焊條和焊接參數(shù)的選用-云南焊工培訓(xùn)
焊條和焊接參數(shù)的選用-云南焊工培訓(xùn)
一、焊條
1.焊條的組成及作用
焊條是焊條電弧焊的焊接材料，由焊芯和藥皮兩部分組成。焊條作為傳導(dǎo)焊接電流的電極和焊縫的填充金屬，其性能和質(zhì)量將直接影響焊接質(zhì)量。
（1）焊芯。焊芯是焊條的金屬芯，由焊芯專用鋼絲制成。焊接過程中，焊芯的作用是傳導(dǎo)焊接電流、與焊件產(chǎn)生電弧并且本身熔化作為填充金屬和熔化的母材金屬熔合而形成焊縫
通常所稱的焊條直徑均是指焊芯的直徑，常用的焊條直徑為φl.6mm、φ2.0mm、φ3.2mm、φ4.0mm、d5.0mm等。焊條的長(zhǎng)度是指焊芯的長(zhǎng)度，一般在250 ～450mm 之間
（2）藥皮。藥皮是影響焊縫質(zhì)量的重要因素之一。藥皮的主要作用為∶
1）保證焊接電弧穩(wěn)定燃燒。
2）造氣保護(hù)熔池，防止空氣侵入。
3）向焊縫金屬滲合金。
4）脫氧，去除硫、磷有害雜質(zhì)。
5）造渣保護(hù)焊縫金屬和改善焊縫成形。
焊條的藥皮主要由各種物質(zhì)、鐵合金等金屬類物質(zhì)、有機(jī)物和水玻璃四類物質(zhì)組成根據(jù)組成物（配方）的不同，可將藥皮分為不同的類型。日前、我國(guó)的藥皮類型有十余種之多。按藥皮中所含氧化物在焊接過程中所生成的"度"不同，又可分為堿性焊條和酸性焊條兩大類。
2.焊條的特性
藥皮類型本的特性也不同。酸性焊條和堿性焊條不僅對(duì)焊縫金化成分的不同、而且兩者工藝性能也有較大差異。
（1）酸性焊條。當(dāng)焊條藥皮中含有較多酸性氧化物，且其所生成熔渣的化學(xué)性質(zhì)呈酸性時(shí)，這類焊條稱為酸性焊條。由于酸性焊條在冶金反應(yīng)過程中脫氧不足，合金元素?zé)龘p較多，而且脫硫、脫磷能力差，因此其焊縫的韌性及抗裂性差。但其工藝性能較好，對(duì)油、銹、水不敏感，抗氣孔能力強(qiáng)，交直流電源均適用。
常用的酸性焊條有E4303（J424）、E5003（J502）等。
（2）堿性焊條。當(dāng)藥皮中含有大量堿性氧化物一定的氟化鈣，且其所生成熔渣的化學(xué)性質(zhì)呈堿性時(shí)，則稱此類焊條為堿性焊條。堿性焊條在冶金過程中脫氧較徹底，能有效去除硫、磷，因此其焊縫金屬的韌性及抗裂性均較好。但其工藝性能較酸性焊條差，對(duì)油、銹、水敏感，易產(chǎn)生氣孔，電弧的穩(wěn)定性不如酸性焊條，且飛濺大，只適用直流電源。由于堿性焊條的電弧氣氛中氫含量低，故其也稱低氫型焊條。
常用的堿性焊條有E5015（J507）、E5016（J506）等。
由于堿性焊條產(chǎn)生的焊接煙塵量較大，且其中還含有有毒的氟化物，對(duì)人體健康有害。因此，必須加強(qiáng)焊接現(xiàn)場(chǎng)的通風(fēng)換氣、改善崗位勞動(dòng)條件。
3.焊條的分類及型號(hào)
焊條有多種不同的分類方法。
按焊條的用途，根據(jù)有關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，焊條可分為碳鋼焊條、低合金鋼焊條、不銹鋼焊條、堆焊焊條、鑄鐵焊條、銅及銅合金焊條、鋁及鋁合金焊條、鎳及鎳合金焊條。
按藥皮類型不同，焊條可分為鈦鈣型、鈦鐵礦型。低氫型和纖維素型等。
按性能不同，焊條可分為低塵低毒焊條、立向下焊條、水下焊條和重力焊條等。
