第四章 焊条电弧焊.ppt

焊接电弧的极性 前提：直流焊接 电弧极性：直流焊接时电弧的两极与电源的连接方式称为电弧的极性。 2.2 焊接区内气体与金属的作用 2.2.1 焊接区内的气体 1、气体的种类和来源 1）种类:N2、H2、O2、H2O、CO2、金属及熔渣蒸气。 2）来源： （1）焊接材料 （2）气体介质 （3）焊丝和母材表面上的油锈等杂质。 （4）金属和熔渣的蒸发产生的气体 2.2.2 气体与金属的作用 1、氮对金属作用 2、氢对金属作用 3、氧对金属作用 2）氮对焊接质量的影响 （1)时效脆化：包括相析出（Fe4N）、应变时效脆化。 （2)气孔：N2 （3)有利一面 ：可作为合金元素加入钢中，一般指高合金钢 。不锈钢N代镍的奥氏体不锈钢（节约Ni、提高耐点蚀能力）； N代碳的马氏体不锈钢 3）影响焊缝含氮量的因素及控制措施 （1）机械保护：气一渣保护、渣保护、气体保护、抽真空。 （2）焊接工艺规范影响 ： ①短弧 ② I↑，熔滴过渡频率增加，N与熔滴作用时间↓ ③直流反接，减少N溶解 ④其它。焊丝直径，直径↑，熔滴变粗，N↓ ； （3）脱N剂。Al、Ti、Zr、Re：脱氧、脱N （4）焊丝成分的影响 。增加焊丝或药皮中的含碳量可降低焊缝中的含氮量：降低N的溶解度；C氧化形成CO、CO2保护作用；氧化时的沸腾搅拌作用。 3）H对焊接质量的影响 暂态现象：脆化、白点。经焊后脱氢处理可消除 永久现象：气孔、冷裂纹。不可消除 ① 氢脆 氢在室温附近，氢溶解在金属晶格中，引起钢的塑性严重下降现象。 前提：在塑性变形过程中产生；2H →H2 原因：变形→位错运动、堆积→形成显微空腔 →溶解在金属晶格的H沿位错运动方向扩散→汇集显微空腔→H2→显微空腔压力↑ →金属变脆 ② 白点：H2→2H 肉眼可见，直径0.5～3mm中心处有气孔或小的夹渣，外围有塑性裂断的痕迹，象鱼眼似的也称“鱼眼”. 产生原因：白点是在塑性变形阶段产生的。 ③气孔 氢气孔 ④产生冷裂纹 4）控制氢的措施 （1）控制氢的来源 ① 限制焊接材料的含氢量，药皮成分 ② 严格清理工件及焊丝：去锈、油污、吸附水分 （2）冶金处理 ①焊材中加氟化物：CaF2 ②增加焊接材料的氧化性：CO2、药皮中Fe2O3（高温分解出O2） ③焊材中加入Re。 （3）工艺措施 ①调整焊接工艺参数 a I ↓ ，b 直流反接电源 ②焊后脱氢处理 3）氧对焊接质量的影响 （1）机械性能下降：尤其韧性 还可引起热脆、冷脆和时效硬化 （2）导电、导磁和抗腐蚀性能下降； （3）产生CO气孔、合金元素烧损； （4）工艺性能变差 电弧稳定性降低 4、焊缝金属中硫和磷的控制 1）焊缝中硫的危害及控制 （1）硫的危害 ① FeS夹杂；Fe-FeS低熔共晶→ a 热脆性；b 耐腐蚀性降低；c 焊接热裂纹 ② NiS。Ni-NiS低熔共晶焊接热裂纹倾向更大。 ③ C的影响。 C加剧了S的危害。 （2）S的控制 ①限制材料中含硫量（焊材、母材）。 ②用冶金方法脱硫。 Ⅰ Mn脱硫 脱硫产物MnS不溶于钢液中，少部分MnS进入到液态金属中形成夹杂： MnS熔点高； MnS粒状弥散分布 所以MnS的危害↓↓ 影响因素：a 温度T b [Mn]量 Ⅱ 碱性氧化物脱硫 影响因素 a（MnO）、（CaO）、（MgO）↑或（FeO）↓ b 提高熔渣的碱度 C 渣中加CaF 渣的黏度降低，S2-的扩散能力加强；形成易挥发的SF6。 Ⅲ 稀土元素脱硫 熔渣的碱度值不高，所以脱硫能力有限。 Re 2）磷的危害及控制 （1）危害 ①冷脆性和结晶裂纹。 ②含镍较多的钢，危害更大。加剧结晶裂纹 ③钢中C含量增加，P的危害加大。 （2）控制：一防二脱 ①预防。从材料，包括焊材和母材。 ②冶金脱磷。分两步 受熔渣碱度的影响：冶金脱磷效果有限。 2.4 焊缝金属的合金化 1、合金过渡的目的及方式 1）目的:补尝;改善;特殊性能 2）方式： （1）应用合金焊丝或带极 优点：a 成分均匀、稳定；b 合金损失小 缺点：a 成分不易调整；b 制造工艺复杂、成本高 （2）应用合金粉未或药芯焊丝、药芯焊条 优点：a 得到任意成分的焊缝金属；b 合金损失小 缺点：a 成分不均匀；b 制造工艺复杂 （3）应用合金药皮或粘结焊剂 优点：工艺简单、成本低；缺点：成分不均匀；合金利用率低 1）焊缝区冶金反应激烈，但不平衡 基于电弧强热高温，连接处局部熔化，熔池内冶金反应激烈，金属蒸发，气体离子还原成原子状态，金属烧损，形成氧化夹杂。 工件 液滴金属 熔池