电焊条是涂有药皮、供手弧焊使用的熔化电极,简称焊条。焊条由焊芯和药皮两部分组成,其结构如图3-35所示。焊条在焊接过程中应具有良好的工艺性能,并保证焊缝金属具有所需的机械、化学或特殊性能。
1.焊芯
焊条中被药皮包覆的金属芯称为焊芯。其作用是在焊接过程中用作电极,传导焊接电流,产生电弧;焊芯熔化后作为填充金属与母材金属共同组成焊缝金属。为保证焊缝金属具有良好的塑性和较高的强度,减小产生裂纹的倾向性,焊芯通常由经过专门冶炼的、低碳、低硫、低硅、低磷的金属丝制成。
焊芯的牌号用“焊”字汉语拼音的首字母“H”作为字首,后面的数字表示含碳量的万分之一,其他合金元素含量的表示方法与钢号大致相同。质量不同的焊芯在牌号的末尾以一定符号加以区别。其中,高或A表示高级优质钢,其硫、磷含量均不超过0.03%;E和C表示特级优质钢,E级的硫、磷含量均不超过0.02%,C级的硫、磷含量均不超过0.015%。焊芯的详细牌号参阅GB/T 14957—94。
图3-35 焊条结构
2.药皮
压涂在焊芯表面上的涂料层称为药皮,由矿物类、有机物类、金属及铁合金类和化工产品类等原材料按一定比例配制而成,见表3-2。
按照原材料中主要成分的不同,药皮类型有钛型、纤维素、金红石、碱性、碱性+铁粉、钛铁矿、氧化铁、氧化铁+铁粉、钛酸型、金红石+铁粉等类型。药皮的主要作用如下:
(1)提高焊接电弧的稳定性。
当采用没有药皮的焊芯且用直流电源进行焊接时,也能引燃电弧,但电弧十分不稳定。如果用交流电源时,根本不能引弧。涂上药皮后,其中含有钾和钠成分的“稳弧剂”,能在较低电压下电离,以提高电弧的稳定性,使焊条在交、直流电的情况下都能进行正常的焊接,保证焊条容易引弧、稳定燃烧以及熄弧后的再引弧。
(2)防止空气对熔池的侵入。
药皮中加入一定量的“造气剂”,在焊接时会产生大量的气体笼罩熔池,使熔化金属与外界空气隔离,防止空气侵入。药皮熔化后形成的熔渣覆盖在焊缝表面保护焊缝金属,并使焊缝金属缓慢地冷却,有利于焊缝中气体的逸出,减少气孔的产生,同时,药皮熔化后的熔渣还起着美化焊缝成型的作用。
(3)补充合金元素,提高焊缝性能。
焊接过程中,由于空气、药皮和焊芯中有氧、氧化物以及氮、氢、硫等杂质存在,其焊缝金属质量降低,因此,药皮中需要加入一定量的硅铁、锰铁等合金元素,进行脱氧、去硫并补充焊接过程中流失的合金元素,从而使焊缝获得令人满意的机械性能。
(4)改善焊接工艺性能,提高焊接生产率。
药皮中含有合适的造渣、稀渣成分,焊接时可获得流动性良好的熔渣,以便得到成型美观的焊缝,而且由于药皮的熔点比焊芯稍高,焊接时形成一个套筒,使金属熔滴在药皮保护下顺利地向焊接熔池过渡,减少飞溅造成的金属损失,以保证在各种空间位置都能进行焊接。如果在药皮中加入较多的铁粉,使它过渡到焊缝中,就明显地提高了熔敷效率,即提高了焊接生产率。
3.焊条的分类及型号
根据化学成分的不同,按照国家标准,焊条的分类见表3-3。
焊条型号是国家标准中的焊条代号。以非合金钢及细晶粒钢焊条为例,其焊条型号由五部分组成,见GB/T 5117—2012。(www.xing528.com)
(1)第一部分用字母“E”表示焊条。
(2)第二部分为字母“E”后面的紧邻两位数字,表示熔敷金属的最小抗拉强度代号。
(3)第三部分为字母“E”后面的第三和第四位两位数字,表示药皮类型、焊接位置和电流类型。
(4)第四部分为熔敷金属的化学成分分类代号,可为“无标记”或短划“-”后的字母、数字或字母和数字的组合。
(5)第五部分为熔敷金属的化学成分分类代号之后的焊后状态代号,其中“无标记”表示焊态,“P”表示热处理状态,“AP”表示焊态和焊后热处理两种状态均可。
4.焊条的选用原则
焊条的种类很多,选用是否得当,直接影响焊接质量、生产率和生产成本。生产中选用焊条的基本原则是保证焊缝金属与母材具有同等水平的性能。
(1)等强度原则。
当焊接低碳钢和低合金钢时,一般应使焊缝金属与母材等强度,即选用与母材相同强度等级的焊条。
(2)同成分原则。
当焊接耐热钢、不锈钢等材料时,应使焊缝金属的化学成分与母材的化学成分相同或相近,即按母材的化学成分选用相应成分的焊条。
(3)抗裂纹原则。
当焊接刚度大、形状复杂、使用中承受动载荷的焊接结构时,应选用抗裂纹性好的碱性焊条,以免接头在焊接和使用过程中产生裂纹。
(4)抗气孔原则。
受焊接工艺条件的限制,若对焊接接头部位的油污、铁锈等清理不便,则应选用抗气孔能力强的酸性焊条,以免在焊接过程中气体滞留于焊缝中,形成气孔。
(5)低成本原则。
在满足使用要求的前提下,应尽可能选用工艺性能好、成本低和效率高的焊条。
此外,还应根据焊件的厚度、焊缝的位置等条件,选用不同直径的焊条。一般焊件越厚,选用直径越大的焊条。
5.焊条的储存和保管
焊条是极易受潮变质的材料,必须存放在干燥且通风良好的地方,并随用随拆包装。对存放时间过长或受潮的焊条,应该烘干后方可使用。酸性焊条需加热到150~200℃,碱性焊条需加热到250~350℃,烘烤2 h。当用碱性焊条焊接较重要的产品时,最好在用前对其进行烘干处理,烘干后尽可能存放在100~150℃的烘干箱内。
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