根據(jù)鑄鐵類型
灰鑄鐵:這是常見的鑄鐵類型,強(qiáng)度較低,焊接性相對(duì)較好。對(duì)于一般要求的灰鑄鐵焊接,可選用 Z208 鑄鐵焊條,它是一種碳鋼芯強(qiáng)石墨化藥皮焊條,能通過石墨化元素促使焊縫形成灰鑄鐵組織,適用于焊接較厚的灰鑄鐵件。對(duì)于重要的灰鑄鐵件,如機(jī)床床身等,可選用 Z308 純鎳鑄鐵焊條,其焊縫金屬具有良好的加工性能和抗裂性能,能有效焊接質(zhì)量。
球墨鑄鐵:球墨鑄鐵強(qiáng)度較高,焊接時(shí)對(duì)焊條的要求也較高。通常選用 Z408 鎳鐵鑄鐵焊條,該焊條焊縫金屬中含有適量的鎳和鐵,能有效地防止白口組織和裂紋的產(chǎn)生,同時(shí)具有較好的力學(xué)性能,可滿足球墨鑄鐵焊接后的使用要求。對(duì)于一些對(duì)韌性要求較高的球墨鑄鐵焊件,還可選用 Z508 鎳銅鑄鐵焊條,其焊縫金屬具有良好的韌性和抗裂性。
焊條就是涂有藥皮的供焊條電弧焊使用的熔化電極,它是由藥皮和焊芯兩部分組成的。在焊條前端藥皮有45°左右的倒角,這是為了便于引弧。在尾部有一段裸焊芯,約占焊條總長(zhǎng)1/16,便于焊鉗夾持并有利于導(dǎo)電。焊條的直徑實(shí)際上是指焊芯直徑)通常為2、2.5、3.2或3、4、5或6mm等幾種規(guī)格,常用的是小3.2、小4、小5三種,其長(zhǎng)度“L”一般在200~550mm之間。
焊條是一種在電弧焊時(shí)作為填充金屬或同時(shí)作為導(dǎo)電用的金屬絲焊接材料。以下是關(guān)于焊條的詳細(xì)介紹:
組成及作用
焊芯:它是焊條中被藥皮包覆的金屬芯,一般由碳鋼、合金鋼或不銹鋼等制成。焊芯的主要作用是作為電極傳導(dǎo)電流,產(chǎn)生電弧,同時(shí)在焊接過程中熔化,形成焊縫的填充金屬,與母材熔合形成牢固的接頭,焊縫的力學(xué)性能和化學(xué)成分符合要求。
藥皮:是壓涂在焊芯表面的涂層,由多種礦物質(zhì)、有機(jī)物、鐵合金和化工產(chǎn)品等原料組成。其作用包括保護(hù)焊接區(qū),在焊接時(shí)產(chǎn)生氣體和熔渣,隔絕空氣,防止焊縫金屬被氧化和氮化;穩(wěn)弧作用,使電弧穩(wěn)定燃燒,提高焊接過程的穩(wěn)定性;冶金處理作用,通過藥皮中的合金元素對(duì)焊縫金屬進(jìn)行脫氧、脫硫、脫磷等處理,去除有害雜質(zhì),同時(shí)向焊縫中添加有益的合金元素,以改善焊縫的組織和性能;改善焊接工藝性能,如使焊條易于引弧、減少飛濺、改善焊縫成型等。
焊芯
焊條中被藥皮包覆的金屬芯稱為焊芯。焊芯一般是一根具有一定長(zhǎng)度及直徑的鋼絲。焊接時(shí),焊芯有兩個(gè)作用:一是傳導(dǎo)焊接電流,產(chǎn)生電弧把電能轉(zhuǎn)換成熱能,二是焊芯本身熔化作為填充金屬與液體母材金屬熔合形成焊縫。
焊條焊接時(shí),焊芯金屬占整個(gè)焊縫金屬的一部分。所以焊芯的化學(xué)成分,直接影響焊縫的質(zhì)量。因此,作為焊條芯用的鋼絲都單規(guī)定了它的牌號(hào)與成分。如果用于埋弧自動(dòng)焊、電渣焊、氣體保護(hù)焊、氣焊等熔焊方法作填充金屬時(shí),則稱為焊絲。
堿性(低氫型)焊條
藥皮中含有大量的堿性造渣物(大理石、螢石等),并含有一定數(shù)量的脫氧劑和滲合金劑。堿性焊條主要靠碳酸鹽(如CaCO3等)分解出CO2作保護(hù)氣體,弧柱氣氛中的氫分壓較低,而且螢石中的氟化鈣在高溫時(shí)與氫結(jié)合成氟化氫(HF),降低了焊縫中的含氫量,故堿性焊條又稱為低氫型焊條。采用甘油法測(cè)定時(shí),每100g熔敷金屬中的擴(kuò)散氫含量,堿性焊條為1~8mL,酸性焊條為17~50mL。堿性渣中CaO數(shù)量多,熔渣脫硫的能力強(qiáng),熔敷金屬的抗熱裂紋的能力較強(qiáng)。而且,堿性焊條由于焊縫金屬中氧和氫含量低,非金屬夾雜物較少,具有較高的塑性和沖擊韌性。堿性焊條由于藥皮中含有較多的螢石,電弧穩(wěn)定性差,一般多采用直流反接,只有當(dāng)藥皮中含有較多量的穩(wěn)弧劑時(shí),才可以交、直流兩用。堿性焊條一般用于較重要的焊接結(jié)構(gòu),如承受動(dòng)載荷或剛性較大的結(jié)構(gòu)。
