在选择焊条时,应根据焊接对象的具体条件来决定。
1)根据被焊工件对力学性能、化学成分的要求,来选择相应的焊条。对于结构钢(低碳钢、中碳钢、普通低合金钢等)的焊接,一般偏重于要求保证力学性能,只要求焊缝金属的力学性能不低于被焊金属的力学性能,也就是按结构钢的强度选择相应强度等级的焊条,就是通常所说的焊缝金属应与母材“等强度”,而对于化学成分并不要求相同或相近。
对于有特殊性能要求的焊件(如耐腐蚀、耐高温、耐磨损),则应根据其具体要求来选择相应的焊条,使焊条焊缝金属的化学成分应符合或接近母材的化学成分。
有的被焊工件(母材),既要求保证一定的力学性能,又要保证一定的化学成分,所以在选择焊条时,应分清主次,分别对待。
2)根据焊件的工作条件和结构形式来选择焊条。例如,焊件本身结构较复杂且工作时承受动载荷,由于焊缝收缩产生较大的内应力,容易产生裂纹,故应选用性能较好的低氢型焊条。
总之,选择焊条时,一般对于焊接质量要求较高的应选择低氢型焊条,对于焊接质量要求较低的可选用酸性焊条。同时要考虑施工条件,可选用适用性较强、交或直流均可、各种位置均能焊接的焊条。
1.非合金钢及细晶粒钢焊条标准中有关药皮的解释和焊条的选择
1)E4301、E5001型焊条。这两类焊条为钛铁矿型。药皮中含有的钛铁矿大于或等于30%(质量分数),熔渣流动性好,电弧吹力较大,熔深较深,渣覆盖良好,脱渣容易,飞溅一般,焊波整齐。这两类焊条适用于全位置焊接,焊接电流为交流或直流正、反接,主要焊接较重要的碳钢结构。
2)E4303、E5003型焊条。这两类焊条的钛钙型。药皮中含30%(质量分数)以上的氧化钛和20%(质量分数)以下的钙或镁的碳酸盐矿,熔渣流动性良好,脱渣容易,电弧稳定,熔深适中,飞溅少,焊波整齐。这两类焊条适用于全位置焊接,焊接电流为交流或直流正、反接,主要焊接较重要的碳钢结构。
3)E4310、E5010型焊条。这两类焊条为高纤维素钠型。药皮中纤维素含量较高,电弧稳定。焊接时,有机物在电弧区分解产生大量的气体以保护熔敷金属,电弧吹力大,熔深较深,熔化速度快,熔渣少,脱渣容易,熔渣覆盖较差。通常限制采用大电流焊接。这两类焊条适用于全位置焊接,特别适用于立焊、仰焊的多道焊和有较高射线探伤要求的焊缝,也可用于向下立焊。焊接电流为直流反接。主要焊接一般的碳钢结构,如管道和阀门等,也可以用于打底焊接。
4)E4311、E5011型焊条。这两类焊条为高纤维素钾型。药皮在与E4310型焊条相似的基础上添加了少量的钙与钾的化合物,电弧稳定。焊接电流为交流或直流反接,适用于全位置焊接。焊接工艺性能与E4310相似,但采用直流反接时熔深浅。这两类焊条主要焊接一般的碳钢结构,如管道、低压碳钢阀门等,也可用于打底焊接。
5)E4312型焊条。该类焊条为高钛钠型。药皮中含35%(质量分数)以上的氧化钛,还含有少量的纤维素、锰铁、硅酸盐及钠水玻璃等,电弧稳定,再引弧容易,通常适用于向上立焊或向下立焊。焊接电流为交流或直流正接。这类焊条主要焊接一般的碳钢结构和薄板结构,也可以用于盖面焊接。
6)E4313型焊条。该类焊条为高钛钾型。药皮在与E4312型焊条药皮相似的基础上采用钾水玻璃作粘结剂。电弧比E4312稳定,工艺性能、焊缝成形比E4312好。这类焊条适用于全位置焊接,焊接电流为交流或直流正、反接,主要焊接一般的碳钢结构和薄板结构,也可以用于盖面焊接。
