烧结型焊剂不但具有优良的焊接工艺课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,焊接物理,(Welding Physics,),山东大学材料科学与工程学院 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料。焊剂相当于焊条药皮，焊丝相当于焊条药芯。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，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，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,、,造粒设备,五花八门、,烧结炉,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。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。,熔炼焊剂和非熔炼焊剂两类。,.,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）,分类 粘结焊剂和烧结焊剂,（烘焙温度不同）,粉状配料,加水玻璃粘合,成团粒化,约,400,低温烘干,约,1000,高温烧结,粘结焊剂,烧结焊接,（,2,）熔炼焊剂,（占焊剂总量的,90%,）,块状组分,电弧炉熔炼,1500-1550,水冷炸裂,烘干粉碎,过筛,特点,多数为,MnO,、,SiO,2,、,CaF,2,为主的酸性、中性焊剂、工艺性能好；,不能含脱氧剂和合金剂，合金化能力差；,抗潮性极强，可长期保存，用前不烘干。,分类 可按化学成分细分,2.,按焊剂颗粒结构分,(1),玻璃状焊剂 呈透明状颗粒,(2),结晶状焊剂 颗粒具有结晶体特点,(3),浮石状焊剂 泡沫状颗粒，结构松散,结构较致密,(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,4.,按焊剂化学性质分,(1),氧化性焊剂,对金属有较强的氧化作用。,SiO,2,、,MnO,、,FeO,含量大。,(2),弱氧化性焊剂,对金属的氧化作用较弱。,SiO,2,、,MnO,、,FeO,等活性氧化物含量较少。,(3),中性,(,惰性,),焊剂,由,Al,2,O,3,、,CaO,、,MgO,、,CaF,2,等组成，基本不含,SiO,2,、,MnO,、,FeO,等氧化物，对金属没有氧化作用。,二,.,焊剂型号与牌号,（一）焊剂的型号,焊剂型号根据国家标准划分，划分原则是根据埋弧焊焊缝金属的力学性能。,如,HJ403-H08MnA,HJ X,1,X,2,X,3,HXXX,埋弧焊用焊剂,焊缝金属的拉伸力学性能,拉伸试样和冲击试样的状态,焊缝金属冲击吸收功不小于,27J,的最低实验温度,焊丝牌号,3,、,4,、,5,0,焊态,1 HT,0 6,拉伸试样和冲击试样的状态,X,2,0,焊态；,1,焊后热处理状态（,6201h,）,焊缝金属的拉伸力学性能,X1,X1,抗拉强度,/MPa,屈服强度,/MPa,伸长率,/%,3,410550,303,22.0,4,410550,330,22.0,5,480650,437,22.0,最低试验温度,X,3,（）,X3,0,1,2,3,4,5,6,试验温度,0,-20,-30,-40,-50,-60,（二）焊剂牌号,(1),牌号前加“,HJ(,焊剂,)”,两字表示埋弧焊及电渣焊用熔炼型焊剂,。,(2),牌号第一数字表示焊剂中,MnO,含量,HJ,无锰,HJ,低锰,HJ,中锰,HJ,高锰,焊剂牌号形式上与焊剂型号相同，但数字含义不同。,1.,熔炼焊剂,(3),第二位数字表示焊剂中,SiO,2,、,CaF,2,含量,焊剂,低硅低氟 焊剂,中硅低氟,焊剂,高硅低氟 焊剂,低硅中氟,焊剂,中硅中氟 焊剂,高硅中氟,焊剂,低硅高氟 焊剂,中硅高氟,焊剂,待发展,(4),第三位数字表示同一类型焊剂的不同牌号,按,0,、,1,、,2,、,3,、,4,、,5,、,6,、,7,、,8,、,9,顺序排列,(5),对同一牌号焊剂生产两种粒度时，在细粒产品后加一个细字。,例如：,HJ431,表示埋弧焊及电渣焊所用焊剂，高锰高硅低氟型。