根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，碳鋼焊條型號(hào)的編制方法為：字母“E”表示焊條：前兩位數(shù)字表示熔敷金屬抗拉強(qiáng)度的最小值；第三位數(shù)字表示焊條的焊接位置；第三位和第四位數(shù)字組合時(shí)表示焊接電流種類和藥皮類型；在第四位數(shù)字后附加的字母表示有特殊規(guī)定的焊條。
國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)分別對(duì)低合金鋼焊條和不銹鋼焊條的型號(hào)分類、技術(shù)要求等進(jìn)行了明確的規(guī)定。
4.焊條的選用原則
焊條的種類很多，應(yīng)用范圍不同，正確選用焊條，對(duì)焊接質(zhì)量、勞動(dòng)生產(chǎn)率和產(chǎn)品成本都有影響，為了正確選用焊條，可參考以下幾個(gè)基本原則。
（1）等強(qiáng)度原則。對(duì)于承受靜載或一般載荷的工件或結(jié)構(gòu)，通常在同種鋼焊接時(shí)選用抗拉強(qiáng)度與母材相等的焊條，這就是等強(qiáng)度原則在異種鋼焊接時(shí)，則按強(qiáng)度低的一側(cè)鋼材選用。例如，20鋼抗拉強(qiáng)度在400MPa 左右，可選用E43 系列的焊條。
（2）等同性原則。焊接在特殊環(huán)境下工作的工件或結(jié)構(gòu)，如要求耐磨、耐腐蝕、在高溫或低溫下具有較高的力學(xué)性能，則應(yīng)選用能保證熔敷金屬的性能與母材相同或相近的焊條，這就是等同性原則。例如，焊接不銹鋼時(shí)，應(yīng)選用不銹鋼焊條。
（3）等條件原則。根據(jù)工件或焊接結(jié)構(gòu)的工作條件和特點(diǎn)選擇焊條。例如，焊接需承受動(dòng)載或沖擊載荷的工件，應(yīng)選用熔敷金屬?zèng)_擊韌度較高的低氫型堿性焊條;反之、焊接一般結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)選用酸性焊條。
雖然選用焊條時(shí)還應(yīng)考慮工地供電情況、工地設(shè)備條件、經(jīng)濟(jì)性及焊接效率等，但這些都是比較次要的問題，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況決定。
二、焊接工藝參數(shù)的選用
焊條電弧焊的焊接工藝參數(shù)主要包括∶ 焊條種類與牌號(hào)、電源科種類和極性、焊接電流、電弧電壓、焊接速度和焊接層數(shù)等。
由于焊接結(jié)構(gòu)件的材質(zhì)工作條件、尺寸、形狀及焊接位置的不同，所選擇的工藝參數(shù)也有所不同。即使產(chǎn)品相同，也會(huì)因焊接設(shè)備條件與焊工操作習(xí)慣的不同而選用不同的參數(shù)。需要在生產(chǎn)實(shí)踐中去摸索、去體驗(yàn)，從中積累經(jīng)驗(yàn)。
1.焊條種類和牌號(hào)的選擇
在實(shí)際工作中，焊條種類和牌號(hào)主要根據(jù)所焊鋼材的性能、接頭的剛度和工作環(huán)境等方面的要求選擇。一般碳鋼和低合金結(jié)構(gòu)鋼的焊接主要是按等強(qiáng)度原則選擇焊條的強(qiáng)度級(jí)別。一般結(jié)構(gòu)選用酸性焊條，重要結(jié)構(gòu)選用堿性焊條。
2.焊接電源種類和極性的選擇
通常根據(jù)焊條類型決定焊接電源的種類，除低氫鈉型焊條必須采用直流反接外，低氫鉀型焊條采用直流反接或交流。酸性焊條可以采用交流電源焊接，也可以用直流電源。焊厚板時(shí)用直流正接，焊薄板用直流反接。
