电焊条的配制Word格式.docx
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㎏*m/㎜2
硬度测试HB
热轧
屈服点㎏/㎜2
抗拉强度㎏/㎜2
伸长率%
收缩率%
28
46
23
50
9
170
3、对焊条的要求
满足焊接接头的机械性能,全位置焊,交直流两用。
(二)、电焊条的设计步骤
1、焊芯的选取
焊芯的设计主要考虑焊条直径和焊条技术要求。
焊条技术要求包括理化性能和合金元素的过渡等。
当前国内焊材有数百种,其中大多数品种系选用H08A焊芯,将焊芯专用盘钢(一般为Φ8)进行油锈清除,拉拔成合适的直径,经过校直,上光后切断成标准长度。
(低碳钢焊芯与焊缝成分见下表2、表3)
表2J422型焊条焊芯和熔敷金属的化学成分/%
成分
H08A(Ф3.2)
0.077
0.41
0.02
0.017
0.019
熔敷金属
0.072
0.35
0.1
0.035
差值
-0.005
-0.06
0.08
0.002
0.016
表3J422型焊条熔敷金属的力学性能/%
Ó
/MPa
§
5/%
a=180°
Ak/(J*㎝-2)
478.2
434.1
无裂
140.1
2、药皮类型选定
药皮类型选定主要依据于被焊母材的机械性能,化学成分和其他特殊性能的要求以及被焊产品的工作条件,焊接工艺特性要求等方面进行选定。
焊条药皮所用各种辅料技术均符合TH1504~2003《焊接材料用金属及铁合金》、TH1505-2003《电焊条用矿产品、化工产品及有机物》标准。
a.钛钙型
①特点:
药皮中含氧化钛30%以上,钙镁碳酸盐20%以下,焊条工艺性能良好,电弧稳定,再引弧较方便,飞溅小,熔深一般,脱渣容易,焊缝波形美观,可进行全位置焊接。
②药皮组成物用量范围(%)
硅酸盐
碳酸盐
二氧化钛
铁合金
钛铁矿
有机物
质量分数/%
25~40
15~22
25~45
10~15
0~25
3~9
③药皮成分范围(%)
SiO2
TiO2
MnO
FeO
MgO
AI2O3
CaO
挥发成分
10~30
20~35
6~9
5~25
1~5
5~8
8~12
<
10
b.钛钙型改进方向
目的是主要降低成本,提高质量。
国外钛钙型焊条主要使用天然金红石,国内由于天然金红石资源较少,过去主要使用钛白粉和人造金红石。
在焊条药皮中,钛白粉主要用于增塑,价位高,应尽可能采用其他材料代替或少用。
目前,有在药皮中加入2~8%的滑石粉和6~14%的耐火粘土,代替钛白粉,或用海泡石代用,可是焊条压涂性能得到改善,使成本降低。
此外,国内钛铁矿资源丰富,因此可代替金红石制造焊条,成本低。
3、焊条药皮配方设计及分析
1)TiO2的作用
TiO2在焊条药皮中主要起造渣作用,可以改善熔渣的流动性,促进焊缝金属还原产物的聚集并把它们排除到熔渣中。
增加药皮中TiO2相对含量会使渣壳容易脱落,有效地缩短熔渣凝固温度区间,使熔渣形成所谓的“短渣”,同时还具有一定的稳弧作用。
电焊条所用辅料中含TiO2成分的材料有钛白粉、金红石、还原钛铁矿及钛铁矿等,以上各种材料由于TiO2含量及物理结构不同,在还条药皮中各起不同的作用。
钛白粉属化工产品,w(TiO2)一般在98%以上,在药皮中主要起增加塑性的作用。
由于钛白粉价格昂贵,粘稠度较低,在药皮中对周围药粉颗粒缺乏束缚力,会降低焊条药皮强度,并容易造成焊条尾部发红。
目前在焊条配方设计中一般不用或少量使用。
金红石中,w(TiO2)一般在85%以上,具有稳弧造渣,调整熔渣物理性能,改善焊缝成型,减少飞溅等作用。
是钛钙型焊条药皮中主要成分之一。
