埋弧焊焊劑的分類方法
 

 

焊劑的分類及特點

 

目前國產焊劑已有50余種。焊劑的分類方法有許多種，可分別按用途，制造方法，化學成分，焊接冶金性能等對焊劑進行分類，也可按焊劑的酸堿性，焊劑的顆粒結構來分類，但每一種分類方法只是從某一方面反映了焊劑的特性，不能概括焊劑的所有特點。了解焊劑的分類是為了更好掌握焊劑的特點，以便進行正確選擇和使用。

 

1.按焊劑的制造方法分類

根據焊劑的制造方法，可以把焊劑分成熔煉焊劑和非熔煉焊劑（陶質焊劑，燒結焊劑）兩大類。


 

（1）熔煉焊劑

把各種礦物性原料按配方比例混合配成爐料，然后在電爐或火熔爐中加熱到1300℃以上熔化，均勻后出爐經過水冷粒化，烘干，篩分得到的焊劑稱為熔煉焊劑。熔煉焊劑采用的原料主要有錳礦，硅砂，鋁礬土，鎂砂，螢石，生石灰，鈦鐵礦等礦物性原料，另外還加入冰晶石，硼砂等化工產品。熔煉前所用的原料應進行150-200℃的烘干，以清除原料中的水分。由于熔煉焊劑制造中要熔化原料，所以焊劑種不能加碳酸鹽，脫氧劑和合金劑，制造高堿度焊劑也很困難。而且，熔煉焊劑經熔煉后不可能保持原料的原組分不變。所以，熔煉焊劑是各種化合物的組合體。

熔煉焊劑按其顆粒結構又可分為玻璃狀焊劑，結晶狀焊劑和浮石狀焊劑三種。玻璃狀焊劑成透明狀顆粒，結晶狀焊劑的顆粒具有結晶體特點，浮石狀焊劑是泡沫狀顆粒。玻璃狀焊劑和結晶狀焊劑的結構都比較致密，松裝密度為1.1-1.8g/cm3，浮石狀焊劑的結構比較疏松，松裝密度為0.7-1.0g/cm3.

 

（2）非熔煉焊劑

把各種粉料按配方混合后加入粘結劑，制定一定粒度的小顆粒，經烘焙或燒結后得到的焊劑，稱為非熔煉焊劑。

制造非熔煉焊劑所采用的原材料與制造焊條的原材料基本相同，對成分和顆粒大小有嚴格要求。按照給定配比配料，混合均勻后加入粘結劑（水玻璃）制成濕料，然后把濕料進行造粒，制成一定尺寸的顆粒（一般為0.5-2mm），造粒之后將顆粒狀的焊劑送入干燥爐內固化，烘干，去除水分，加熱溫度為150-200℃，最后送入燒結爐內燒結。根據烘焙溫度的不同，非熔煉焊劑又分類如下。

① 粘結焊劑（亦稱為陶質焊劑或低溫燒結焊劑）通常以水玻璃作為粘結劑，經過350-500℃ 低溫烘焙或燒結得到的焊劑。由于燒結溫度低，粘結焊劑具有吸潮傾向大，顆粒強度低等缺點。目前我國作為產品供應量還不多。

 ② 燒結焊劑 通常在較高的溫度700-1000℃ 燒結，燒結后粉碎成一定尺寸的顆粒即可使用。經高溫燒結后，焊劑的顆粒強度明顯提高，吸潮性大大降低。

與熔煉焊劑相比，燒結焊劑熔點較高，松裝密度較小，故這類焊劑適于大線能量堆焊。燒結焊劑的堿度可以在交大范圍內調節而仍能保持良好的工藝性能，可以根據施焊鋼種的需要通過焊劑向焊縫過渡合金元素。而且，燒結焊劑適用性強，制造簡便。故近年來發展很快。表1列出了熔煉焊劑與燒結焊劑的特點比較。

燒結焊劑與熔煉焊劑對比
 

根據不同的使用要求，還可以把熔煉焊劑和燒結焊劑混合起來使用，稱為混合焊劑。

 焊劑的粒度越大，其松裝密度（單位體積內焊劑的質量）越小，透氣性越大，焊縫金屬中含氮量越多，保護效果越差，但是，不應當認為焊劑的松裝比越大越好，因為當熔池中有大量氣體析出時，如果松裝密度過大，則透氣性過小，將阻礙氣體外逸，促使焊縫中形成氣孔，使焊縫表面出現壓坑等缺陷。所以焊劑應當具有適當的透氣性。埋弧焊時焊縫中的含氮量一般為0.002%-1.007%，比手工電弧焊的保護效果好。

