埋弧焊焊剂种类
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目前国产焊剂已有50余种。
焊剂的分类方法有许多种,可分别按用途,制造方法,化学成分,焊接冶金性能等对焊剂进行分类,也可按焊剂的酸碱性,焊剂的颗粒结构来分类,但每一种分类方法只是从某一方面反映了焊剂的特性,不能概括焊剂的所有特点。
了解焊剂的分类是为了更好掌握焊剂的特点,以便进行正确选择和使用。
1.按焊剂的制造方法分类
根据焊剂的制造方法,可以把焊剂分成熔炼焊剂和非熔炼焊剂(陶质焊剂,烧结焊剂)两大类。
(1)熔炼焊剂
熔炼焊剂
把各种矿物性原料按配方比例混合配成炉料,然后在电炉或火熔炉中加热到1300℃以上熔化,均匀后出炉经过水冷粒化,烘干,筛分得到的焊剂称为熔炼焊剂。
熔炼焊剂采用的原料主要有锰矿,硅砂,铝矾土,镁砂,萤石,生石灰,钛铁矿等矿物性原料,另外还加入冰晶石,硼砂等化工产品。
熔炼前所用的原料应进行150-200℃的烘干,以清除原料中的水分。
由于熔炼焊剂制造中要熔化原料,所以焊剂种不能加碳酸盐,脱氧剂和合金剂,制造高碱度焊剂也很困难。
而且,熔炼焊剂经熔炼后不可能保持原料的原组分不变。
所以,熔炼焊剂是各种化合物的组合体。
熔炼焊剂按其颗粒结构又可分为玻璃状焊剂,结晶状焊剂和浮石状焊剂三种。
玻璃状焊剂成透明状颗粒,结晶状焊剂的颗粒具有结晶体特点,浮石状焊剂是泡沫状颗粒。
玻璃状焊剂和结晶状焊剂的结构都比较致
密,松装密度为1.1-1.8g/cm3,浮石状焊剂的结构比较疏松,松装密度为0.7-1.0g/cm3.
(2)非熔炼焊剂
把各种粉料按配方混合后加入粘结剂,制定一定粒度的小颗粒,经烘焙或烧结后得到的焊剂,称为非熔炼焊剂。
制造非熔炼焊剂所采用的原材料与制造焊条的原材料基本相同,对成分和颗粒大小有严格要求。
按照给定配比配料,混合均匀后加入粘结剂(水玻璃)制成湿料,然后把湿料进行造粒,制成一定尺寸的颗粒(一般为0.5-2mm),造粒之后将颗粒状的焊剂送入干燥炉内固化,烘干,去除水分,加热温度为150-200℃,最后送入烧结炉内烧结。
根据烘焙温度的不同,非熔炼焊剂又分类如下。
①粘结焊剂(亦称为陶质焊剂或低温烧结焊剂)通常以水玻璃作为粘结剂,经过350-500℃低温烘焙或烧结得到的焊剂。
由于烧结温度低,粘结焊剂具有吸潮倾向大,颗粒强度低等缺点。
目前我国作为产品供应量还不多。
②烧结焊剂通常在较高的温度700-1000℃烧结,烧结后粉碎成一定尺寸的颗粒即可使用。
经高温烧结后,焊剂的颗粒强度明显提高,吸潮性大大降低。
与熔炼焊剂相比,烧结焊剂熔点较高,松装密度较小,故这类焊剂适于大线能量堆焊。
烧结焊剂的碱度可以在交大范围内调节而仍能保持良好的工艺性能,可以根据施焊钢种的需要通过焊剂向焊缝过渡合金元素。
而且,烧结焊剂适用性强,制造简便。
故近年来发展很快。
表1列出了熔炼焊剂与烧结焊剂的特点比较。
烧结焊剂与熔炼焊剂对比
根据不同的使用要求,还可以把熔炼焊剂和烧结焊剂混合起来使用,称为混合焊剂。
焊剂的粒度越大,其松装密度(单位体积内焊剂的质量)越小,透气性越大,焊缝金属中含氮量越多,保护效果越差,但是,不应当认为焊剂的松装比越大越好,因为当熔池中有大量气体析出时,如果松装密度过大,则透气性过小,将阻碍气体外逸,促使焊缝中形成气孔,使焊缝表面出现压坑等缺陷。
所以焊剂应当具有适当的透气性。
埋弧焊时焊缝中的含氮量一般为0.002%-1.007%,比手工电弧焊的保护效果好。
2.按焊剂的化学成分或渣系分类
(1)按照焊剂的主要成分进行分类,焊剂可分为以下几种类型。
①按SiO2含量分类,可分为高硅焊剂(SiO2≥30%),中硅焊剂(SiO2=10%-30%),低硅焊剂(SiO2≤10%),无硅焊剂。
②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%),无锰焊剂。