7)E5014型焊条。该类焊条为铁粉钛型。药皮在与E4313型焊条药皮相似的基础上添加了铁粉,熔敷效率较高,适用于全位置焊接,焊缝表面光滑,焊波整齐,脱渣性很好,角焊缝略凸,焊接电流为交流或直流正、反接。这类焊条主要焊接一般的碳钢结构。
8)E4324、E5024型焊条。这两类焊条为铁粉钛型。药皮与E5014型焊条药皮相似,铁粉量比E5014多,药皮比E5014厚,熔敷效率高,适宜平焊和平角焊、飞溅少,焊缝表面光滑,焊接电流为交流或直流正、反接。这类焊条主要焊接一般的碳钢结构。
9)E4320型焊条。该类焊条为氧化铁型。药皮中含有多量的氧化铁及较多的锰铁脱氧剂,电弧吹力大,熔深较深,电弧稳定,再引弧容易,熔化速度快,渣覆盖好,脱渣性好,焊缝成形好,略带凹度,飞溅稍大。这类焊条不宜焊薄板,适用于平焊及平角焊,焊接电流为交流或直流正接,主要焊接重要的碳钢结构。
10)E4327、E5027型焊条。这两类焊条为铁粉氧化铁型。药皮在与E4320型焊条基本相似的基础上添加了大量的铁粉,熔敷效率很高,电弧吹力大,焊缝成形好,飞溅少,脱渣性好,焊缝稍凸。这两类焊条适用于平焊和平角焊,焊接电流为交流或直流正接,可采用大电流焊接,主要焊接较重要的碳钢结构。
11)E4315、E5015型焊条。这两类焊条为低氢钠型。药皮主要组成物是碳酸盐矿和萤石,碱度较高,熔渣流动性好,焊接工艺性能一般,焊波较粗,角焊缝略凸,熔深适中,脱渣性较好,焊接时要求焊条干燥并采用短弧焊。这两类焊条可全位置焊接,焊接电流为直流反接,熔敷金属具有良好的抗裂性和力学性能,主要焊接重要的碳钢结构,也可焊接与焊条强度相当的低合金钢结构。
12)E4316、E5016型焊条。这两类焊条为低氢钾型。药皮在与E4315和E5015型焊条药皮基本相似的基础上添加了稳弧剂(如钾水玻璃等),电弧稳定,工艺性能、焊接位置与E4315和E5015型焊条相似,焊接电流为交流或直流反接。这两类焊条的熔敷金属具有良好的抗裂性和力学性能,主要焊接重要的碳钢结构,也可以焊接与焊条强度相当的低合金钢结构。
13)E5018型焊条。该类焊条为铁粉低氢型。药皮在与E5015和E5016型焊条基本相似的基础上添加了约25%(质量分数)的铁粉,药皮略厚,焊接电流为交流或直流反接,焊接时应采用短弧。这类焊条适用于全位置焊接,飞溅较少,熔深适中,熔敷效率较高,焊缝成形较好,但角焊缝较凸。主要用于焊接重要的碳钢结构,也可以焊接与焊条强度相当的低合金钢结构。
14)E5048型焊条。这类焊条为铁粉低氢型,具有良好的向下立焊性能,其他方面与E5018型焊条一样。
15)E4328、E5028型焊条。这两类焊条为铁粉低氢型。药皮与E5016型焊条相似,药皮中添加了大量的铁粉,药皮很厚,熔敷效率很高。这两类焊条适用于平焊和平角焊,焊接电流为交流或直流反接。主要用于焊接重要的碳钢结构,也可以焊接与焊条强度相当的低合金钢结构。
16)E5016-1、E5018-1型焊条。这两类焊条除取E5016、E5018型焊条锰含量的上限外,其工艺性能和焊缝金属的化学成分与E5016、E5018型一样。这两类焊条通常用于焊缝脆性转变温度较低的结构。
2.热强钢焊条标准有关规定的简要说明
