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气焊熔剂
双击自动滚屏 发布者:chinaweld 发布时间:11/17/2006 阅读:15780

 

 

气   焊   熔   剂

 

 

气焊熔剂(又称气剂或焊粉)是气焊时的助熔剂,主要作用是去除焊接过程中生成的氧化物,改善母材润湿性能,促使获得致密的焊缝组织等。气焊低碳钢时,由于气体火焰能充分保护焊接区,一般不需使用熔剂。但在使用气体火焰焊接有色金属(如铜、铝及其合金等)、铸铁和不锈钢等材料时,必须采用熔剂。一般是在焊前把熔剂直接撒在被焊件坡口上,或者沾在焊丝上加入到熔池内。

1 对气焊熔剂的要求及使用方法

1.1  对气焊熔剂的要求

a、应具有较强的化学反应能力,能迅速溶解某些氧化物或与某些高熔点化合物作用后生成新的低熔点和易挥发的化合物。

b、熔剂熔化后黏度要小、流动性好,产生的熔渣熔点低、密度小、容易浮于熔池表面。

c、能减少熔化金属的表面张力,使熔化的填充金属与焊件更容易熔合。

d、气焊熔剂不应对焊件有腐蚀作用,生成的焊渣要易于清除。

1.2  气焊熔剂的使用方法

先把熔剂用洁净水或者蒸馏水调成糊状(每100g熔剂加入约50mL水),然后涂于焊丝表面及被焊工件坡口两侧,熔剂层厚度约0.51.0mm;也可用灼热的焊丝端部直接沾上干的熔剂来进行焊接,这样可以减少熔池中水的来源,避免产生气孔。调成糊状的熔剂应尽量随调随用,不要久置,以防失效。

 

2. 气焊熔剂的分类、成分及用途

2.1  气焊熔剂的分类

气焊熔剂可分为两大类,即起化学作用的熔剂和起物理作用的熔剂。随着先进焊接材料的进一步研发,熔剂的种类不但多种多样,而且具有更加良好的物理和化学性能。

1)起化学作用的熔剂

起化学作用的熔剂是由一些酸性及碱性氧化物组成的。根据熔剂的成分和与氧化物相互作用的特性,可分为酸性熔剂和碱性熔剂两种。气焊时使用酸性熔剂还是碱性熔剂,要由被焊接金属表面所形成的氧化物性质决定。若被焊金属表面形成的氧化物为酸性的,焊接时要用碱性熔剂;若被焊金属表面形成的氧化物是碱性的,焊接时要用酸性熔剂。

1)酸性熔剂

含有大量氧化硅和氧化硼的熔剂属于酸性熔剂。在焊接过程中,含氧化硅的熔剂与铁的氧化物进行下列反应,即

                       FeO+SiO2FeO·SiO2                                    1

形成的FeO·SiO2 化合物成为熔渣,浮在熔池的表面。含氧化硅的熔剂优点是熔点低、流动性好等,但有密度大、反应作用力不够强的缺点。因此应用效果是有限的。对于硼化物组成的熔剂,可以弥补氧化硅熔剂的缺点。硼酸(H3BO3)和硼砂(Na2B4O7·10H2O)属于这类熔剂。普通熔融状态的硼砂能溶解多种金属的氧化物,形成硼酸盐(如ZnO·B2O3CuO·B2O3MnO·B2O3等),构成熔渣浮在液态熔池表面。其化学反应式为

                   Na2BO4+CuONaBO22·CuBO22                  2

2)碱性熔剂

碱性熔剂一般就是碳酸钠(Na2CO3)和碳酸钾(K2CO3),气焊时熔剂和金属氧化物进行下列反应,生成金属盐,即

2Na2CO3+SiO2→(2Na2O·SiO2+2CO2                3

2K2CO3+SiO2→(2K2O·SiO2+2CO2                  4

反应所生成的(2Na2O·SiO2和(2K2O·SiO2构成熔渣,很容易浮在熔池的表面。碱性熔剂广泛应用于灰口铸铁焊接中,因为灰口铸铁含硅多。施焊时,一部分硅氧化后变为酸性氧化物,所以应该用碱性熔剂来中和。碱性熔剂生成的熔渣熔点低,流动性好。

起化学作用的气焊熔剂主要有硼酸(H3BO3)、硼砂(Na2B4O7·10H2O)、脱水硼砂、硅铁、碳酸钠(Na2CO3)和碳酸钾(K2CO3)等中的一种或几种的混合物。

