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1、药皮组分对不锈钢焊条工艺性能的影响规律赵卫民,王炳英(石油大学机电工程系,山东东营257061)摘要:焊条药皮成分对不锈钢焊条工艺性能有较大的影响。通过对近百种焊条的药皮组分进行调配,发现碳酸盐与氟化物的比值对稳弧性、焊接飞溅以及焊缝成型等性能的影响很大。TiO2与硅铝酸盐之比应不小于3.5∶1,以防止出现粘渣。加入硅、钛等强脱氧剂会显著改善焊条的脱渣性能。药皮厚度对焊条工艺性能也有较大的影响。药皮厚度越大,焊接飞溅率越低,脱渣性能越好。关键词:不锈钢;焊条;药皮;组分;工艺性能中图分类号:TG42文献标识码:A泥、云母、纯碱、铁合金、金属
2、粉末等,各种原材料成分符合国家标准。1.2焊条的制作将焊芯用砂布除锈,用丙酮等去油,同时按配粉单的要求配制粉料。将粉料进行搅拌、过筛,使各种成分尽量混合均匀,然后加入适量的水玻璃制成涂料。将涂料装入压涂机,压制出焊条,烘干后即可使用。1.3焊条药皮配方调变方法在调制焊条药皮组分时采用系统调变法1,即以典型配方为依据,将整个配方中的单项材料、多项材料进行增减调配,即作单项、多项甚至混合式的系统调变,以观察各种原材料的增减对焊接工艺性能的影响规律。表1给出了原配方料单。引言焊条药皮是由矿物、铁合金和金属粉、化工产品以及有机物等多种成分组成的,每
3、种材料在药皮中同时会有几种作用,比如稳弧、造气、造渣、脱氧、合金化、粘接、成型等。一种材料添加量的变化可能会引起焊条的某些工艺性能的变化,要想获得综合工艺性能优良的焊条并非易事。因此,研究药皮组分对焊条工艺性能的影响规律对调配新配方焊条具有一定的指导意义。1试验材料和方法1.1焊条原材料焊芯材料采用不锈钢,药皮原材料主要为金红石、钛白粉、荧石、冰晶石、大理石、白云石、长石、白表1焊条药皮原配方料单粉料名称钛白粉金红石大理石荧石白泥纯碱铬粉和镍粉组成5.7%40%23%11.5%4.6%少量其余原配方的最大特点是脱渣性好,焊渣成一体脱下,无粘
4、渣。用此配方进行坡口板对接焊,脱渣性极好,优于市售超低碳不锈钢焊条,反面成型也很好。其缺点是:焊接时飞溅大;成型不美观,波纹较粗,表面有斑点(尚未形成麻点);熔渣熔点低,有些部位渣覆盖性不太好,渣的外表面呈灰白色,且高低不平,有泡状物存在。在原配方的基础上,调配了近百种焊条,调配过程中逐步解决了原已存在或中间出现的渣壳成形及覆盖性不好、熔敷金属成形差、氧化性强、焊条熔敷效率低、焊接飞溅大并有爆炸声、断弧等问题,并最终调配出了综合工艺性能优良的焊条新配方。2焊条工艺性能的影响因素2.1电弧稳定性的影响因素电弧的产生主要是靠带电粒子,而带电粒子
5、主收稿日期:2000209210作者简介:赵卫民(1970-),女(汉族),河北乐亭人,讲师,硕士,西安交通大学博士生,主要从事焊接与防腐方面的教学与科研工作。·109·第25卷第2期赵卫民等:药皮组分对不锈钢焊条工艺性能的影响规律要依靠气体电离和阴极电子发射两个物理过程来产生。气体的电离电压越低,金属的电子逸出功越低,越有利于维持电弧的稳定。一般来讲2,碱金属和碱土金属K、Na、Ca等电离能很小,如果电弧气氛中有这些元素存在,则电弧空间的电子、离子就容易形成,气体的导电性好,电弧就稳定;卤族元素F、C1、Br等电离能很大,使电弧不稳定。另
6、外,K、Na、Ca的电子逸出功也较小,极易进行电子发射,从而可保证电弧更稳定地燃烧。为了减少氢的影响并改善焊接熔渣性能,在本试验所调焊条药皮配方中仍加入了不少萤石(含CaF2量不少于96%)。CaF2中的氟电离电压高,不利于稳弧,因而在药皮中加入了适量的稳弧剂(纯碱,即Na2CO3),而且,药皮中也加入了不少大理石(Ca2CO3)、长石(含有K2O、Na2O),从而可保证所研制的焊条具有较好的电弧稳定性。在调配焊条药皮中还发现,用冰晶石取代焊条配方中的荧石时,在加入量相同的情况下,可抑制焊缝产生气孔,但却会使稳弧性变差甚至出现断弧。这可能是
7、由于在相同的加入量下,冰晶石中的氟含量比萤石中的氟含量高的缘故。比如,加入100g的萤石,其中的氟含量大约为46.7g;加入100g冰晶石,氟含量大于53g。氟化钙对于消除氢气孔是十分有效的,但不利于稳弧。2.2焊条飞溅的影响因素焊接时产生飞溅的程度与焊条药皮的氧化性及熔渣的表面张力有关。药皮氧化性强时,下列反应容易进行:而萤石加入量太多对电弧稳定性不好。实际调配时,应在能满足焊条施焊时具有一定的吹力和良好的抗气孔能力的前提下调整大理石与萤石的配比,大理石的加入量要适中。试验过程中还发现,焊条药皮厚度对焊条飞溅程度也有重要影响。药皮过薄时,
8、焊接过程中有大的爆炸声,飞溅率增加;增加药皮厚度,焊接飞溅率减少,爆炸声变弱。这是因为药皮过薄时,熔融金属可以与其周围的空气产生激烈的相互作用,加剧氧化反应,碳等合金元素被烧损,
