J42× J50× J55× J60× J70× J75× J80× (kgf/mm2) 420(43) 490(50) 540(55) 590(60) 690(70) 740(75) 780(80) 焊缝金属屈服强度等级Mpa(kgf/mm2) 330(34) 410(42) 440(450) 530(54) 590(60) 640(65) 690(70) J85× J90× J10× 830(85) 880(90) 980(100) 表8.4 焊条特殊用途符号

740(75) 780(80) 880(90) 特殊用途符号 G X GM Z D H DF LMA

含义 管道焊接(只有J422G) 立向下焊 特殊用途符号 RH GH 含义 高韧性超低氢 有较高低温韧性 低氢 高韧性 管子用立向 低温高韧性 焊接铜磷钢用 铁粉焊条 盖面 重力 底层焊 超低氢 低尘 耐吸潮 R XG GR CuP Fe 4)钼钢和铬钼耐热钢焊条牌号 钼钢和铬钼耐热钢焊条牌号的表示:

热×××表示药皮类型和电流种类(见表 8.2)表示同一焊缝金属主要化学成分等级中的不同牌号()0~9)表示焊缝金属主要化学成分等级;按表 编排表示钼和铬钼耐热钢焊条,用字母“ R”表示

表8.5 耐热钢焊条化学成份等级

牌 号 热1×× 热2×× 热3×× 热4×× 热5×× 热6×× 焊缝主要化学成份Cr(%)等级 —— 0.5 1—2 2.5 5 7 焊缝主要化学成份Mo(%)等级 0.5 0.5 0.5—1 1 0.5 1 热7×× 热8××

5)不锈钢焊条牌号 不锈钢焊条牌号表示:

9 11 1 1 奥(或铬)×××表示药皮类型和电流种类(见表 8.2)表示焊缝金属主要化学成分等级中的不同牌号,有10 个,按 0 ~9顺序的的排列。表示焊缝金属主要化学成分等级,按表 8.6编排。“ A”表示奥氏体不锈钢“ G”表示铬不锈钢 表8.6 不锈钢焊缝金属化学成份等级

焊缝金属主要化学成份Cr(%)组成焊缝金属主要化学成份Ni(%)组成等级 —— 8 12 13 20 25 35 18 牌号 等级 G2×× G3×× A0×× A1×× A2×× A3×× A4×× A5×× A6×× A7×× A8×× A9×× 6﹚焊条型号和焊条牌号的对应关系

焊条型号是国家标准中规定的焊条编号,牌号是原国家机械工业委员会在“焊接材料产品样本”中统一规定的焊条行业编号。它们之间差别在于,牌号中没有区别焊接位置的编号。

13 17 (C含量≤0.04%超低碳) 18 18 25 25 16 15 铬锰氮不锈钢 18 待发展 型号和牌号之间的对应关系见表8.7。

表8.7国标焊条型号与焊条牌号对照

国家标准 焊条大类﹙按化学成分分﹚ 焊接材料产品样本 焊条大类﹙按用途分﹚ 代号 标准号 名称 代号 类别 名称 字母 GB5117-95 碳钢焊条 E 1 1 GB5118-95 低合金钢焊条 E 2 3 GB983-85 GB984-85 —— —— GB3670-83 GB3669-83 —— 不锈钢焊条 堆焊焊条 —— —— 铜及铜合金焊条 —— E ED — — TCu TAI — 4 5 6 7 8 9 10 结构钢焊条 钼和铬钼耐热钢焊条 低温钢焊条 不锈钢焊条 堆焊焊条 铸铁焊条 镍及镍合金焊条 铜及铜合金焊条 铝及铝合金焊条 特殊用途焊条 J J R W G A D Z Ni T L TS 汉字 结 结 热 温 铬 奥 堆 铸 镍 铜 铝 特殊 7﹚碳钢焊条型号编号方法

表示药皮类型和电流种类。第三、第四位数字组合的含义见表8.8表示焊接位置“0”“1”表示全位置,“2”表示适于平焊、平角焊表示熔敷金属最小抗接强度(kgf/mm2)表示焊条

表8.8焊条型号关于焊接位置、药皮类型、焊接电流种类的含义

第三位数字代表的 第三、第四位数字组合代表的 药皮类型 焊接电流种类 焊条型号 焊接位置 E××00 E××01 E××03 E××10 E××11 各种位置 E××12 ﹙平、立、横、仰﹚ E××13 E××14 E××15 E××16 E××18 E××20 E××22 E××23 E××24 平、平角焊 E××27 E××28 E××48 8﹚不锈钢焊条型号表示方法

平、立、仰、立向下 平角焊 特殊型 钛铁矿型 钛钙型 高纤维素型 高纤维素钾型 高钛钠型 高钛钾型 铁粉钛型 低氢钠型 低氢钾型 铁粉低氢型 氧化铁型 平 铁粉钛钙型 铁粉钛型 铁粉氧化铁型 铁粉低氧型 铁粉低氢型 交流或直流正、反接 交流或直流正、反接 交流或直流正、反接 交流或直流正接 交流或直流反接 直流反接 交流或直流反接 交流或直流正接 交流或直流正、反接 交流或直流正、反接 直接反接 交流或直流反接 交流或直流反接 交流或直流反接 交流、直流正、反接 不锈钢焊条型号表示方法与碳钢焊条的表示方法基本一样,不同的是“E”后面的一组数字不是表示强度,而是表示不锈钢的化学成分。常用不锈钢焊条型号GB/T983-1995与GB983-1985的对照表如下:

表8.9不锈钢焊条型号新旧标准对照 GB983-1985 E308 E308L E019-10 E00-19-10 E310 E316 E2-26-21 E0-18-12MO2 GB/T983-1995 GB983-1985 GB/T983-1995 E309 E1-23-13 E316L E00-18-12 MO2 E019-10Nb E309L

﹙2﹚焊丝 1﹚焊丝的种类

E00-23-13 E347 实心焊丝是从金属线材直接拉拔而成的焊丝。药芯焊丝是将薄钢带卷成圆形钢管或异形钢管的同时,在其中填满一定成份的药粉,经拉制而成的焊丝。

