一级造价工程师

1．焊接材料

   (1)手工电弧焊焊接材料

     1) 焊条的组成

焊条就是涂有药皮的供电弧焊使用的熔化电极。它是由药皮和焊芯两部分组成。

    ① 焊芯。焊条中被药皮包覆的金属芯称为焊芯。焊芯一般是一根具有一定长度及直径的钢丝。焊接时，焊芯本身熔化为填充金属与母材金属熔合形成焊缝。

② 药皮。压涂在焊芯表面的涂层称为药皮。药皮是由各种矿物类、铁合金有机物和化工产品（水玻璃类）原料组成。药皮在焊接过程中起着极为重要的作用。若采用无药皮的光杆焊条焊接，则在焊接过程中，空气中的氧和氮会大量侵入熔化金属，将金属铁和有益元素碳、硅、锰等氧化和氮化，并形成各种氧化物和氮化物残留在焊缝中，造成焊缝夹渣或裂纹。而熔入熔池中的气体可能使焊缝产生大量气孔，这些因素都能使焊缝的机械性能（强度、冲击值等）大大降低，同时使焊缝变脆。此外采用光杆焊条焊接，电弧很不稳定，飞溅严重，焊缝成形很差。

    药皮除具有机械保护作用，还要加入一些还原剂，使电弧燃烧中产生的氧化物还原，以保证焊缝质量。

通过在焊条药皮中加入铁合金或纯合金元素，使之随着药皮的熔化而过渡到焊缝金属中去，以弥补合金元素烧损和提高焊缝金属的机械性能。

总之药皮的作用改善了焊接工艺性能，使电弧稳定燃烧、飞溅少、焊缝成形好、易脱渣和熔敷效率高。同时也保证焊缝金属获得具有合乎要求的化学成分和机械性能。

2）焊条分类

① 按焊条的用途分类

② 按药皮的主要成分分类。

③ 按药皮熔化后的熔渣碱度分类。熔渣成分主要是酸性氧化物（SiO₂、TiO₂、Fe₂O₃）的为酸性焊条；熔渣主要成分是碱性氧化物（如大理石、萤石等）的为碱性焊条。

酸性焊条具有较强的氧化性，对铁锈、水分不敏感，焊缝中很少有由氢气引起的气孔，但酸性熔渣脱氧不完全，也不能完全清除焊缝中的硫、磷等杂质，故焊缝金属力学性能较低。

碱性焊条由于脱氧性能好，能有效除焊缝中的硫，合金元素烧损少，焊缝金属合金化效果好，焊缝力学性能和抗裂性均较好，但当焊件和焊条存在水分时，焊缝中容易出现氢气孔。

④ 按特殊性能分类。

3）焊条的选用原则

电弧焊时，通常应根据组成焊接结构钢材的化学成分、力学性能、焊接性和工作环境等要求，以及焊接结构的形状、受力情况和焊接设备类型等方面综合考虑，以决定选用哪种焊条。

①     焊接材料的机械性能、化学成分

a.       对于低碳钢、中碳钢和低合金钢，可选用与母材强度等级相应的焊条，其抗拉强度等于或稍高于母材。当受力情况复杂时，应选用比母材强度低一级的焊条，以保证焊缝既有一定的强度，又能有满意的塑性。

b.       对于合金结构钢，通常要求焊缝金属的合金成分与母材金属相同或相近。

c.       在对焊接结构受力复杂、刚性大、接头应力高、焊缝易产生裂纹的情况下，可以考虑选用比母材强度低一级别的焊条。以保证焊缝既有一定的强度，又能有良好的塑性。

