Chapter 2 welding consumables1Chapter 2 welding consumables2焊条、焊剂、焊丝Chapter 2 welding consumables3Chapter 2 welding consumables4焊接材料不仅影响焊接过程的稳定性、焊接接焊接材料不仅影响焊接过程的稳定性、焊接接头的性能和质量，同时也影响着焊接生产率头的性能和质量，同时也影响着焊接生产率Chapter 2 welding consumables5焊条电弧焊焊条电弧焊焊接回路焊接回路Chapter 2 welding consumables61.世界焊接材料世界焊接材料(焊条焊条)的发展的发展Chapter 2 welding consumables7Chapter 2 welding consumables8Chapter 2 welding consumables9三、焊接材料的生产与消耗三、焊接材料的生产与消耗我国焊接材料产量统计（万吨）Chapter 2 welding consumables10我国焊条和焊丝产量统计(20002005)万吨增长速度（万吨/年）焊条：13.3CO2：8药芯：1.1预计2009年（万顿）焊条：220CO2：90药芯：11Chapter 2 welding consumables11我国焊条和焊丝产量统计(19952005)万吨Chapter 2 welding consumables1251%31%9%9%24691t电渣焊丝0.004%Chapter 2 welding consumables13CO2焊丝用量/CO2焊丝+焊条总重量企业类型与CO2焊丝用量的关系Chapter 2 welding consumables14Chapter 2 welding consumables15药芯焊丝实芯焊丝埋弧焊丝电焊条日本焊接材料的变迁日本焊接材料的变迁Chapter 2 welding consumables16Chapter 2 welding consumables17 日本焊接材料总产量及各种材料的产量统计日本焊接材料总产量及各种材料的产量统计050000100000150000200000250000123456789109191焊条焊条埋弧焊丝埋弧焊丝药芯焊丝药芯焊丝实心焊丝实心焊丝焊剂焊剂TIG丝TIG丝9292939394949595969697979898999940.2540.2542.2942.2936.4736.4735.5435.5432.3632.3635.5435.5435.1535.1536.1636.1631.8831.8828.6928.69（吨）（吨）9090510152025万吨0Chapter 2 welding consumables18各国焊接材料比较各国焊接材料比较0.2%Chapter 2 welding consumables19各国自动化水平对比各国自动化水平对比Chapter 2 welding consumables20目前许多工业发达国家焊接生产发展很快，焊接目前许多工业发达国家焊接生产发展很快，焊接结构用钢量已达钢产量的结构用钢量已达钢产量的50%左右，生产中每吨左右，生产中每吨钢材所需的焊接材料大体为钢材所需的焊接材料大体为35kg。
随着焊接过程机械化和自动化的发展，焊丝及保随着焊接过程机械化和自动化的发展，焊丝及保护气体在焊接材料中所占比例迅速提高，而焊条护气体在焊接材料中所占比例迅速提高，而焊条所占比例不断降低所占比例不断降低我国焊接材料产品的构成比例还不尽合理我国焊接材料产品的构成比例还不尽合理2005年焊条产量年焊条产量170万万t，CO2焊丝产量焊丝产量60万万t，药芯焊，药芯焊丝丝7万万t焊条产量占焊接材料总产量的比例很大焊条产量占焊接材料总产量的比例很大(80%)，机械化和自动化水平有待提高机械化和自动化水平有待提高Chapter 2 welding consumables212-1 电 焊 条电焊条是指在一定长度的金属丝表面均匀涂敷一层具有特殊作用涂料的手工电弧焊用焊接材料，简称焊条金属丝（焊芯）表面涂有适当厚度药皮的供手弧焊使用的熔化电极)焊条是一种消耗量大、品种繁多的工业产品，广泛应用于机械制造、造船、建筑、石油化工、桥梁、锅炉及压力容器等工业领域金属丝涂料Chapter 2 welding consumables22可从用途、熔渣碱度、药皮类型等不同角度分类可从用途、熔渣碱度、药皮类型等不同角度分类.Chapter 2 welding consumables23Chapter 2 welding consumables241、酸性焊条、酸性焊条药皮中含有大量药皮中含有大量SiO2,TiO2等酸性氧化物，等酸性氧化物，B1。