1)按GB/T 5118—2012标准检验熔敷金属的性能时,焊条尺寸、焊接电流、板厚、接头形式、预热及道间温度、表面状况、母材成分、稀释率等都会影响性能。标准采用了合理的焊接工艺以减少上述因素的影响。实际生产条件不同,可能会使熔敷金属的性能发生很大变化。例如道间温度的范围可能会从摄氏零度以下到零上几百度,因此不可能有一个温度或适当的温度范围能代表实际生产中遇到的各种情况。在特殊的生产条件下,焊缝性能可能会相应地变化,与GB/T5118—2012所要求的数值不完全一致或有较大的差异。例如在低温下室外焊制的单道角焊缝或厚板焊缝,其塑性可能会比标准所要求的值或正常值低,但这并不能说明焊条和焊缝不符合标准,而只能说明特殊的生产条件比标准所要求的试验条件更苛刻。
2)焊缝金属在焊后的一段时间内会有相当数量的氢逐渐从焊缝中逸出。室温下经过2~4周后,或(100±5)℃经24~28h,或在(250±10)℃经6~8h后,氢都可以逸出。随含氢量的变化,焊缝的抗拉强度、屈服强度和冲击韧度变化较小,而焊缝的塑性可以增加到正常值。因此,标准要求在进行拉伸试验之前,对E5010-G、E5510-G型焊条的试件要在(100±5)℃经24~48h或(250±10)℃经6~8h去氢处理,以减少试验误差。
3)当焊缝进行焊后热处理时,加热温度和保温时间十分重要。随加热温度和保温时间的增加,屈服强度和抗拉强度可能会有所降低。采用相同焊接工艺和同一型号的低氢焊条焊制的焊缝(包括道间温度也相同),在焊后状态和热处理状态下的抗拉强度和屈服强度可能会有较大的差别。相反,采用相同焊接工艺和同一型号的低氢焊条焊制的两个消除应力后的焊缝,除非其道间温度和消除应力时间不同,否则其抗拉强度和屈服强度十分接近。
4)由于不同制造厂的生产工艺和生产设备的差异,同一型号焊条的性能可能有差别。
5)角焊缝试验用来检验焊条的工艺性能。它包括焊缝成形、咬边、熔渣覆盖、焊脚尺寸和抗裂性。角焊缝试验也是一种很好的、经济的检验焊缝根部熔透性(评价焊条工艺性能的一个重要指标)的方法。由于角焊缝中出现的气孔与母材、焊接工艺及焊工操作技术等因素有关,因此不检验内部气孔。
6)标准中各种焊条的缺口韧性一般都可以满足使用要求。标准中对某些焊条的冲击吸收能量作了规定,特别是对于有低温冲击性能要求的钢种,可用标准来指导选择焊条。但是应特别注意试板焊接、试样加工和试验过程,否则同一种焊条的冲击试验结果可能有相当大的差别。
7)低氢型(EXX15-X和EXX16-X)和铁粉低氢型(EXX18-X)焊条容易吸潮,而且熔敷金属中的扩散氢含量要求很低,在储运这些焊条时要注意。如果焊条吸收过量水分,可以烘干后重新储存。烘干温度和时间由焊条的制造方式、存放的相对湿度和温度来决定。
3.不锈钢焊条的用途和熔敷金属的性能及焊条药皮类型
(1)不锈钢焊条的用途和熔敷金属的性能
1)E209型焊条。通常用于焊接相同类型的不锈钢,也可以用于异种钢的焊接(如低碳钢和不锈钢),还可以直接在低碳钢上堆焊以防腐蚀。
2)E219型焊条。通常用于焊接相同类型的不锈钢,也可以用于异种钢的焊接(如低碳钢和不锈钢),还可以直接在低碳钢上堆焊以防腐蚀。
3)E240型焊条。通常用于焊接相同类型的不锈钢,也可以用于异种钢的焊接(如低碳钢和不锈钢),还可以直接在低碳钢上堆焊以防腐蚀和耐磨损。
4)E307型焊条。通常用于异种钢的焊接,如奥氏体锰钢与碳钢锻件或铸件的焊接。焊缝强度中等,具有良好的抗裂性。
5)E308型焊条。通常用于焊接相同类型的不锈钢,如Cr18Ni9和Cr18Ni12型不锈钢。
