埋弧焊焊剂的分类方法
 

 

焊剂的分类及特点

 

目前国产焊剂已有50余种。焊剂的分类方法有许多种，可分别按用途，制造方法，化学成分，焊接冶金性能等对焊剂进行分类，也可按焊剂的酸碱性，焊剂的颗粒结构来分类，但每一种分类方法只是从某一方面反映了焊剂的特性，不能概括焊剂的所有特点。了解焊剂的分类是为了更好掌握焊剂的特点，以便进行正确选择和使用。

 

1.按焊剂的制造方法分类

根据焊剂的制造方法，可以把焊剂分成熔炼焊剂和非熔炼焊剂（陶质焊剂，烧结焊剂）两大类。


 

（1）熔炼焊剂

把各种矿物性原料按配方比例混合配成炉料，然后在电炉或火熔炉中加热到1300℃以上熔化，均匀后出炉经过水冷粒化，烘干，筛分得到的焊剂称为熔炼焊剂。熔炼焊剂采用的原料主要有锰矿，硅砂，铝矾土，镁砂，萤石，生石灰，钛铁矿等矿物性原料，另外还加入冰晶石，硼砂等化工产品。熔炼前所用的原料应进行150-200℃的烘干，以清除原料中的水分。由于熔炼焊剂制造中要熔化原料，所以焊剂种不能加碳酸盐，脱氧剂和合金剂，制造高碱度焊剂也很困难。而且，熔炼焊剂经熔炼后不可能保持原料的原组分不变。所以，熔炼焊剂是各种化合物的组合体。

熔炼焊剂按其颗粒结构又可分为玻璃状焊剂，结晶状焊剂和浮石状焊剂三种。玻璃状焊剂成透明状颗粒，结晶状焊剂的颗粒具有结晶体特点，浮石状焊剂是泡沫状颗粒。玻璃状焊剂和结晶状焊剂的结构都比较致密，松装密度为1.1-1.8g/cm3，浮石状焊剂的结构比较疏松，松装密度为0.7-1.0g/cm3.

 

（2）非熔炼焊剂

把各种粉料按配方混合后加入粘结剂，制定一定粒度的小颗粒，经烘焙或烧结后得到的焊剂，称为非熔炼焊剂。

制造非熔炼焊剂所采用的原材料与制造焊条的原材料基本相同，对成分和颗粒大小有严格要求。按照给定配比配料，混合均匀后加入粘结剂（水玻璃）制成湿料，然后把湿料进行造粒，制成一定尺寸的颗粒（一般为0.5-2mm），造粒之后将颗粒状的焊剂送入干燥炉内固化，烘干，去除水分，加热温度为150-200℃，最后送入烧结炉内烧结。根据烘焙温度的不同，非熔炼焊剂又分类如下。

① 粘结焊剂（亦称为陶质焊剂或低温烧结焊剂）通常以水玻璃作为粘结剂，经过350-500℃ 低温烘焙或烧结得到的焊剂。由于烧结温度低，粘结焊剂具有吸潮倾向大，颗粒强度低等缺点。目前我国作为产品供应量还不多。

② 烧结焊剂 通常在较高的温度700-1000℃ 烧结，烧结后粉碎成一定尺寸的颗粒即可使用。经高温烧结后，焊剂的颗粒强度明显提高，吸潮性大大降低。

与熔炼焊剂相比，烧结焊剂熔点较高，松装密度较小，故这类焊剂适于大线能量堆焊。烧结焊剂的碱度可以在交大范围内调节而仍能保持良好的工艺性能，可以根据施焊钢种的需要通过焊剂向焊缝过渡合金元素。而且，烧结焊剂适用性强，制造简便。故近年来发展很快。表1列出了熔炼焊剂与烧结焊剂的特点比较。

烧结焊剂与熔炼焊剂对比
 

根据不同的使用要求，还可以把熔炼焊剂和烧结焊剂混合起来使用，称为混合焊剂。

焊剂的粒度越大，其松装密度（单位体积内焊剂的质量）越小，透气性越大，焊缝金属中含氮量越多，保护效果越差，但是，不应当认为焊剂的松装比越大越好，因为当熔池中有大量气体析出时，如果松装密度过大，则透气性过小，将阻碍气体外逸，促使焊缝中形成气孔，使焊缝表面出现压坑等缺陷。所以焊剂应当具有适当的透气性。埋弧焊时焊缝中的含氮量一般为0.002%-1.007%，比手工电弧焊的保护效果好。

2.按焊剂的化学成分或渣系分类
 

（1）按照焊剂的主要成分进行分类，焊剂可分为以下几种类型。

①按SiO2含量分类，可分为高硅焊剂（SiO2≥30%），中硅焊剂（SiO2=10%-30%）,低硅焊剂（SiO2≤10%），无硅焊剂。

②按MnO含量分类，可分为高锰焊剂（MnO≥30%），中锰焊剂（MnO=15%-30%），低锰焊剂（MnO=2%-15%），无锰焊剂。

③按CaF2含量分类，可分为高氟焊剂（CaF2≥30%），中氟焊剂（CaF2=10-30%），低氟焊剂（CaF2≤10%）。

④按MnO, SiO2, CaF2含量进行组合分类。HJ431可被称为高锰高硅低氟焊剂，HJ350可称为中锰中硅中氟焊剂，HJ250可称为低锰中硅中氟焊剂。高锰高硅低氟焊剂属于酸性焊剂，焊接工艺性能良好，适于交直流电源，主要用于焊接低碳钢及韧性要求不高的低合金钢。中锰中硅中氟焊剂属中性焊剂，焊接工艺性能和焊缝韧性均可，多用于低合金钢焊接结构。无锰低硅高氟焊剂属碱性焊剂。焊接工艺性能较差，仅适用于直流电源，焊剂氧化性小，焊缝韧性高，可焊接不锈钢等高合金钢。