Chapter 2 welding consumables26(四四)按焊条性能分按焊条性能分按性能分类的焊条，都是根据其特殊使用性能而按性能分类的焊条，都是根据其特殊使用性能而制造的专用焊条，如超低氢焊条、低尘低毒焊条、制造的专用焊条，如超低氢焊条、低尘低毒焊条、立向下焊条、躺焊焊条、打底层焊条、高效铁粉立向下焊条、躺焊焊条、打底层焊条、高效铁粉焊条、防潮焊条、水下焊条、重力焊条等焊条、防潮焊条、水下焊条、重力焊条等Chapter 2 welding consumables27焊条产品焊条产品Chapter 2 welding consumables28Chapter 2 welding consumables29碳钢焊条：碳钢焊条：E43、E50系列，熔敷金属抗拉强度分别为系列，熔敷金属抗拉强度分别为b420、490MPa（43、50kgf/mm2）低合金钢焊条：低合金钢焊条：E50、E55、E60、E70、E75、E85系列，系列，熔敷金属抗拉强度分别为熔敷金属抗拉强度分别为b490、540、590、690、740、830MPa（50、55、60、70、75、85kgf/mm2）焊条熔敷金属的抗拉强度：焊条熔敷金属的抗拉强度：第四位数字后附加字母表示有特殊规定的焊条，第四位数字后附加字母表示有特殊规定的焊条，如如R表示耐吸潮焊条。
表示耐吸潮焊条Chapter 2 welding consumables30焊条型号举例焊条型号举例E 4 3 0 3表示焊条药皮为钛钙型，表示焊条药皮为钛钙型，并可交、直流焊接并可交、直流焊接表示焊条适用于全位表示焊条适用于全位置焊接置焊接表示熔敷金属抗拉强度表示熔敷金属抗拉强度的最小值（的最小值（kgf/mmkgf/mm2 2）表示焊条表示焊条Chapter 2 welding consumables31l“03”代表钛钙型代表钛钙型 药皮中含氧化钛药皮中含氧化钛30%以上，钙或镁的碳酸盐矿以上，钙或镁的碳酸盐矿20%以下以下，此外还有硅铝酸盐和锰铁此外还有硅铝酸盐和锰铁熔渣的流动性良好、电弧稳定，熔深适中、脱渣容易、熔渣的流动性良好、电弧稳定，熔深适中、脱渣容易、飞溅少，焊波整齐主要用于焊接较重要的低碳钢结构飞溅少，焊波整齐主要用于焊接较重要的低碳钢结构 供应和使用量最大的是供应和使用量最大的是E4303(J422)，E5003 (J502)，其产量约占我国焊条总产量的，其产量约占我国焊条总产量的80%以上这类焊条药皮中以往使用大量钛白粉（这类焊条药皮中以往使用大量钛白粉（TiO2）和金红）和金红石石(TiO2)，价格昂贵。
价格昂贵目前，各焊条厂都采用价格比较便宜的还原钛铁（目前，各焊条厂都采用价格比较便宜的还原钛铁（TiO2 52%,FeO9,C0.20,S0.035,P30%，熔敷效率110%以上Chapter 2 welding consumables49Chapter 2 welding consumables50Chapter 2 welding consumables51Chapter 2 welding consumables52Chapter 2 welding consumables53(4)脱氧脱氧 降低药皮或熔渣的氧化性和脱除金属中降低药皮或熔渣的氧化性和脱除金属中的氧脱氧剂：锰铁、钛铁、硅铁、的氧脱氧剂：锰铁、钛铁、硅铁、Re等5)合金化合金化 补偿焊缝有益元素烧损和获得必要的补偿焊缝有益元素烧损和获得必要的合金成分合金剂常用铁合金或金属粉：合金成分合金剂常用铁合金或金属粉：Mn-Fe、Si-Fe(纯化发醇加高锰酸钾纯化纯化发醇加高锰酸钾纯化)，Mo-Fe等等(6)粘结粘结 将涂料牢固的粘在焊芯上，并参与冶金将涂料牢固的粘在焊芯上，并参与冶金反应，常用粘结剂：钠水玻璃、钾钠水玻璃等。