6)E308H型焊条。除含碳量限制在上限外,熔敷金属合金元素含量与E308相同。由于含碳量高,故在高温下具有较高的抗拉强度和蠕变强度。
7)E308L型焊条。除含碳量低外,熔敷金属合金元素含量与E308相同。由于含碳量低,故在不含铌、钛等稳定剂时也能抵抗因碳化物析出而产生的晶间腐蚀,但与铌稳定化的焊缝相比,其高温强度较低。
8)E308Mo型焊条。除含钼量较高外,熔敷金属合金元素含量与E308相同。通常用于焊接相同类型的不锈钢。当希望熔敷金属中的铁素体含量超过E316型焊条时,也可以用于Cr18Ni12Mo型不锈钢锻件的焊接。
9)E308LMo型焊条。通常用于焊接相同类型的不锈钢,当希望熔敷金属中铁素体含量超过E316型焊条时,也可以用于Cr18Ni12Mo型不锈钢锻件的焊接。
10)E309型焊条。通常用于焊接相同类型的不锈钢,也可以用于焊接在强腐蚀介质中使用的要求焊缝合金元素含量较高的不锈钢或用于异种钢的焊接,如Cr18Ni9型不锈钢与碳钢的焊接。
11)E309L型焊条。除含碳量较低外,熔敷金属合金元素含量与E309相同。由于含碳量低,因此在不含铌、钛等稳定剂时也能抵抗因碳化物析出而产生的晶间腐蚀。但与铌稳定化的焊缝相比,其高温强度较低。
12)E309Nb型焊条。除含碳量较低并加入铌以外,熔敷金属合金元素含量与E309相同。铌使焊缝金属的抗晶间腐蚀能力和高温强度提高。通常用于06Cr18Ni11Nb复合钢板的焊接或在碳钢上堆焊。
13)E309Mo型焊条。除含碳量较低并加入钼外,熔敷金属中的合金元素含量与E309相同。通常用于06Cr17Ni12Mo2复合钢板的焊接或在碳钢上堆焊。
14)E309LMo型焊条。熔敷金属合金元素含量除含碳量低以外与E309Mo相同。由于熔敷金属含碳量低,因此焊缝抗晶间腐蚀能力较强。
15)E310型焊条。通常用于焊接相同类型的不锈钢,如06Cr25Ni20不锈钢。
16)E310H型焊条。除含碳量较高外,熔敷金属合金元素的含量与E310相同。通常用于相同类型的耐热、耐腐蚀不锈钢铸件的焊接和补焊。不宜在高硫气氛中或者有剧烈热冲击的条件下使用,因为在820~870℃下长时间停留时,可促使形成σ相和二次碳化物,降低耐蚀性和韧性。
17)E310Nb型焊条。除降低含碳量并加入铌外,熔敷金属合金元素含量与E310相同。通常用于焊接耐热的铸件、06Cr18Ni11Nb复合钢板或在碳钢上堆焊。
18)E310Mo型焊条。除降低含碳量并加入钼外,熔敷金属合金元素含量与E310相同。常用于耐热铸件06Cr17Ni12Mo2复合钢板的焊接,或在碳钢上堆焊。
19)E312型焊条。通常用于高镍合金与其金属的焊接。焊缝金属为奥氏体基体上与分布其上的大量铁素体构成的双相组织,即使在被大量奥氏体形成元素所稀释时仍保持双相组织,因此具有较高的抗裂能力。不宜在420℃以下温度使用,以避免二次脆化相的形成。
20)E316型焊条。通常用于焊接06Cr17Ni12Mo2不锈钢及类似的合金。由于钼提高了焊缝的抗蠕变能力,因此也可以用于焊接在较高温度下使用的不锈钢。当焊缝金属存在连续或非连续网状铁素体和焊缝金属的铬钼比为8.5~10,并且焊缝金属在腐蚀介质中时,焊缝金属可能会发生快速腐蚀。