2﹚实芯焊丝牌号编制方法

HXXXX 表示优质品﹙A﹚或高级优质品﹙E﹚表示合金元素之一的元素符号,含量<1%时不表示同上同上表示焊接用实芯焊丝

3﹚药芯焊丝牌号编制方法

YJXXXX表示焊接时的保护方法﹙见表8.10﹚药芯类型和电源种类﹙见表8.2﹚焊缝金属抗拉强度级别﹙见表8.3﹚焊接钢种类﹙见表8.7﹚药芯焊丝表8.10药芯焊丝牌号中保护方法的含义

牌号 YJ××—1 焊接时的保护方法 气保护

YJ××—2 YJ××—3 YJ××—4

﹙3﹚钨极

自保护 气保护自保护两用 其它保护形式 钨极和焊条或埋弧焊、电渣焊、熔化极气体保护的焊丝都是电极,但它是不熔化为填充金属的电极。钨的熔点为3410℃,沸点为5900℃,是常见金属中最高的,因而是不熔极电弧的最合适的电极材料。

钨极有纯钨、钍钨、铈钨三种。

纯钨极电子逸出功大,电子发射能力差,要求空载电压高,承载电流能力小,目前基本不用。

钍钨极加入氧化钍可降低电子逸出功,提高电子发射能力,可降低空载电压,改善引弧性能和稳弧性能,增大电流许用范围。但有微量放射性。牌号有WHh-10﹙含ThO2 1.0%~1.5%﹚和WHh-15﹙含ThO2 1.5%~2.0%﹚

铈钨极加入少量氧化铈,比钍钨极更易引弧,电弧损耗更少,放射性剂量也低得多,是目前应用最多的钨极。牌号为Wce-20﹙含CeO2 2.0%﹚

﹙4﹚焊剂

埋弧时、电渣焊都用焊剂。常用焊剂有熔炼焊剂和烧结焊剂。 1﹚熔炼焊剂牌号表示方法

焊剂粒度为60-14表示用一类型焊剂不同牌号,由0-9顺序排列表示焊剂中Si02、CaF2含量﹙见表8.11﹚表示焊剂中Mn0含量﹙见表8.12﹚表示熔炼焊剂表8.11熔炼焊剂牌号与硅、氟量

牌号 HJ×1× HJ×2× 焊剂类型 低硅低氟 中硅低氟 二氧化硅Si02﹙%﹚ <10 10-30 氟化钙CaF2﹙%﹚ <10 <10 HJ×3× HJ×4× HJ×5× HJ×6× HJ×7× HJ×8× HJ×9× 高硅低氟 低硅中氟 中硅中氟 高硅中氟 低硅高氟 中硅高氟 其他

>30 <10 10-30 >30 <10 10-30 <10 10-30 10-30 10-30 >30 >30 表8.12熔炼焊剂牌号与氧化锰含量

牌号 HJ1×× HJ2×× HJ3×× HJ4××

2﹚烧结焊剂牌号表示方法

焊剂其作用相当于焊条的药皮,它的作用如下: ①保护熔池,防止空气中氧、氮等气体侵入;

②具有脱氧与合金化作用,与焊丝配合可得到所需成分和性能的焊缝金属; ③使焊缝成形良好;

④使熔敷金属的冷却速度减慢,减少气孔、夹渣等缺陷产生; ⑤防止飞溅,减少损失,提高熔敷系数。

熔炼焊剂主要由矿物熔炼后成玻璃状再碎成一定粒度的颗粒,制造时耗能多,焊剂中不能加入脱氧剂和合金剂,但颗粒强度高,不易粉化,耐潮性较好。

烧结焊剂由药粉加粘结剂拌好后造粒烧结而成。制造时耗能较少,焊剂中可加入脱氧剂和合金剂,有利于提高焊缝质量和性能,但颗粒强度低,易粉化,耐潮性不好。

焊剂类型 无 锰 低 锰 中 锰 高 锰 氧化锰Mn0含量﹙%﹚ <2 2~5 15~30 >30 表示用一渣系焊剂中的不同牌号,按01…09顺序编排表示焊剂熔渣的渣系﹙见表8.11﹚表示烧结焊剂

﹙5﹚中外常用焊条、焊剂对照

表8.13常用焊条、焊剂牌号对照及烘焙要求

牌号 符合(相当)下述标准的焊条型号 GB J442 J427 J502 J507 A132 A137 A302 A307 HJ350 HJ250G HJ431

焊材的使用及保管

焊接材料的使用及保管

焊接技术作为一种重要的加工工艺已经获得了飞速的发展,焊接材料(包括焊条、焊丝、焊剂、保护气体及钎焊材料等)在船舶、车辆、桥梁、工程机械、压力容器、化工设备、海洋以及核工业等领域被广泛采用,在国民经济中发挥了重要的作用。为了保证焊接结构的质量要求,除了正确选用焊接材料外,还必须在焊接生产和管理中注意焊接材料的使用、保管及质量管理。

1. 电焊条的烘干、储存和用量计算 1.1 电焊条的烘干

出厂的焊条都已经过高温烘干,并用防潮材料(如塑料袋、纸盒等)加以包装,在一定程度上可防止药皮受潮,但实践证明焊条在保管过程中吸潮性较大。吸潮的程度与储存的

E4303 E4315 E5003 E5015 E347-16 E347-15 E309-16 E309-15 AWS E6015 E7015 E347-16 E347-15 E309-16 E309-15 JIS D4303 D5003 D5015 D347-16 D309-16 烘干温度 (℃) 150 350-400 150 350-400 150 350-400 150 350-400 250-350 250-350 250-350 保温时间 (小时) 1-2 1-2 1-2 1-2 1-2 1-2 1-2 1-2 2 2 2 HJ402-H10Mn2 F6A0-EH14 YSF43-W41 HJ401-H08A F6A2-EL12 YSF42-W11 环境温度、湿度、时间及药皮有机物的含量及类型、黏结剂的含量与质量、焊条制造工艺过程和包装质量等因素有关。

