一建機電教材解讀：1H412031 焊接材料與設(shè)備選用原則

　　【摘要】環(huán)球網(wǎng)校一級建造師頻道為您提供一級建造師考試必備的復(fù)習(xí)資料和試題，供考生復(fù)習(xí)備考之用，本文為一建機電教材解讀：1H412031  焊接材料與設(shè)備選用原則，是考生必須要熟記和掌握的重點內(nèi)容。2015年的一級建造師考試將于9月19日至20日舉行，環(huán)球網(wǎng)校在此提醒廣大考生做好復(fù)習(xí)備考。祝廣大考生順利通過一級建造師考試！

　　1H412030 焊接技術(shù)

　　焊接技術(shù)就是加溫加壓，或兩者并用的條件下，使用焊接材料(焊條或焊絲)在兩塊或兩塊以上的母材(待焊接的工件)產(chǎn)生原子(分子)間結(jié)合而連接成一體的操作方法。焊接應(yīng)用廣泛，既可用于金屬，也可用于非金屬。焊接技術(shù)是機電工程的基礎(chǔ)工藝與技術(shù)，廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟的各個領(lǐng)域。焊接技術(shù)、工藝的水平已經(jīng)成為一個國家技術(shù)能力的重要指標(biāo)。本目重點是：焊接材料與設(shè)備選用原則;焊接方法與工藝評定;焊接應(yīng)力與焊接變形及其控制;焊接質(zhì)量檢驗方法。

　　1H412031 焊接材料與設(shè)備選用原則

　　針對不同品種的母材和施焊工況、條件，選擇與之相適應(yīng)的焊接設(shè)備和焊接材料是保證焊接質(zhì)量、提高焊接效率、降低焊接成本的關(guān)鍵。本條主要知識點是：焊條的分類與選用原則，常用的焊接設(shè)備選用原則。

　　一、焊接材料的分類與選用原則

　　(一)焊條

　　1.焊條的分類

　　(1)按藥皮成分可分為：不定型、氧化鈦型、鈦鈣型、氧化鐵型、低氫鉀型、低氫鈉型、纖維類型、石墨型、鈦鐵礦型、鹽基型等十大類。

　　(2)按焊渣性質(zhì)可分為：酸性焊條、堿性焊條兩大類。

　　(3)按焊條用途可分為：結(jié)構(gòu)鋼焊條、鉬及鉬合金焊條、不銹鋼焊條、堆焊焊條、低溫鋼焊條、鑄鐵焊條、鎳及鎳合金焊條、銅及銅合金焊條、鋁及鋁合金焊條和特殊用途焊條等十大類。

　　(4)按特殊性能分為：超低氫焊條、低塵低毒焊條、立向下焊條、底層焊條、鐵粉高效焊條、抗潮焊條、水下焊焊條、重力焊焊條、仰焊焊條等。

　　2.焊條的選用原則

　　(1)考慮焊縫金屬的力學(xué)性能和化學(xué)成分：對于普通結(jié)構(gòu)鋼，通常要求焊縫金屬與母材等強度，應(yīng)選用熔敷金屬抗拉強度等于或稍高于母材的焊條。對于合金結(jié)構(gòu)鋼有時還要求合金成分與母材相同或接近。在焊接結(jié)構(gòu)剛性大、接頭應(yīng)力高、焊縫易產(chǎn)生裂紋的不利情況下，應(yīng)考慮選用比母材強度低的焊條。當(dāng)母材中碳、硫、磷等元素的含量偏高時，焊縫中易產(chǎn)生裂紋，應(yīng)選用抗裂性能好的低氫型焊條。

　　(2)考慮焊接構(gòu)件的使用性能和工作條件：對承受動載荷和沖擊載荷的焊件，除滿足強度要求外，主要應(yīng)保證焊縫金屬具有較高的塑性和韌性，可選用塑、韌性指標(biāo)較高的低氫型焊條。接觸腐蝕介質(zhì)的焊件，應(yīng)根據(jù)介質(zhì)的性質(zhì)及腐蝕特征選用不銹鋼類焊條或其他耐腐蝕焊條。在高溫、低溫、耐磨或其他特殊條件下工作的焊件，應(yīng)選用相應(yīng)的耐熱鋼、低溫鋼、堆焊或其他特殊用途焊條。

　　(3)考慮焊接結(jié)構(gòu)特點及受力條件：對結(jié)構(gòu)形狀復(fù)雜、剛性大的厚大焊件，在焊接過程中，冷卻速度快，收縮應(yīng)力大，易產(chǎn)生裂紋，應(yīng)選用抗裂性好、韌性好、塑性高、氫裂紋傾向低的焊條。如低氫型焊條、超低氫型焊條和高韌性焊條等。