21)E316H型焊条。除碳含量限制在上限外,熔敷金属合金元素含量与E316相同。由于含碳量较高,故在高温下具有较高的抗拉强度和蠕变强度。
22)E316L型焊条。除含碳量较低外,熔敷金属合金元素含量与E316相同。由于含碳量低,因此在不含铌、钛等稳定剂时也能抵抗因碳化物析出而产生的晶间腐蚀。通常用于焊接低碳含钼奥氏体钢,当焊缝金属含碳量限制在0.04%(质量分数)以下时,在绝大多数情况下都可以防止晶间腐蚀。高温强度不如E316H型焊条。
23)E317型焊条。熔敷金属中合金元素含量(特别是钼)略高于E316型焊条。通常用于焊接同类型的不锈钢,可在强腐蚀条件下使用。
24)E317L型焊条。除含碳量较低外,熔敷金属中合金元素的含量与E317相同。由于含碳量低,因此在不含铌、钛等稳定剂时也能抵抗因碳化物析出而产生的晶间腐蚀。焊缝强度不如E317型焊条。
25)E317MoCu型焊条。熔敷金属中含铜量较高,因此具有较高的耐蚀性。通常用于焊接同类型的含铜不锈钢。
26)E317LMoCu型焊条。熔敷金属中含钼量较高并含有铜,因此在硫酸介质中具有较高的耐蚀性。通常用于焊接在稀、中浓度硫酸介质中工作的同类型超低碳不锈钢。(www.xing528.com)
27)E318型焊条。除加铌外,熔敷金属中合金元素含量与E316相近。铌提高了焊缝金属抗晶间腐蚀能力。通常用于焊接相同类型的不锈钢。
28)E318V型焊条。除加钒外,熔敷金属中合金元素与E316相近。钒提高了焊缝金属热强性和耐蚀性。通常用于焊接相同类型的含钒不锈钢。
29)E320型焊条。熔敷金属中加入铌后,提高了抗晶间腐蚀能力。通常用于焊接各种化工设备,如在硫酸、亚硫酸及其盐类等强腐蚀介质中工作的相同类型不锈钢,也可以用于焊接不进行焊后热处理的相同类型的不锈钢。当熔敷金属中不含铌时,可用于含铌不锈钢铸件的焊补,但焊后必须进行固溶处理。
30)E320LR型焊条。除碳、硅、硫、磷的含量较低外,熔敷金属合金元素含量与E320相同。常用于为获得含有铁素体的奥氏体不锈钢的焊接。焊缝强度比E320型焊条低。
31)E330型焊条。通常用于焊接在980℃以上工作的、要求具有耐热性能的设备,并广泛用于相同类型的不锈钢铸件的补焊及铸造合金与锻造合金的焊接。
32)E330H型焊条。除含碳量较高外,熔敷金属中合金元素含量与E330相同。常用于相同类型的耐热及耐腐蚀高合金铸件的焊接和补焊。
33)E330MoMnWNb型焊条。除加入钨、铌及较高的锰、钼外,熔敷金属中合金元素含量与E330相同。通常用于在850~950℃高温下工作的耐热及耐腐蚀高合金钢,如Cr20Ni30和Cr18Ni37型不锈钢等的焊接和补焊。
34)E347型焊条。用铌或铌加钽作稳定剂,提高抗晶间腐蚀的能力。常用于焊接以铌或钛作稳定剂、成分相近的铬镍合金。
35)E349型焊条。熔敷金属中加入钼、钨及铌后,使焊缝金属具有良好的高温强度。熔敷金属中的铁素体含量较高,有助于提高焊缝的抗裂性能。常用于焊接同类型的不锈钢。
36)E383型焊条。通常用于焊接与其成分相近的母材和其他类型不锈钢。E383型焊缝金属可在硫酸和磷酸介质中应用。由于碳、硫和磷的含量低,故可减少焊缝金属热裂纹和常在奥氏体不锈钢焊缝金属中产生的裂纹。
37)E385型焊条。通常用于焊接在硫酸和一些含有氯化物介质中使用的不锈钢。当要求改善在某些介质中的耐蚀性时,也可以用于焊接022Cr19Ni13Mo不锈钢。由于碳、硅、硫、磷的含量低,故可减少焊缝金属热裂纹和常在奥氏体不锈钢焊缝金属中产生的裂纹。
