烧结型焊剂不但具有优良的焊接工艺.pptx
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1、焊接物理焊接物理(Welding Physics)山东大学材料科学与工程学院山东大学材料科学与工程学院 孙俊生孙俊生第6章 焊剂设计基础焊剂是焊接时能熔化形成熔渣和气体,对熔化焊剂是焊接时能熔化形成熔渣和气体,对熔化金属起保护和冶金处理作用的颗粒状物质。金属起保护和冶金处理作用的颗粒状物质。焊剂和焊丝是埋弧焊、电渣焊时使用的焊接材焊剂和焊丝是埋弧焊、电渣焊时使用的焊接材焊剂和焊丝是埋弧焊、电渣焊时使用的焊接材焊剂和焊丝是埋弧焊、电渣焊时使用的焊接材料。焊剂相当于焊条药皮,焊丝相当于焊条药料。焊剂相当于焊条药皮,焊丝相当于焊条药料。焊剂相当于焊条药皮,焊丝相当于焊条药料。焊剂相当于焊条药皮,焊丝
2、相当于焊条药芯。焊剂与焊丝配合使用是决定焊缝金属化学芯。焊剂与焊丝配合使用是决定焊缝金属化学芯。焊剂与焊丝配合使用是决定焊缝金属化学芯。焊剂与焊丝配合使用是决定焊缝金属化学成分和性能的重要因素。成分和性能的重要因素。成分和性能的重要因素。成分和性能的重要因素。埋弧焊、电渣焊多用于焊接钢,少数用于焊接埋弧焊、电渣焊多用于焊接钢,少数用于焊接埋弧焊、电渣焊多用于焊接钢,少数用于焊接埋弧焊、电渣焊多用于焊接钢,少数用于焊接有色金属。有色金属。有色金属。有色金属。焊剂现状中国熔炼焊剂是20世纪50年代从前苏联引进的技术。在埋弧焊发展初期到80年代末,主要使用熔炼焊剂。全国生产熔炼焊剂的企业约有60家,
3、主要分布在广西、湖南、河南、山东、上海、安徽、四川、福建等地。产品品种有20多个,主要用于低碳钢、低合金钢焊接及建筑钢筋压力焊。年消费量30余万吨。在熔炼焊剂中70%以上用于建筑钢筋压力焊。30%用于造船、锅炉压力容器、桥梁和钢结构的埋弧自动焊。在这30%的埋弧焊剂中,80%以上是高锰型431焊剂,其他用于不锈钢、耐热钢、堆焊的焊剂每年12万吨。烧结焊剂的发展有30年历史,品种发展很快,有30多种。全国生产烧结焊剂的企业约30家,主要分布在河南、辽宁、山东、上海、黑龙江、湖南、安徽、云南等地,年产量约10万吨。主要用于低碳钢、低合金钢、高合金钢、耐热钢和不锈钢的焊接。烧结焊剂的需求量逐渐增加,
4、如浦东大桥和芜湖长江大桥,输油、输气、输煤用钢管的焊接均使用大量的烧结焊剂。随着中国钢结构的快速发展,烧结焊剂的生产和消费也不断增加。中国埋弧焊焊接材料的产量也将维持在整个焊接材料产量的10%左右。从长远看,由于烧结焊剂与熔炼焊剂相比,具有无污染、易于机械化和自动化生产、焊剂碱度调整范围大、添加合金元素灵活等优点,在工业中的应用将会逐渐增加。中国烧结焊剂生产企业,大多使用国产或自制设备,搅拌机多采用焊条用的双S搅拌机搅拌机、造粒设备造粒设备五花八门、烧结烧结炉炉多种多样,致使焊剂的外观质量与国外相比存在差距。如颗粒强度低、颗粒圆度不好(有的呈片状或多边形状)、粒度分布不均匀等,给使用造成不便。
5、因此,企业应逐步提高生产自动化程度,以保证产品质量的稳定与提高。焊剂发展方向熔炼焊剂开发适合中国资源特点的中锰、低锰型熔炼焊剂产品,并推广应用;生产强度为400 MPa以上的钢筋压力焊焊剂;开发高强度、低温韧性好的埋弧焊丝-焊剂组合;开发节能、环保、高效型焊丝-焊剂组合。烧结焊剂普通烧结焊剂:进一步稳定焊接工艺性能,提高产品质量,降低焊剂成本,满足市场需求。高等级管线钢配套焊剂:研究和开发适应X-100及X-120级钢焊接的高强度、高韧性、高焊速的烧结焊剂。低合金高强钢配套焊剂:高强钢焊接用焊剂从提高低温冲击韧性入手,细化晶粒,获得针状铁素体组织,解决埋弧焊时大热输入造成的组织粗大问题。特种不