反应，常用粘结剂：钠水玻璃、钾钠水玻璃等7)成形成形 额外加入一些能改善涂料塑性或滑润性额外加入一些能改善涂料塑性或滑润性物质，便于焊条压制物质，便于焊条压制如云母、白泥、滑石等如云母、白泥、滑石等Chapter 2 welding consumables54药皮材料主要成分与作用（I）Chapter 2 welding consumables55药皮材料主要成分与作用（II）Chapter 2 welding consumables56焊条工艺性能：焊条在焊接操作中的性能它是焊条工艺性能：焊条在焊接操作中的性能它是衡量焊条质量的重要指标之一衡量焊条质量的重要指标之一主要包括：主要包括：焊接电弧的稳定性焊接电弧的稳定性焊缝成形焊缝成形在各种位置焊接的适应性在各种位置焊接的适应性飞溅飞溅脱渣性脱渣性焊条的熔化速度焊条的熔化速度药皮发红程度药皮发红程度焊条发尘量等焊条发尘量等Chapter 2 welding consumables57电弧的稳定性：指电弧保持稳定燃烧（不断弧、电弧的稳定性：指电弧保持稳定燃烧（不断弧、漂移和磁偏吹等）的程度漂移和磁偏吹等）的程度影响因素：焊条药皮成分，电源的特性，焊接工影响因素：焊条药皮成分，电源的特性，焊接工艺参数等。
艺参数等药皮中加入电离势低的元素，电弧气氛的电离势药皮中加入电离势低的元素，电弧气氛的电离势，稳弧性，稳弧性某些元素的电离势某些元素的电离势元素元素 K Na Ba Ca Ti Mn Fe Si C H O F 电离势电离势 4.3 5.1 5.2 6.1 6.8 7.4 7.8 7.9 11.2 13.5 13.6 18.6 Chapter 2 welding consumables58药皮熔点过高或药皮太厚，易形成较长套筒药皮熔点过高或药皮太厚，易形成较长套筒电弧易熄灭；焊条偏芯时，电弧不稳电弧易熄灭；焊条偏芯时，电弧不稳酸性焊条：药皮中一般都含有云母、长石（含酸性焊条：药皮中一般都含有云母、长石（含Na2O,K2O）、钛白粉或金红石等成分，电弧）、钛白粉或金红石等成分，电弧稳定性较好可采用交、直流电源焊接稳定性较好可采用交、直流电源焊接碱性焊条：药皮中的萤石（碱性焊条：药皮中的萤石（CaF2）具有反电离）具有反电离的作用（的作用（F电离势高），电离势高），AC焊时电弧不稳，需焊时电弧不稳，需DC焊接如J507若药皮中加入稳弧剂（如碳酸钾等），也可采若药皮中加入稳弧剂（如碳酸钾等），也可采用交流电源焊接。
如用交流电源焊接如J506Chapter 2 welding consumables59控制低氢型焊条稳弧性方法：控制低氢型焊条稳弧性方法：a)CaCO3/CaF2比例控制并加入比例控制并加入K1.62.5、K2CO3 K1.5 钾钾、钠水玻璃、钠水玻璃b)添加添加1020%纯铁粉和少量纯铁粉和少量Al-Mg合金粉合金粉.c)用用MgF2代代CaF2不仅提高稳弧性不仅提高稳弧性,还可改善焊缝成型和脱渣还可改善焊缝成型和脱渣.d)加入少量加入少量CsCO3(0.11.0%)铯电离势比铯电离势比K小小,还可加石墨还可加石墨0.53.0%，熔点低，套筒长度，熔点低，套筒长度判定稳弧性：判定稳弧性：测最大的燃烧电弧长度测最大的燃烧电弧长度LmaxLmax，稳定性，稳定性；断弧长度越大；断弧长度越大,稳弧性越好稳弧性越好示波器示波器,观察电流观察电流,电弧电压波形的变化情况电弧电压波形的变化情况Chapter 2 welding consumables60咬边焊瘤余高Chapter 2 welding consumables61 熔渣的熔点熔渣的熔点 过高，产生压铁水现象，影响过高，产生压铁水现象，影响成形甚至产生气孔；过低，熔渣不能均匀覆盖成形甚至产生气孔；过低，熔渣不能均匀覆盖焊缝表面，表面成形很差。
焊缝表面，表面成形很差熔渣的粘度熔渣的粘度 高温时粘度过大，表面成形不高温时粘度过大，表面成形不良，易产生气孔、夹杂等缺陷；过小，对焊缝良，易产生气孔、夹杂等缺陷；过小，对焊缝覆盖不匀，保护作用差适中粘度，覆盖不匀，保护作用差适中粘度，1500时为时为0.10.2 Pa.s熔渣表面张力熔渣表面张力 适中时，覆盖性好；过小和适中时，覆盖性好；过小和过大覆盖性不好，过大时熔渣易成球形过大覆盖性不好，过大时熔渣易成球形影响成形的因素影响成形的因素Chapter 2 welding consumables62材料 温度 表面张力(N/m)粘度(泊)铁 15751590 1.01.2 0.019碱性渣 1400 0.280.35 2.07.0酸性渣 1400 0.350.40 1.22.0碱性渣粘度较大，表面张力较小，焊缝成形差碱性渣粘度较大，表面张力较小，焊缝成形差熔渣的表面张力和粘度Chapter 2 welding consumables63平焊仰焊固定管环缝立焊横焊垂直板垂直板Chapter 2 welding consumables64技术措施：技术措施：适当增加电弧和气流吹力，把熔滴送向熔池并适当增加电弧和气流吹力，把熔滴送向熔池并阻止金属和熔渣下流。