焊条的受潮情况,除了可在实验室中测定药皮的含水量外,在现场可以从下列几个方面加以判断。

a、包装防潮差、有破损时如塑料袋未封口、破损等),焊条通常受潮严重。 b、从制造日期看,储存期长的焊条,药皮表面易出现白霉状的斑点,焊芯有锈迹,表明焊条已受潮严重。如果用某种型号受潮焊条焊接时发现有裂纹和气孔,这时一定要考虑焊条是否需焊前烘干,然后再考虑其他问题。

c、从不同的位置取出几根焊条,用两手的拇指和食指将焊条支撑起来轻轻摇动或敲击,如果焊条是干燥的就产生硬而脆的金属声音;如果焊条受潮,声音发钝。烘干过的焊条和受潮焊条之间声音是不同的,这样做可防止误用受潮焊条。

d、用受潮焊条焊接时,如果焊条含水量非常高,甚至可能看到焊条表面有水蒸气蒸发出来;或者当焊条烧焊一多半时,发现焊缝尾部有裂纹和气孔现象存在。

e、施焊时受潮的焊条通常会出现电弧吹力大、熔深增加、飞溅增大等情况。钛型、钛钙型焊条会出现熔渣覆盖不良,成形变差的情况;低氢型焊条熔渣的表面通常会出现许多小孔,严重时焊缝中易出现气孔。

当受潮严重的焊条施焊时,将影响焊接工艺性能(如产生气孔、增加飞溅等)和焊缝金属的力学性能。对碱性焊条影响将更大,其药皮受潮不但使焊缝容易产生气孔,而且使焊缝金属中的扩散氢含量也增加,从而降低了焊缝的抗裂性能。药皮吸潮量与扩散氢含量的关系见图1 。

为确保焊接质量,焊条在使用前应进行烘干(焊条说明书已申明不须或不能进行烘干的焊条例外)。通过烘干,可去除焊条药皮的吸附水分。脱水量主要取决于烘干温度及时间。一般烘干不能超过3次,以免药皮变质及开裂而影响焊接质量。不同类型焊条的烘干温度也不相同。对于低氢型焊条,在允许范围内,适当提高温度有好处,可以减少药皮中的吸潮水分,降低熔敷金属中的扩散氢含量,消除焊缝金属气孔。对于酸性焊条,最高烘干温度不超过250℃,否则会因药皮中的有机物变质,减弱气体保护作用,反而会使焊缝产生气孔。焊条烘干温度对熔敷金属扩散氢及气孔量的影响见图2。

高强度钢结构件用焊条的焊前烘干及管理见表1。对于在高湿度环境中施焊或焊接高强度钢用焊条要进行严格管理,焊前烘干后的使用时间要严格控制。各类焊条焊前烘干的工艺参数见表2。

抗拉强度 /MPa 590 桥梁 690~790 590 水压管道 690 790 表1 高强度钢结构件焊条的焊前烘干及管理 烘干条件 保存温度 空气中存放 /℃ 时间/h 温度/℃ 时间/min 300~400 45~75 120 4 380~450 300~350 350~400 350~400 45~75 60 60~75 60~75 120 100 150 150 1。5 3 2 1 焊接结构 选用焊条 E6016 690~790MPa 级低氢焊条 E6016 690MPa 级低氢焊条 790MPa 级低氢焊条 备 注 烘干2次 扩散氢在2Ml/100g 以下 烘干1~2次 焊条种类 药皮类型 纤维素型 钛型 钛钙型 钛铁矿型 低氢型 非低氢型 烘干温度/℃ 70~100 70~150 300~350 75~150 350~400 300~350 200~250 250~300 表2 各类焊条烘干的工艺参数 烘干的工艺参数 焊后允许存放 保温时间/min 时间/h 30~60 6 30~60 30~60 30~60 60~90 8 4 4 4(E50××) 2(E55××) 1(E60××) 05 (E70~100××) 4 4 允许重复烘干 次数/次 3 5 3 3 3 2 3 3 碳钢焊条 低合金焊条 (含高强度钢、耐热钢、低温钢) 低氢型 低氢型 钛钙型 低氢型 铬不锈钢焊条 奥氏体不锈钢 30~60 30~60 焊条 钛型、钛钙型 钛钙型 低氢型(碳钢芯) 低氢型 (合金钢芯) 石墨型 低氢型 石墨型 钛钙型 低氢型 150~250 150~250 300~350 150~250 75~150 300~350 70~120 200~250 300~350 30~60 30~60 4 4 4 3 3 3 30~60 4 3 堆焊焊条 铸铁焊条 铜、镍及其 合金焊条 铝及铝合金 盐基型 150 30~60 焊条 注:1、在焊条作用说明书中有特殊规定时,应按说明书中的规范执行。 2、一般情况下,大规格的焊条应选上限温度及保温时间。

烘干后的焊条一般应随烘随用,最好立即放在焊条保温筒内,以免再次受潮。在露天大气中存放的时间,对于普通低氢型焊条,一般不超过4~8h,对于抗拉强度590MPa以上的低氢型高强度钢焊条应在1.5h以内。

1.2 电焊条的储存及保管

焊条在周转或储存(包括出厂前和出厂后)过程中,因保管不善或存放时间过长,都有可能发生焊条的吸潮、锈蚀、药皮脱落等缺陷。轻者影响焊条的使用性能,如飞溅增大、产生气孔、白点、焊接过程中药皮成块脱落等;重者使焊条报废,造成不应有的经济损失。保管不善还可能造成错发、错用,造成质量事故。焊条保管对焊接质量有直接影响,每个焊工和技术人员都应遵守焊条的储存及保管规则。正确保管焊条,是保证焊条使用性能、确保焊接质量的一个重要方面。