③按CaF2含量分类,可分为高氟焊剂(CaF2≥30%),中氟焊剂(CaF2=10-30%),低氟焊剂(CaF2≤10%)。
④按MnO, SiO2, CaF2含量进行组合分类。
HJ431可被称为高锰高硅低氟焊剂,HJ350可称为中锰中硅中氟焊剂,HJ250可称为低锰中硅中氟焊剂。
高锰高硅低氟焊剂属于酸性焊剂,焊接工艺性能良好,适于交直流电源,主要用于焊接低碳钢及韧性要求不高的低合金钢。
中锰中硅中氟焊剂属中性焊剂,焊接工艺性能和焊缝韧性均可,多用于低合金钢焊接结构。
无锰低硅高氟焊剂属碱性焊剂。
焊接工艺性能较差,仅适用于直流电源,焊剂氧化性小,焊缝韧性高,可焊接不锈钢等高合金钢。
⑤按焊剂的主要成分与特性分类。
分类方法直观性强,易于分辨焊剂的主要成分与特性。
我国的烧结焊剂采用这种分类方法。
表2列出了按主要成分与特点对焊剂的分类,是国际焊接学会推荐的焊剂分类方法。
按主要成分与特性对焊剂的分类
(2)按焊剂的渣系分类
①硅酸盐型。
如氧化锰-二氧化硅型(MnO+SiO2≥50%),氧化锆-二氧化硅型(ZrO2+SiO2≥35%)
②铝酸盐型。
如氧化铝-二氧化钛型(Al2O3+TiO2≥45%),碱性氧化铝型(Al2O3+MgO≥45%,其中Al2O3≥20%)
③碱性氟化物型。
如含氟化物的焊剂(CaO+MgO+CaF2≥50%,其中SiO2≤20%,CaF2≥15%)。
3.按焊剂的化学性质分类
根据焊剂氧化性的强弱,可将焊剂分为以下三种类型。
①氧化性焊剂。
焊剂对焊缝金属有较强的氧化作用。
有量汇总类型的氧化性焊剂:一种是含有大量SiO2, MnO的焊剂;另一种是含有FeO较多的焊剂。
②弱氧化性焊剂。
焊剂含SiO2, MnO, FeO等活性氧化物较少。
焊剂对焊缝金属有较弱的氧化作用,焊缝金属含量较低。
③惰性焊剂(或称中性焊剂)。
焊剂里基本不含SiO2, MnO, FeO等氧化物。
焊剂对焊缝金属基本没有氧化作用;焊剂是由Al2O3, CaO, MgO, FeO等组成。
4.按熔渣的碱度分类
碱度是熔渣的最重要冶金特征之一,对熔渣-金属相界面处冶金反应,焊接工艺性能和焊缝金属的力学性能有很大影响。
目前,有关焊剂碱度的计算表达式不统一,应用较广泛的是国际焊接学位(IIW)推荐的公式,即
式中,各组分的含量按质量分数计算。
根据计算结果做如下分类。
①酸性焊剂(碱度B≤1.0)。
具有良好的焊剂工艺性能,焊缝成型美观,但可使得焊缝金属增硅,焊缝金属含氧量高,低温冲击韧性较低。
②中性焊剂(碱度B=1.0-1.5)。
熔敷金属的化学成分与焊丝的化学成分相近,焊缝含氧量有所降低。
③碱性焊剂(碱度B≥1.5)。
采用碱性焊剂得到的熔敷金属含氧量低,可以获得较高的焊缝冲击韧性,抗裂性好,但是焊缝工艺性能差。
B≥2.0的焊剂称为高碱度焊剂,有除硫及降硅的作用,焊缝金属的氧含量很低,低温冲击韧性值高。
但是,随着碱度的提高,焊道形状变得窄而高,并容易产生咬边,夹渣等缺陷。
按照国际焊接学会推荐公式计算出的部分国产焊剂碱度值见表3。
部分国产焊剂的碱度值
5.按焊剂的用途分类
①按焊剂的使用用途分。
可分为埋弧焊焊剂,堆焊焊剂,电渣焊焊剂。
②按所焊材料的种类分。
可分为低碳钢用焊剂,低合金钢用焊剂,不锈钢用焊剂,镍及镍合金用焊剂,钛及钛合金用焊剂等。
③按焊接工艺特点分
A.单道焊或多道焊焊剂,仅适用于单面单道焊,双面单道焊。
B.高速焊焊剂,用于焊剂速度大于60m/h的焊接场合。
C.超低氢焊剂。
熔敷金属中的扩散氢含量小于或等于2mL/100g,有利于消除焊接延迟裂纹。
D.抗锈焊剂,对铁锈不敏感,有良好的抗气孔性能。
E.高韧性焊剂。
焊缝金属的韧性高,适用于焊接低温下工作的压力容器。
F.单面焊双面成型焊剂,使焊缝背面不跟成型满足需要,主要在造船业中使用。
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