6、锈钢配套焊剂:对奥氏体焊缝金属进行合金化和变质处理,使其具有更高的抗裂和抗蚀性能。特种耐热钢配套焊剂:特种耐热钢广泛应用于锅炉压力容器的焊接,目前国内高效优质的特种耐热钢配套埋弧焊剂有待国产化研发。低氢型焊剂:烧结焊剂的扩散氢含量与碱性渣系的关系正在研究中,低氢型焊剂满足高强钢抗冷裂的焊接技术要求,具有广泛的应用领域。高效铁粉型焊剂:研发重点是焊剂渣系、脱氢方式,以及对铁粉的要求。堆焊焊剂:开发适用于各种用途的系列堆焊焊剂,如堆焊锻模、切削工具、高速耐磨机件、轧辊、连铸辊用的烧结焊剂。特别是改进和开发丝极、带极、药芯焊丝用的烧结型堆焊焊剂,具有较好的应用前景。6.1 焊剂的分类焊剂的分类焊剂可
7、按焊剂的用途和制造方法、化学成分、化焊剂可按焊剂的用途和制造方法、化学成分、化学性质、颗粒结构等进行分类。学性质、颗粒结构等进行分类。熔炼焊剂和非熔炼焊剂两类。熔炼焊剂和非熔炼焊剂两类。.按制造方法分类按制造方法分类按制造方法分类按制造方法分类特点 可制成酸性、碱性、高碱性;可加脱氧剂、合金剂,抗锈、合金能力强。吸潮性强,不易保存。(1)非熔炼焊剂(相当于焊条药皮的组成和结构)n分类 粘结焊剂和烧结焊剂(烘焙温度不同)粉粉状状配配料料加水加水玻璃玻璃粘合粘合成成团团粒粒化化约约400400低温烘干低温烘干约约10001000高温烧结高温烧结粘结焊剂粘结焊剂烧结焊接烧结焊接(2 2)熔炼焊剂)熔
8、炼焊剂)熔炼焊剂)熔炼焊剂(占焊剂总量的(占焊剂总量的90%90%)块状块状块状块状组分组分组分组分电弧炉熔炼电弧炉熔炼电弧炉熔炼电弧炉熔炼1500-15501500-1550水冷水冷水冷水冷炸裂炸裂炸裂炸裂烘干烘干烘干烘干粉碎粉碎粉碎粉碎过过过过筛筛筛筛n特点特点特点特点多数为多数为多数为多数为MnOMnO、SiOSiO2 2、CaFCaF2 2为主的酸性、中性为主的酸性、中性为主的酸性、中性为主的酸性、中性焊剂、工艺性能好;焊剂、工艺性能好;焊剂、工艺性能好;焊剂、工艺性能好;不能含脱氧剂和合金剂,合金化能力差;不能含脱氧剂和合金剂,合金化能力差;不能含脱氧剂和合金剂,合金化能力差;不能含
9、脱氧剂和合金剂,合金化能力差;抗潮性极强,可长期保存,用前不烘干。抗潮性极强,可长期保存,用前不烘干。抗潮性极强,可长期保存,用前不烘干。抗潮性极强,可长期保存,用前不烘干。n分类分类分类分类 可按化学成分细分可按化学成分细分可按化学成分细分可按化学成分细分2.2.按焊剂颗粒结构分按焊剂颗粒结构分按焊剂颗粒结构分按焊剂颗粒结构分 (1)(1)玻璃状焊剂玻璃状焊剂玻璃状焊剂玻璃状焊剂 呈透明状颗粒呈透明状颗粒呈透明状颗粒呈透明状颗粒 (2)(2)结晶状焊剂结晶状焊剂结晶状焊剂结晶状焊剂 颗粒具有结晶体特点颗粒具有结晶体特点颗粒具有结晶体特点颗粒具有结晶体特点 (3)(3)浮石状焊剂浮石状焊剂浮石