(1)焊条储存中常见的问题

①损伤 虽然焊条在一般情况下具有抗外界损坏的能力,但不能忽视由于保管不好容易遭受损坏。焊条是一种陶质产品,抗冲击性差,因此在装货和卸货时不能撞击。用纸盒包装的焊条不能用挂钩运输。某些型号焊条(如特殊烘干要求的碱性焊条)比普通用的焊条更要小心存放。

②吸潮 在焊条药皮中含有太多的水分对焊接质量影响很大,用吸潮焊条焊成的焊缝表面用肉眼不一定看得见气孔,但是经过X射线检查就显示出气孔来。各种型号的焊条,出厂时都有某一个含水量要求,低于该含水量,对形成气孔和焊缝质量没有影响。所有的焊条在空气中都能吸收水分,在相对湿度为90%时,焊条药皮吸收水分很快,碱性焊条露在外面一天受潮应很严重,甚至相对湿度为70%时药皮水分增加也很快,只有在相对湿度为40%或更低时,焊条长期储存才不致受到影响。

(2)焊条的保管

a、焊条应在干燥与通风良好的室内仓库中存放。焊条储存库内,不允许放置有害气体和腐蚀性介质,并应保持整洁。库内的焊条应存放在架子上,架子离地面高度不小于300mm,离墙壁距离不小于300mm,架子应放置干燥剂,严防焊条受潮。

b、焊条入库前,应首先检查入库通知单(生产厂库房)或生产厂的质量证明书(用户库房),按种类、牌号、批次、规格、入库时间等分类堆放。每垛应有明确标注,避免混放。

c、焊条在供应给使用单位之后,至少6个月内可保证使用。入库的焊条应做到先入库的先使用。

d、特种焊条储存与保管应高于一般性焊条,特种焊条应堆放在专用仓库或指定区域,受潮或包装损坏的焊条未经处理不许入库。

e、对于受潮、药皮变色、焊芯有锈迹的焊条,必须烘干后进行质量评定。在各项性能指标满足要求后,方可入库,否则不准入库。

f、一般焊条一次出库量不得超过2天的用量,已经出库的焊条,焊工必须保管好。 g、焊条储存库内,应设置温度计和湿度计。对低氢型焊条室内温度不得低于5℃,相对湿度低于60%。

h、一般情况下,储存时间1年以上的焊条,应提请质检部门进行复验。复验合格后,方可发放。否则不准按合格品发放使用,应报请主管部门及时处理。

i、仓库管理人员应懂业务、会管理、工作认真负责,账、物、卡相符,防止焊条储存、错发、错用,造成质量事故。库管人员还应熟知焊条的一般性能和要求,定期查看所管理的焊条有无受潮、污染等情况,在储存中发现焊条质量问题应及时报告有关部门,妥善处理解决。

在一般情况下焊条由塑料袋和纸盒包装,为了防止吸潮,在焊条使用前,不能随意拆开,尽量做到现用现拆,必要时须对剩余的焊条进行烘干处理后再密封起来。

(3)过期焊条的处理

在焊条存储中还要注意过期焊条的处理问题。所谓过期焊条并不是指存放时间超过某一时间界限,而是指焊条质量发生了程度不同的变化(变质)。各种类型焊条存放时间较长时,在焊条药皮表面上产生白色的结晶(发毛),通常是由水玻璃引起的,这些结晶不是有害的,是焊条存放时间长而受潮的表现。

a、存放多年的焊条应进行工艺性能试验,焊条按规定温度烘干。烧焊时没有发现焊条工艺性能有异常的变化,如药皮成块脱落,以及气孔、裂纹等缺陷,则焊条的力学性能一般是可以保证的。

b、焊条由于受潮焊芯有轻微锈迹,一般不会影响使用性能,但如果焊接质量要求高,就不宜使用。

c、焊条受潮锈迹严重,可酌情降级使用或用于一般构件焊接。最好按国家标准做力学性能实验,然后决定其使用范围。

d、如果焊条药皮中含有大量铁粉,如低氢型高效率铁粉焊条,在相对湿度很高、存放时间较长、焊条受潮严重、药皮中有锈蚀等条件下,经烘干后,焊接时仍会产生气孔或扩散氢含量很高,不应再继续使用。对于各类铁粉焊条,除要求改进包装防止焊条吸潮外,在存储中必须妥善保管。

e、各类焊条如果严重变质,药皮已有严重脱落现象,这种焊条应予报废。 1.3 电焊条需用量的计算

在进行焊接施工时,正确的估计焊条的需用量是相当重要的,如果需用量估计不正确,当实际用量比预期大时,将造成工程预算经费的不足,有时会影响工程的正常运行。反之,当预计数量过多时,将造成仓库积压。因此,必须正确地计算焊条需用量,这是搞好工程预算、做好生产准备和焊接材料消耗额等必须进行的前期工作。

焊条品种繁多,本节仅以碳钢焊条为例对焊条用量进行大致的计算。在实际工程中可参照此种方法进行计算,也可在碳钢焊条的基础上,进行修正、估算,一般可以满足工程实际需要。

(1)对接焊缝焊条用量的计算

对接接头由于坡口形式不同(如V、U、X形等),焊条的用量也不相同,但各种焊缝的余高基本相近。焊条用量(W)可用下式表示,即

V形坡口对接接头单面焊时,每米焊缝的焊条用量可参考表3。

等边直角焊缝(如图5)的焊条用量计算公式,即

按上述公式计算角焊时的焊条需用量见表4。

焊脚 K/mm 3 4 5 6 表4 每米等边直角焊缝的焊条需用量(估算)/㎏ 焊条需用量 焊脚 焊条需用量 焊脚 W/㎏ K/mm W/㎏ K/mm 0.077 7 0.419 10 0.137 8 0.548 11 0.214 9 0.693 12 0.308 - - - 注:为留有余量,一般可按图样规定焊脚尺寸增加1mm来计算。