　　(4)考慮施焊條件：當(dāng)焊件的焊接部位不能翻轉(zhuǎn)時，應(yīng)選用適用于全位置焊接的焊條。對受力不大、焊接部位難以清理的焊件，應(yīng)選用對鐵銹、氧化皮、油污不敏感的酸性焊條。沒有直流焊機時，必須選用可交、直流兩用的焊條。在狹小或通風(fēng)條件差的場合，在滿足使用性能要求的條件下，應(yīng)選用酸性焊條或低塵焊條。

　　(5)考慮生產(chǎn)效率和經(jīng)濟性：在酸性焊條和堿性焊條都可滿足要求時，應(yīng)盡量選用酸性焊條。對焊接工作量大的結(jié)構(gòu)，有條件時應(yīng)盡量選用高效率焊條，如鐵粉焊條、重力焊條、底層焊條、立向下焊條和高效不銹鋼焊條等。這不僅有利于生產(chǎn)率的提高，而且也有利于焊接質(zhì)量的穩(wěn)定和提高。

　　(二)焊絲

　　分實心焊絲和藥芯焊絲。

　　1.實心焊絲：分鎢極惰性氣體保護焊和熔化極惰性氣體保護焊。

　　(1)鎢極惰性氣體保護焊是在惰性氣體的保護下，利用鎢電極與工件間產(chǎn)生的電弧熱熔化母材和填充焊絲的一種焊接方法。焊接時保護氣體從焊槍的噴嘴中連續(xù)噴出，在電弧周圍形成氣體保護層隔絕空氣，以防止其對鎢極、熔池及鄰近熱影響區(qū)的有害影響，從而可獲得優(yōu)質(zhì)的焊縫。保護氣體主要采用氬氣。

　　(2)熔化極惰性氣體保護焊是使用熔化電極，以外加氣體作為電弧介質(zhì)，并保護金屬熔滴、焊接熔池和焊接區(qū)高溫金屬的電弧焊方法。

　　(3)選擇實心焊絲的成分主要考慮焊縫金屬應(yīng)與母材力學(xué)性能或物理性能的良好匹配，如耐磨性、耐蝕性;焊縫應(yīng)是致密的和無缺陷的。

　　2.藥芯焊絲：藥芯焊絲又分為有縫和無縫藥芯焊絲。無縫藥芯焊絲的成品絲可進(jìn)行鍍銅處理，焊絲保管過程中的防潮性能以及焊接過程中的導(dǎo)電性均優(yōu)于有縫藥芯焊絲。藥芯焊絲按不同的情況有不同的分類方法。

　　(1)按保護情況可分為氣體保護(C02、富Ar混合氣體)和自保護以及埋弧堆焊三種。

　　(2)按焊絲直徑可分為細(xì)直徑(2.0mm以下)和粗直徑(2.0mm以上)。

　　(3)按焊絲斷面可分為簡單斷面和復(fù)雜斷面。

　　(4)按使用電源可分為交流陡降特性電源和直流平特性電源。

　　(5)按填充材料可分為造渣型藥芯焊絲(氧化鈦型、鈦鈣型、氟鈣型)和金屬粉芯藥芯焊絲。

　　3.藥芯焊絲與手工焊條和鎢極惰性氣體保護焊絲的比較。

　　(1)優(yōu)勢：

　　1)把斷續(xù)的焊接過程變?yōu)檫B續(xù)的生產(chǎn)方式，從而減少了焊接接頭的數(shù)目，提高了焊縫質(zhì)量，也提高了生產(chǎn)效率，節(jié)約了能源。

　　2)對各種鋼材的焊接適應(yīng)性強，通過調(diào)整焊劑(針對特定的藥芯焊絲)的成分和比例，可極為方便和容易地提供所要求的焊縫化學(xué)成分。

　　3)工藝性能好，焊縫成形美觀。采用氣渣聯(lián)合保護，獲得良好成形。加入穩(wěn)弧劑使電弧穩(wěn)定，熔滴過渡均勻。

　　4)熔敷速度快，生產(chǎn)效率高。在相同焊接電流下藥芯焊絲的電流密度大，熔化速度快，其熔敷率約為85%～90%，生產(chǎn)率比焊條電弧焊高約3～5倍。

　　5)可用較大焊接電流進(jìn)行全位置焊接。

　　(2)缺點：

　　1)焊絲制造過程復(fù)雜。

　　2)焊接時，送絲較實心焊絲困難。

　　3)焊絲外表容易銹蝕，粉劑易吸潮，因此對藥芯焊絲保存和管理的要求更為嚴(yán)格。

　　(三)保護氣體

　　空氣中有些組分會對特定的焊接熔池產(chǎn)生有害影響，保護氣體的主要作用就是隔離空氣中這些組分，使其對焊縫的影響減小或杜絕，實現(xiàn)對焊縫和近縫區(qū)的保護。

