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第三章 焊接材料
指焊条、焊丝、焊剂、气体等焊接用料。
焊条电弧焊过程
药皮燃烧：
电弧周围气体：CO2、 CO、H2
熔池中熔渣，冷却 形成渣壳
保护熔池中的熔化 金属
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第一节 焊条
一、焊条分类
1 按用途分：分10大类
（1）结构钢焊条：主要用于焊接碳钢和低合金高强钢。
（2）耐热钢焊条：用于焊接珠光体和马氏体耐热钢。
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2 焊条牌号
我国常用的牌号：字母（汉字）×××
字母含义：结构钢J（结）、不锈钢A（奥）、堆焊D（堆）等。
第一、二位数字：抗拉强度（kg/mm2）
第三位数字：药皮类型，如1－氧化钛型、2－钛钙型、7－低 氢钠型（直流）
例如： J（结）422 42 kg 级，钛－钙焊条；
J（结）507 50 kg 级，低氢焊条，直流。
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三、 焊条的组成
焊条是由焊芯和药皮组成，药皮占整个焊条重量的30~50%。
药皮重量系数Kb
Wb
WS WM
式中：WS－药皮重量；WM－焊芯重量。
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1 焊芯（1）
焊条用钢：牌号前加H，如H08A。最后字母A表示优质钢， E表示特级钢，其含硫、磷量比较低。
焊芯中的元素：
（1）碳：提高钢的硬度、强度，但会产生气孔、飞溅、裂纹等 问题。一般焊芯的含碳量小于0.1%。
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焊条分类（3）
3 按焊条药皮类型分： 钛 型 （ TiO2 金 红 石 ） 、 钛 - 钙 型 （ TiO2-CaO ） 、 钛 铁 矿 型
（ TiO2-FeO ） 、 氧 化 铁 型 （ Fe2O3 ） 、 纤 维 素 型 、 低 氢 型 （CaCO3-CaF2）。
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二、 焊条的型号和牌号
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2 焊条药皮（2）
（2）焊条药皮类型 分为八大类，常用的有：
1）钛型：（>35% TiO2（金红石）+ SiO2）； 2）钛钙型：（30% TiO2+ (Ca , Mg)CO3）； 3）低氢型：（CaCO3 + CaF2）; 4）石墨型： 主要用于铸铁焊条，以保证焊缝金属石墨化。
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（10）特殊用焊条：如水下焊接、切割用焊条。
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焊条分类（2）
2 按熔渣的碱度
（1）酸性焊条（J422）：药皮中含有较多SiO2、FeO等。这类 焊条工艺性能好，焊缝成形美观，但焊缝的性能不高（尤其是 塑性和韧性）。焊接可用交直流电源。
（2）碱性焊条（J507）：药皮中含有CaCO3、CaF2等。焊缝的 含氢量低，所以又称低氢焊条，碱性焊条的焊缝有较高的塑性 和韧性，可用于焊接较重的焊接结构。
（2）锰：有益元素，起脱氧、脱硫和强化焊缝金属的作用。焊 芯一般含锰0.3~0.55%。
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焊芯（2）
（3）硅：起脱氧和强化焊缝金属作用，但会增加焊缝中的SiO2 夹杂物，所以焊芯中的含硅量比较低（<0.03％）。 （4）硫、磷：有害元素，容易引起焊缝裂纹和冷脆性。焊芯中 的S、P<0.03。
接（J506）。
电弧稳定性不仅取决于焊条，还和焊接设备、焊工水平等
因素有关。
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16பைடு நூலகம்
2 焊接成形（1）
成形不好的焊缝不仅影响外观质 量，而且会造成应力集中，造成焊 缝破坏。
影响焊缝成形因素除操作者的水 平外，还有熔渣的凝固温度、粘度 等。
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2 焊接成形（2）
凝固温度过高，容易造成渣压铁
设计结构钢焊条时，要保证焊缝金属与母材等强度，不必 强调母材等成分。
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2 焊条药皮（1）
（1）药皮作用 1） 保护作用：采用气－渣联合保护焊缝金属，以隔离空气。 2） 冶金作用：去除焊缝金属中有害杂质（O、H、S、P等）， 补充焊缝烧损的合金元素，改善焊缝力学性能。 3） 保证焊接工艺性能：容易引弧，电弧稳定燃烧，飞溅少，焊 缝成形美观，易于脱渣，适合各种位置焊接。
4）脱氧：用一些对氧亲和力比铁大的金属或合金元素脱除焊 缝中的氧。
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药皮原材料的作用（2）
5）合金化：补偿焊缝金属中烧损的合金元素，使焊缝达到 所需的物化性能和机械性能。 6）粘结：将药皮牢固粘结在焊芯上，如水玻璃（Na2O·SiO2、 K2O·SiO2）。 7）成形：便于焊条的压制，如云母、钛白粉、滑石粉。
（3）不锈钢焊条：用于焊接奥氏体和马氏体不锈钢。
（4）堆焊焊条：用于获得耐磨、耐蚀性能的堆焊层。
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焊条分类（1）
（5）低温钢焊条：用于焊接在低温下工作的焊缝。
（6）铸铁焊条：用于焊补铸铁构件。
（7）镍及其合金焊条：用于焊接镍及其合金。
（8）铜及其合金焊条：用于焊接铜及其合金。
（9）铝及其合金焊条：用于焊接铝及其合金。
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四、 焊条的工艺性能（1）
1 电弧的稳定性
焊条药皮中加入电离电位低的物质，如Na、K、Ca等，在 焊接过程中可以保持电弧稳定燃烧。
若焊条中有氟化物（CaF2），由于电负性强的F的消电离 作用，在交流焊中电弧就不稳定，只能用直流电源焊接。若
在这类焊条中加入稳定剂（碳酸钾等）时，也可以用交流焊
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（3） 药皮的原材料
1）矿物类：
如大理石、白云石（CaCO3+MgCO3）、金红石（TiO2）、 锰矿（MnO2）、钛铁矿等。 2）铁合金类：
如纯铬、镍、Mn-Fe、Si-Fe、Ti- Fe等。
3）化工产品类：
如钛白粉（TiO2）碳酸钡（BaCO3）、水玻璃（Na2O·SiO2、 K2O·SiO2）等。
1 焊条型号
国际ISO标准：E××××
（字母E：Electrode）
第一、二位数字：抗拉强度（kgf/mm2）
第三位数字：表示适合焊接位置（0、1表示全位置，2表示为平焊，4为 向下焊）。
第四位数字：表示焊接电源极性及药皮类型
例如： E4303 43 kg 级钛钙型，交直流两用，全位置焊。
E5015 50kg 级 低氢型，直流反接，全位置焊。
水，气孔不易逸出；凝固温度过低， 熔渣不能均匀覆盖在焊缝表面。
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（4）药皮原材料的作用
1）稳弧：如大理石、水玻璃、长石（K2O+Na2O+SiO2+Al2O3） 中的低电离位元素。
2）造渣：保护熔滴和熔池金属，改善焊缝成形，如CaO、 SiO2、MgO等。
3）造气：焊接时，有机物和碳酸盐分解产生气体，用于隔离 空气，保护焊接区域。如CaCO3→CaO + CO2。