此外,对于高效铁粉焊条及不锈钢焊条等应参照其焊条的技术资料或通过实测来确定金属回收率,以来计算焊条需用量。对接焊缝和角接焊缝时每米焊缝的焊条需用量见图6。除了采用计算方法计算焊接材料需用量,还可以采用查图方法,根据板厚、坡口形状及焊接材料种类等直接从图中查出焊条需用量。

焊条需用量 W/㎏ 0.856 1.036 1.232 - 2. 焊丝的使用及保管

焊丝是焊接过程中一种重要的焊接材料,其焊接工艺性能,化学、冶金性能是决定焊缝金属性能的主要因素之一。焊丝广泛应用于埋弧焊、气体保护焊、电渣焊、堆焊以及气焊等领域,因此焊丝的使用及保管是保证焊接质量的重要组成部分。

2.1 焊丝的吸潮性

焊丝是一种金属制品,尽管大多数实芯焊丝及无缝药芯焊丝表面经过镀铜处理,部分有缝药芯焊丝的表面也经过防锈处理(如化学发黑处理)。在焊丝的包装上,除了采用塑料袋外,有的在袋中加一小包防潮剂,外面有纸盒包装,但防潮仍然是在焊丝保管中必须要考虑的问题。吸潮焊丝,可使熔敷金属中的扩散氢含量增加,产生凹坑、气孔等缺陷,焊接工艺性能及焊缝金属力学性能变差,严重的可导致焊缝开裂。

由于药芯焊丝中的粉剂被非常紧密包在钢带中,药粉与空气接触很少,同时也没有使用焊条中含有水玻璃那样吸潮的物质,因此与焊条相比,吸潮量很小,但若长期在高温高湿环境中放置,除焊丝表面生锈外,也同样会受潮。焊丝的吸潮量对扩散氢含量的影响见图7。随着吸潮时间的增长和吸潮量的增加,熔敷金属中的扩散氢含量逐渐增加,对焊缝的抗裂性能不利。

2.2 焊丝的保管及质量管理

(1)焊丝的保管要求

a、要求在推荐的保管条件下,原始未打开包装的焊丝,至少有12个月可保持在“工厂新鲜”状态。最大的保管时间取决于周围的大气环境(温度、湿度等)。仓库推荐的保管条件为室温10—15℃(最高40℃)以上,最大相对湿度为60%。

b、焊丝应存放在干燥、通风良好的库房中,不允许露天存放或放在有有害气体和腐蚀性介质(如SO2等)的室内。室内应保持整洁。堆放时不宜直接放在地面上,最好放在离地面和墙壁不小于250mm的架子上或垫板上,以保持空气流通,防止受潮。

c、由于焊丝适用的焊接方法很多,适用的钢种也很多,故焊丝卷的形状及捆包状态也多种多样。根据送丝机的不同,卷的形状又可分为盘状、捆状及筒状,在搬运过程中,要避免乱扔乱放,防止包装破损。一旦包装破损,可能会引起焊丝吸潮、生锈。

对于捆状焊丝,要防止钢丝架变形,而不能装入送丝机。

对于筒状焊丝,搬运时切勿滚动,容器也不能放倒或倾斜,以避免筒内焊丝缠绕,妨碍使用。

(2)焊丝使用中的管理

a、开包后的焊丝应在两天内用完。

b、开包后的焊丝要防止其表面被冷凝结露,或被锈、油脂及其他碳氢化合物所污染,保持焊丝表面干净、干燥。

c、焊丝清洗后应及时使用,如放置时间较长,应重新清洗。不锈钢焊丝或有色金属焊丝使用前最好用化学方法去除其表面的油锈,以防止造成焊缝缺陷。

d、当焊丝没用完,需放在送丝机内过夜时,要用帆布、塑料布或其他物品将送丝机(可焊丝盘)罩住。以减少与空气中的湿气接触。

e、对于3天以上时间不用的焊丝,要从送丝机内取下,放回原包装内,封口密封,然后再放入具有良好保管条件的仓库中。

(3)焊丝的质量管理

a、购入的焊丝,每批产品都应有生产厂的质量保证书。经检验合格的产品每包中必须带有产品说明书和检验产品合格证。每件焊丝内包装上应用标签或其他方法标明焊丝型号和相应国家标准号、批号、检验号、规格、净质量、制造厂名称及厂址。

b、要按焊丝的类别、规格分别堆放,防止错用。

c、按照“先进先出”的原则发放焊丝,尽量减少焊丝的存放期。

d、发现焊丝包装破损,要认真检查。对于有明显机械损伤或有过量锈迹的焊丝,不能用于焊接,应退回至检查员或技术负责人处检查及做使用认可。

(4)焊丝的清理及烘干

焊丝在使用前应进行仔细清理(去油、去锈等),一般不需要进行烘干处理。但实际施工中,对于受潮较为严重的焊丝,也应进行焊前烘干处理。但焊丝的烘干温度不宜过高,一般为(120—150)℃×(1—2)h即可。焊丝烘干对消除焊缝中的气孔及降低扩散氢含量有利。

2.3 焊丝需用量的计算

焊丝需用量可按下述方法进行计算。各种工艺方法的不同(如保护气体是用100%CO2,还可以用Ar+CO2混合气体,可能产生的飞溅损失不同)及不同的焊丝(如金属粉型焊丝与粉剂型药芯焊丝,熔敷率有一定区别),都可以引起计算结果的差异。

焊丝需用量的计算公式为

1

W=AρL×─×1.2 (8) η

式中 W——焊接材料需用量,g; A——焊缝横截面积,cm;

ρ——密度,g/cm,碳钢为7.8g/cm,Cr-Ni不锈钢为7.9g/cm,Cr-Ni-Mo不锈钢为

8.0g/cm,铜、镍及其合金为8.9g/cm;

L——焊缝长度,cm;

η——熔敷率,%,TIGMIG实芯焊丝为95%,药芯焊丝为90%,金属粉型药芯焊丝为

95%;

1.2——加余高部分为20%,见图8。

焊接接头断面积(A)的计算如下。

①对接接头场合

A=gt +(t-f)tan(θ/2) (9)

g、t、f见图9,θ值见表5。

θ Tan(θ/2) 表5 对接接头断面积θ角数值表 45 50 60 70 0.414 0.466 0.577 0.700 80 0.839 90 1.00 2

