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造價工程師安裝工程技術(shù)與計量考點
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焊接材料
(1)手工電弧焊焊接材料
1) 焊條的組成
焊條就是涂有藥皮的供電弧焊使用的熔化電極。它是由藥皮和焊芯兩部分組成。
�、� 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，焊芯本身熔化為填充金屬與母材金屬熔合形成焊縫。
�、� 藥皮。壓涂在焊芯表面的涂層稱為藥皮。藥皮是由各種礦物類、鐵合金有機(jī)物和化工產(chǎn)品(水玻璃類)原料組成。藥皮在焊接過程中起著極為重要的作用。若采用無藥皮的光桿焊條焊接，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，并形成各種氧化物和氮化物殘留在焊縫中，造成焊縫夾渣或裂紋。而熔入熔池中的氣體可能使焊縫產(chǎn)生大量氣孔，這些因素都能使焊縫的機(jī)械性能(強(qiáng)度、沖擊值等)大大降低，同時使焊縫變脆。此外采用光桿焊條焊接，電弧很不穩(wěn)定，飛濺嚴(yán)重，焊縫成形很差。
藥皮除具有機(jī)械保護(hù)作用，還要加入一些還原劑，使電弧燃燒中產(chǎn)生的氧化物還原，以保證焊縫質(zhì)量。
通過在焊條藥皮中加入鐵合金或純合金元素，使之隨著藥皮的熔化而過渡到焊縫金屬中去，以彌補(bǔ)合金元素?zé)龘p和提高焊縫金屬的機(jī)械性能。
總之藥皮的作用改善了焊接工藝性能，使電弧穩(wěn)定燃燒、飛濺少、焊縫成形好、易脫渣和熔敷效率高。同時也保證焊縫金屬獲得具有合乎要求的化學(xué)成分和機(jī)械性能。
2)焊條分類
�、� 按焊條的用途分類
�、� 按藥皮的主要成分分類。
�、� 按藥皮熔化后的熔渣堿度分類。熔渣成分主要是酸性氧化物(SiO2、TiO2、Fe2O3)的為酸性焊條;熔渣主要成分是堿性氧化物(如大理石、螢石等)的為堿性焊條。
酸性焊條具有較強(qiáng)的氧化性，對鐵銹、水分不敏感，焊縫中很少有由氫氣引起的氣孔，但酸性熔渣脫氧不完全，也不能完全清除焊縫中的硫、磷等雜質(zhì)，故焊縫金屬力學(xué)性能較低。
堿性焊條由于脫氧性能好，能有效除焊縫中的硫，合金元素?zé)龘p少，焊縫金屬合金化效果好，焊縫力學(xué)性能和抗裂性均較好，但當(dāng)焊件和焊條存在水分時，焊縫中容易出現(xiàn)氫氣孔。
④ 按特殊性能分類。
3)焊條的選用原則
電弧焊時，通常應(yīng)根據(jù)組成焊接結(jié)構(gòu)鋼材的化學(xué)成分、力學(xué)性能、焊接性和工作環(huán)境等要求，以及焊接結(jié)構(gòu)的形狀、受力情況和焊接設(shè)備類型等方面綜合考慮，以決定選用哪種焊條。
�、� 焊接材料的機(jī)械性能、化學(xué)成分
a. 對于低碳鋼、中碳鋼和低合金鋼，可選用與母材強(qiáng)度等級相應(yīng)的焊條，其抗拉強(qiáng)度等于或稍高于母材。當(dāng)受力情況復(fù)雜時，應(yīng)選用比母材強(qiáng)度低一級的焊條，以保證焊縫既有一定的強(qiáng)度，又能有滿意的塑性。
b. 對于合金結(jié)構(gòu)鋼，通常要求焊縫金屬的合金成分與母材金屬相同或相近。
c. 在對焊接結(jié)構(gòu)受力復(fù)雜、剛性大、接頭應(yīng)力高、焊縫易產(chǎn)生裂紋的情況下，可以考慮選用比母材強(qiáng)度低一級別的焊條。以保證焊縫既有一定的強(qiáng)度，又能有良好的塑性。
d. 在母材中C、P、S等元素含量偏高時，焊縫易產(chǎn)生裂紋的情況下，應(yīng)選用抗裂性能好的低氫型焊條。
