焊接作业中焊条、焊丝和焊剂分别有什么作用？

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焊接作业中焊条、焊丝和焊剂分别有什么作用？

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焊条(covered electrode)
　　气焊或电焊时熔化填充在焊接工件的接合处的金属条。焊条的材料通常跟工件的材料相同。
焊条的组成
　　焊条由焊芯及药皮两部分构成。焊条是在金属焊芯外将涂料(药皮)均匀、向心地压涂在焊芯上。焊条种类不同，焊芯也不同。焊芯即焊条的金属芯，为了保证焊缝的质量与性能，对焊芯中各金属元素的含量都有严格的规定，特别是对有害杂质（如硫、磷等)的含量，应有严格的限制，优于母材。焊芯成分直接影响着焊缝金属的成分和性能，所以焊芯中的有害元素要尽量少．含C量应低于0．10％。例如H08A，含S小于等于O．03％、P小于等于0．03％、C小于等于0．1％。
　　焊接碳钢及低合金钢的焊芯， 一般都选用低碳钢作为焊芯，并填加锰、硅、铬、镍等成分(详见焊丝国家标准GB1300一77)。采用低碳的原因一方面是含碳量低时钢丝塑性好，焊丝拉拔比较容易，另一方面可降低还原性气体CO含量，减少飞溅或气孔，并可增高焊缝金属凝固时的温度，对仰焊有利。加入其他合金元素主要为保证焊缝的综合机械性能，同时对焊接工艺性能及去除杂质，也有一定作用。
　　高合金钢以及铝、铜、铸铁等其他金属材料，其焊芯成分除要求与被焊金属相近外，同样也要控制杂质的含量，并按工艺要求常加入某些特定的合金元素。
　　焊条就是涂有药皮的供焊条电弧焊使用的熔化电极，它是由药皮和焊芯两部分组成的。在焊条前端药皮有45。左右的倒角，这是为了便于引弧。在尾部有一段裸焊芯，约占焊条总长1/16，便于焊钳夹持并有利于导电。焊条的直径仲实际上是指焊芯直径）通常为2、2. 5、3. 2或3、4、5或6mm等几种规格，常用的是小3. 2、小4、小5三种，其长度“L”一般在250^-450 mm之间。
　　1.焊芯
　　焊条中被药皮包覆的金属芯称为焊芯。焊芯一般是一根具有一定长度及直径的钢丝。焊接时，焊芯有两个作用：一是传导焊接电流，产生电弧把电能转换成热能，二是焊芯本身熔化作为填充金属与液体母材金属熔合形成焊缝。
　　焊条焊接时，焊芯金属占整个焊缝金属的一部分。所以焊芯的｛化学成分，直接影响焊缝的质量。因此，作为焊条芯用的钢丝都单势独规定了它的牌号与成分。如果用于埋弧自动焊、电渣焊、气体保护焊、气焊等熔焊方法作填充金属时，则称为焊丝。(1）焊芯中各合金元素对焊接的影响
　　1)碳(C)碳是钢中的主要合金元素，当含碳量增加时，钢的｛强度、硬度明显提高，而塑性降低。在焊接过程中，碳起到一定的脱氧作用，在电弧高温作用下与氧发生化合作用，生成一氧化碳和二氧化碳气体，将电弧区和熔池周围空气排除，防止空气中的氧、氮有害气体对熔池产生的不良影响，减少焊缝金属中氧和氮的含量。若含碳量过高，还原作用剧烈，会引起较大的飞溅和气孔。考虑到碳对钢的淬硬性及其对裂纹敏感性增加的影响，低碳钢焊芯的含碳量一般簇0. 1％。
　　2)锰(Mn)锰在钢中是一种较好的合金剂，随着锰含量的增加，其强度和韧性会有所提高。在焊接过程中，锰也是一种较好的脱氧剂，能减少焊缝中氧的含量。锰与硫化合形成硫化锰浮于熔渣中，从而减少焊缝热裂纹倾向。因此一般碳素结构钢焊芯的含锰量为0. 30％～0. 55％，焊接某些特殊用途的钢丝，其含锰量高达1 ．70％一2. 10％。
　　3)硅(Si )硅也是一种较好的合金剂，在钢中加入适量的硅能提高钢的屈服强度、弹性及抗酸性能；若含量过高，则降低塑性和韧性。在焊接过程中，硅也具有较好的脱氧能力，与氧形成二氧化硅，但它会提高渣的粘度，易促进非金属夹杂物生成。