10、状焊剂浮石状焊剂 泡沫状颗粒,结构松散泡沫状颗粒,结构松散泡沫状颗粒,结构松散泡沫状颗粒,结构松散结构较结构较致密致密(1)按氧化物性质分 酸性、中性、碱性(2)按SiO2含量分 高硅(SiO230%)中硅(SiO2 10-30%)低硅(SiO230%)中Mn(MnO 15-30%)低Mn(MnO 2-15%)无Mn(MnO30%)中F(CaF2 10-30%)低F(CaF210%)3.按熔炼焊剂化学成分分类按熔炼焊剂化学成分分类4.按焊剂化学性质分(1)(1)氧化性焊剂氧化性焊剂氧化性焊剂氧化性焊剂 对金属有较强的氧化作用。对金属有较强的氧化作用。对金属有较强的氧化作用。对金属有较强的氧化作
11、用。SiOSiO2 2、MnOMnO、FeOFeO含量大。含量大。含量大。含量大。(2)(2)弱氧化性焊剂弱氧化性焊剂弱氧化性焊剂弱氧化性焊剂 对金属的氧化作用较弱。对金属的氧化作用较弱。对金属的氧化作用较弱。对金属的氧化作用较弱。SiOSiO2 2、MnOMnO、FeOFeO等等等等活性氧化物含量较少。活性氧化物含量较少。活性氧化物含量较少。活性氧化物含量较少。(3)(3)中性中性中性中性(惰性惰性惰性惰性)焊剂焊剂焊剂焊剂 由由Al2 2O3 3、CaO、MgO、CaF2 2等组成,基本不等组成,基本不含含SiO2 2、MnO、FeO等氧化物,对金属没有氧等氧化物,对金属没有氧化作用。化作
12、用。二.焊剂型号与牌号(一)焊剂的型号(一)焊剂的型号焊剂型号根据国家标准划分,划分原则是根焊剂型号根据国家标准划分,划分原则是根据埋弧焊焊缝金属的力学性能。据埋弧焊焊缝金属的力学性能。如如如如HJ403-H08MnAHJ403-H08MnAHJ X1 X2 X3 HXXX埋弧焊用焊剂埋弧焊用焊剂埋弧焊用焊剂埋弧焊用焊剂焊缝金属的拉伸力学性能焊缝金属的拉伸力学性能焊缝金属的拉伸力学性能焊缝金属的拉伸力学性能拉伸试样和冲击试样的状态拉伸试样和冲击试样的状态拉伸试样和冲击试样的状态拉伸试样和冲击试样的状态焊缝金属冲击吸收功不焊缝金属冲击吸收功不焊缝金属冲击吸收功不焊缝金属冲击吸收功不小于小于小于小
13、于27J27J的最低实验温度的最低实验温度的最低实验温度的最低实验温度焊丝牌号焊丝牌号焊丝牌号焊丝牌号3、4、50 焊态 1 HT0 6拉伸试样和冲击试样的状态拉伸试样和冲击试样的状态拉伸试样和冲击试样的状态拉伸试样和冲击试样的状态X X2 2 0 0焊态;焊态;焊态;焊态;11焊后热处理状态(焊后热处理状态(焊后热处理状态(焊后热处理状态(6206201h1h)焊缝金属的拉伸力学性能焊缝金属的拉伸力学性能焊缝金属的拉伸力学性能焊缝金属的拉伸力学性能X1X1X1抗拉强度/MPa屈服强度/MPa伸长率/%3410550 30322.04410550 330 22.05480650 437 22.
14、0最低试验温度最低试验温度最低试验温度最低试验温度X X3 3()X30123456试验温度0-20-30-40-50-60(二)焊剂牌号(1)(1)牌号前加牌号前加牌号前加牌号前加“HJ(HJ(焊剂焊剂焊剂焊剂)”)”两字表示埋弧焊及电渣两字表示埋弧焊及电渣两字表示埋弧焊及电渣两字表示埋弧焊及电渣焊用熔炼型焊剂焊用熔炼型焊剂焊用熔炼型焊剂焊用熔炼型焊剂。(2)(2)牌号第一数字表示焊剂中牌号第一数字表示焊剂中牌号第一数字表示焊剂中牌号第一数字表示焊剂中MnOMnO含量含量含量含量 HJHJ无锰无锰 HJHJ低锰低锰 HJHJ中锰中锰 HJHJ高锰高锰焊剂牌号形式上与焊剂型号相同,但数字含义焊
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