38)E410型焊条。焊接接头属于空气淬硬型材料,因此焊接时需要进行要预热和焊后热处理,以获得良好的塑性。通常用于焊接相同类型的不锈钢,也用于在碳钢上堆焊,以提高抗腐蚀和擦伤的能力。
39)E410NiMo型焊条。与E410型焊条相比,熔敷金属中镍含量较高,以限制焊缝组织中的铁素体含量,减少对力学性能的有害影响。焊缝的焊后热处理温度不应超过620℃,温度过高时可能会使焊缝组织中未回火的马氏体在冷却到室温后重新淬火。
40)E430型焊条。熔敷金属中含铬量较高,在通常使用条件下具有优良的耐蚀性,在热处理后又可获得足够的塑性。焊接时,通常需要进行预热和焊后热处理。只有经过热处理后,焊接接头才能获得理想的力学性能和耐蚀性。
41)E630型焊条。通常用于焊接Cr16Ni14型沉淀硬化型不锈钢。熔敷金属化学成分限制了马氏体组织中网状铁素体的存在,减少了对力学性能的不利影响。根据使用条件和焊接接头的尺寸不同,焊缝可在焊后经沉淀硬化处理或经固溶和沉淀硬化处理,也可在焊后状态下使用。
42)E16-8-2型焊条。通常用于焊接高温、高压不锈钢管路。焊缝具有良好的热塑性,即使在较大的拘束条件下,仍具有较强的抗裂能力,并且不论在焊后状态下还是在固溶处理后都具有较好的性能。腐蚀试验表明E16-8-2型焊条的耐蚀性稍差于06Cr17Ni12Mo2不锈钢。当焊缝在强腐蚀介质中工作时,与介质相接触的焊道应使用更抗腐蚀的焊条进行焊接。
43)E16-25MoN型焊条。通常用于焊接淬火状态下的低合金钢、中合金钢、刚性较大的结构件及相同类型的耐热钢等(如用于淬火状态下的30CrMnSi钢),也可用于异种金属的焊接(如不锈钢与碳钢的焊接)。
44)E2209型焊条。通常用于焊接含铬量约为22%(质量分数)的双相不锈钢。熔敷金属的显微组织为奥氏体-铁素体基体的双相结构,使焊缝金属的强度增加,并能提高抗点蚀性能和应力腐蚀开裂的能力。
45)E2553型焊条。通常用于焊接含铬量约为25%(质量分数)的双相不锈钢。焊缝金属的显微组织为奥氏体-铁素体基体的双相结构,增加了焊缝金属的强度,并能提高抗点蚀性能和应力腐蚀开裂的能力。
(2)焊条药皮类型
1)药皮类型15的焊条通常为碱性焊条,仅适用于直流反极性焊接。虽然有时也采用交流施焊,但焊接工艺性能往往受到影响。直径不大于4.0mm的焊条可用于全位置焊接。
2)药皮类型16的焊条适用于交流或直流焊接。药皮可以是碱性的,也可以是钛型或钛钙型。为了在交流施焊时获得良好的电弧稳定性,这类焊条药皮中一般都含有易电离元素,直径不大于4.0mm的焊条可用于全位置焊接。
3)药皮类型17是药皮类型16的变型,用二氧化硅代替了药皮类型16中的一些二氧化钛。药皮类型16和17两种焊条都适用于交流焊接,以前两种药皮类型没有分开,都属于药皮类型16。
船形焊缝用药皮类型17比药皮类型16有产生较多喷射电弧和焊缝表面焊波较细小的趋势。与药皮类型16稍有凸形的船形焊缝形状相比,药皮类型17的船形焊缝形状是凹形的。当从下向上立焊角焊缝时,药皮类型17熔渣凝固较慢,需要采用轻微摆动的工艺,以形成合适的焊缝形状,因此角焊缝最小焊脚尺寸比药皮类型16大些。这类焊条可用于全位置焊接。直径大于或等于5.0mm的焊条不推荐用于立焊和仰焊。
