焊接材料(焊接材料的完整知识)

焊接所消耗的材料的总称是焊材，或简称焊材；如焊条、焊丝、金属粉末、焊剂、气体等。

覆盖电极:

电弧焊接用涂有药物的熔化电极称为焊条，简称焊条；药皮焊条由焊芯和药皮组成。

1.焊芯:

药皮焊条中被药皮覆盖的金属芯称为焊芯。

芯线既是电极(传导电流)又是填充金属(与熔化的基底金属结合形成焊缝)。

2.涂层:

药皮是将矿石粉、铁合金粉、有机物、化工产品等原料按一定比例配制后，压制在焊芯表面的一层涂层。

角色:

1)机械保护(气体和炉渣的联合保护)

产生气体和熔渣，隔离空气体，防止熔滴与熔池金属和空气体接触；凝固后的渣壳覆盖在焊缝表面，可以防止高温焊缝金属氧化和渗氮；

2)冶金处理(脱氧、脱磷、脱硫和合金化)

去除有害元素，补充合金元素。

3)改善焊接工艺性能(电弧稳定性)

电弧容易点燃，燃烧稳定，飞溅小，焊缝美观，熔渣容易除渣，适合全位置焊接等。

药皮的成分:

覆盖电极:

1)根据炉渣碱度分类:

A.酸性焊条:

特点:

(1)涂层含有更多的酸性氧化物。例如FeO、SiO2、TiO2等。

(2)工艺性好，焊缝成形美观，波纹细小；

(3)炉渣的氧化性强；

(4)交流和DC两用。

B.碱性焊条(低氢焊条)

特点:

(1)涂层含有更多的碱性氧化物。如大理石(CaCO3)和萤石(caf 2)；

(2)焊接时产生CO2和HF，降低了焊缝的氢含量，故又称为低氢焊条；

(3)焊缝具有较高的塑性和韧性，其工艺性和成形性不如酸性焊条，所以一般采用DC反接。

2)通过使用焊条进行分类

结构钢焊条、耐热钢焊条、不锈钢焊条、堆焊焊条、低温钢焊条、铸铁焊条、镍及镍合金焊条、铜及铜合金焊条、铝及铝合金焊条和特殊用途焊条。

3)根据涂层的化学成分分类。

氧化钛型焊条、钙钛氧化物型焊条、钛铁矿型焊条、氧化铁型焊条、纤维素焊条、低氢型焊条、石墨型焊条和盐基型焊条。

焊条型号是基于焊条国家标准的焊条主要特性的表示。焊条型号包括以下含义:焊条类别、焊条特性(芯金属类型、使用温度、熔敷金属化学成分、抗拉强度等。)、涂层类型和焊接电源。

药皮焊条品牌是根据药皮焊条的主要用途和性能特点对药皮焊条产品的特定称呼。焊条品牌分为十大类，如结构钢焊条、耐热钢焊条、不锈钢焊条等。

过程性能指数:

1)电弧稳定性:电弧容易点燃，保持稳定燃烧(无断弧、漂移、磁偏吹等。).

2)焊缝成型:成型好——指表面光滑，波纹细密美观，焊缝几何形状和尺寸正确。

3)不同位置焊接的适应性

全位置焊接适应性——所有的焊条都可以进行平焊，但有些焊条不适合横焊、竖焊和仰焊，所以其全位置焊接性能不好。

4)飞溅:焊接时从熔滴或熔池中飞出的金属颗粒称为飞溅。

5)清渣:指焊后焊缝表面清除渣壳的难易程度。

6)焊条熔化速度

是焊条焊接时单位时间内熔芯的质量和长度；相对来说，融化速度越高越好。

7)覆盖的焊条涂层发红

是指焊条在后半段使用时，由于温度过高，涂层变红、开裂或脱落的现象。

8)焊接烟尘

焊条的选择原则:

A.等强度原则——是指焊条熔敷金属的抗拉强度与待焊母材的抗拉强度相等或相近。

B.等韧性原则——这意味着焊条熔敷金属的韧性与待焊母材的韧性相等或相近。

C.等成分原则——这意味着焊条熔敷金属的化学成分与母材一致或接近。

焊条的储存:

1)焊条必须分类、分型号、分规格存放，以免混淆。

2)必须储存在通风良好、干燥的仓库中。用于重要焊接结构的焊条，尤其是低氢焊条，最好存放在专用仓库内，室内温度控制在5℃以上，相对湿度不超过60%。

3)焊条必须放在离地面和墙壁0.3m以上的木架上，以防受潮变质。

焊丝:

如今，随着焊接技术的进步，在焊接领域，不断向机械化和自动化方向发展，不仅可以获得更高的生产效率和更好的焊接质量，还可以大大改善生产和工作条件。为了更好地实现焊接的机械化和自动化，采用焊丝作为焊接材料。

