分類
1)按焊條的用途分類可分為碳鋼焊條、低合金鋼焊條不銹鋼焊條、難焊焊條、鑄鐵焊條,像及鎳合金焊條、銅及銅合金焊條,鋁及鋁合金焊條、特殊用途焊條共9種。
2)按焊條藥皮熔化后的焙渣特性分類可分為;
(A)酸性焊條。其熔渣的成分主要是酸性氧化物,具有較強的氧化性,合金元素燒損多,因而力學性能較差,特別是塑性和沖擊韌性比堿性焊條低。同時,酸性焊條脫氧、脫磷硫能力低,因此,熱裂紋的傾向也較大。但這類焊條焊接工藝性較好,對弧長、鐵銹不敏感,且焊縫成形好,脫渣性好,廣泛用于一般結構。
(B)堿性焊條。熔渣的成分主要是堿性氧化物和鐵合金。由于脫氧完全,合金過渡容易,能有效地降低焊縫中的氫、氧、硫。所以,焊縫的力學性能和抗裂性能均比酸性焊條好??捎糜诤辖痄摵椭匾间摰暮附?。但這類焊條的工藝性能差,引弧困難,電弧穩定性差,飛濺較大,不易脫渣,采用短弧焊。
常見型號及用途
E4303:是常用的碳鋼焊條之一,藥皮類型為鈦鈣型,交直流兩用,適用于焊接較薄的低碳鋼構件以及強度要求不高的碳鋼結構,如一般的建筑結構、管道安裝等。
E5015:屬于低氫鈉型藥皮焊條,采用直流反接。其焊縫金屬具有較高的強度和抗裂性能,常用于焊接中碳鋼和強度級別較高的低碳鋼構件,如壓力容器、橋梁等對焊接質量要求較高的結構。
E5016:低氫鉀型藥皮焊條,交直流兩用。它在焊接工藝性能上比 E5015 更具優勢,適用于焊接各種碳鋼結構,特別是在一些對焊接效率和操作便利性有要求的場合,如野外施工等。
焊接工藝因素
焊接電流:焊接電流過大,會使焊條熔化過快,焊縫熔深過大,容易產生咬邊、燒穿等缺陷,同時還會導致焊縫金屬過熱,晶粒粗大,降低焊縫的力學性能;電流過小,焊條熔化不均勻,電弧不穩定,容易產生未焊透、夾渣等缺陷。
焊接電壓:焊接電壓過高,電弧長度增加,熱量分散,會使焊縫寬度增加,熔深減小,還可能導致焊縫表面粗糙,成型不好;電壓過低,電弧太短,容易造成焊條與焊件粘連,影響焊接過程的順利進行。
焊接速度:焊接速度過快,焊縫冷卻速度也快,容易產生淬硬組織,增加裂紋傾向,同時可能導致焊縫熔寬和熔深不足,出現未熔合等缺陷;速度過慢,會使焊縫過熱,晶粒粗大,焊接效率低下,且可能造成焊縫金屬堆積過高,成型不美觀。
運條方法:不同的運條方法會影響焊縫的形狀、尺寸和質量。例如,直線形運條法適用于焊接較薄的焊件或窄焊縫,能獲得較窄的焊縫;鋸齒形和月牙形運條法能使焊縫得到較好的保護,且焊縫成型美觀,但操作不當可能導致焊縫兩側熔合不良。
焊接環境溫度對碳鋼焊條的焊接質量有顯著影響,具體如下:
低溫環境的影響
產生淬硬組織:環境溫度過低時,焊接冷卻速度過快,焊縫及熱影響區易形成淬硬組織,如馬氏體。馬氏體硬度高、韌性差,使焊接接頭的脆性增加,裂紋敏感性增大。尤其對于含碳量較高或合金元素較多的碳鋼,這種現象更為明顯。
增大焊接應力:低溫下,焊件整體溫度較低,焊接過程中焊縫金屬與周圍母材的溫差更大。焊接后,焊縫收縮時受到低溫母材的約束,會產生較大的焊接應力。當應力超過材料的屈服強度時,就可能導致焊接接頭出現裂紋,特別是在焊縫的根部、收弧處等應力集中部位。
影響焊條性能:低溫會使焊條的藥皮變脆,在焊接過程中可能出現藥皮脫落的現象,影響藥皮對焊縫的保護作用和冶金反應效果。此外,低溫還會使焊條的引弧和穩弧性能變差,電弧穩定性降低,導致焊接過程不穩定,影響焊縫的成型和質量。
焊接過程控制
選擇合理焊接參數:根據焊件的厚度、焊接位置和焊條直徑等因素,選擇合適的焊接電流、電壓和焊接速度。焊接電流不宜過大,否則會導致焊縫過熱,晶粒粗大,增加裂紋傾向;焊接速度不宜過快,以免焊縫冷卻速度過快產生裂紋。例如,使用直徑 3.2mm 的焊條焊接時,平焊位置的焊接電流一般為 100 - 130A,焊接電壓為 20 - 25V,焊接速度控制在 30 - 50cm/min。
采用正確運條方法:根據焊縫的形狀和尺寸,選擇合適的運條方法,如直線形、鋸齒形、月牙形等。運條過程中要保持均勻的速度和穩定的電弧長度,避免出現斷弧、收弧過快等情況,焊縫金屬的良好熔合和成型。
控制層間溫度:多層多道焊時,要控制好層間溫度,使其不低于預熱溫度且不規定的上限溫度。例如,對于一般碳鋼焊件,層間溫度宜控制在 150 - 250℃之間,防止層間溫度過高導致焊縫組織過熱,或過低使焊接應力增大。
高濕度環境(相對濕度 60%)
氣孔數量增加:高濕度環境下,空氣中含有大量水分,在焊接電弧的高溫作用下,水分會分解成氫氣和氧氣進入熔池。氫氣在熔池冷卻過程中來不及逸出,就會在焊縫中形成氣孔,降低焊縫的致密性和強度。
裂紋傾向增大:氫是引起碳鋼焊接冷裂紋的重要因素之一。高濕度環境使焊縫中的氫含量增加,氫原子在焊縫金屬中擴散聚集,當應力達到一定程度時,就容易引發裂紋,特別是在焊接高強度碳鋼或厚板時,這種裂紋傾向更為明顯。
力學性能下降:由于氣孔和裂紋等缺陷的存在,以及氫對焊縫金屬組織的影響,會導致焊縫的力學性能下降,如強度、韌性和塑性等指標可能達不到設計要求。
電弧穩定性變差:過多的水分會使焊條藥皮中的成分發生變化,影響藥皮的保護效果和穩弧性能,導致電弧燃燒不穩定,焊接過程中容易出現斷弧、飛濺等現象,影響焊縫的成型質量和焊接效率。
當相對濕度超過 90% 時,一般不建議進行焊接作業,否則需采取嚴格的除濕措施,如對焊件和焊條進行烘干、使用除濕設備降低環境濕度等,以焊接質量。
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