3

3

3

3

3

2

②角焊缝场合

A=ab/2 (10)

a、b见图10。

除了采用计算方法计算焊接材料需用量,还可以采用查图方法,根据板厚、坡口形状及焊接材料种类等直接从图中查出焊接材料需用量,见图11和图12。

图中设定的条件主要如下。

①熔敷金属 焊条55%(舍去夹持端约50mm);实芯焊丝、金属粉型药芯焊丝95%;粉剂型药芯焊丝99%;埋弧焊用实芯焊丝100%。

②熔敷金属密度 7.85g/cm。

③余高 角接接头,如图12所示,可按照焊缝形状适当调整。对接接头,板厚3.2mm时,余高1mm;板厚50mm时,余3mm。对应3.2-50mm板厚之间的余高可根据以下公式计算,即

h=[(3-1)/(50-3.2)]×t + 0.86=0.043×t + 0.86 (11) 式中 h——余高,mm; t——板厚,mm。

3. 焊接用气体的使用及保管

焊接用气体主要是指气体保护焊(包括CO2气体保护焊、惰性气体保护焊)中所用的保护性气体(如CO2、Ar、He、O2、Ar+CO2、Ar+O2等)和焊接、切割时用的气体(如O2-C2H2、H2、CH4和液化石油气等)。

3.1 气瓶的使用及保管

焊接用气瓶按其储存形式不同可分为压缩气瓶(如氧气、氩气和氢气等)、溶解气瓶(乙炔气瓶)及液化气瓶(如石油液化气和CO2)。在一般情况下,气体保护焊均采用钢瓶供气,因此必须遵守气瓶安全规程的有关规定。

(1)气瓶必须经过检验

气瓶颈部的检验钢印表明该气瓶在允许年限以内,并有气瓶制造厂的钢印标记。气瓶的漆色必须与充装的气体一致。

(2)气瓶的储存和运输

a、在储存、运输时,避免气瓶直接受热(暴晒、靠近暖气、锅炉等),应储存在阴凉、通气良好的室内。存放时,应有支架固定,防止撞击倾倒。

b、运输时,气瓶应旋紧瓶帽,轻装、轻卸、严禁从高处抛、滑或碰撞;气瓶在车上要固定好,汽车装运气瓶时应横放,头部朝向一个方向,装车高度不允许超过车厢高度,最好采用集装框架立放。

c、夏季要有遮阳措施,防止暴晒;易燃品、油脂和带有油污的物品,不得与氧气瓶同车运输。运输和存放乙炔气瓶和液化气瓶时,应保持直立,严禁卧倒放置。

(3)气瓶工作前安全检验

a、瓶阀及接管螺纹是否完好,气瓶试压日期是否过期。

b、检查气瓶瓶阀和减压器有无漏气、表针不灵等现象。检查时,可涂少量的肥皂水,切忌使用明火照明。

c、冬季使用时,必须检查瓶阀和减压器有无冻结现象。若冻结,应用热水和水蒸气解冻。严禁用明火或红铁烘烤或铁器敲打。

3

d、气焊、气割和电焊设备在同一工作点使用时,应检查瓶体是否和电焊设备导体接触,应采取适当措施,防止气瓶带电。

e、气瓶在临时工作现场时,应检查气瓶是否牢固直立,应用适当的依托物将气瓶固定。 f、气瓶的存放处周围环境,应使气瓶远离明火、锅炉、砂轮以及有熔融金属飞溅物等热源10m以上。必要时,可设置防护隔板将气瓶和热源隔离开。

g、工作场地附近应设有消防栓和干粉、二氧化碳灭火器等消防器材。严禁用四氯化碳灭火器扑救乙炔着火处。

(4)气瓶的使用和管理

a、气瓶应配装专用减压器及回火防止器,开启时,操作者应站在瓶阀口的侧后方,动作要轻缓。开启顺序应是先开高压阀,再开低压阀。关闭时顺序相同。

b、禁止敲击和碰撞,气瓶不准靠近热源,氢气和氧气与明火距离不小于10m,瓶阀冻结时,不得用火烘烤。

c、不准用电磁超重机搬运气瓶,夏季要防止日光暴晒;瓶内气体不能用尽,剩余气压应在0.5-1MPa,以防止空气及其他气体倒流入瓶内。

d、气瓶应按类别存放,切忌不同气瓶混放,存放乙炔瓶的库房内,严禁混放其他气瓶及易燃物。气瓶应按要求进行定期技术检验,对过期未检的气瓶应停止使用。

e、使用新气瓶应按气瓶安全检查规程及溶解气瓶安全检查规程项目仔细检查标牌和钢印,不符合规定的,应停止使用。对于无防护帽、防护圈的气瓶,严禁用车辆运输。

3.2 氧气的使用及保管 (1)氧气的安全使用

气焊与气割用氧气的纯度很高,一级纯度不低于99.2%,二级纯度不低于99.5%。用压缩机将氧气压进管道或钢瓶,瓶装的氧气压力约为15MPa,气瓶管道内的压力为0.5-1.5MPa。

由于工业用氧气的纯度高、压力大,在使用中应特别注意氧气的使用安全。除了储装容器及工具要禁止油脂污染外,还要禁止将压缩氧气代替新鲜空气进行通风换气或者代替压缩空气作为气动工具的动力源、或吹工作服上的尘土;不能用氧气去吹乙炔胶管中的堵塞物。