3.條直徑的選擇
焊條直徑的選擇與下列因素有關(guān)：
（1）焊件的厚度。焊件厚度大于5mm應(yīng)選擇直徑為4.0mm、5.0mm的焊條；反之，薄焊件的焊接，則應(yīng)選用直徑為3.2mm、2.5mm的焊條。
（2）焊縫的位置。在板厚相同的條件下，平焊焊縫選用的焊條直徑比其他位置焊縫大一些，但一般不超過5mm，立焊一般使用直徑為3.2mm、4.0mm的焊條，仰焊、橫焊時(shí)，為避免熔化金屬下淌，得到較小的熔池，選用的焊條直徑不超過4mm。
（3）焊接層數(shù)。進(jìn)行多層焊時(shí)，為保證第一層焊道根部焊透，打底焊應(yīng)選用直徑較小的焊條進(jìn)行焊接，以后各層可選用較大直徑的焊條。
（4）接頭形式。搭接接頭、T形接頭因不存在全焊透問題，所以應(yīng)選用較大的焊條直徑，以提高生產(chǎn)效率。
4.焊接電流的選擇
焊接電流時(shí)焊條電弧的主要工藝參數(shù)，焊工在操作過程中需要調(diào)節(jié)的只有焊接電流，而焊接速度和電弧電壓都是由焊工控制的。焊接電流的選擇直接影響著焊接質(zhì)量和勞動(dòng)生產(chǎn)率。焊接時(shí)，適當(dāng)?shù)丶哟蠛附与娏�，可以加快焊條的熔化速度，從而提高工作效率。但是過大的焊接電流，會(huì)造成焊縫咬邊、焊瘤、燒穿等缺陷，而且金屬組織還會(huì)因過熱發(fā)生性能變化。電流過小則易造成夾渣、未焊透等缺陷，降低了焊接接頭的力學(xué)性能。所以應(yīng)選擇合適的焊接電流。選擇焊接電流的主要依據(jù)是焊條直徑、焊縫位置、焊條類型，特別是要憑焊接經(jīng)驗(yàn)來調(diào)節(jié)合適的焊接電流。
一般可以根據(jù)下列的經(jīng)驗(yàn)公式來確定焊接電流范圍，再通過試焊，逐步得到合適的焊接電流。
lh= (30～55)d
式中 Ih——焊接電流，A;
d——焊條直徑，mm 。
5.電弧電壓
實(shí)際上焊條電弧焊的電弧電壓主要是由電弧長(zhǎng)度來決定的。電弧長(zhǎng)，電弧電壓高，電弧短，電弧電壓就低。在焊接過程中，電弧不宜過長(zhǎng)，否則會(huì)出現(xiàn)電弧燃燒不穩(wěn)定、飛濺大、熔深淺及產(chǎn)生咬邊、氣孔等缺陷。焊接時(shí)，應(yīng)該使用短弧焊接。所謂短弧一般認(rèn)為是焊條直徑的0.5～1.0倍，相應(yīng)的電弧電壓為16～25 V。堿性焊條的電弧長(zhǎng)度不超過焊條的直徑、為焊條直徑的一半較好;酸性焊條的電弧長(zhǎng)度應(yīng)等于焊條直徑。
6.焊接速度
單位時(shí)間內(nèi)完成的焊縫長(zhǎng)度稱為焊接速度。
對(duì)于焊條電弧焊來說好接速度是由焊工操作決定的，它直接影響焊縫成形的優(yōu)劣和焊接生產(chǎn)在保證焊縫具有所要求的尺寸和外形及良好熔合的原則下年接速度由焊工根據(jù)具體情況靈活掌握。
7.焊接層數(shù)
當(dāng)焊件較時(shí)往往需要開坡口并采用多層焊。多層焊時(shí)，前層焊道對(duì)后焊起預(yù)熱作用，而后一條焊道對(duì)焊道中存在的偏析、夾濟(jì)及孔合同時(shí)還對(duì)前層焊道起到熱處理作用，因此，接頭的延性和韌性都比較好。特別是對(duì)于易淬火鋼，后焊道對(duì)前焊道回火作用可改善接頭組織和性能。因此，對(duì)一些重要的結(jié)構(gòu)，焊接思數(shù)多些為好，每層厚度最好不大于 4mm。