2)起物理作用的熔剂

一般来说,将氟化钠(NaF)、氯化钠(NaCl)、氯化钾(KCl)、氯化锂(LiCl)、冰晶石(Na3AlF6)、氯化钙(CaCl2)等碱性化合物和酸性硫酸盐(NaHSO4)合成后就可作为起物理作用的气焊熔剂使用。这些物质的化学反应式为

NaCl+NaHSO4Na2SO4+HCl                       5

NaF+NaHSO4Na2SO4+HF                          (6

上述反应生成的盐酸和氢氟酸在熔剂中能提高氧化物的溶解度,在熔化时能溶解金属氧化物,冷凝后仍可分离析出。这种熔剂不仅起着重要的物理作用,而且也起到一定的化学作用,例如能将氧化铝脱氧,即

LiCl+Al2O3AlCl3+Li2O                          7

起物理作用的气焊熔剂主要有氟化钠(NaF)、氯化钠(NaCl)、氯化钾(KCl)、氯化锂(LiCl)、冰晶石、氯化钙(CaCl2)和硫酸盐(如NaHSO4)等中的一种或几种的混合物。

2.2  气焊熔剂的成分及用途

符号“CJ”表示气焊熔剂,其后第一位数字表示气焊熔剂的用途及适用材料。常用气焊熔剂的牌号和适用材料见表1

1  常用气焊熔剂的牌号和适用材料

  

适用材料

  

适用材料

CJ1××

CJ2××

不锈钢及耐热钢气焊熔剂

铸铁气焊熔剂

不锈钢及耐热钢

铸铁

CJ3××

CJ4××

铜及铜合金气焊熔剂

铝及铝合金气焊熔剂

铜及铜合金

铝及铝合金

CJ”后面第二、第三位数字表示同一类型气焊熔剂的不同编号。

气焊熔剂牌号举例:

常用气焊粉剂的化学成分、用途及焊接注意事项见表2

2  常用气焊熔剂的化学成分、用途及焊接注意事项

牌号

熔点

/

熔剂成分/%

用途及性能

焊接注意事项

CJ101

不锈钢及耐热钢

气焊熔剂

900

  瓷土粉30,大理石28,钛白粉20,低碳锰铁10,硅铁6,钛铁6

焊接时有助于焊丝的润湿作用,能防止熔化金属被氧化,焊后覆盖在焊缝金属表面的熔渣易去除

⑴焊前对施焊部位擦刷干净

⑵焊前将熔剂用密度为1.3g/cm3的水玻璃均匀搅拌成糊状

⑶用刷子将调好的熔剂均匀地涂在焊接处反面,厚度不小于0.4mm,焊丝上也涂上少许熔剂

⑷涂完后约隔30min施焊

CJ201

铸铁气焊

熔剂

650

  H3BO318

Na2CO340

NaHCO320MnO27NaNO315

有潮解性,能有效地驱除铸铁在气焊过程中产生的硅酸盐和氧化物,有加速金属熔化的功能

⑴焊前将焊丝一端煨热沾上熔剂,在焊接部位红热时撒上熔剂

⑵焊接时不断用焊丝搅动,使熔剂充分发挥作用,焊渣容易浮起

⑶如焊渣浮起过多,可用焊丝将焊渣随时拨去

CJ301

铜气焊

熔剂

650

  H3BO37679

Na2B4O716.518.5

AlPO445.5

紫铜及黄铜气焊或钎焊助熔剂,能有效地溶解氧化铜和氧化亚铜,焊接时呈液体熔渣覆盖于焊缝表面,防止金属氧化

⑴焊前将施焊部位擦刷干净

⑵焊接时将焊丝一端煨热,沾上熔剂即可施焊

CJ401

铝气焊

熔剂

560

  KCl49.552,

NaCl2730,

LiCl13.515,

NaF 7.59

铝及铝合金气焊熔剂,起精炼作用,也可用作气焊铝青铜熔剂

⑴焊前将焊接部位及焊丝洗刷干净

⑵焊丝涂上用水调成糊状的熔剂,或焊丝一端煨热沾取适量的干熔剂立即施焊

⑶焊后必须将焊件表面的熔剂熔渣用热水洗刷干净,以免引起腐蚀

气焊熔剂也可自行按配方配制,表3列出气焊不锈钢时自行配制的熔剂成分,表4列出气焊铸铁时自行配制的不同成分的气焊熔剂。

3  不锈钢气焊熔剂的成分%

大理石

二氧化钛

 

 

 

 