(2)氧气瓶使用及保管

氧气瓶是用于储存和运输氧气的高压容器,瓶内氧气充装压力约为15MPa,可储存6m3的氧气。氧气瓶涂成天蓝色,并写有黑色“氧气”字样。由于氧气瓶内压力很高,而且氧是活泼的助燃气体,使用不当,可能引起爆炸。因此,对氧气瓶的使用应注意以下几项。

a、氧气瓶(包括瓶冒)外表应涂成天蓝色,并在气瓶上用黑漆标注“氧气”两字,以区别其他气瓶。不准与其他气瓶放在一起。

b、使用氧气时,不得将瓶内氧气全部用完,最少需留0.1-0.2MPa大气压的氧气,以便在装氧气时做吹除尘试验和避免混进其他气体。

c、氧气瓶夏季应防止曝晒;氧气瓶离开焊炬、割炬、炉子和其他火源的距离一般应不小于10m。氧气瓶在搬运和使用中应严格避免撞击。氧气瓶上必须装有防震橡胶圈,搬运气瓶时要用手推车,轻装轻卸。

d、氧气瓶上不得沾染油脂,尤其是氧气瓶阀门处,不使用时应将氧气瓶阀关紧。

e、按照气瓶检查规程,氧气瓶要定期检验,规定每三年不得少于一次检验,经检验合格后才能使用,如果发现氧气瓶有严重腐蚀现象,则应降压使用或报废。

(3)氧气瓶减压器的使用

氧气减压器(又称氧气表)的作用是将储存在气瓶中的高压氧气减压至工作压力,并能灵活调节和保持稳定的工作压力。

氧气减压器在装卸时,应严格按照以下规定进行,以保证安全。

a、装减压器前,要稍微打开氧气瓶阀,放出一些氧气,吹净瓶口杂质,操作时氧气瓶嘴不能朝向人体。

b、检查减压器及瓶阀丝扣良好无损后,用清洁无油污工具将减压器准确、缓慢地旋紧在瓶阀上。

c、松开减压器调节螺钉,缓慢打开气瓶阀门。检查是否漏气,高压表指针是否灵活、准确。待待正常后,接通输气胶管,逐渐旋紧调节螺钉,并观察低压表到达所需压力时即停止,再次检查是否漏气。

d、工作完毕后,应首先关闭气瓶阀门,表内和管道内剩余气体放完后,再放松调节螺母,并卸下减压器。切忌带减压器搬运气瓶。

氧气减压器在安全管理方面,应严格按照以下规定进行,以保证安全。

a、严禁将氧气减压器用于其他气体指示,例如乙炔气、液化石油气及氢气等。不得任意拆卸、调换减压器内部零件。

b、减压器冻结时,要用清洁温水和蒸汽加热解冻,切忌用火或红铁烘烤。不得与带有油脂零件一同存放,长期不用时,切忌用油脂类涂料封存。

c、使用新氧气减压器时,应按说明书的使用要求正确操作。减压器上的压力表必须定期检验,以保证压力表的精确性。

3.3 乙炔的使用及保管 (1)乙炔的爆炸性能

乙炔是气焊、气割常用的可燃性气体,具有危险爆炸性能,使用时必须注意安全。没有接触明火的纯乙断气,当压力达到0.15-2.0MPa时,乙炔会自行发热,当温度达到550℃就可能发生爆炸。乙炔与其他气体进行混合使用时也极易发生爆炸。

a、乙炔与空气的混合气体也具有很大的爆炸性。当混合气体中乙炔的含量2.3%-8%时,接触火星就会爆炸;当乙炔的含量7%-13%时,爆炸的敏感性更强。在使用时,乙炔瓶上装有专门将混合气体排放入空气的“放空阀”。点燃前打开空阀,将管内的混合气体排到空气中,可避免混合气体爆炸。

b、氧气和乙炔的混合气体遇到火种时也会爆炸,爆炸力比乙炔-空气混合气体大。由于氧气的压力一般在0.5MPa左右,乙炔的压力只有0.15MPa以下,因此在使用时不能将氧气开得过大,避免混合气体中氧气的压力过大,来不及排出的氧气会倒流入乙炔管道,发生爆炸。

(2)乙炔瓶的使用及保管

乙炔瓶是储存和运输焊接用乙炔的钢瓶。其外表在涂白色,并涂以红色的“乙炔”和“火不可近”字样,瓶口安装专门的乙炔气阀。乙炔瓶的工作压力为1.55MPa,由于乙炔是易燃、

易爆的危险气体,所以在使用时必须谨慎,除了必须遵守氧气瓶的使用要求外,还应该严格遵守下列几点要求。

a、乙炔瓶不应遭受剧烈的振荡和撞击,以免瓶内的多孔性填料下沉而形成空洞,影响乙炔的储存。

b、乙炔瓶在工作时应直立放置,卧放时会使丙酮流出,甚至会通过减压器流入乙炔橡皮气管和焊割、焊炬内,引起燃烧和爆炸。

c、乙炔瓶内的表面温度不应超过30-40℃,乙炔温度过高会降低丙酮对乙炔的溶解度,使瓶内的乙炔压力急剧增高发生爆炸。

d、乙炔减压器与乙炔气瓶阀的连接必须可靠,严禁在漏气的情况下使用,否则会形成乙炔与空气的混合气体,一旦触及明火就会造成爆炸事故。

e、使用乙炔时,瓶内的乙炔气严禁全部使用完,根据气温必须保持一定的剩余压力,并将气瓶阀关紧防止漏气。

-5~0℃时不低于0.05MPa; 0~15℃时不低于0.098MPa; 15~25℃时不低于0.196MPa; 25~35℃时不低于0.294MPa。

除了上述气体的使用和保管,常用的还有氩气、二氧化碳等气体的使用和保管。氩气瓶在使用时严禁敲击、碰撞;瓶阀冻结时,不得用火烘烤;不得用电磁起重机搬运氩气瓶;夏季要防日光曝晒;瓶内气体不能用尽;氩气瓶一般应直立放置。

4. 焊剂及钎焊材料的使用及保管

埋弧焊用焊剂是一种重要的焊接材料,在焊接过程中起隔离空气、保护焊缝金属不受空气侵害和参与熔池金属冶金反应的作用。因此,焊剂的使用和保管在焊接过程中十分重要。焊剂根据制造方法可分为两类:熔炼焊剂和烧结焊剂。