阻止金属和熔渣下流调节熔渣的熔点、粘度和表面张力，调节熔渣的熔点、粘度和表面张力，阻止熔渣阻止熔渣和铁水下淌，并使高温熔渣尽快凝固和铁水下淌，并使高温熔渣尽快凝固Chapter 2 welding consumables651）调整药皮熔点和厚度，使焊条端部产生适当）调整药皮熔点和厚度，使焊条端部产生适当长度的套筒；药皮中加入一定数量造气剂长度的套筒；药皮中加入一定数量造气剂2）调整药皮成分，使熔渣凝固温度范围窄，能）调整药皮成分，使熔渣凝固温度范围窄，能在较短时间内迅速凝固在较短时间内迅速凝固长渣：凝固温度范围大，凝固缓慢，不适于长渣：凝固温度范围大，凝固缓慢，不适于横、立、仰焊如氧化铁型焊条，含横、立、仰焊如氧化铁型焊条，含SiO2多多的酸性渣的酸性渣短渣：凝固温度范围窄，凝固快速，适于全短渣：凝固温度范围窄，凝固快速，适于全位置焊如低氢型和氧化钛型焊条如低氢型和氧化钛型焊条Chapter 2 welding consumables66氧化铁型不适应于横、立、仰焊；氧化铁型不适应于横、立、仰焊；其它种类焊条可进行全位置焊接其它种类焊条可进行全位置焊接焊条类型焊条类型 凝固温度凝固温度/凝固温度范围凝固温度范围/纤维素型纤维素型 1200-1290 90钛钛 型型 1320-1420 100钛铁矿型钛铁矿型 130-126 130氧化铁型氧化铁型 1180-1350 170不同类型焊条的凝固温度范围不同类型焊条的凝固温度范围Chapter 2 welding consumables674.飞溅飞溅 飞溅指焊接过程中由熔滴或熔池中飞出的金属飞溅指焊接过程中由熔滴或熔池中飞出的金属颗粒。
它增加清理工作，破坏正常的焊接过程颗粒它增加清理工作，破坏正常的焊接过程,降低焊条熔敷效率降低焊条熔敷效率产生原因：产生原因：1）气体从熔池中逸出引起；）气体从熔池中逸出引起；2）气体膨胀引起熔滴爆炸；）气体膨胀引起熔滴爆炸；3）电弧作用力；）电弧作用力；4）短路过渡时电弧再燃短路过渡时电弧再燃飞溅率：飞溅物质量(g)焊条消耗量(g)100%Chapter 2 welding consumables68影响因素：影响因素：熔渣粘度或药皮水分熔渣粘度或药皮水分 粘度较大或药皮水分过多粘度较大或药皮水分过多,飞溅飞溅 焊接参数焊接参数 增大焊接电流和电弧长度，增大焊接电流和电弧长度，飞溅飞溅；焊条偏心率焊条偏心率 过大，过大，飞溅飞溅；电弧稳定性电弧稳定性 燃烧稳定飞溅小，稳定性差飞溅大燃烧稳定飞溅小，稳定性差飞溅大 熔滴过渡形式熔滴过渡形式 细颗粒过渡飞溅小，大颗粒短路过渡飞细颗粒过渡飞溅小，大颗粒短路过渡飞溅大；溅大；电源类型电源类型 交流飞溅比直流大交流飞溅比直流大钛钙型焊条电弧燃烧稳定，熔滴为细颗粒过渡，飞溅小；钛钙型焊条电弧燃烧稳定，熔滴为细颗粒过渡，飞溅小；低氢型焊条电弧稳定性较差，熔滴多为大颗粒短路过渡，低氢型焊条电弧稳定性较差，熔滴多为大颗粒短路过渡，故飞溅较大。
故飞溅较大Chapter 2 welding consumables691）熔渣的线膨胀系数）熔渣的线膨胀系数 2）熔渣的松脆性）熔渣的松脆性3）熔渣的氧化性）熔渣的氧化性脱渣性差的焊条不仅造成清渣困难，降低焊接脱渣性差的焊条不仅造成清渣困难，降低焊接生产率，而且多层焊时还会产生夹渣等缺陷生产率，而且多层焊时还会产生夹渣等缺陷Chapter 2 welding consumables70几种焊条熔渣和低碳钢的线膨几种焊条熔渣和低碳钢的线膨胀系数与温度的关系胀系数与温度的关系金属与熔渣的线膨胀金属与熔渣的线膨胀系数相差越大，冷却系数相差越大，冷却收缩产生内应力越大，收缩产生内应力越大，脱渣性好脱渣性好1)熔渣的线膨胀系数熔渣的线膨胀系数钛型焊条钛型焊条E4313脱渣脱渣性最好；低氢型焊条性最好；低氢型焊条E4315脱渣性最差脱渣性最差前者线胀系数差最大，后者最小Chapter 2 welding consumables71 氧化性太强，焊缝表面氧化，生成氧化膜其主要成分氧化性太强，焊缝表面氧化，生成氧化膜其主要成分是是FeO，它牢固地粘在焊缝金属表面上，使脱渣困难它牢固地粘在焊缝金属表面上，使脱渣困难。