还原钛铁矿是天然钛铁矿用碳或一氧化碳作还原剂,经1150℃左右焙烧反应产物即为还原钛铁矿。
还原钛铁矿中w(TiO2)在55%以上,在焊接过程中可降低熔渣表面张力,利于焊缝成行,还原钛铁矿中的在熔池反应过程中与Fe0结合形成Fe0·
TiO2,减小了熔渣中的Fe0的质量、浓度,降低了熔渣的氧化性,可提高焊条抗气孔能力。
另外,还原钛铁矿在1150℃的熔烧过程中,产生一定数量的铁粉,铁粉在焊条药皮中具有改善焊接工艺性能的作用。
2)硅酸盐的作用
硅酸盐使钛钙型焊条中的主要造渣剂之一,可调整熔渣的物理性能,降低熔渣表面张力,提高焊条熔化速度。
同时还兼顾了改善焊条压涂性能的作用,可使药粉具有良好的塑性、弹性及粘接性。
焊条药皮中硅酸盐通常选用长石、白泥、云母、海泡石等,应以Al2O3含量低为选用原则,否则熔渣的熔点和粘度会提高,并易使得焊缝近金属中夹杂件增多。
长石中一般为w(SiO2)60%-70%,w(Al2O3)为15%~20%,w(K2O+Na2O)大于等于12%药皮中加入长石主要目的是造渣。
它可降低熔渣碱度,细化熔渣颗粒,提高焊条电弧稳定性的作用。
在空载电压低的交流电焊机施焊过程中,为避免此弧可适当增加长石的比例。
当W(长石)>12%以后,焊条端部容易出现局部熔蚀现象,造成飞溅增大,熔渣粘度显著下降,使焊缝成行变坏及脱渣困难。
云母在药粉中的主要作用是提高药皮的压涂性能及造渣,其含K2O及Na2O可能提高电弧稳定性。
与其它硅酸盐一样,云母还有提高电弧电压、细化熔滴、提高焊条溶化系数的作用,除了改善焊条药皮压涂性能外,还有防止焊条烘干后使药皮开裂的作用,试验中发现:
当药皮中云母相对含量提高时,容易增大飞溅,特别是当焊机电压较低时,容易出现断弧想象。
海泡石中主要成分为SiO2+MgO+nH2O,其微观组织形态为纤维状、毛发状、针状及细管状,集合体呈纤维状或似乱稻草交织状。
其水化程度较好,粘稠高,有极好的吸水性和造浆性。
考虑到降降药皮中Al2O3的含量,故选用海泡石替代部分白泥、长石等,改善药粉的塑性及粘性,提高焊条表皮的光滑致密性。
3)碳酸盐的作用
焊条药皮中碳酸盐在钛钙型焊条中使造气剂,又是碱性造渣剂,它可以增加熔渣流动性,降低产生气孔和氢白点的倾向,并对脱硫、脱磷、抗裂纹有利。
碳酸盐的加入,使塑性和韧性有所改善,但用量应控制在15%以下。
否则,容易使熔渣凝固温度区间加长,熔渣表面张大增大,消弱了钛钙型焊条“矩渣”的特点,使熔渣过于流动影响焊缝成形,不利于操作,特点是低空载电压的交流机施焊时容易断弧。
综上所述,确定J422药皮配方如表4
表4J422型焊条药皮配方组成/%
TiO2
SiO2
CaCO3
其它
质量分数
28~34
13~20
10~14
7~10
<3
<5
4、经试验调整确定配方如表5
表5J422型焊条药皮配方组成/%
钛白粉
金红石
白泥
云母
长石
大理石
中碳锰铁
水玻璃占干料百分比
7
11
14
8
19
18~21
(三)焊接药皮原材料的选用
一旦焊芯、药皮类型被选定后,即可依据焊条药皮中的成分要求来选取所需要的原材料。
1、原材料分类与用途
1)、金属及铁合金类金属及铁合金在药皮中主要作用有两个,即冶金反应和合金化。
冶金反应类:
铝粉、硅铁、锰铁、钛铁,作用是脱氧、硫、磷;
合金化类:
金属铬、镍、钼铁、钒铁、钛铁、锰铁等,作用是过渡合金元素。
2)、矿物类
如:
大理石、白云石、萤石、白泥、长石、云母等,作用是造气造渣稳弧等。
3)、化工产品类
碳酸钾、钛白粉、碳酸钡、纯碱、水玻璃等,作用稳弧粘结成型。
4)、有机物类
淀粉、木粉、微晶纤维素、竹粉、糊精等,作用是增加电弧保护气氛,加大电弧吹力作用和改善涂料的压涂性能。