2.按焊劑的化學成分或渣系分類
 

（1）按照焊劑的主要成分進行分類，焊劑可分為以下幾種類型。

①按SiO2含量分類，可分為高硅焊劑（SiO2≥30%），中硅焊劑（SiO2=10%-30%）,低硅焊劑（SiO2≤10%），無硅焊劑。

②按MnO含量分類，可分為高錳焊劑（MnO≥30%），中錳焊劑（MnO=15%-30%），低錳焊劑（MnO=2%-15%），無錳焊劑。

 ③按CaF2含量分類，可分為高氟焊劑（CaF2≥30%），中氟焊劑（CaF2=10-30%），低氟焊劑（CaF2≤10%）。

④按MnO, SiO2, CaF2含量進行組合分類。HJ431可被稱為高錳高硅低氟焊劑，HJ350可稱為中錳中硅中氟焊劑，HJ250可稱為低錳中硅中氟焊劑。高錳高硅低氟焊劑屬于酸性焊劑，焊接工藝性能良好，適于交直流電源，主要用于焊接低碳鋼及韌性要求不高的低合金鋼。中錳中硅中氟焊劑屬中性焊劑，焊接工藝性能和焊縫韌性均可，多用于低合金鋼焊接結構。無錳低硅高氟焊劑屬堿性焊劑。焊接工藝性能較差，僅適用于直流電源，焊劑氧化性小，焊縫韌性高，可焊接不銹鋼等高合金鋼。

⑤按焊劑的主要成分與特性分類。分類方法直觀性強，易于分辨焊劑的主要成分與特性。我國的燒結焊劑采用這種分類方法。

表2列出了按主要成分與特點對焊劑的分類，是國際焊接學會推薦的焊劑分類方法。

 

按主要成分與特性對焊劑的分類

 

（2）按焊劑的渣系分類

①硅酸鹽型。如氧化錳-二氧化硅型（MnO+SiO2≥50%），氧化鋯-二氧化硅型（ZrO2+SiO2≥35%）
②鋁酸鹽型。如氧化鋁-二氧化鈦型（Al2O3+TiO2≥45%），堿性氧化鋁型（Al2O3+MgO≥45%，其中Al2O3≥20%）
 ③堿性氟化物型。如含氟化物的焊劑（CaO+MgO+CaF2≥50%，其中SiO2≤20%， CaF2≥15%）。

3.按焊劑的化學性質分類


 

根據焊劑氧化性的強弱，可將焊劑分為以下三種類型。

①氧化性焊劑。焊劑對焊縫金屬有較強的氧化作用。有量匯總類型的氧化性焊劑：一種是含有大量SiO2, MnO的焊劑；另一種是含有FeO較多的焊劑。

②弱氧化性焊劑。焊劑含SiO2, MnO, FeO等活性氧化物較少。焊劑對焊縫金屬有較弱的氧化作用，焊縫金屬含量較低。

 ③惰性焊劑（或稱中性焊劑）。焊劑里基本不含SiO2, MnO, FeO等氧化物。焊劑對焊縫金屬基本沒有氧化作用；焊劑是由Al2O3, CaO, MgO, FeO等組成。

 

4.按熔渣的堿度分類

堿度是熔渣的最重要冶金特征之一，對熔渣-金屬相界面處冶金反應，焊接工藝性能和焊縫金屬的力學性能有很大影響。目前，有關焊劑堿度的計算表達式不統一，應用較廣泛的是國際焊接學位（IIW）推薦的公式，即



式中，各組分的含量按質量分數計算。根據計算結果做如下分類。

①酸性焊劑（堿度B≤1.0）。具有良好的焊劑工藝性能，焊縫成型美觀，但可使得焊縫金屬增硅，焊縫金屬含氧量高，低溫沖擊韌性較低。

②中性焊劑（堿度B=1.0-1.5）。熔敷金屬的化學成分與焊絲的化學成分相近，焊縫含氧量有所降低。

③堿性焊劑（堿度B≥1.5）。采用堿性焊劑得到的熔敷金屬含氧量低，可以獲得較高的焊縫沖擊韌性，抗裂性好，但是焊縫工藝性能差。B≥2.0的焊劑稱為高堿度焊劑，有除硫及降硅的作用，焊縫金屬的氧含量很低，低溫沖擊韌性值高。但是，隨著堿度的提高，焊道形狀變得窄而高，并容易產生咬邊，夾渣等缺陷。

按照國際焊接學會推薦公式計算出的部分國產焊劑堿度值見表3。


部分國產焊劑的堿度值



 

5.按焊劑的用途分類

①按焊劑的使用用途分。可分為埋弧焊焊劑，堆焊焊劑，電渣焊焊劑。

②按所焊材料的種類分。可分為低碳鋼用焊劑，低合金鋼用焊劑，不銹鋼用焊劑，鎳及鎳合金用焊劑，鈦及鈦合金用焊劑等。

③按焊接工藝特點分

A.單道焊或多道焊焊劑，僅適用于單面單道焊，雙面單道焊。
B.高速焊焊劑，用于焊劑速度大于60m/h的焊接場合。
C.超低氫焊劑。熔敷金屬中的擴散氫含量小于或等于2mL/100g，有利于消除焊接延遲裂紋。
D.抗銹焊劑，對鐵銹不敏感，有良好的抗氣孔性能。
E.高韌性焊劑。焊縫金屬的韌性高，適用于焊接低溫下工作的壓力容器。
F.單面焊雙面成型焊劑，使焊縫背面不跟成型滿足需要，主要在造船業中使用。



參考文獻：