熔渣中的熔渣中的Al2O3、Cr2O3、V2O3等可与等可与FeO、MnO、CaO、MgO等形成尖晶石型化合物等形成尖晶石型化合物MeO.Me2O3.尖晶石化合物与尖晶石化合物与FeO晶格常数接近，可互相连成共同晶晶格常数接近，可互相连成共同晶格，使脱渣性恶化格，使脱渣性恶化FeO膜如同胶粘剂，把焊缝金属与膜如同胶粘剂，把焊缝金属与熔渣牢固地粘在一起熔渣牢固地粘在一起2)熔渣氧化性熔渣氧化性 熔渣氧化性越强，脱渣越难熔渣氧化性越强，脱渣越难含含Cr、V、Al的合金钢焊接时脱渣性差，原因就是这些的合金钢焊接时脱渣性差，原因就是这些合金元素在焊接时形成了氧化物合金元素在焊接时形成了氧化物加强焊条的脱氧能力可改善脱渣性加强焊条的脱氧能力可改善脱渣性Chapter 2 welding consumables723)熔渣的疏松性：熔渣越松脆越易清除熔渣的疏松性：熔渣越松脆越易清除平板表面对焊时，熔渣一般都比较容易脱落和清平板表面对焊时，熔渣一般都比较容易脱落和清除但对于角焊缝和深坡口底层焊缝，熔渣夹在除但对于角焊缝和深坡口底层焊缝，熔渣夹在钢板之间，脱渣困难此时熔渣的松脆性很重要钢板之间，脱渣困难。
此时熔渣的松脆性很重要.钛型焊条的熔渣密实坚硬，在坡口中脱渣性较差钛型焊条的熔渣密实坚硬，在坡口中脱渣性较差；低氢型焊条的脱渣性最不理想低氢型焊条的脱渣性最不理想在角焊缝及深坡口中脱渣，以在角焊缝及深坡口中脱渣，以氧化铁型、钛铁矿氧化铁型、钛铁矿型为好钛钙型渣松脆钛钙型渣松脆CaO是黄白色，质松而不脆；是黄白色，质松而不脆；CaF多，色黑而多，色黑而硬，均不利于脱渣硬，均不利于脱渣Chapter 2 welding consumables73H=P(1-)PHH与与p的关系为的关系为影响焊条熔化速度的因素：影响焊条熔化速度的因素：药皮成分、电源种类与极性等药皮成分、电源种类与极性等Chapter 2 welding consumables74 药皮成分影响电弧电压电弧气氛的电离势越低药皮成分影响电弧电压电弧气氛的电离势越低,电弧电压越低电弧电压越低,产生热量少，产生热量少，P小U P 药皮成分影响熔滴过渡形态调整成分使熔滴有药皮成分影响熔滴过渡形态调整成分使熔滴有短路过渡变为颗粒过渡，可提高短路过渡变为颗粒过渡，可提高P药皮成分中含有进行放热反应的物质时，化学反药皮成分中含有进行放热反应的物质时，化学反应热可加速焊条熔化，应热可加速焊条熔化，P。
药皮中加入铁粉，可提高药皮中加入铁粉，可提高P如J422Fe13铁粉铁粉焊条，其焊条，其熔敷效率为熔敷效率为130%熔敷效率熔敷效率熔敷金属量与熔化的填充金属量的百分比熔敷金属量与熔化的填充金属量的百分比1）药皮成分的影响）药皮成分的影响Chapter 2 welding consumables75直流正接：电弧电压和熔化系数变化很大直流正接：电弧电压和熔化系数变化很大直流反接：电弧电压和熔化系数变化最小直流反接：电弧电压和熔化系数变化最小交流：处于中间状态交流：处于中间状态.（2）电流种类与极性）电流种类与极性直流反接+直流正接+电源Chapter 2 welding consumables76不锈钢焊条药皮易发红原因在于：钢芯电阻率不锈钢焊条药皮易发红原因在于：钢芯电阻率大，焊条熔化系数小，造成焊条熔化时间长、产大，焊条熔化系数小，造成焊条熔化时间长、产生电阻热量多，使焊条温升高所致生电阻热量多，使焊条温升高所致Chapter 2 welding consumables77Chapter 2 welding consumables78焊接时液态金属和熔渣蒸发产生的高温蒸气被吹出电弧区，在电弧周围迅速氧化和冷凝，变成细小的固态粒子，分散漂浮于空气中，即形成所谓的焊接烟尘。
焊接烟尘常含有各种致毒物质，因而污染工作环境，危害焊工健康Chapter 2 welding consumables79焊接烟尘主要取决于药皮成分低氢型焊条的焊接烟尘主要取决于药皮成分低氢型焊条的发尘速度和发尘量均高于其他类型的焊条，并发尘速度和发尘量均高于其他类型的焊条，并且烟尘中含有较多的氟化物，如且烟尘中含有较多的氟化物，如CaF2、NaF、KF、HF等Chapter 2 welding consumables80 减少药皮中萤石的含量减少药皮中萤石的含量减小水玻璃减小水玻璃减少电弧的过热程度减少电弧的过热程度研制低尘研制低尘低毒焊条低毒焊条加强防尘通风等劳动保护措施加强防尘通风等劳动保护措施Chapter 2 welding consumables81结构钢焊条工艺性能一览表（I）Chapter 2 welding consumables82结构钢焊条工艺性能一览表（II）Chapter 2 welding consumables83焊条的冶金性能最终反映在焊缝金属化学成分、焊条的冶金性能最终反映在焊缝金属化学成分、力学性能以及抗气孔、抗裂纹能力等诸方面只力学性能以及抗气孔、抗裂纹能力等诸方面。