4.1 焊剂的使用及保管 (1)焊剂的运输与储存

焊剂不能受潮、污染及渗入杂物,并应保持其颗粒度。焊剂的使用与保管应注意以下事项。

a、熔炼焊剂不吸潮,因此可以简化包装、运输与储藏等过程。非熔炼焊剂极易吸水,这是引起焊缝金属气孔和氢氢致裂纹的主要原因。因此,出厂前经烘干的焊剂应装在防潮容器内并密封,运输过程应防止破损。

各种焊剂应储存在干燥库房内,其室温为5-50℃,不能放在高温、高湿度的环境中。 b、焊剂的颗粒小于0.1mm和大于2.5mm时,粉尘大,影响环境卫生,因此焊接时不能使用;焊剂的颗粒大于2.5mm时,不能很好地隔绝空气以保护焊缝金属,而且对合金元素过渡也会产生不良影响。因此,在储运和回收焊剂时,均应防止焊剂结块或粉化,以防止焊剂对焊接过程的不利影响。

(2)焊剂的使用与烘干 1)焊剂烘干工艺参数

焊剂在使用前应按使用说明书规定的工艺参数进行烘干,烘干的工艺参数见表6。熔炼焊剂通常在250~300℃烘干2h,烧结焊剂通常在300~400℃烘干2h。焊剂干燥时散布在盘中,厚度最大不能超过5cm。

表6 各种焊剂烘干的工艺参数 焊剂 类型 牌 号 HJ130,HJ131, HJ150 HJ151 HJ152 HJ172 HJ211 HJ230 HJ250,HJ251 熔 炼 焊 剂 HJ252 HJ260 HJ330 HJ331 HJ350,HJ351 HJ360 HJ380 HJ430,HJ431, HJ433 HJ434 烘干工艺 温度/℃ 250左右 250—300 350左右 300—400 350±10 250左右 300—350 350左右 300—400 250左右 300 300—400 250左右 300—350 250左右 300 时间/h 2 2 2 2 1 2 2 2 (冷100℃ 以下出炉) 2 2 2 2 2 2 2 2 烧 结 焊 剂 焊剂 类型 牌 号 SJ101 SJ103 SJ104 SJ105 SJ107,SJ201 SJ202 SJ203 SJ301,SJ302, SJ303 SJ401 SJ403,SJ501 SJ502,SJ504 SJ503,SJ522 SJ524 SJ570,SJ601, SJ602 SJ605,SJ606 SJ607,SJ608 SJ608A SJ671 SJ701 烘干工艺 温度/℃ 300—350 350 400 300—400 300—350 300—350 250左右 300—350 250左右 300—350 300 300—350 350—400 300—350 350—400 300—350 400 300—400 时间/h 2 2 2 1 2 1—2 2 2 2 2 1 2 1—2 2 2 2 2 2 2)焊剂应清洁纯净

未消毒或未熔化的焊剂可以多次反复使用,但不能被锈、氧化皮或其他外来物质污染,焊剂中渣壳和碎粉也应清除。被油或其他物质污染的焊剂应做报废处理。

3)适宜的堆放高度

焊接时,焊剂堆放高度与焊接熔池表面的压力成正比。堆放过高,焊缝表面波纹粗大,凹凸不平,有“麻点”。一般使用的玻璃状焊剂堆放高度为25—45mm,高速焊时焊剂堆放宜低些,但不能太低,否则电弧外露,焊缝表面会变得粗糙。

4.2 钎焊材料的使用及保管

钎焊材料主要包括钎料和钎剂,钎料是钎焊时的填充材料,焊件依靠熔化的钎料连接起来。而钎焊过程中熔态的钎料与母材的润湿主要取决于钎剂的作用。因此钎料与钎剂是钎焊过程中重要的组成部分,它们的使用和保管措施对于钎焊过程十分重要。

(1)钎焊材料的使用

钎焊材料使用时应注意的问题如下。

a、不要让熔态钎料在钎缝中作过远的流动,以免熔蚀母材和钎缝组织不均匀。 b、如果钎料质量相对于母材来说过于细小,一定将钎料放在稳定的位置(如沟槽中),以免因热容量小,先熔而滚走。如果母材各部件互相质量相差很大,钎料应当靠在大质量的部件上。

c、当钎焊加热热源主要依靠辐射传热时(例如在火焰自动钎焊线上和炉中),则要防止母材到被辐射加热钎焊温度前过早熔化而滚走。

d、用无水丙酮将氯化物钎剂调成糊状,把钎料粘在需要的位置上,并在上面用少量钎剂糊覆盖,可以减少上述钎焊过程中的问题。

(2)钎焊材料的储存

a、钎剂应装入不影响其性能的容器(如桶)中,并密封,不得有渗漏痕迹;每个容器应标明制造厂名、商标、钎剂类型和出厂日期,并具有检验合格证。

b、液态钎剂外包装上应注明“易燃液体”标志,具体参照国家标准GB/T 15829.1—1995《软钎焊用钎剂 分类、标记与包装》规定操作;运输途中应避光、防热及防止震动和冲击。

c、钎剂应放在5—35℃阴凉处保存,钎剂的有效储存期为半年。

d、钎料表面极易与环境大气发生反应生成锈蚀膜,主要是各种氧化物(还可能包括氯化物、硫化物、碳酸盐等),将严重影响钎料的钎焊性,因此必须将钎料储存在密封容器中。

4.3 钎料、钎剂的安全注意事项

钎焊材料(特别是钎剂)的使用过程中,通风和毒物的防护措施是十分必要的。钎料中含有某些在加热时容易挥发的有毒物质,如Cd、Be、Zn、Pb等,钎剂中含有氟化物、氯化物和硼化物等。所以在钎焊材料的使用中,必须采取妥善的防护措施,以免污染钎焊环境,损害操作者的健康。

钎焊前清洗零件及钎料时,使用的清洗剂(如酸类、碱类、氯化烃等有机溶剂)也必须严格采取防护措施,保证环境不受有毒物的污染。

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