4)药皮类型25的药皮成分和操作特征与药皮类型15非常类似,药皮类型15的说明也适用于药皮类型25。两种药皮类型的差别是:药皮类型25可用于熔敷金属成分相差很大的焊芯,如可用于允许较大焊接电流的低碳钢。标准中规定的合金元素从药皮中过渡。与药皮类型15相比,药皮类型25的焊条外径较大。这种药皮类型的焊条仅推荐用于平焊和横焊。
5)药皮类型26的药皮成分和操作特征与药皮类型16非常类似。药皮类型16的说明也适用于药皮类型26。两种药皮类型的差别是:药皮类型26焊条可用于熔敷金属成分相差很大的焊芯,如可用于允许较大焊接电流的低碳钢。标准中规定的合金元素从药皮中过渡。与药皮类型16相比,药皮类型26的焊条外径较大。这种药皮类型的焊条仅推荐用于平焊和横焊。
4.铸铁焊条及焊丝标准中有关焊条及焊丝型号的解释以及焊条和焊丝的选择
(1)铁基焊条
1)EZC型灰铸铁焊条。EZC型是钢芯或铸铁芯、强石墨化型药皮铸铁焊条,可交、直流两用。
①钢芯铸铁焊条药皮中加入适量石墨化元素,焊缝在缓慢冷却时可变成灰铸铁。冷却速度快,就会产生白口而不易加工。冷却速度对切削加工性和焊缝组织影响很大。因此,操作工艺与一般冷焊焊条不同,该焊条要求连续施焊,焊后保温,以使焊缝缓冷。
灰铸铁焊缝的组织、性能、颜色基本与母材相近,但由于塑性差,不能松弛焊接应力,故抗热应力裂纹性能较差。小型薄壁件刚度较小部位的缺陷可以不预热焊,而一般则应预热至400℃左右再焊或热焊,焊后缓冷,这样可以防止裂纹和白口。
②铸铁芯铸铁焊条是采用石墨化元素较多的灰铸铁浇铸成焊芯,外涂以石墨化型药皮,焊缝在一定冷却速度下成为灰铸铁。
这种焊条的特点是:配合适当焊接工艺措施,不预热焊接时可以基本上避免白口,切削加工性能较好,可以广泛用于不易产生裂纹的铸件部位。由于灰铸铁焊缝塑性低,采用铸铁芯焊条补焊时焊缝区温度很高,在刚度大的部位容易引起较大的内应力并易产生裂纹,因此补焊较大刚度处(不在铸件的边角部位,不能自由地热胀冷缩时)需局部加热或整体预热。
热焊时,用石墨化能力较弱的焊条,以免焊缝石墨片粗大,强度和硬度降低。冷焊及半热焊时,用石墨化能力较弱的焊条。碳、硅含量较高的EZC型焊条通常用于冷焊和半热焊,碳、硅含量较低的EZC型焊条用于热焊和半热焊。
2)EZCQ型铁基球墨铸铁焊条。EZCQ型是钢芯或铸铁芯、强石墨化型药皮的球墨铸铁焊条,可交、直流两用。药皮中加入一定量的球化剂,可使焊缝金属中的碳在缓冷过程中呈球状析出,从而使焊缝具有良好的力学性能。此外,焊缝的颜色与母材相匹配,焊接工艺与EZC型焊条基本相同。
EZCQ型焊条的焊缝可承受较高的残留应力而不产生裂纹,但最好采用预热及缓慢冷却,以防止母材及焊缝产生应力裂纹及白口。重要的铸件可以通过焊后进行热处理来得到所需要的性能和组织。
(2)镍基焊条
1)EZNi型纯镍铸铁焊条。EZNi型是纯镍芯、强石墨化药皮的铸铁焊条,交、直流两用,可进行全位置焊接。施焊时,焊件可不预热。EZNi型是铸铁冷焊焊条中抗裂性、切削加工性、操作工艺及力学性能等综合性能较好的一种焊条。广泛应用于铸铁薄件及加工面的补焊。
2)EZNiFe型镍铁铸铁焊条。EZNiFe型是镍铁芯、强石墨化药皮的铸铁焊条,交、直流两用,可进行全位置焊接。施焊时,焊件可不预热,具有强度高、塑性好、抗裂性优良、与母材熔合好等特点。可用于重要的灰铸铁及球墨铸铁的补焊。