焊接时用作填充金属或导电丝的焊丝称为焊丝。

焊丝的分类:

A.根据焊丝的制造方法和形状分类:

分为实芯焊丝和药芯焊丝。

B.根据其适用的焊接方法分类:

可分为埋弧焊丝、气体保护焊丝、电渣焊丝、堆焊丝、气焊丝等。

C.根据待焊接金属材料的性质分类:

可分为碳钢焊丝、低合金钢焊丝、不锈钢焊丝、镍基合金焊丝、铸铁焊丝和特种合金焊丝等。

D.按是否镀铜分类:镀铜焊丝和非镀铜焊丝。

实芯焊丝:将焊丝直接拉成目标丝径，不含粉末的焊丝称为实芯焊丝。

实心焊丝的生产工艺:

实心焊丝的类型:

实心焊丝品牌:

药芯焊丝:将薄钢带绕成不同截面形状，填充药粉，拉拔而成的一种焊丝，称为药芯焊丝。

填充的粉末称为药芯，其作用类似于包覆电极药皮。

药芯焊丝型号:

药芯焊丝品牌:

根据焊丝的结构，药芯焊丝可分为有缝和无缝。

无缝药芯焊丝可以镀铜，性能好，成本低，成为未来的发展方向。

药芯焊丝的生产工艺:

对于带缝药芯焊丝的生产，通常采用“钢带法”。

对于无缝药芯焊丝的生产，通常采用“钢管法”。

A.钢带法:

B.钢管法:

药芯焊丝(相对实芯焊丝)的优缺点:

优点:飞溅小，沉积速度快，生产效率高；对各种钢材的焊接适应性强；工艺性能好，焊缝成形美观；可以用较大的焊接电流进行全位置焊接。

缺点:焊丝制造工艺复杂，成本高；焊丝外观易生锈，粉末易吸潮；焊接时送丝比实心焊丝困难，粉尘重。

通量:

焊剂--埋弧焊中不可缺少的焊接材料。

焊接时熔化形成熔渣和气体，在熔融金属中起保护和冶金作用的颗粒状物质称为焊剂。

角色:

1)保护熔池金属；

2)向熔池供应合金元素。

焊剂的分类:

(1)按用途分类:可分为埋弧焊焊剂、电渣焊焊剂和堆焊焊剂；

(2)按制造方法分类:可分为熔炼焊剂和非熔炼焊剂。

(3)根据炉渣的碱度，可分为酸性焊剂、中性焊剂和碱性焊剂。

A.熔化熔剂:将一定比例的各种配料放入炉中熔化，经水冷造粒、干燥、筛分制成熔剂。

特点:

1)不易吸潮，使用前一般不干燥；

2)未熔化的焊剂可以重复使用；

3)熔化后迅速冷却，通常呈玻璃状；

4)在熔化焊剂中，不能向熔池中加入大量的合金元素，只能转移极少量的合金元素。

熔化焊剂:

主要成分:

二氧化硅:40 ~ 44%；MnO:32 ~ 38%；

氟化钙:3 ~ 7%；曹:≤8%。

B.非熔炼焊剂:

将各种粉末按配方混合，然后加入粘结剂制成一定粒径的小颗粒。烘烤或烧结后得到的焊剂称为非熔炼焊剂。

低温(400℃以下)烘烤的助焊剂称为粘结助焊剂；

在高温(700 ~ 1000℃)下烧结的焊剂称为烧结焊剂。

特点:

1)吸湿性比较大，使用前必须再次烘干；

2)制作简单，适用性强。

烧结焊剂:

根据炉渣碱度分类:

(1)酸通量(碱度b < 1.0)

熔渣主要是酸性氧化物，焊接性能好，焊缝成形美观。焊缝氧含量高，低温冲击韧性低。

(2)中性焊剂(碱度1.0 ~ 1.5)

熔敷金属的化学成分与焊丝相似，焊缝金属的氧含量降低。

(3)碱性焊剂(碱度B>1.5)

熔渣主要由碱性氧化物和氟化钙组成，焊缝金属含氧量低，冲击韧性高，抗拉强度好。

在现代科技工程中，如航空空板翅式散热器、火箭壳体、发动机喷管等。，都是高、精、尖的科技产品，容不得半点瑕疵，几乎所有的产品在品质上都应该是完美的。在这一点上，由于钎焊技术具有热影响小、精度高、适用性广、焊接效率高的优点，可以实现多焊缝、高精度、复杂零件的连接，广泛应用于高科技尖端领域的焊接。在钎焊过程中，焊料起着决定性的作用。

焊料:

为了实现两种材料(或零件)的结合，在间隙内或间隙旁加入的填充物称为焊料。

1.焊料要求:

(1)合适的熔点(比基材低几十度)；

(2)具有良好的润湿性；

(3)与母体材料充分溶解扩散；

(4)成分均匀稳定；

(5)经济安全(少用贵金属和有毒金属)。

2.焊料的分类:

1)根据熔点分类

软焊料(易熔焊料)——熔点低于450℃的焊料，如锡铅焊料、镉银焊料、铅银焊料等。

硬焊料(难熔焊料)——熔点高于450℃的焊料，如铝基、铜基、银基和镍基焊料。

2)根据主要化学成分分类

根据焊料的主要金属元素，称为基钎料，如钎料基钎料、锌基钎料等。

3)按形状分类

可分为线状、棒状、片状、箔状、粉末状或特殊状焊料(如环形焊料或糊状焊料等。).

3.焊料的应用:

(1)焊料:主要用于焊接低应力、低工作温度的工件，如各种电线的连接，仪器、仪表元件等电子电路的焊接。

(2)钎料:主要用于焊接应力大、工作温度高的工件，如自行车车架、硬质合金刀具、钻头等机械零件。

为了在钎焊过程中获得更好的焊接接头，我们有必要根据不同的钎剂合理地混合钎剂，并在钎焊过程中作为焊接材料使用。

钎焊剂:

钎焊用的钎剂称为钎焊剂，有膏状、粉状等。

2.焊料的作用:

1)去除焊料和基底金属表面的氧化物；

2)改善液态焊料对对接焊部分的润湿性；

3)保护焊件和液态焊料在钎焊过程中不被氧化。

3.焊料需要满足的条件:

1)有足够的能力去除母材和焊料表面的氧化物；

2)焊料的熔点和最低活性温度应低于焊料的熔点；

3)在焊接温度下足够的润湿性；

4)焊剂挥发物应该是无毒的；

5)焊料及其残渣对焊料和母材的腐蚀小，容易清除。

4.焊剂的分类:

1)焊料——450℃以下用于焊接的焊料，可分为无机焊料和有机焊料。

A.无机钎料(腐蚀性钎料)——成分为无机盐和无机酸，化学活性强，热稳定性好，能显著促进液态钎料对母材的润湿，但钎料的残留物有很强的腐蚀作用。

b有机焊料(无腐蚀性焊料)——其化学活性相对较弱，对母材几乎没有腐蚀作用。

如松香、胺、有机卤化物等。都是不腐蚀的焊料。

2)钎焊助焊剂——450℃以上钎焊用的助焊剂粘度大，活性温度高，必须在800℃以上使用，助焊剂残渣难以清除。

常用的钎焊剂是硼砂、硼酸及其混合物。在硼化物中加入碱金属和碱土金属的氟化物和氯化物，可以提高硼砂和硼酸钎剂的润湿能力，提高清除氧化物的能力，降低钎剂的熔化温度和活性温度。

焊接气体主要指气体保护焊(二氧化碳气体保护焊和惰性气体保护焊)使用的保护气体和气焊、气割使用的气体。焊接时，保护气体既是焊接区域的保护介质，又是产生电弧的气体介质。气焊和气割主要依靠气体燃烧产生的集中热量的高温火焰。

气体:

1.常用保护气体:

2.气焊和切割常用气体:

即助燃气体(O2)和可燃气体(乙炔C2H2)。

3.常用焊接气体的特性和用途:

4.混合气体在焊接中的应用；

1)Ar+ He:提高焊缝熔深，减少气孔，提高生产效率。适用于铜、铝及其合金、钛、锆等金属。

2)Ar+H2:氢的加入可以提高电弧温度，增加母材的热输入，抑制CO气孔。混合气体为还原性气体，适用于镍及其合金和不锈钢管。

3)Ar+N2:加入N2会提高电弧温度。添加少量N2可以改善电弧刚度和焊缝成形，适用于铜、铝等有色金属的焊接。

4) Ar+O2: Ar+O2(低含量)氧含量为1 ~ 5%，能改善溶液润湿性，减少气孔，稳定电弧，适用于焊接不锈钢(包括低碳钢和低合金钢)。

Ar+O2(高含量)氧含量在20%左右，可以提高生产效率，减少气孔，提高焊缝的冲击韧性。适用于碳钢和低合金结构钢。

5)Ar+CO2:电弧稳定，飞溅小，轴向喷射过渡容易，焊缝成形好，适用范围广(可用于喷射过渡或短路过渡)。

6)氩气+二氧化碳+氧气:

结果表明，80% Ar+15%CO2+5%O2的混合气体是焊接低碳钢和低合金钢的最佳气体，在焊缝成形、接头质量、熔滴过渡和电弧稳定性方面都非常令人满意。

7)CO2+O2:熔敷速度快，渗透深，焊缝金属氢含量低，焊接规范强(大电流)，电弧稳定，飞溅小。