焊劑和焊絲的選用與配合

焊劑和焊絲的正確選用及二者之間的合理配合是獲得高質(zhì)量焊縫的關(guān)鍵，也是埋弧焊工藝過程的重要環(huán)節(jié)。埋弧焊主要依據(jù)被焊材料的類別和焊接接頭的性能要求來選配焊劑和焊絲。1)在焊接低碳鋼和強(qiáng)度較低的合金鋼時(shí)，選配焊劑和焊絲時(shí)按照等強(qiáng)原則，使焊縫強(qiáng)度達(dá)到與母材等強(qiáng)度，同時(shí)還要滿足其他力學(xué)性能指標(biāo)要求。例如可選用高錳高硅焊劑（如HJ430，HJ431，HJ433，HJ434）與低碳鋼焊絲(如H08A)或含錳的焊絲(如H08Mn，H08MnA)相配合。2)焊接低合金高強(qiáng)度鋼時(shí)，提高焊縫的塑性和韌性。例如可以選用低錳中硅型或中錳中硅型焊劑與相應(yīng)的合金鋼焊絲配合。3)焊接奧氏體或鐵素體高合金鋼時(shí)，主要是保證焊縫的化學(xué)成分與母材相近，使焊縫具有與母材相匹配的特殊性能，同時(shí)滿足力掌性能和抗裂性能等方面的要求。一般選用堿度較高的中硅或低硅型熔煉焊劑與相應(yīng)的高合金鋼焊絲素的燒損及摻加較多的合金元素。如果沒有合金成分較高的焊絲，有時(shí)配合專用的黏結(jié)焊劑或燒結(jié)焊劑進(jìn)行焊接，使所需的合金元素從焊劑中過渡到金屬熔池，達(dá)到焊縫的化學(xué)成分和性能的要求。4)焊接耐熱鋼、低溫鋼和耐蝕鋼時(shí)，除了遵循等強(qiáng)原則外，還要使焊縫具有與母材相同或相近的特殊性能（如耐熱性、耐低溫性和耐蝕性），可選用中硅型或低硅型焊劑配合相應(yīng)的合金鋼焊絲。在進(jìn)行埋弧焊防飛濺劑與焊絲的選配時(shí)，除了考慮上述兒方面因素外，還應(yīng)該考慮埋弧焊的稀釋率高、熱輸入高和焊接速度快等工藝特點(diǎn)的影響。埋弧焊的冶金過程是指熔融金屬、液態(tài)熔渣及電弧氣氛之間在高溫下發(fā)生的復(fù)雜的冶金反應(yīng)，主要包括氧化反應(yīng)、還原反應(yīng)和焊縫的脫氧、脫硫、脫磷、除氫及焊縫金屬的合金化等過程。焊接的冶金過程不僅影響焊縫的成分、組織和性能，而且也響焊接工藝性能和焊接缺陷的形成。盡管埋弧焊的冶金過程與焊條電弧焊基本相似，但由于其焊接方法的獨(dú)特性，仍具有本身的冶金特點(diǎn)：1．空氣不易侵入焊接區(qū)埋弧焊時(shí)，焊劑在電弧熱的作用下熔化，金屬蒸氣、焊劑蒸氣在電弧區(qū)形成一個(gè)空腔，有效地隔絕外界宅氣。以低碳鋼的焊接為例，采用埋弧焊時(shí)焊縫巾的含氮量為0.002%～0.007%，而采用焊條電弧焊時(shí)焊縫中的含氮量為0.02%—0. 03%，2．冶金反應(yīng)充分埋弧焊時(shí)，焊接熱輸入大，且形成的空腔可以減緩散熱，使得金屬處于液態(tài)的時(shí)間比焊條電弧焊長幾倍，所以熔融金屬、液態(tài)熔渣及電弧氣氛之間的化學(xué)冶金反應(yīng)更充分，有利于獲得理想的焊縫成分、組織和性能，而且反應(yīng)過程中產(chǎn)生的氣體、夾渣易逸出，有利于減少氣孔、夾雜等焊接缺陷。3．焊縫金屬的合金成分易于控制在母材一定的情況下，焊縫的化學(xué)成分主要受兩方面因素的影響：一是焊接材料，即焊絲和焊劑，決定焊縫的合金系統(tǒng)；二是焊接參數(shù)。當(dāng)焊接參數(shù)變化時(shí)，一方面要影響熔合比，使母材熔入量發(fā)生變化，進(jìn)而影響焊縫的化學(xué)成分；另一方面影響焊劑的熔化率，影響化學(xué)冶金反應(yīng)進(jìn)行的程度，從而使焊縫的化學(xué)成分受到影響。由于埋弧焊時(shí)的焊接參數(shù)穩(wěn)定，因此當(dāng)焊接材料、母材和焊接參數(shù)確定后，焊縫的化學(xué)成分波動(dòng)較小。4．焊縫金屬的組織易粗化由于埋弧焊采用的焊接電流大，焊接熱輸入大，使得金屬熔池的體積較大，此外金屬蒸氣、焊劑蒸氣在電弧區(qū)形成的空腔可以阻止熱量散失，所以金屬熔池的冷卻速度較小，使得埋弧焊焊縫金屬的晶粒較粗大。因此，為了獲得更好的焊縫金屬性能，工業(yè)上常常將微量Ti，B等合金元素添加到焊接材料中，使其滲入到焊縫金屬中來抑制金相組織粗化。本文參考《焊接工藝》一書。