原材料标准对上述原材料的纯度和颗粒度都有具体要求。
如金属锰,过40目为100%,过60目<
50%如果金属及铁合金的颗粒过细,易在焊接过程烧损,过粗,造成合金元素过渡不均匀。
(四)焊条药皮材料制备
将焊条药皮材料(不包括水玻璃)制成粉状,对于某些材料还应符合规定的粒度(目数)。
对于硅铁、锰铁等铁合金应当进行钝化处理。
钝化处理就是采用焙烧或用高锰酸钾浸泡等方法,使铁合金颗粒表面产生一薄层氧化膜,这样就可以防止与水玻璃接触时发生化学反应(俗称发泡或发酵)。
也有采用在水玻璃中加入约3/1000的高锰酸钾的方法,以防止焊条药皮的发泡现象。
(焊条制造工艺流程图)
(五)、水玻璃的制备
1、模数
表示水玻璃中SiO2与Na2O摩尔数的比值,用m表示。
M=2.5
2、浓度
浓度是由加入液体水玻璃中的水量的多少而变化的。
加入的水多,则浓度低。
当浓度过低时,应采用煮熬、浓缩的方法使水分蒸发,提高水玻璃的浓度。
波美浓度=39°
Be’
3、粘度随液体水玻璃的模数、浓度和温度的不同而变化,用粘度不同的水玻璃配制的涂料,其塑性不同,对涂料的压涂性能,焊条的烘干,焊条药皮外观质量,耐潮性和强度都有影响。
粘度大的水玻璃,影响湿涂料的搅拌,粘度差,易造成两端裸露焊条。
据资料介绍,用粘度为0.74~0.8Pa·
S的液体水玻璃配制的焊条涂料,在压制焊条时无论在焊条外观和生产效率方面都有良好的效果。
所以在制作中应控制粘度为0.74~0.8Pa·
S。
(六)、焊条的制造
1、焊芯的制备
将焊芯专用盘钢(一般为Φ8)进行油绣清除,拉拔成合适的直径(3.2mm),经过校直,上光后切断成标准长度。
2、药皮的配料、混拌及压涂
药皮外径尺寸的控制及其参数
型号
直径
药皮外径范围ф(mm)
焊条长度(㎜)
J422
3.2
5.0
400
将混拌好的湿涂料送往工序与制备好的焊芯一起即可进行压涂,将湿涂料压涂在焊芯的表面上就完成了焊条的制造。
压涂工作采用螺旋式焊条压涂机进行,压涂好的焊条还需要进行磨头、磨尾,以便于焊接时使用。
3)焊条烘焙
因J422属于酸性焊条,又有少量有机物,所以温度控制在220~250℃。
对烘焙后焊条药皮中的含水量应小于等于1%,以使其保持一定的韧度。
(七)检验
1、外表检验
经分批次观察检验合格
2、跌落检验
批次
数量
试验结果(好)
试验结果(坏)
合格率(%)
第一批
48
2
96
第二批
100
3、焊接工艺性能试验
电弧稳定性试验;
脱渣性试验;
熔渣流动性和焊缝成形试验;
飞溅率试验。
4、焊接检验(试板检验)
试板为25钢,长100mm,宽50mm,厚10mm,开带钝边v行坡口,钝边p=5mm,进行施焊(手工电弧焊),再检测焊缝的成形及力学性能。
1)选用合适的焊接参数
焊条直径3.2mm;
焊接电源:
交流电源使用BX1-500型焊机;
焊接电流100-120A;
焊缝层数:
n=焊件厚度/焊条直径;
电弧电压:
采用短弧焊接,(电弧长度越大,电弧电压越高;
反之。
)焊接速度:
焊接速度应均匀适当,既要保证焊透又要保证不焊穿,同时还要使c和h符合设计要求。
试板图样如下:
2)施焊
3)对焊缝质量的检验
a.检验焊缝的成形(气孔、夹渣等)
b.接头的力学性能测试(拉伸试验、扭曲试验等)
5、如果各项检测都合格,则此类J422焊条设计合格。
(一)电焊条的设计原则、依据、要求
(二)电焊条的设计步骤
2、药皮类型选定
(三)焊条药皮原材料的选用
(五)水玻璃的制备
(六)焊条的制造
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- 电焊 配制