只有焊条具有良好的冶金性能，才能获得各项性能有焊条具有良好的冶金性能，才能获得各项性能良好的焊缝良好的焊缝Chapter 2 welding consumables84焊芯及焊缝金属化学成分焊芯及焊缝金属化学成分Chapter 2 welding consumables85电弧气氛中的氧直接使铁氧化电弧气氛中的氧直接使铁氧化 Fe+OFeO Fe+1/2O2FeO 电弧气氛中的电弧气氛中的CO2使铁氧化使铁氧化Fe+CO2FeO+CO电弧气氛中的水蒸气使铁氧化电弧气氛中的水蒸气使铁氧化Fe+H2OFeO+H2 (焊缝增氢焊缝增氢)Chapter 2 welding consumables86(SiO2)+2Fe Si+2FeO(MnO)+Fe Mn+FeO反应生成的反应生成的FeO大部分进入熔渣溶入液态铁大部分进入熔渣溶入液态铁中的中的FeO是焊缝增氧焊缝力学性能变坏是焊缝增氧焊缝力学性能变坏FeO(FeO)FeO 渣中渣中SiO2等氧化物与液态铁反应使等氧化物与液态铁反应使Fe氧化氧化Chapter 2 welding consumables87l Mn的脱氧反应的脱氧反应 先期脱氧先期脱氧 药皮加热阶段，药皮加热阶段，Mn与碳酸盐或高价氧化与碳酸盐或高价氧化物分解出的物分解出的CO2和和O2反应：反应：CaCO3+Mn=CaO+MnO+CO（分两步）（分两步）2Mn+O2=2MnO 沉淀脱氧沉淀脱氧(熔滴和熔池内熔滴和熔池内)Mn+FeO=（MnO）+Fel Si的脱氧反应的脱氧反应(熔池尾部，熔池尾部，T)Si+2FeO=2Fe+(SiO2)高温下高温下SiO2还原出还原出Si，冷却时又生成，冷却时又生成SiO2，易夹渣，易夹渣l 碳的脱氧反应碳的脱氧反应 C+FeO=Fe+CO C被氧化，易生气孔被氧化，易生气孔Chapter 2 welding consumables883.脱硫脱硫 4.脱脱 酸性渣中酸性渣中CaO、MnO量少量少,TiO2、SiO2含量较含量较高，难以进行脱反应。
高，难以进行脱反应控制含控制含P量主要通过控制原材料的含量实现量主要通过控制原材料的含量实现FeS+Mn=MnS+Fe FeS+MnO=FeO+MnS脱氧产物锰铁Chapter 2 welding consumables896.气孔敏感性气孔敏感性药皮中加入大量造渣、造气剂，焊后产生相当药皮中加入大量造渣、造气剂，焊后产生相当数量的熔渣和气体，具有较强的隔绝空气能力数量的熔渣和气体，具有较强的隔绝空气能力,量不多熔渣氧化量不多熔渣氧化，CO气孔气孔；反之，氢气；反之，氢气孔孔调整氧化性，防止产生两大类气孔调整氧化性，防止产生两大类气孔7.焊接烟尘焊接烟尘发尘量和毒性比碱性焊条低防发尘量和毒性比碱性焊条低防Mn中毒Chapter 2 welding consumables90配方：以大量大理石、萤石作为造气造渣剂，采用配方：以大量大理石、萤石作为造气造渣剂，采用Si、Mn、Ti联合脱氧联合脱氧渣气联合保护效果好，熔敷金属中渣气联合保护效果好，熔敷金属中H、O、N、S、P等杂质含量低等杂质含量低典型的焊条配方Chapter 2 welding consumables911、脱氧反应、脱氧反应低氢焊条的熔渣含有较多碱性氧化物，Mn的脱氧产物MnO也是碱性氧化物，两者不能结合成复合化合物进入熔渣。
故低氢焊条的脱氧主要依靠钛、硅焊芯及焊缝金属化学成分焊芯及焊缝金属化学成分电弧气相成分：电弧气相成分：CO 79.8%;CO2 16.9%;H2 1.8%;H2O 1.5焊接时保护气体主要是CO和CO2Chapter 2 welding consumables92Si、Ti脱氧反应:2CO2+Si=SiO2+2CO CaO+SiO2=CaOSiO22CO2+Ti=TiO2+2CO CaO+TiO2=CaOTiO22.脱氢反应脱氢反应Chapter 2 welding consumables93(1)萤石脱氢 CaF2+2H=Ca+2HF CaF2+H2O=CaO+2HF(2)萤石和联合去氢 2CaF2+3SiO2=SiF4+2CaSiO3 SiF4+3H=SiF+HF(3)萤石与水玻璃联合去氢 Na2OnSiO2+H2O=2NaOH+nSiO2 2NaOH+CaF2=Ca(OH)2+2NaF 2NaF+H2O+CO2=NaCO3+2HF 脱氢反应脱氢反应HF比较稳定，高温时不发生分解，也不溶于液体金属，进入大气萤石与水玻璃中K、Na反应Chapter 2 welding consumables94Fe-Ti全部氧化；全部氧化；Fe-Si部分氧化、部分过渡；部分氧化、部分过渡；Fe-Mn过过渡量最大。