20

20

30

6

6

10

4  铸铁气焊熔剂的成分/%

 

熔剂成分

 

熔剂成分

01

02

硼砂56+碳酸钾22+碳酸钠22

硼砂50+苏打粉50

03

 

脱水硼砂100

通常气焊熔剂是各种钾、钠、锂、钙等元素的氯化物和氟化物的粉末混合物。表5列出了一些常用气焊熔剂的经验配方。

表中含锂的气焊熔剂熔点低,熔渣黏度也较低,能大量溶解焊件表面的氧化膜,使得焊缝表面清渣容易,适用于薄板全位置焊;但易吸潮,且价格较贵。不含锂的熔剂适于气焊较厚的板材时使用。

5  气焊熔剂的经验配方

序号

        / %

备注

冰晶石

NaF

CaF2

NaCl

KCl

BaCl2

LiCl2

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

30

20

4.8

4.5

20

7.59

15

20

LiF15

4

14.8

2730

19

30

45

27

20

25

9

40

30

49.552

29

40

40

30

18

40

25

3

15

60

48

40

20

33.3

70

13.515

10

19.5

15

14

40

MgCl22.3

40

KNO341

Na2SO410

MgF224.8

K2SO420

CJ401

KNO328

 

3 气焊熔剂的选用

3.1  镍及镍合金气焊熔剂

气焊适宜于纯NiNiCuNiCr合金的焊接,不宜于焊接低碳NiNiMoNiCrMo合金。为了提高焊接熔池的脱氧能力,气焊时常采用含Mn3%或含Mn0.06%、含Si0.2%填充焊丝。多层焊气焊镍及镍合金时,可采用含Cr20.7%、含Ni74.5%的镍铬填充焊丝。采用气焊方法焊接镍及镍合金所用的熔剂见表6

6  气焊镍及镍合金所用的气焊熔剂

     

 

无水硼砂100%;无水硼砂25%;硼酸75%;硼砂30%,硼酸10%,氯化钠10

%,氯化钾10%

氟化钡605,氟化钙16%,氯化钡15%,阿拉伯胶5%,氟化钠4%

氟化锂一份和含3%赤铁矿的氟化钙两份的混合剂

氟化锂和第2或第3种焊剂组成水膏剂

铸铁熔剂65%,硼酸35%

焊纯Ni

 

NiCr合金

NiCrNiCrFe合金

焊沉淀硬化的NiCr合金

NiSi铸造合金

 

3.2  镁及镁合金气焊熔剂

镁及镁合金气焊时应采用熔剂,这种熔剂在焊接生产中一般都是临时配制的。镁及镁合金气焊熔剂主要是由氟化物所组成,因为氟化物对镁合金腐蚀性较小,而且分解后产生的一些气体可起到保护作用。这些气体主要是氟化氢及氟化物蒸气,对熔池有一定的保护作用。另外,这种氟化物气焊熔剂对镁的氧化物还有还原和溶解的作用。

镁及镁合金气焊熔剂的配制:氟化锂36%,氟化钙17%,氟化钡20%,氟化镁18%,氟化钠9%,其中水分不可超过1%,其他杂质也不超过1%

按上述比例配配好物料之后,先将物料放置于炉中烘干。在烘干加热过程中,先是在120状态下保温20min,之后再升温到140保温1h,再加热到160保温30min。把烘干后的物料研碎,用100目筛子过筛而成为熔剂成品。在物料研碎和过筛过程中要注意不要使熔剂再次吸潮。最后将熔剂装入带色的玻璃瓶内封好以备生产使用。

气焊镁及镁合金时,也可选用“CJ401”铝气焊时的熔剂。这种熔剂是市售品,工艺性良好,对镁合金的焊接也适用。但焊后熔剂残渣对母材腐蚀性较大,焊后必须把焊缝两侧的残渣清除干净。

进行镁合金气焊时,也可用氯化物和氟化物组成的熔剂。其主要配方为:54%KCl+30%CaCl2+12%NaCl+4%NaF46%KCl+26%NaCl+24%LiCl+4%NaF。这两组熔剂均可使焊缝过程稳定,工艺性良好。从经验上看,前者可用于一般的气焊和气体保护焊,后者仅能用于氧-乙炔气焊。由于这一组熔剂氧化性较强,当工件表面上存在氢时,可使表面产生凹凸不平的现象,对母材腐蚀程度较大,焊后应清除干净。