　　4)铬(Cr）铬能够提高钢的硬度、耐磨性和耐腐蚀性。对于低碳钢来说，铬便是一种偶然的杂质。铬的主要冶金特征是易于急剧氧化，形成难熔的氧化物三氧化二铬(Cr203)，从而增加了焊缝金属夹杂物的可能性。三氧化二铬过渡到熔渣后，能使熔渣粘度提高，流动性降低。
　　5)镍(NO镍对钢的韧性有比较显著的效果，一般低温冲击值要求较高时，适当掺入一些镍。
　　6)硫（S）硫是一种有害杂质，随着硫含量的增加，将增大焊缝的热裂纹倾向，因此焊芯中硫的含量不得大于0. 04％。在焊接重要结构时，硫含量不得大于0. 03％。
　　7)磷(2)焊芯的分类
　　焊芯是根据国家标准“焊接用钢丝”（GB 1300-77)的规定分类的，用于焊接的专用钢丝可分为碳素结构钢、合金结构钢、不锈钢三类。
　　2.药皮
　　压涂在焊芯表面的涂层称为药皮。焊条的药皮在焊接过程中起着极为重要的作用。若采用无药皮的光焊条焊接，则在焊接过程中，空气中的氧和氮会大量侵入熔化金属，将金属铁和有益元素碳、硅、锰等氧化和氮化形成各种氧化物和氮化物，并残留在焊缝中，造成焊缝夹渣或裂纹。而熔入熔池中的气体可能使焊缝产生大量气孔，这些因素都能使焊缝的机械性能（强度、冲击值等）大大降低，同时使焊缝变脆。此外采用光焊条焊接，电弧很不稳定，飞溅严重，焊缝成形很差。
　　人们在实践过程中发现如果在光焊条外面涂一层由各种矿物等组成的药皮，能使电弧燃烧稳定，焊缝质量得到提高，这种焊条叫药皮焊条。随着工业技术的不断发展，人们创制出了现在广泛应用的优质厚药皮焊条。
[编辑本段]焊条的要求
　　(1)容易引弧，保证电弧稳定，在焊接过程中飞溅小。
　　(2)药皮熔化速度应慢于焊芯熔化速度，以造成喇叭状的套简(套筒长度应小于焊芯直径），有利于熔滴过渡和造成保护气氛；
　　(3)熔渣的比重应小于熔化金属的比重，凝固温度也应稍低于金属凝固温度，渣壳应易脱掉；
　　(4)具有掺合金和冶金处理作用；
　　(5)适应各种位置的焊接。
[编辑本段]焊条型号与牌号
　　（1）焊条的牌号
　　以结构钢为例：牌号,编制法。结XXX,结为结构钢焊条,第3个数字,代表药皮类型,焊接电流要求,第1、2数:代表焊缝金属抗拉强度 。
　　（2）焊条的型号
　　焊条的型号是按国家有关标准与国际标准确定的。EXXX,以结构钢为例，型号编制法为字母“E”表示焊条，第一、二位表示熔敷金属最小抗拉强度，第三位数字表示焊条的焊接位置，第三、四位数字表示焊接电流种类及药皮类型。
　　4.焊条的分类
　　根据不同情况，电焊条有三种分类方法：按焊条用途分类、按药皮的主要化学成分分类、按药皮熔化后熔渣的特性分类。
　　按照焊条的用途，有两种表达形式，一为原机械工业部编制的的，可以将电焊条分为：结构钢焊条、耐热钢焊条、不锈钢焊条、堆焊焊条、低温钢焊条、铸铁焊条、镍和镍合金焊条、铜及铜合金焊条、铝及铝合金焊条以及特殊用途焊条。二为国家标准规定，为碳钢焊条，低合金焊条、不锈钢焊条、堆焊焊条、铸铁焊条、铜及铜合金焊条、铝及铝合金焊条。二者没有原则区别，前者用商业牌号表示，后者用型号表示。
　　如果按照焊条药皮的主要化学成分来分类，可以将电焊条分为：氧化钛型焊条、氧化钛钙型焊条、钛铁矿型焊条、氧化铁型焊条、纤维素型焊条、低氢型焊条、石墨型焊条及盐基型焊条。
　　如果按照焊条药皮熔化后，熔渣的特性来分类，可将电焊条分为酸性焊条和碱性焊条。酸性焊条药皮的主要成分为酸性氧化物，如二氧化硅、二氧化钛、三氧化二铁等。碱性焊条药皮的主要成分为碱性氧化物，如大理石、萤石等。

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焊剂(welding flux)