e. 在焊條的強(qiáng)度確定之后，對于塑性、沖擊性和抗裂性能要求較高(結(jié)構(gòu)形狀復(fù)雜、鋼材厚、焊件受動荷載)，低溫條件下工作的焊縫應(yīng)選用堿性焊條。
f. 當(dāng)焊件焊口處有較多的鐵銹、油污和氧化皮、水分等臟物，且又無法清理時，應(yīng)選用對鐵銹、油污和氧化皮、水分敏性小和抗氣孔性能較強(qiáng)的酸性焊條。
g. 低碳鋼與低合金鋼、不同強(qiáng)度等級的低合金鋼等異種鋼間的焊接，一般選用與較低強(qiáng)度等級鋼材相匹配的焊條。
② 焊件的工作條件與使用性能
a. 對承受動荷載和沖擊荷載的焊件，除滿足強(qiáng)度要求，還要保證焊縫具有較高的韌性和塑性，應(yīng)選用塑性和韌性較高的低氫焊條;
b. 接觸腐蝕介質(zhì)的焊件，根據(jù)介質(zhì)性質(zhì)，應(yīng)選用相應(yīng)的不銹鋼焊條，或選用其他耐腐蝕焊條;
c. 在在高溫或低溫條件下工作的焊件，應(yīng)選用相應(yīng)的耐熱鋼或低溫鋼焊條。對珠光體的耐熱鋼一般選用與鋼材化學(xué)成分相近的焊條，或根據(jù)焊件的工作溫度來選取;
d. 結(jié)構(gòu)復(fù)雜，剛性大及厚度大的焊件，應(yīng)選用抗裂性能好的低氫焊條;
e. 對受條件限制不能翻轉(zhuǎn)的焊件，應(yīng)選全位置焊接焊條。
�、� 簡化工藝、提高生產(chǎn)率和降低成本。
4) 焊接參數(shù)的選擇方法
電弧焊的焊接參數(shù)主要有焊條直徑、焊接電流、電弧電壓、焊接層數(shù)、電源種類及極性等。
�、� 焊條直徑的選擇。焊條直徑的選擇主要取決于焊件厚度、接頭型式、焊縫位置及焊接層次等因素。在不影響焊接質(zhì)量的前提下，為了提高勞動生產(chǎn)率，一般傾向于選擇大直徑的焊條。
�、� 焊接電流的選擇。焊接電流的大小，對焊接質(zhì)量及生產(chǎn)率有較大影響。主要根據(jù)焊條類型、焊條直徑、焊件厚度、接頭型式、焊縫空間位置及焊接層次等因素來決定，其中，最主要的因素是焊條直徑和焊縫空間位置。另外，焊縫的空間位置不同，焊接電流的大小也不同。含合金元素較多的合金鋼焊條，一般電阻較大，熱膨脹系數(shù)大，焊接過程中電流大，焊條易發(fā)紅，造成藥皮過早脫落，影響焊接質(zhì)量，而且合金元素?zé)龘p多，因此焊接電流相應(yīng)減小。
③ 電弧電壓的選擇。電弧電壓是由電弧長來決定。電弧長，則電弧電壓高;電弧短，則電弧電壓低。在焊接過程中，電弧過長，會使電弧燃燒不穩(wěn)定，飛濺增加，熔深減小，而且外部空氣易侵入，造成氣孔等缺陷。因此，要求電弧長度小于或等于焊條直徑，即短弧焊。在使用酸性焊條焊接時，為了預(yù)熱待焊部位或降低熔池溫度，有時將電弧稍微拉長進(jìn)行焊接，即所謂的長弧焊。
④ 焊接層數(shù)的選擇。在中、厚板焊條電弧焊時，往往采用多層焊。層數(shù)多些，對提高焊縫的塑性、韌性有利。但要防止接頭過熱和擴(kuò)大熱影響區(qū)的有害影響。另外，層數(shù)增加，往往使焊件變形增加。因此，要綜合考慮加以確定。
�、� 電源種類和極性的選擇。直流電源，電弧穩(wěn)定，飛濺小，焊接質(zhì)量好，一般用在重要的焊接結(jié)構(gòu)或厚板大剛度結(jié)構(gòu)的焊接上。其它情況下，應(yīng)首先考慮用交流焊機(jī)，因為交流焊機(jī)構(gòu)造簡單，造價低，使用維護(hù)也較直流焊機(jī)方便。
極性的選擇，則是根據(jù)焊條的性質(zhì)和焊接特點的不同，利用電弧中陽極溫度比陰極溫度高的特點，選用不同的極性來焊接各種不同的焊件。一般情況下，使用堿性焊條或薄板的焊接，采用直流反接;而酸性焊條，通常選用正接。
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