3.3  铜及铜合金气焊熔剂

对纯铜或铜及铜合金进行气焊时,可采用CJ301(即铜气焊熔剂),也可按表7给出的配方自行配制。

7  铜及铜合金气焊熔剂配方举例

序号

      / %

     

脱水硼砂

硼酸

磷酸钠

木炭粉

石英砂

镁粉

1

100

  将市售硼砂在瓷制、耐火泥、石墨坩埚或不锈钢器皿中加热至700750,经1015min,去结晶水,倒出加以粉碎过筛

2

50

35

15

  将组成物混合后,在球磨机或研钵中研细

3

50

15

20

15

  将组成物混合后,在球磨机或研钵中研细

4

94

6

将组成物混合后密封在石墨坩埚中,加热到10501150℃,经5min,倒出加以磨碎

其中序号1熔剂适用于气焊铜合金薄板;当采用一般纯铜丝作焊丝时,最好用序号3或序号4熔剂。

铜及铜合金熔剂的用法:在焊前用清水将焊剂调成糊状,涂于焊件坡口及焊丝表面,或将焊丝在水玻璃溶液(水玻璃和水的比例为11)中浸湿后,放入熔剂槽中稍稍滚动一下,使焊丝表面均匀地沾上一层熔剂,然后在空气中晾干(1015min);也可将焊丝加热后放在熔剂中滚动,使焊丝表面沾上一层熔剂。

对黄铜进行气焊时,常用熔剂分为固体粉末熔剂和气体熔剂两类,熔剂成分见表8

8  黄铜气焊熔剂的成分

 

      / %

磷酸氢钠

氟化钠

硼酸甲酯

固体粉末熔剂

100

20

50

20

80

35

70

15

10

气体熔剂

75

25

黄铜气体熔剂由硼酸甲酯及甲醇组成,这种成分的混合极易挥发,其沸点为5456℃,蒸发的气体由乙炔带入火焰中与氧发生如下的反应,即

2BOCH33 +9O2===B2O3+6CO2+9H2O                           8

形成的硼酐(B2O3)凝结到母材及焊丝上,焊接时产生强烈的脱氧作用,与氧化物(Cu2OZnO)形成硼酸盐,以薄膜状态浮在熔池表面,能有效地防止黄铜中锌的蒸发。由于气体熔剂可以均匀地送入熔池,提高了焊接过程的稳定性和焊接质量,气体熔剂已成功地应用于黄铜气焊和堆焊上。气体熔剂消耗量一般应控制在每熔化1㎏焊丝消耗25g硼酸甲酯为宜,这样既能保证焊缝质量,又能有效地防止锌的蒸发。

3.4  铝及铝合金气焊熔剂

铝及铝合金气焊时,为了使焊接过程顺利进行,保证焊缝质量,气焊时需要加熔剂来去除铝表面的氧化膜及其他杂质。铝及铝合金熔剂是KNaCaLi等元素的氯化盐及氟化盐,经粉碎后过筛并按一定比例配制的粉状化合物。例如铝冰晶石(Na3AlF6)在1000时可以融解氧化铝,又如氯化钾(KCl)等可使难熔的氧化铝转变为易熔的氯化铝(AlCl3,熔点为183)。这种熔剂的熔点低,流动性好,还能改善熔化金属的流动性,使焊缝成形良好。

铝及铝合金气焊熔剂有含Li熔剂和无Li熔剂两种。含Li熔剂的氯化锂能改善熔渣的物理性能、降低熔渣的熔点和黏度,能较好地去除氧化膜,适用于薄板和全位置焊接。但氯化锂价格昂贵,而且吸潮性强。不含Li的熔剂熔点高、黏度大、流动性差,易产生焊缝夹渣,适用于厚大件的焊接。表9列举了这两类熔剂的成分,可以自行配制,也可以购买配制好的瓶装熔剂,如牌号为CJ401的铝气焊熔剂。

9  铝及铝合金的气焊熔剂组成配方

/ %

特性

冰晶石

NaF

CaF2

NaCl

KCl

BaCl2

LiCl

01

CJ401

02

03

04

05

 

20

45

7.59

 

8

 

4

2730

 

35

19

30

40

49.552

 

48

29

50

15

 

48

13.515

 

9

熔点约560

 

铝及铝合金气焊熔剂非常容易吸潮,所以应该对其瓶装密封,以防受潮换效。焊接时,应先用洁净水或蒸馏水将熔剂调成糊状,然后把它涂在接头上,或者浸涂在焊丝上。调好的糊状熔剂最好随调随用,不要久放,以免变质。

 

 
 
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