選用原則
考慮母材的性能和化學(xué)成分:要使焊條的熔敷金屬化學(xué)成分與母材相近,以焊縫的力學(xué)性能和其他使用性能與母材相匹配。例如,焊接 Q235 碳鋼時(shí),可選用 E43 系列的碳鋼焊條;焊接 1Cr18Ni9Ti 不銹鋼時(shí),應(yīng)選用 E347 等相應(yīng)的不銹鋼焊條。
考慮焊接結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)和使用要求:對(duì)于承受動(dòng)載荷或沖擊載荷的焊接結(jié)構(gòu),應(yīng)選用熔敷金屬韌性和抗裂性較好的焊條,如低氫型焊條;對(duì)于在高溫、低溫或腐蝕介質(zhì)等特殊環(huán)境下工作的焊接結(jié)構(gòu),要選用具有相應(yīng)耐溫、耐蝕性能的焊條。例如,焊接低溫容器時(shí),需選用能低溫韌性的焊條。
考慮焊接工藝條件和設(shè)備:如果焊接設(shè)備為交流焊機(jī),應(yīng)選用適用于交流電源的焊條,如鈦鈣型焊條;若采用直流焊機(jī),則可選用各種類型的焊條,但對(duì)于一些對(duì)電弧穩(wěn)定性要求較高的焊條,如低氫型焊條,采用直流反接效果更好。此外,還要考慮施工現(xiàn)場(chǎng)的焊接位置、焊接速度等工藝條件,選擇合適的焊條,以焊接質(zhì)量和效率。
選用要點(diǎn)
①考慮焊縫金屬力學(xué)性能和化學(xué)成分
對(duì)于普通結(jié)構(gòu)鋼,通常要求焊縫金屬與母材等強(qiáng)度,應(yīng)選用熔敷金屬抗拉強(qiáng)度等于或稍母材的焊條。對(duì)于合金結(jié)構(gòu)鋼,有時(shí)還要求合金成分與母材相同或接近。在焊接結(jié)構(gòu)剛性大、接頭應(yīng)力高、焊縫易產(chǎn)生裂紋的不利情況下,應(yīng)考慮選用比母材強(qiáng)度低的焊條。當(dāng)母材中碳、硫、磷等元素的含量偏高時(shí),焊縫中容易產(chǎn)生裂紋,應(yīng)選用抗裂性能好的堿性低氫型焊條。
②考慮焊接構(gòu)件使用性能和工作條件
對(duì)承受載荷和沖擊載荷的焊件,除滿足強(qiáng)度要求外,主要應(yīng)焊縫金屬具有較高的沖擊韌性和塑性,可選用塑、韌性指標(biāo)較高的低氫型焊條。接觸腐蝕介質(zhì)的焊件,應(yīng)根據(jù)介質(zhì)的性質(zhì)及腐蝕特征選用不銹鋼類焊條或其他耐腐蝕焊條。在高溫、低溫、耐磨或其他特殊條件下工作的焊接件,應(yīng)選用相應(yīng)的耐熱鋼、低溫鋼、堆焊或其他特殊用途焊條。
鑄鐵焊條
預(yù)熱焊件:為了減少焊接應(yīng)力和防止產(chǎn)生白口組織及裂紋,焊接前對(duì)鑄鐵焊件進(jìn)行預(yù)熱,預(yù)熱溫度根據(jù)鑄鐵的類型、焊件的結(jié)構(gòu)和厚度等因素而定,一般在 300 - 700℃之間。
采用合理的焊接工藝:焊接時(shí)應(yīng)采用小電流、分段焊、斷續(xù)焊等工藝,避免焊縫過熱,減少焊接應(yīng)力。同時(shí),要注意焊條的擺動(dòng)幅度和速度,焊縫根部熔合良好,防止出現(xiàn)未焊透和夾渣等缺陷。
焊后保溫緩冷:焊后應(yīng)立即用石棉布等保溫材料覆蓋焊件,使其緩慢冷卻,以減少應(yīng)力集中,防止產(chǎn)生裂紋。對(duì)于一些重要的鑄鐵焊件,還可進(jìn)行焊后熱處理,如去應(yīng)力退火等。
高合金鋼以及鋁、銅、鑄鐵等其他金屬材料,其焊芯成分除要求與被焊金屬相近外,同樣也要控制雜質(zhì)的含量,并按工藝要求常加入某些特定的合金元素。