埋弧焊也是弧焊。弧焊的特点就是金属熔化,金属熔化的过程中如果没有与空气隔离就会使焊缝中存在多余的氧化物,合金元素减少,存在多作的氮化物等。为了减少氧、氮的有害影响,焊接时必须将熔化状态的金属与空气隔离。埋弧焊利用焊剂产生的气体、熔渣进行液态金属与空气的隔离。
焊剂的作用主要如下:
1)改善电弧的导电性,使起弧容易,稳定电弧;
2)形成熔渣,保护过渡的熔滴,保护形成的熔池,覆盖在焊道上表面,避免焊缝的过快冷却;
3)对溶池产生冶金影响,在金属与渣之间,通过锰铁和硅铁反应脱氧;
4)掺合金作用,加入Si和Mn,Cr,Ni,Mo等元素。
埋弧焊焊剂的种类根据用途(适用的母材)分可以分为碳钢,低合金钢用焊剂,不锈钢焊剂。按制造方法可分为非熔炼焊剂和熔炼焊剂。 非熔炼焊剂又分为烧结焊剂和粘结焊剂(陶质焊剂)。熔炼焊剂是按配方比例将原料混合均匀后入炉熔炼,然后经过水冷粒化、筛选成为成品的焊剂。烧结焊剂和粘结焊剂都属于非熔炼焊剂,都是将原料粉按比例混合拌均匀后,加入粘结剂调制成湿料,再经烘干、粉碎、筛选而成。所不同的是烧结焊剂是在400-1000℃温度下烘干(烧结)而成的。粘结焊剂是在350-400℃下烘干而成的。熔炼焊剂成分均匀、颗粒强度高、吸水性小、易储存,是国内生产中最多的一类焊剂。其缺点是焊剂中无法加入脱氧剂和铁合金,因为熔炼过程中烧损十分严重。非熔炼焊剂由于制造过程中未经高温熔炼,焊剂中加入的脱氧剂和铁合金等几乎没有损失,可以通过焊剂向焊缝过渡大量合金成分,补充焊丝中合金元紊的烧损,常用于焊接高合金钢或进行堆焊。另外,烧结焊剂脱渣性能好,所以大厚度焊件窄间隙埋弧焊时均用烧结焊剂。
熔炼焊剂与烧结焊剂比较:
工艺性能
熔炼焊剂焊道均匀,抗锈性比较敏感,焊道凹凸显著,容易粘渣,烘干温度低;烧结焊剂焊道无光泽,易脱渣,烘干温度高,抗锈性不敏感。
焊缝性能
熔炼焊剂化学成分较均匀,韧性受焊丝成分和焊剂碱度影响大,脱氧性差,合金添加难,焊缝金属成分变动小;烧结焊剂容易得到高韧性焊缝,焊缝成分变动大,脱氧性好,可以添加合金。
焊剂性能指标
焊剂机械混合物的比例;机械夹杂物的质量分数不应大于0.3%;
焊剂具有较低的含水量和良好的抗潮性;
焊剂电弧稳定性,熔渣的导电率应在合适的范围内;熔渣的粘度应适宜;控制焊剂的蒸发温度;
焊剂颗粒度,普通的8-40目,细粒度为14-60目具有良好的冶金性能
焊剂具有良好的焊接工艺性能,如脱渣性,抗裂性和抗气孔能力等。
焊剂应具有较低的S、P含量,S≤0.06%;≤0.08%
埋弧焊焊剂有保质期的,但它不并像食品那样变质报废,而多因受潮降低使用效果,但可用烘干还原。焊剂应妥善运输,防止包装破损,并存放在干燥通风的库房内,尽量降低库房湿度,防止受潮,使用前应对焊剂进行烘焙,烧结焊剂300-400℃烘焙1-1.5h,熔炼焊剂200-250℃烘焙0.5-1h(熔炼焊剂烘焙温度不应高于250℃,烘焙时间不应大于2h。
焊剂的烘干保温控制
焊剂使用前首先按焊剂说明书的规定进行烘焙,这种烘干规范是根据试验和过程检验控制得到的、有质量保证的正确数据,这是一种企业标准,不同企业要求的规范也不同,其次根据JB4709-2000<<钢制压力容器焊接规程>>推荐的焊剂烘干温度和保持时间。一般焊剂烘干时,堆积高度不超过5cm.,焊材库往往在一次烘干数目上以多代少,在堆放厚度上以厚代薄,对此应严格治理,保证焊剂的烘干质量。避免堆放厚度过厚,通过延长烘干时间来保证焊剂烘透。
焊剂的现场治理及回收处置控制施焊部位应清理干净,切忌把杂物混进焊剂中,包括焊剂垫用焊剂要按规定发放,最好在50℃左右待用,及时做好焊剂的回收,避免被污染;连续多次使用的焊剂采用8目和40目的筛子分别过筛并清除杂质和细粉,与三倍的新焊剂混均后使用。使用前必须在250-350℃烘干并保温2小时,烘干后置于100-150℃保温箱保存,以备下次再用,禁止在露天存放。现场复杂或相对环境湿度较大情况,及时做好操纵现场的治理,保持洁净,进行必要的焊剂抗潮性和机械混合物的试验,控制吸潮率和机械夹杂物,避免乱堆乱放,焊剂混杂。
焊剂颗粒尺寸和分布要求
焊剂有一定的颗粒度要求,粒度要合适,使焊剂有一定的透气性,焊接过程不透出连续弧光,避免空气污染熔池形成气孔。焊剂一般分为两种,一种普通粒度为2.5-0.45mm(8-40目),另一种是细粒度1.43-0.28mm(10-60目)。小于规定粒度的细粉一般不大于5%,大于规定粒度粗粉一般大于2%,要做好对焊剂颗粒度分布的检测试验及控制,确定所使用的焊接电流。 焊剂粒度的选择主要依据焊剂规范和焊接速度,大电流焊接时应该选用细粒度颗粒焊剂(大目数)以免引起焊道成形变差;小电流焊接时应该选用粗粒度焊剂,否则气体逸出困难容易产生麻点、凹坑甚至气孔等缺陷。同时快速焊接时为了保证气体充分逸出,也应该选用相对较粗颗粒度的焊剂。
焊剂粒度和堆散高度的控制
焊剂层太薄或太厚都会在焊缝表面引起凹坑、斑点及气孔,形成不平滑的焊道外形,焊剂层的厚度要严格控制在25-40mm范围内。当使用烧结焊剂时,由于密度小,焊剂堆高比熔炼焊剂高出20%-50%。焊丝直径越大焊接电流越高,焊剂层厚高也相应加大;由于施焊过程操纵不规范,细粉焊剂处置不公道,焊缝表面会出现断续的不均匀凹坑,无损检测合格但外观质量受到影响,局部削弱了壳体厚度。