焊接碳鋼及低合金鋼的焊芯, 一般都選用低碳鋼作為焊芯,并填加錳、硅、鉻、鎳等成分(詳見焊絲國家標準GB1300一77)。采用低碳的原因一方面是含碳量低時鋼絲塑性好,焊絲拉拔比較容易,另一方面可降低還原性氣體CO含量,減少飛濺或氣孔,并可增高焊縫金屬凝固時的溫度,對仰焊有利。加入其他合金元素主要為保證焊縫的綜合機械性能,同時對焊接工藝性能及去除雜質,也有一定作用。
高合金鋼以及鋁、銅、鑄鐵等其他金屬材料,其焊芯成分除要求與被焊金屬相近外,同樣也要控制雜質的含量,并按工藝要求常加入某些特定的合金元素。
焊條就是涂有藥皮的供焊條電弧焊使用的熔化電極,它是由藥皮和焊芯兩部分組成的。在焊條前端藥皮有45°左右的倒角,這是為了便于引弧。在尾部有一段裸焊芯,約占焊條總長1/16,便于焊鉗夾持并有利于導電。焊條的直徑仲實際上是指焊芯直徑)通常為2、2. 5、3. 2或3、4、5或6mm等幾種規(guī)格,常用的是小3. 2、小4、小5三種,其長度“L”一般在250^-450 mm之間。
1.焊芯
焊條中被藥皮包覆的金屬芯稱為焊芯。焊芯一般是一根具有一定長度及直徑的鋼絲。焊接時,焊芯有兩個作用:一是傳導焊接電流,產生電弧把電能轉換成熱能,二是焊芯本身熔化作為填充金屬與液體母材金屬熔合形成焊縫。
焊條焊接時,焊芯金屬占整個焊縫金屬的一部分。所以焊芯的{化學成分,直接影響焊縫的質量。因此,作為焊條芯用的鋼絲都單勢獨規(guī)定了它的牌號與成分。如果用于埋弧自動焊、電渣焊、氣體保護焊、氣焊等熔焊方法作填充金屬時,則稱為焊絲。(1)焊芯中各合金元素對焊接的影響
1) 碳(C)碳是鋼中的主要合金元素,當含碳量增加時,鋼的{強度、硬度明顯提高,而塑性降低。在焊接過程中,碳起到一定的脫氧作用,在電弧高溫作用下與氧發(fā)生化合作用,生成一氧化碳和二氧化碳氣體,將電弧區(qū)和熔池周圍空氣排除,防止空氣中的氧、氮有害氣體對熔池產生的不良影響,減少焊縫金屬中氧和氮的含量。若含碳量過高,還原作用劇烈,會引起較大的飛濺和氣孔。考慮到碳對鋼的淬硬性及其對裂紋敏感性增加的影響,低碳鋼焊芯的含碳量一般簇0. 1%。
2) 錳(Mn)錳在鋼中是一種較好的合金劑,隨著錳含量的增加,其強度和韌性會有所提高。在焊接過程中,錳也是一種較好的脫氧劑,能減少焊縫中氧的含量。錳與硫化合形成硫化錳浮于熔渣中,從而減少焊縫熱裂紋傾向。因此一般碳素結構鋼焊芯的含錳量為0. 30%~0. 55%,焊接某些特殊用途的鋼絲,其含錳量高達1 .70%一2. 10%。
3) 硅(Si )硅也是一種較好的合金劑,在鋼中加入適量的硅能提高鋼的屈服強度、彈性及抗酸性能;若含量過高,則降低塑性和韌性。在焊接過程中,硅也具有較好的脫氧能力,與氧形成二氧化硅,但它會提高渣的粘度,易促進非金屬夾雜物生成。
4) 鉻(Cr)鉻能夠提高鋼的硬度、耐磨性和耐腐蝕性。對于低碳鋼來說,鉻便是一種偶然的雜質。鉻的主要冶金特征是易于急劇氧化,形成難熔的氧化物三氧化二鉻(Cr203),從而增加了焊縫金屬夾雜物的可能性。三氧化二鉻過渡到熔渣后,能使熔渣粘度提高,流動性降低。
5) 鎳(NO鎳對鋼的韌性有比較顯著的效果,一般低溫沖擊值要求較高時,適當摻入一些鎳。
6) 硫(S)硫是一種有害雜質,隨著硫含量的增加,將增大焊縫的熱裂紋傾向,因此焊芯中硫的含量不得大于0. 04%。在焊接重要結構時,硫含量不得大于0. 03%。
7) 磷
(2)焊芯的分類
焊芯是根據國家標準“焊接用鋼絲”(GB 1300-77)的規(guī)定分類的,用于焊接的專用鋼絲可分為碳素結構鋼、合金結構鋼、不銹鋼三類。
2.藥皮
壓涂在焊芯表面的涂層稱為藥皮。焊條的藥皮在焊接過程中起著極為重要的作用。若采用無藥皮的光焊條焊接,則在焊接過程中,空氣中的氧和氮會大量侵入熔化金屬,將金屬鐵和有益元素碳、硅、錳等氧化和氮化形成各種氧化物和氮化物,并殘留在焊縫中,造成焊縫夾渣或裂紋。而熔入熔池中的氣體可能使焊縫產生大量氣孔,這些因素都能使焊縫的機械性能(強度、沖擊值等)大大降低,同時使焊縫變脆。此外采用光焊條焊接,電弧很不穩(wěn)定,飛濺嚴重,焊縫成形很差。
人們在實踐過程中發(fā)現(xiàn)如果在光焊條外面涂一層由各種礦物等組成的藥皮,能使電弧燃燒穩(wěn)定,焊縫質量得到提高,這種焊條叫藥皮焊條。隨著工業(yè)技術的不斷發(fā)展,人們創(chuàng)制出了現(xiàn)在廣泛應用的優(yōu)質厚藥皮焊條。