d.       在母材中C、P、S等元素含量偏高时，焊缝易产生裂纹的情况下，应选用抗裂性能好的低氢型焊条。

e.       在焊条的强度确定之后，对于塑性、冲击性和抗裂性能要求较高（结构形状复杂、钢材厚、焊件受动荷载），低温条件下工作的焊缝应选用碱性焊条。

f.        当焊件焊口处有较多的铁锈、油污和氧化皮、水分等脏物，且又无法清理时，应选用对铁锈、油污和氧化皮、水分敏性小和抗气孔性能较强的酸性焊条。

g.       低碳钢与低合金钢、不同强度等级的低合金钢等异种钢间的焊接，一般选用与较低强度等级钢材相匹配的焊条。

②     焊件的工作条件与使用性能

a.       对承受动荷载和冲击荷载的焊件，除满足强度要求，还要保证焊缝具有较高的韧性和塑性，应选用塑性和韧性较高的低氢焊条；

b.       接触腐蚀介质的焊件，根据介质性质，应选用相应的不锈钢焊条，或选用其他耐腐蚀焊条；

c.       在在高温或低温条件下工作的焊件，应选用相应的耐热钢或低温钢焊条。对珠光体的耐热钢一般选用与钢材化学成分相近的焊条，或根据焊件的工作温度来选取；

d.       结构复杂，刚性大及厚度大的焊件，应选用抗裂性能好的低氢焊条；

e.       对受条件限制不能翻转的焊件，应选全位置焊接焊条。

③ 简化工艺、提高生产率和降低成本。  

 4) 焊接参数的选择方法

 电弧焊的焊接参数主要有焊条直径、焊接电流、电弧电压、焊接层数、电源种类及极性等。

    ① 焊条直径的选择。焊条直径的选择主要取决于焊件厚度、接头型式、焊缝位置及焊接层次等因素。在不影响焊接质量的前提下，为了提高劳动生产率，一般倾向于选择大直径的焊条。

    ② 焊接电流的选择。焊接电流的大小，对焊接质量及生产率有较大影响。主要根据焊条类型、焊条直径、焊件厚度、接头型式、焊缝空间位置及焊接层次等因素来决定，其中，最主要的因素是焊条直径和焊缝空间位置。另外，焊缝的空间位置不同，焊接电流的大小也不同。含合金元素较多的合金钢焊条，一般电阻较大，热膨胀系数大，焊接过程中电流大，焊条易发红，造成药皮过早脱落，影响焊接质量，而且合金元素烧损多，因此焊接电流相应减小。

    ③ 电弧电压的选择。电弧电压是由电弧长来决定。电弧长，则电弧电压高；电弧短，则电弧电压低。在焊接过程中，电弧过长，会使电弧燃烧不稳定，飞溅增加，熔深减小，而且外部空气易侵入，造成气孔等缺陷。因此，要求电弧长度小于或等于焊条直径，即短弧焊。在使用酸性焊条焊接时，为了预热待焊部位或降低熔池温度，有时将电弧稍微拉长进行焊接，即所谓的长弧焊。

    ④ 焊接层数的选择。在中、厚板焊条电弧焊时，往往采用多层焊。层数多些，对提高焊缝的塑性、韧性有利。但要防止接头过热和扩大热影响区的有害影响。另外，层数增加，往往使焊件变形增加。因此，要综合考虑加以确定。

    ⑤ 电源种类和极性的选择。直流电源，电弧稳定，飞溅小，焊接质量好，一般用在重要的焊接结构或厚板大刚度结构的焊接上。其它情况下，应首先考虑用交流焊机，因为交流焊机构造简单，造价低，使用维护也较直流焊机方便。

极性的选择，则是根据焊条的性质和焊接特点的不同，利用电弧中阳极温度比阴极温度高的特点，选用不同的极性来焊接各种不同的焊件。一般情况下，使用碱性焊条或薄板的焊接，采用直流反接；而酸性焊条，通常选用正接。

    (2)埋弧焊焊接材料。

    2. 焊接设备

 (1) 手弧焊设备。手弧焊使用的设备简单、方法简便灵活、适应性强，但对焊工操作要求高。手弧焊适用于碳钢、低合金钢、不锈钢、铜及铜合金等金属材料的焊接。

 (2) 埋弧焊设备。埋弧焊设备由焊接电源、埋弧焊机和辅助设备构成。其电源可以用交流、直流或交直流并用。埋弧焊机分为自动焊机和半自动焊机两大类。① 半自动埋弧焊机。② 自动埋弧焊机。

    (3) CO₂气体保护焊设备  半自动CO₂气体保护焊设备主要由焊接电源、供气系统、送丝机构和焊枪等组成。

      (4) 惰性气体保护焊设备  手工惰性气体保护焊设备包括焊枪、焊接电源与控制装置、供气和供水系统四大部分。

     (5) 等离子弧焊设备  等离子弧焊设备主要包括焊接电源、控制系统、焊枪、气路系统和水路系统。

 

例题1. 对承受动荷载和冲击荷载的焊件，要保证其焊后的强度和塑性、韧性满足要求，应选用的焊条为（    ）

A. 氧化钛型焊条   B. 纤维类型焊条   

C. 低氢型焊条     D. 石墨型焊条

答案：C. 低氢型焊条

例题2.对低碳钢、中碳钢和低合金钢材质、受力复杂的结构件进行焊接，焊条的选用原则为(    )。

      A.焊条强度与母材强度相等           B.焊条强度比母材强度低一级

C.焊条强度比母材强度高一级         D.焊条化学成分与母材相同

答案：B.焊条强度比母材强度低一级

例题3采用碱性焊条焊接的主要优点有

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