⑤按焊剂的主要成分与特性分类。分类方法直观性强，易于分辨焊剂的主要成分与特性。我国的烧结焊剂采用这种分类方法。

表2列出了按主要成分与特点对焊剂的分类，是国际焊接学会推荐的焊剂分类方法。

 

按主要成分与特性对焊剂的分类

 

（2）按焊剂的渣系分类

①硅酸盐型。如氧化锰-二氧化硅型（MnO+SiO2≥50%），氧化锆-二氧化硅型（ZrO2+SiO2≥35%）
②铝酸盐型。如氧化铝-二氧化钛型（Al2O3+TiO2≥45%），碱性氧化铝型（Al2O3+MgO≥45%，其中Al2O3≥20%）
③碱性氟化物型。如含氟化物的焊剂（CaO+MgO+CaF2≥50%，其中SiO2≤20%， CaF2≥15%）。

3.按焊剂的化学性质分类


 

根据焊剂氧化性的强弱，可将焊剂分为以下三种类型。

①氧化性焊剂。焊剂对焊缝金属有较强的氧化作用。有量汇总类型的氧化性焊剂：一种是含有大量SiO2, MnO的焊剂；另一种是含有FeO较多的焊剂。

②弱氧化性焊剂。焊剂含SiO2, MnO, FeO等活性氧化物较少。焊剂对焊缝金属有较弱的氧化作用，焊缝金属含量较低。

③惰性焊剂（或称中性焊剂）。焊剂里基本不含SiO2, MnO, FeO等氧化物。焊剂对焊缝金属基本没有氧化作用；焊剂是由Al2O3, CaO, MgO, FeO等组成。

 

4.按熔渣的碱度分类

碱度是熔渣的最重要冶金特征之一，对熔渣-金属相界面处冶金反应，焊接工艺性能和焊缝金属的力学性能有很大影响。目前，有关焊剂碱度的计算表达式不统一，应用较广泛的是国际焊接学位（IIW）推荐的公式，即



式中，各组分的含量按质量分数计算。根据计算结果做如下分类。

①酸性焊剂（碱度B≤1.0）。具有良好的焊剂工艺性能，焊缝成型美观，但可使得焊缝金属增硅，焊缝金属含氧量高，低温冲击韧性较低。

②中性焊剂（碱度B=1.0-1.5）。熔敷金属的化学成分与焊丝的化学成分相近，焊缝含氧量有所降低。

③碱性焊剂（碱度B≥1.5）。采用碱性焊剂得到的熔敷金属含氧量低，可以获得较高的焊缝冲击韧性，抗裂性好，但是焊缝工艺性能差。B≥2.0的焊剂称为高碱度焊剂，有除硫及降硅的作用，焊缝金属的氧含量很低，低温冲击韧性值高。但是，随着碱度的提高，焊道形状变得窄而高，并容易产生咬边，夹渣等缺陷。

按照国际焊接学会推荐公式计算出的部分国产焊剂碱度值见表3。


部分国产焊剂的碱度值



 

5.按焊剂的用途分类

①按焊剂的使用用途分。可分为埋弧焊焊剂，堆焊焊剂，电渣焊焊剂。

②按所焊材料的种类分。可分为低碳钢用焊剂，低合金钢用焊剂，不锈钢用焊剂，镍及镍合金用焊剂，钛及钛合金用焊剂等。

③按焊接工艺特点分

A.单道焊或多道焊焊剂，仅适用于单面单道焊，双面单道焊。
B.高速焊焊剂，用于焊剂速度大于60m/h的焊接场合。
C.超低氢焊剂。熔敷金属中的扩散氢含量小于或等于2mL/100g，有利于消除焊接延迟裂纹。
D.抗锈焊剂，对铁锈不敏感，有良好的抗气孔性能。
E.高韧性焊剂。焊缝金属的韧性高，适用于焊接低温下工作的压力容器。
F.单面焊双面成型焊剂，使焊缝背面不跟成型满足需要，主要在造船业中使用。



参考文献：http://xueshu.baidu.com/s?wd=paperuri:(863d40f98dd0c4c6a9f3683be7168a10)&filter=sc_long_sign&sc_ks_para=q%3D%E7%84%8A%E5%89%82%E6%8C%89%E5%88%B6%E9%80%A0%E6%96%B9%E6%B3%95%E7%9A%84%E5%88%86%E7%B1%BB&tn=SE_baiduxueshu_c1gjeupa&ie=utf-8&sc_us=547162366084098197