　　1.惰性氣體：主要有氬氣和氦氣及其混合氣體，用以焊接有色金屬、不銹鋼和質(zhì)量要求高的低碳鋼和低合金鋼。

　　2.惰性氣體與氧化性氣體的混合氣體：如Ar+C02,Ar+C02+O2等。

　　3.C02氣體：是唯一適合于焊接的單一活性氣體，C02氣體保護焊具有焊速高、熔深大、成本低和全空間位置焊接，廣泛應(yīng)用于碳鋼和低合金鋼的焊接。

　　4.保護氣體還可來自其他方面，如焊條藥皮就可以產(chǎn)生保護氣體，產(chǎn)生氣體的主要有纖維素，碳酸鹽等。埋弧焊焊劑也能產(chǎn)生少量的保護氣體。

　　(四)焊劑

　　1.焊劑的分類

　　(1)按制造方法可分為熔煉焊劑、燒結(jié)焊劑、粘結(jié)焊劑三大類。

　　1)熔煉焊劑。熔煉焊劑是指一定比例的各種配料放在爐內(nèi)熔煉，然后經(jīng)過水冷，使焊劑形成顆粒狀，經(jīng)烘干，篩選而形成的一種焊劑。主要優(yōu)點是化學(xué)成分均勻，可以獲得性能均勻的焊縫。由于焊劑在制作過程中高溫熔煉過程合金元素被氧化，所以焊劑中不能添加鐵合金，因此不能依靠焊劑向焊縫大量添加合金元素。熔煉焊劑是目前生產(chǎn)中使用最為廣泛的一種焊劑。

　　2)燒結(jié)焊劑。燒結(jié)焊劑是指將一定比例的各種粉狀配料加入適量粘接劑，混合攪拌后經(jīng)過高溫烘干燒結(jié)成塊，然后粉碎、篩選而制成的一種焊劑。

　　3)粘接焊劑。粘接焊劑是指將一定比例的各種粉狀配料加入適量粘接劑，經(jīng)過混合攪拌，?；偷蜏睾娓啥瞥傻囊环N焊劑，以前稱之為陶質(zhì)焊劑。

　　后兩種焊劑都是屬于非熔煉焊劑，由于沒有熔煉過程，所以化學(xué)成分不均勻，容易造成焊縫性能不均勻，但可以再焊劑中添加鐵合金，增大焊縫金屬合金化能力，靈活調(diào)整焊縫金屬的合金成分，目前這兩種焊劑在國外已經(jīng)廣泛用于焊接碳鋼，高強度鋼和高合金鋼，但國內(nèi)生產(chǎn)中應(yīng)用還不夠廣泛，具有較高的發(fā)展前景。

　　(2)按化學(xué)成分可分為高猛焊劑、中錳焊劑、低錳焊劑和無錳焊劑。

　　(3)按化學(xué)特種可分為酸性焊劑、堿性焊劑、和中性焊劑。

　　(4)按焊劑用途可分為埋弧焊劑和電渣焊劑。

　　2.焊劑的作用：焊劑在焊接電弧的高溫區(qū)內(nèi)熔化反應(yīng)生成熔渣和氣體，對熔化金屬起保護和冶金作用。

　　3.焊劑使用的注意事項：

　　(1)焊劑應(yīng)放在干燥的庫房內(nèi)。庫房內(nèi)應(yīng)裝有去濕機，控制室內(nèi)濕度，防止焊劑受潮，影響焊接質(zhì)量。

　　(2)焊劑使用前應(yīng)按說明書所規(guī)定的參數(shù)進(jìn)行烘焙，通常在250～300℃：烘焙2h。

　　(3)為防止產(chǎn)生氣孔，焊前接縫處及其附近20mm的焊件表面應(yīng)清除鐵銹、油污、水分等雜質(zhì)。

　　(4)回收的焊劑，應(yīng)過篩清除渣殼、碎粉及其他雜物，與新焊劑按比例(如1:3)混合均勻后使用。

　　(5)埋弧焊的焊劑必須與所焊鋼種和焊絲相匹配，保證焊接質(zhì)量和焊縫性能。電渣焊的焊劑應(yīng)具有適當(dāng)?shù)膶?dǎo)電率;適當(dāng)?shù)酿ざ?較高的蒸發(fā)溫度;良好的脫渣性、抗裂性和抗氣孔的能力。

　　二、常用的焊接設(shè)備及選用原則

　　(一)焊接電源

　　1.弧焊電源一般有弧焊變壓器、直流弧焊發(fā)電機和弧焊整流器?；『鸽娫吹耐馓匦詰?yīng)是陡降的，即隨著輸出電壓的變化，輸出電流的變化應(yīng)很小。熔化極氣體保護電弧焊和埋弧焊可采用平特性電源，它的輸出電壓在電流變化時變化很小。

