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焊剂的分类及特点
双击自动滚屏 发布者:chinaweld 发布时间:11/16/2006 阅读:22338

 

 

焊剂的分类及特点

 

 

目前国产焊剂已有50余种。焊剂的分类方法有许多咱,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,但每一种分类方法都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,以便进行正确的选择和使用。

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

把各种矿物性原料按配方比例混合配成炉料,然后在电炉或火焰炉中加热到1300以上熔化,均匀后出炉经过水冷粒化、烘干、筛选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150200℃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,所以焊剂中不能加碳酸盐、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,熔炼焊剂裨上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。玻璃状焊剂呈透明状颗粒,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较致密,松装密度为1.11.8g/mm3,浮石状焊剂的结构比较疏松,松装密度为0.71.0g/mm3

2)非熔炼焊剂

把各种粉料按配方混合后加入黏结剂,制成一定粒度的小颗粒,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。按照结定配比配料,混合均匀后加入黏结剂(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0.52mm,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150200℃,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黏结焊剂(亦称陶质焊剂或低温烧结焊剂)  通常以水玻璃作为黏结剂,经350500℃低温烘焙或烧结得到的焊剂。由于烧结温度低,黏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焊结焊剂   通常在较高的温度(7001000℃)焊结,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焊接。烧结焊剂的碱度可以在较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。

1  熔炼焊剂与烧结焊剂的特点比较

     

     

     

一般特点

  熔点较低,松装密度较大,颗粒不规则,但强度较高。焊剂的生产中耗电量大,成本较高 

  熔点较高,松装密度较小,颗粒圆滑较规则,但强度低可连续生产,成本较低

焊接

工艺

性能

高速焊接性能

  焊道均匀,不易产生气孔和夹渣

  焊道无光泽,易产生气孔、夹渣

大规范焊接性能

  焊道凸凹显著,易粘渣

  焊道均匀,容易脱渣

吸潮性能

比较小,可不必再烘干

比较大,必须烘干

抗锈性能

  比较敏感

  不敏感

焊缝

性能

韧性

  受焊丝成分和焊剂碱度影响大

  比较容易得到高韧性

成分波动

  焊接规范变化时成分波动较小

  成分波动较大

多层焊性能

  焊缝金属的成分变动小

  焊缝成分变动较大

脱氧性能

  较差

  较好

合金剂的添加

  十分困难

  可以添加

根据不同的使用要求,还可以把熔炼焊剂和焊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密度越大越好,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(SiO230%)、中硅焊剂(SiO2=10%30%)、低硅焊剂(SiO210%)、无硅焊剂。

②按MnO含量分类   可分为高锰焊剂(MnO30%)、中锰焊剂(MnO=15%30%)、低锰焊剂(MnO=2%15%)、无锰焊剂(MnO2%)。

③按CaF2含量分类   可分为高氟焊剂(CaF230%)、中氟焊剂)CaF2=10%30%)、低氟焊剂(CaF210%)。

④按MnOSiO2CaF2含量进行组合分类   HJ431可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对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。

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。

2  按主要成分与特性对焊剂的分类

焊剂类型代号

焊剂类型

     

     

MS

-硅型

MnO+SiO250%

  与含锰量少的焊丝配合,可以向焊缝过渡适量的锰与硅

CS

-硅型

CaO+MgO+SiO260%

  由于焊剂中有较多的SiO2,即使采用含硅量低的焊丝仍可得到含硅量较高的焊缝金属,适于大电流焊接

AR

-钛型

Al2O3+TiO245%

  适于多丝焊接和高速焊接

FB

-碱型

CaO+MgO+MnO+CaF250%

SiO220%CaF215%

  SiO2含量低,减少了硅的过渡,可得到高冲击韧性的焊缝金属

AB

-碱型

Al2O3+CaO+MgO45%

Al2O320%

  性能介于铝-钛型和氟-碱型焊剂之间

ST

特殊型

不规定

2)按焊剂的渣系分类

①硅酸盐型   如氧化锰-二氧化硅型(MnO+SiO250%)、氧化钙-二氧化硅型(CaO+MgO+SiO260%)、氧化锆-二氧化硅型(ZrO2+SiO235%)。

②铝酸盐型   如氧化铝-二氧化钛型(Al2O3+TiO245%)、碱性氧化铝型(Al2O3+CaO+MgO45%,其中Al2O320%)。

③碱性氟化物型   如含氟化物的焊剂(CaO+MgO+MnO+CaF250%,其中SiO220%CaF215%)。

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。有两种类型的氧化性焊剂:一种是含有大量SiO2MnO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SiO2MnOFeO等活性氧化物较少。焊剂对焊缝金属有较弱的氧化作用,焊缝金属含氧量较低。

③惰性焊剂(或称中型焊剂)  焊剂里基本不含SiO2MnOFeO等氧化物。焊剂对焊缝金属基本没有氧化作用;焊剂是由Al2O3CaOMgOFeO等组成。

4  按熔渣的碱度分类

碱度是熔渣的最重要的冶金特征之一,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会(IIW)推荐的公式,即

 

CaO+MgO+BaO+Na2O+K2O+CaF2+0.5(MnO+FeO)

       B = ─────────────────────────                            1

SiO2+0.5(Al2O3+TiO2+ZrO2)

 

式中,各组分的含量按质量分数计算。根据计算结果作如下分类。

①酸性焊剂(碱度B1.0  具有良好的焊接工艺性能,焊缝成形美观,但可使焊缝金属增硅,焊缝金属含氧量高,低温冲击韧性较低。

②中性焊剂(碱度B=1.01.5  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B1.5  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,但焊接工艺性能较差。B2.0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

3  部分国产焊剂的碱度值

焊剂牌号

130

131

150

172

230

250

251

260

330

350

360

430

431

433

碱度值

0.78

1.46

1.30

2.68

0.80

1.75

1.68

1.11

0.81

1.0

0.94

0.78

0.79

0.67

 

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,用于焊接速度大于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、单面焊双面成形焊剂,使焊缝背面根部成形满足需要,主要在造船业中使用。

 

 
 
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