焊條由焊芯及藥皮兩部分構(gòu)成。焊條是在金屬焊芯外將涂料(藥皮)均勻、向心地壓涂在焊芯上。焊條種類不同,焊芯也不同。焊芯即焊條的金屬芯,為了保證焊縫的質(zhì)量與性能,對焊芯中各金屬元素的含量都有嚴(yán)格的規(guī)定,特別是對有害雜質(zhì)(如硫、磷等)的含量,應(yīng)有嚴(yán)格的限制,優(yōu)于母材。焊芯成分直接影響著焊縫金屬的成分和性能,所以焊芯中的有害元素要盡量少
焊接碳鋼及低合金鋼的焊芯, 一般都選用低碳鋼作為焊芯,并填加錳、硅、鉻、鎳等成分(詳見焊絲國家標(biāo)準(zhǔn)gb1300一77)。采用低碳的原因一方面是含碳量低時鋼絲塑性好,焊絲拉拔比較容易,另一方面可降低還原性氣體co含量,減少飛濺或氣孔,并可增高焊縫金屬凝固時的溫度,對仰焊有利。加入其他合金元素主要為保證焊縫的綜合機械性能,同時對焊接工藝性能及去除雜質(zhì),也有一定作用。 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。
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1/16,便于焊鉗夾持并有利于導(dǎo)電。焊條的直徑仲實際上是指焊芯直徑)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,其長度“l(fā)”一般在250^-450 mm之間。
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度及直徑的鋼絲。焊接時,焊芯有兩個作用: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,焊芯金屬占整個焊縫金屬的一部分。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獨規(guī)定了它的牌號與成分。如果用于埋弧自動焊、電渣焊、氣體保護焊、氣焊等熔焊方法作填充金屬時,則稱為焊絲。
焊條藥皮是指涂在焊芯表面的涂料層。藥皮在焊接過程中分解熔化后形成氣體和熔渣,起到機械保護、冶金處理、改善工藝性能的作用。焊條藥皮是決定焊縫質(zhì)量的重要因素,在焊接過程中有以下幾方面的作用:
一、提高電弧燃燒的穩(wěn)定性。無藥皮的光焊條不容易引燃電弧。即使引燃了也不能穩(wěn)定地燃燒。在焊條藥皮中,一般含有鉀、鈉、鈣等電離電位低的物質(zhì),這可以提高電弧的穩(wěn)定性,保證焊接過程持續(xù)進行。
二、保護焊接熔池。焊接過程中,空氣中的氧、氮及水蒸氣浸入焊縫,會給焊縫帶來不利的影響。不僅形成氣孔,而且還會降低焊縫的機械性能,甚至導(dǎo)致裂紋。而焊條藥皮熔化后,產(chǎn)生的大量氣體籠罩著電弧和熔池,會減少熔化的金屬和空氣的相互作用。焊縫冷卻時,熔化后的藥皮形成一層熔渣,覆蓋在焊縫表面,保護焊縫金屬并使之緩慢冷卻、減少產(chǎn)生氣孔的可能性。
三、保證焊縫脫氧、去硫磷雜質(zhì)。焊接過程中雖然進行了保護,但仍難免有少量氧進入熔池,使金屬及合金元素氧化,燒損合金元素,降低焊縫質(zhì)量。因此,需要在焊條藥皮中加入還原劑(如錳、硅、鈦、鋁等),使已進入熔池的氧化物還原。
四、為焊縫補充合金元素。由于電弧的高溫作用,焊縫金屬的合金元素會被蒸發(fā)燒損,使焊縫的機械性能降低。因此,必須通過藥皮向焊縫加入適當(dāng)?shù)暮辖鹪�,以彌補合金元素的燒損,保證或提高焊縫的機械性能。對有些合金鋼的焊接,也需要通過藥皮向焊縫滲入合金,使焊縫金屬能與母材金屬成分相接近,機械性能趕上甚至超過基本金屬。
五、提高焊接生產(chǎn)率,減少飛濺。焊條藥皮具有使熔滴增加而減少飛濺的作用。焊條藥皮的熔點稍低于焊芯的焊點,但因焊芯處于電弧的中心區(qū),溫度較高,所以焊芯先熔化,藥皮稍遲一點熔化。這樣,在焊條端頭形成一短段藥皮套管,加上電弧吹力的作用,使熔滴徑直射到熔池上,使之有利于仰焊和立焊。另外,在焊芯涂了藥皮后,電弧熱量更集中。同時,由于減少了由飛濺引起的金屬損失,提高了熔敷系數(shù),也就提高了焊接生產(chǎn)率。另外,焊接過程中發(fā)塵量也會減少。
1)焊芯中各合金元素對焊接的影響
1)碳(c)碳是鋼中的主要合金元素,當(dāng)含碳量增加時,鋼的強度、硬度明顯提高,而塑性降低。在焊接過程中,碳起到一定的脫氧作用,在電弧高溫作用下與氧發(fā)生化合作用,生成一氧化碳和二氧化碳?xì)怏w,將電弧區(qū)和熔池周圍空氣排除,防止空氣中的氧、氮有害氣體對熔池產(chǎn)生的不良影響,減少焊縫金屬中氧和氮的含量。若含碳量過高,還原作用劇烈,會引起較大的飛濺和氣孔�?紤]到碳對鋼的淬硬性及其對裂紋敏感性增加的影響,低碳鋼焊芯的含碳量一般為0. 1%。
2)錳(mn)錳在鋼中是一種較好的合金劑,隨著錳含量的增加,其強度和韌性會有所提高。在焊接過程中,錳也是一種較好的脫氧劑,能減少焊縫中氧的含量。錳與硫化合形成硫化錳浮于熔渣中,從而減少焊縫熱裂紋傾向。因此一般碳素結(jié)構(gòu)鋼焊芯的含錳量為0. 30%~0. 55%,焊接某些特殊用途的鋼絲,其含錳量高達1 .70%一2. 10%。
3)硅(si )硅也是一種較好的合金劑,在鋼中加入適量的硅能提高鋼的屈服強度、彈性及抗酸性能;若含量過高,則降低塑性和韌性。在焊接過程中,硅也具有較好的脫氧能力,與氧形成二氧化硅,但它會提高渣的粘度,易促進非金屬夾雜物生成。
4)鉻(cr)鉻能夠提高鋼的硬度、耐磨性和耐腐蝕性。對于低碳鋼來說,鉻便是一種偶然的雜質(zhì)。鉻的主要冶金特征是易于急劇氧化,形成難熔的氧化物三氧化二鉻(cr203),從而增加了焊縫金屬夾雜物的可能性。三氧化二鉻過渡到熔渣后,能使熔渣粘度提高,流動性降低。
5)鎳(ni)鎳對鋼的韌性有比較顯著的效果,一般低溫沖擊值要求較高時,適當(dāng)摻入一些鎳。
6)硫(s)硫是一種有害雜質(zhì),隨著硫含量的增加,將增大焊縫的熱裂紋傾向,因此焊芯中硫的含量不得大于0. 04%。在焊接重要結(jié)構(gòu)時,硫含量不得大于0. 03%。
7)磷(p)
(2)焊芯的分類
焊芯是根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)“焊接用鋼絲”(gb 1300-77)的規(guī)定分類的,用于焊接的專用鋼絲可分為碳素結(jié)構(gòu)鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼、不銹鋼三類。