　　2.弧焊變壓器提供的是交流電，應(yīng)用較廣。與直流電源相比具有結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、使用可靠、維修容易、效率高、成本低等優(yōu)點。

　　3.直流弧焊發(fā)電機其穩(wěn)弧性好、經(jīng)久耐用、受電網(wǎng)電壓波動的影響小，但制造較復(fù)雜，消耗材料較多，空載損耗大，已被列入淘汰產(chǎn)品。

　　4.弧焊整流器是采用硅二極管或可控硅作整流器的直流弧焊電源。

　　5.晶體管式弧焊電源用大功率晶體管組成，能獲得較高的控制精度和優(yōu)良的性能，但成本較高。

　　6.電阻焊變壓器，空載電壓范圍為1～36V，電流可達(dá)幾萬安，適用于交流電阻焊機。

　　(二)焊機

　　1.焊機的分類

　　焊機根據(jù)焊接自動化程度可分為手工焊機和自動焊機。

　　(1)手工焊機。主要有C02氣保焊機，氬弧焊機，混合氣體保護焊機等類型，其中氬弧焊機對工人的操作技能要求較高。

　　(2)自動焊機。是由電氣控制系統(tǒng)，并根據(jù)需要配備送絲機，焊接擺動器，弧長跟蹤器，各種回轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置，工裝夾具，滾輪架，焊接電源等組成的一套自動化焊接設(shè)備。包括焊接機器手，環(huán)縱縫自動焊機，變位機，焊接中心，龍門焊機等。

　　2.常用的焊機

　　(1)埋弧焊機特性

　　1)埋弧焊機分為自動焊機和半自動焊機兩大類。生產(chǎn)效率高、焊接質(zhì)量好、勞動條件好。

　　2)埋弧焊是依靠顆粒狀焊劑堆積形成保護條件，主要適用于平位置(俯位)焊接。

　　3)埋弧焊劑的成分主要是Mno,Si02等金屬及非金屬氧化物，難以焊接鋁、鈦等氧化性強的金屬及其合金。

　　4)適用于長縫的焊接。

　　5)不適合焊接薄板。

　　(2)鎢極氬弧焊機特性

　　1)氬氣能充分而有效地保護金屬熔池不被氧化，焊縫致密，機械性能好。

　　2)明弧焊，觀察方便，操作容易。

　　3)穿透性好，內(nèi)外無熔渣，無飛濺，成形美觀，適用于有清潔要求的焊件。

　　4)電弧熱集中，熱影響區(qū)小，焊件變形小。

　　5)容易實現(xiàn)機械化和自動化。

　　(3)熔化極氣體保護焊機特性

　　1)C02氣體保護焊生產(chǎn)效率高、成本低、焊接應(yīng)力變形小、焊接質(zhì)量高、操作簡便。但飛濺較大、弧光輻射強、很難用交流電源焊接、設(shè)備復(fù)雜。有風(fēng)不能施焊(環(huán)境風(fēng)速達(dá)到或超過2m/s，在沒有采取防風(fēng)措施的情況下，不能施焊)，不能焊接易氧化的有色金屬。

　　2)熔化極氬弧焊的焊絲既作為電極又作為填充金屬，焊接電流密度可以提高，熱量利用率高，熔深和焊速大大增加，生產(chǎn)率比手工鎢極氬弧焊提高3～5倍，最適合焊接鋁、鎂、銅及其合金、不銹鋼和稀有金屬中厚板的焊接。

　　(4)等離子弧焊機特性

　　具有溫度高、能量集中、較大沖擊力、比一般電弧穩(wěn)定、各項有關(guān)參數(shù)調(diào)節(jié)范圍廣的特點。

　　(三)焊接設(shè)備選用原則

　　1.選用原則

　　(1)安全性必須通過國家對低壓電器的強制性“CCC"認(rèn)證。

　　(2)經(jīng)濟性價格服從于技術(shù)特性和質(zhì)量，其次考慮設(shè)備的可靠性、使用壽命和可維修性。

　　(3)先進(jìn)性提高生產(chǎn)率、改善焊接質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本。

　　(4)適用性充分發(fā)揮應(yīng)有的效能。

　　2.淘汰落后設(shè)備

　　根據(jù)《住房及城鄉(xiāng)建設(shè)部公告》第659號(2008年4月30日公布)，立即淘汰落后設(shè)備清單中，焊接設(shè)備有：直流弧焊機;電動機驅(qū)動旋轉(zhuǎn)直流弧焊機全系列;交流弧焊機BX1一135;BX2--500;直流弧焊機電動發(fā)電機AXl--500;AP-1000;箱式電阻爐SX系列。