焊芯中渡量最大焊芯中Mn0.3-0.55%;Si0.03%;而焊缝而焊缝中中Mn1.2-1.6%;Si0.4-0.55%）合金元素的氧化物与熔渣的酸碱性相同时合金元素的氧化物与熔渣的酸碱性相同时,有利于提高该有利于提高该元素的合金过渡系数碱度元素的合金过渡系数碱度，Mn 4.合金过渡合金过渡Chapter 2 welding consumables955、烟尘、烟尘低氢型焊条力学性能比钛钙型焊条好，尤其韧性低氢型焊条力学性能比钛钙型焊条好，尤其韧性好，硫、磷、氧、氢量少，用于焊接重要结构、好，硫、磷、氧、氢量少，用于焊接重要结构、各种合金钢但工艺性能差，主要是稳弧性、脱各种合金钢但工艺性能差，主要是稳弧性、脱渣性差，烟尘大渣性差，烟尘大低氢型焊条熔渣不具有氧化性，故对铁锈、油污、低氢型焊条熔渣不具有氧化性，故对铁锈、油污、水等较敏感，必须严格限制氢的来源水等较敏感，必须严格限制氢的来源低氢型焊条焊接烟尘量比钛钙型高烟尘中危害低氢型焊条焊接烟尘量比钛钙型高烟尘中危害最大的是最大的是NaF、KF因此，低尘低毒低氢型焊条因此，低尘低毒低氢型焊条的研制是重要课题的研制是重要课题Chapter 2 welding consumables96稳稳弧弧性性脱脱渣渣性性成成形形性性飞飞溅溅全全位位置置氧化氧化性性夹杂夹杂脱脱氧氧脱脱H脱脱S合金合金过度过度系数系数Mn焊缝焊缝冲击冲击韧性韧性J/mm2Chapter 2 welding consumables97酸性焊条和碱性焊条的特性对比（酸性焊条和碱性焊条的特性对比（I）Chapter 2 welding consumables98酸性焊条和碱性焊条的特性对比（酸性焊条和碱性焊条的特性对比（II）Chapter 2 welding consumables99（1）母材的化学成分与力学性能指标）母材的化学成分与力学性能指标（2）焊件的工作条件（工作温度、压力，特殊要求）焊件的工作条件（工作温度、压力，特殊要求）（3）施工现场的焊接设备情况及施工条件）施工现场的焊接设备情况及施工条件 直流还是交流，室内、室外、高空、水下等直流还是交流，室内、室外、高空、水下等（4）电焊条制造的生产工艺条件（手工、机器）电焊条制造的生产工艺条件（手工、机器）Chapter 2 welding consumables100Chapter 2 welding consumables101Chapter 2 welding consumables102 力学性能试验 测氢试验 抗裂性试验 焊条工艺性能鉴定 其他特殊性能试验试验和调整配方阶段是确定焊条配方的决定性阶段。
试验和调整配方阶段是确定焊条配方的决定性阶段通常首先调整焊条的工艺性能，再调整焊缝的各项性通常首先调整焊条的工艺性能，再调整焊缝的各项性能使之达到设计要求能使之达到设计要求Chapter 2 welding consumables103焊条制造：把按照配方比例要求混合均匀的药皮材料涂敷到规定长度的焊芯上去制造工艺过程：焊芯盘条矿石类铁合金化工产品水玻璃原材料检验分析去锈拉拔洗选烘干淬火破碎粉碎配料混合校直切断粉碎筛分筛分钝化筛分处理配制压涂药皮，磨头磨尾配料、搅拌成涂料晾干烘焙检验包装Chapter 2 welding consumables104焊芯盘条去锈拉拔校直-切断除油锈碳钢焊芯长度一般为400450mm将药皮材料制成一定粒度的粉状；硅铁、锰铁等铁合金应进行钝化处理钝化处理：采用焙烧或用高锰酸钾浸泡等方法，使铁合金颗粒表面产生一薄层氧化膜，以防止其与水玻璃接触时发生化学反应（药皮发泡）Chapter 2 welding consumables105水玻璃在焊条制造中用来作粘结剂它是碱金属硅酸盐，俗称泡花碱焊条工业用水玻璃为液态.水玻璃还有造渣稳弧作用种类：钾水玻璃、钠水玻璃、钾钠水玻璃等。