,HJ 4 3 1,埋弧焊机电渣焊用熔炼焊剂,高锰型,高硅低氟型,牌号编号为,1,符合,GB HJ401-H08A,2.,烧结焊剂,(1),牌号前“,SJ”,表示埋弧焊用烧结焊剂,(2),牌号第一位数字：表示熔渣的渣系,(3),牌号第二位、第三位数字：表示同一渣系类型焊剂中不同牌号的焊剂，按,01,、,02,、,、,09,顺序编排。,SJ 1 X X,氟碱型,SJ 2 X X,高铝型,SJ 3 X X,硅钙型,SJ 4 X X,硅锰型,SJ 5 X X,铝钛型,SJ 6 X X,其他型,良好的冶金性能 适宜的化学成分、良好的力学性能，较强的抗气孔、抗裂能力,良好的工艺性能 电弧稳定，焊缝成形良好，脱渣易，有毒气体少,颗粒粒度 普通颗粒粒度,8-40,目,(8,目的粗粒,2%),；细颗粒粒度,60-14,目,(14,目粗粒,2%),含水量,0.10%,机械夹杂物含量,0.3%,含,S 0.06%;P 0.08%,6.2,对焊剂的质量要求,6.3,焊剂的性能和用途,以硅酸盐为主的焊剂，,SiO,2,30%,。因,SiO,2,多，有向焊缝过渡硅的作用。,可分为高硅高锰焊剂、高硅中锰焊剂、高硅低焊剂、高硅无锰焊剂。,含,Mn,高的焊剂有向焊缝过渡,Mn,的作用。,Mn,的过渡与焊丝含,Mn,量有关。焊丝含,Mn,量越低，通过焊剂过渡,Mn,的效果越好。,(,一,),熔炼焊剂,.,高硅焊剂,使用高硅焊剂焊接时，焊丝不必再特意加,Si,。,焊接低碳钢或某些合金钢时，焊剂与焊丝的配合方式为：,(1),高硅低锰或无锰焊剂,+,高锰焊丝,(Mn=1.5%1.9%),(2),高硅中锰焊剂,+,含锰焊丝,（,Mn=0.8%1.1%,）,(3),高硅高锰焊剂,+,低碳钢焊丝或含锰焊丝,（应用最广）,.,中硅焊剂,含,SiO,2,数量较少，,CaO,FeO,MgO,量较多，碱度较高，属于弱氧化性焊剂。,中硅焊剂配合适当焊丝可焊接合金结构钢。,弱氧化性中硅焊剂，焊缝金属含氧量较低，韧性要高一些。但焊缝金属含量较高，抗冷裂纹能力弱。,在中硅焊剂中加相当数量,FeO,，氧化性,.,这种焊剂为中硅氧化性焊剂，用于焊接高强钢。,焊剂由,MgO-CaF,2,-Al,2,O,3,-CaO,组成，对金属基本无氧化作用，配合相应焊丝可焊接高合金钢，如不锈钢等。,3.,低硅焊剂,以,MnO,、,SiO,2,、,CaF,2,为主，配以,CaO,、,MgO,、,Al,2,O,3,形成一系列酸碱性渣。,SiO,2,与,MnO,搭配造渣,（,SiO,2,）,+,（,MnO,）,=,（,MnO,SiO,2,）,高温还原,SiO,2,+Fe=Si+FeO,（,FeO,）,FeO,4.,熔炼焊剂的冶金性能,焊剂 类型 配用焊丝 用途,HJ130,无锰高硅低氟,H10Mn2,低碳、低合金钢 如,16Mn,HJ230,低锰高硅低氟,H08MnA,H10Mn2,低碳、低合金钢,HJ260,低锰高硅中氟,Cr9Ni9,不锈钢、轧辊,HJ330,中锰高硅低氟,H08MnA,、,H08Mn2,、,H10MnSi,Q235,20g,16Mn,15MnTi,HJ430,高锰高硅低氟,H08A,、,H10Mn2A,、,H10MnSi1,低碳、低合金钢,HJ431,高锰高硅低氟,H08A,、,H10Mn2A,、,H10MnSi1,低碳、低合金钢,国产焊剂与配用焊丝,高硅高锰焊剂低碳钢焊丝（或低,Mn,钢丝）,HJ431(430,433)+H08A(H08MnA),焊缝：低,C,、某些低合金钢结构,高硅中锰低氟焊剂低,Mn,或中,Mn,焊丝,HJ330+H08MnA(H08Mn2A),焊接低合金结构钢或,C,钢重要构件,高硅无锰（或低锰）低氟高锰焊丝,HJ130(HJ230),H10Mn2,低合金重要结构,中硅弱氧化性焊剂合金钢丝,HJ150+H2Cr13,耐磨堆焊,低硅碱性焊剂（高氟）高合金钢丝,HJ172+H19-9 Cr-Ni,不锈钢焊接,国产焊剂与配用焊丝,(,二,),烧结焊剂,“SJ”,系列烧结焊剂是采用硅酸盐、碳酸盐、金属氧化物、氟化物及铁合金、纯金属等粉剂按照焊接冶金要求配成不同酸碱度的焊剂。,烧结型焊剂通过成粒、低温干燥和高温烧结等工艺制成。,烧结型焊剂不但具有优良的焊接工艺，最大优点是可通过焊剂向焊缝金属渗合金，从而降低了对焊丝化学成分的成本，是当前世界上广泛采用的一种新型焊接材料。,1.,烧结焊剂可加脱氧剂，脱氧充分。熔炼焊剂不能加脱氧剂。,2.,烧