　　焊接时，能够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一种物质。用于埋弧焊的为埋弧焊剂。用于针焊时有：硬钎焊钎剂和软钎焊钎剂。
　　焊剂也叫钎剂，定义应该很广泛，包括熔盐、有机物、活性气体、金属蒸汽等，即除去母材和钎料外，泛指第三种用来降低母材和钎料界面张力的所有物质。
　　钎料与母材的湿润能力与钎料的本性固然有很大关系，但与钎剂的作用相比则次要多了。
[编辑本段]焊剂的功能
　　焊剂的功能部分可分为三个：
　　1、去除焊接面的氧化物，降低焊料熔点和表面张力，尽快达到钎焊温度。
　　2、保护焊缝金属在液态时不受周围大气中有害气体影响。
　　3、使液态钎料有合适流动速度以填满钎缝。
　　钎剂的熔点应该低于钎料熔点10-30摄氏度，特殊情况下也可使钎剂的熔点高于钎料。钎剂的熔点若过低于钎料则过早熔化使钎剂成分由于蒸发、与母材作用等原因使钎料熔化时钎剂已经失去活性。
　　钎剂的选择通常视氧化膜的性质而定。偏碱性的氧化膜例如：Fe、Ni、Cu等的氧化物常使用酸性的含硼酸酐（B2O3）的钎剂，偏酸性的氧化膜例如对付铸铁含高SiO2的氧化膜常用含碱性Na2CO3的钎剂使得生成易熔的Na2SiO3而进入熔渣。
　　一些氟化物的气体也常用作钎剂，它们反应均匀，焊后不留残渣。BF3常和N2混合使用在高温下钎焊不锈钢。
　　在450摄氏度以下钎焊用的钎剂成为软钎剂。软钎剂分为两种，一是水溶性的通常是盐酸盐和磷酸盐的单个或索格盐的水溶液构成，活性高，腐蚀性强，焊后需要清洗。林一种是不溶于水的有机物钎剂，通常以松香或人工树脂为基，加入有机酸、有机胺或其HCL或HBr的盐，以提高去膜能力和活性。

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焊丝　　welding wire
　　焊接时作为填充金属或同时作为导电用的金属丝焊接材料。在气焊和钨极气体保护电弧焊时，焊丝用作填充金属；在埋弧焊、电渣焊和其他熔化极气体保护电弧焊时，焊丝既是填充金属，同时也是导电电极。焊丝可分为3类。焊丝的表面不涂防氧化作用的焊剂。
　　1、　轧制焊丝：大多数焊丝属于此类，包括碳钢焊丝、低合金结构钢焊丝、合金结构钢焊丝、不锈钢焊丝和有色金属焊丝等。
　　2、　铸造焊丝：有些合金，如钴铬钨合金，不能锻、轧和拔丝，而用铸造方法制成。它主要用于工件表面的手工堆焊，以满足如抗氧化、耐磨损和高温下耐腐蚀等特殊性能要求。采用连续浇注和液态挤压可制造出长达数米的钴铬钨焊丝，用于自动填丝钨极气体保护电弧焊，以提高焊接效率和堆焊层质量，同时还能改善劳动条件。铸铁补焊有时也采用铸造焊丝。
　　3、药芯焊丝：用薄钢带卷成圆形或异形钢管，内填一定成分的药粉，经拉制成的有缝药芯焊丝，或用钢管填满药粉拉制成的无缝药芯焊丝（见图）。用这种焊丝焊接熔敷效率高，对钢材适应性好，试制周期短，因而它的使用量和使用范围不断扩大。这种焊丝主要用于二氧化碳气体保护焊、埋弧焊和电渣焊。药芯焊丝中的药粉成分一般与焊条药皮相似。含有造渣、造气和稳弧成分的药芯焊丝焊接时不需要保护气体，称自保护药芯焊丝，适用于大型焊接结构工程的施工。
　　4、二氧化碳气体保护电弧焊（简称CO2焊）的保护气体是二氧化碳（有时采用CO2＋O2的混合气体）。由于二氧化碳气体的0热物理性能的特殊影响，使用常规焊接电源时，焊丝端头熔化金属不可能形成平衡的轴向自由过渡，通常需要采用短路和熔滴缩颈爆断、因此，与MIG焊自由过渡相比，飞溅较多。但如采用优质焊机，参数选择合适，可以得到很稳定的焊接过程，使飞溅降低到最小的程度。由于所用保护气体价格低廉，采用短路过渡时焊缝成形良好，加上使用含脱氧剂的焊丝即可获得无内部缺陷的刘质量焊接接头。因此这种焊接方法目前已成为黑色金属材料最重要焊接方法之一。