3)EZNiCu型镍铜铸铁焊条。EZNiCu型是镍铜合金焊芯、强石墨化药皮的铸铁焊条,交、直流两用,可进行全位置焊接。其工艺性能和切削加工性能接近EZNi及EZNiFe型焊条,但由于收缩率较大,焊缝金属抗拉强度较低,不宜用于刚度大的铸件补焊,可在常温或低温预热(300℃左右)焊接。用于强度要求不高,塑性要求好的灰铸铁件的补焊。
4)EZNiFeCu型镍铁铜铸铁焊条。EZNiFeCu型是镍铁铜合金芯或镀铜镍铁芯、强石墨化药皮的铸铁焊条,交、直流两用,可进行全位置焊接。它具有强度高、塑性好、抗裂性优良、与母材熔合好等特点,切削加工性能与EZNiFe型焊条相似。可用于重要灰铸铁及球墨铸铁的补焊。
(3)其他焊条
1)EZFe-1型纯铁焊条。EZFe-1型是纯铁芯药皮焊条。其焊缝金属具有良好的塑性和抗裂性能,但熔合区白口较严重,加工性能较差。适于补焊铸铁非加工面。
2)EZFe-2型碳钢焊条。EZFe-2型是低碳钢芯、低熔点药皮的低氢型碳钢焊条。其焊缝与母材的结合较好,有一定强度,但熔合区白口较严重,加工困难。适用于补焊铸铁非加工面。
3)EZV型高钒焊条。EZV型是低碳钢芯、低氢型药皮焊条。药皮中含有大量钒铁,碳化钒均匀分散在焊缝铁素体上,焊缝为高钒钢。其特点是焊缝致密性好,强度较高,但熔合区白口较严重,加工困难。适用于补焊高强度灰铸铁及球墨铸铁。在保证熔合良好的条件下,尽可能采用小电流。
(4)铁基填充焊丝
1)RZC型灰铸铁填充焊丝。RZC型是采用石墨化元素较多的灰铸铁浇铸成焊丝。适用于中、小型薄壁件铸铁的气焊,可以配合焊粉使用,可采用热焊或不预热焊法。
热焊是焊前把工件预热至600℃左右,在400℃以上补焊,焊后在600~700℃保温消除应力。焊缝可加工,其硬度、强度及颜色与母材相同。
不预热焊是焊前工件不预热或局部预热,焊后缓冷。焊缝可加工,其硬度、强度及颜色与母材基本相同。
2)RZCH型合金铸铁填充焊丝。RZCH型焊丝中含有一定数量的合金元素,焊缝强度高。适用于高强度灰铸铁及合金铸铁等气焊,可以配合焊粉使用,补焊工艺与RZC型基本相同。根据需要,焊后可以进行热处理。
3)RZCQ型球墨铸铁填充焊丝。RZCQ型焊丝中含有一定数量的球化剂,焊缝中的石墨呈球状,具有良好的塑性和韧性。适用于球墨铸铁、高强度灰铸铁及可锻铸铁的气焊。补焊工艺与RZC型基本相同。焊后进行热处理。
(5)镍基气体保护焊焊丝
1)ERZNi型纯镍铸铁气保护焊丝。这种实芯连续焊丝为纯镍铸铁焊丝,不含脱氧剂,用于焊接需要机械加工、高稀释焊缝的铸铁件。
2)ERZNiFeMn型镍铁锰铸铁气保护焊丝。这种实芯连续焊丝用于和EZNiFeMn型焊条相同的应用场合。这类焊丝的强度和塑性使它适宜焊接较高强度等级的球墨铸铁件。
3)保护气体。应使用制造商推荐的保护气体。
(6)镍基药芯焊丝
ET3ZNiFe型镍铁铸铁自保护药芯焊丝是用于不外加保护气体操作的连续自保护药芯焊丝,但如果制造商推荐也可以使用外加保护气体。这类焊丝的成分除去锰含量更高外,其他与EZNiFe型焊条类似。它用于和EZNiFe型焊条同样的应用场合。通常用于厚母材或采用自动焊工艺的场合。该焊丝含有3%~5%(质量分数)的锰,有利于提高焊缝金属抗热裂纹的能力和改善焊缝金属的强度和塑性。
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