Chapter 2 welding consumables106O%R%SiO22m系数，对于钠水玻璃为1.032，对于钾水玻璃为1.562模数表示水玻璃的分子组成模数越小碱性越强一般认为m30%)中硅（SiO2 10-30%)低硅（SiO230%)中Mn（MnO 15-30%)低Mn（MnO 2-15%)无Mn（MnO30%)中F（CaF2 10-30%)低F（CaF210%)3.按熔炼焊剂化学成分分类按熔炼焊剂化学成分分类Chapter 2 welding consumables119 由由Al O、CaO、MgO、CaF 等组成，基本不等组成，基本不含含SiO、MnO、FeO等氧化物，对金属没有氧等氧化物，对金属没有氧化作用Chapter 2 welding consumables120（一）焊剂的型号（一）焊剂的型号焊剂型号根据国家标准划分，划分原则是根焊剂型号根据国家标准划分，划分原则是根据埋弧焊焊缝金属的力学性能据埋弧焊焊缝金属的力学性能HJ X1 X2 X3 HXXX3、4、50 焊态 1 HT0 6Chapter 2 welding consumables121Chapter 2 welding consumables122焊剂牌号形式上与焊剂型号相同，但数字含义焊剂牌号形式上与焊剂型号相同，但数字含义不同。
不同Chapter 2 welding consumables123(3)第二位数字表示焊剂中第二位数字表示焊剂中SiO2、CaF2含量含量焊剂 低硅低氟 焊剂 中硅低氟焊剂 高硅低氟 焊剂 低硅中氟焊剂 中硅中氟 焊剂 高硅中氟焊剂 低硅高氟 焊剂 中硅高氟焊剂 待发展(4)第三位数字表示同一类型焊剂的不同牌号第三位数字表示同一类型焊剂的不同牌号 按0、1、2、3、4、5、6、7、8、9顺序排列(5)对同一牌号焊剂生产两种粒度时，在细粒产对同一牌号焊剂生产两种粒度时，在细粒产品后加一个细字品后加一个细字Chapter 2 welding consumables124例如：例如：HJ431表示埋弧焊及电渣焊所用焊剂，表示埋弧焊及电渣焊所用焊剂，高锰高硅低氟型高锰高硅低氟型HJ 4 3 1埋弧焊机电渣焊用熔炼焊剂高锰型高硅低氟型牌号编号为1符合GB HJ401-H08AChapter 2 welding consumables1252.烧结焊剂(1)牌号前“SJ”表示埋弧焊用烧结焊剂(2)牌号第一位数字：表示熔渣的渣系(3)牌号第二位、第三位数字：表示统一渣系类型焊剂中不同牌号的焊剂，按01、02、09顺序编排。
SJ 1 X X 氟碱型SJ 2 X X 高铝型SJ 3 X X 硅钙型SJ 4 X X 硅锰型SJ 5 X X 铝钛型SJ 6 X X 其他型Chapter 2 welding consumables126 良好的冶金性能良好的冶金性能 适宜的化学成分、良好的力学适宜的化学成分、良好的力学性能，较强的抗气孔、抗裂能力性能，较强的抗气孔、抗裂能力 良好的工艺性能良好的工艺性能 电弧稳定，焊缝成形良好，脱电弧稳定，焊缝成形良好，脱渣易，有毒气体少渣易，有毒气体少 颗粒粒度颗粒粒度 普通颗粒粒度普通颗粒粒度 8-40目目(8目的粗粒目的粗粒 2%)；细颗粒粒度；细颗粒粒度60-14目目(14目粗粒目粗粒 2%)含水量含水量 0.10%机械夹杂物含量机械夹杂物含量 0.3%含含S 0.06%;P 0.08%Chapter 2 welding consumables127 以硅酸盐为主的焊剂，以硅酸盐为主的焊剂，SiO2 30%因因SiO2 多，有向焊缝过渡硅的作用多，有向焊缝过渡硅的作用可分为高硅高锰焊剂、高硅中锰焊剂、高硅可分为高硅高锰焊剂、高硅中锰焊剂、高硅低焊剂、高硅无锰焊剂低焊剂、高硅无锰焊剂。
含含Mn高的焊剂有向焊缝过渡高的焊剂有向焊缝过渡Mn的作用Mn的过渡与焊丝含的过渡与焊丝含Mn量有关焊丝含量有关焊丝含Mn量越量越低，通过焊剂过渡低，通过焊剂过渡Mn的效果越好的效果越好Chapter 2 welding consumables128使用高硅焊剂焊接时，焊丝不必再特意加Si焊接低碳钢或某些合金钢时，焊剂与焊丝的配合方式为：(1)高硅低锰或无锰焊剂+高锰焊丝 (Mn=1.5%1.9%)(2)高硅中锰焊剂+含锰焊丝 （Mn=0.8%1.1%）(3)高硅高锰焊剂+低碳钢焊丝或含锰焊丝 （应用最广）Chapter 2 welding consumables129含 SiO2 数量较少，CaO,FeO,MgO量较多，碱度较高，属于弱氧化性焊剂中硅焊剂配合适当焊丝可焊接合金结构钢弱氧化性中硅焊剂，焊缝金属含氧量较低，韧性要高一些但焊缝金属含量较高，抗冷裂纹能力弱在中硅焊剂中加相当数量FeO，氧化性,.这种焊剂为中硅氧化性焊剂，用于焊接高强钢Chapter 2 welding consumables130焊剂由焊剂由 MgO-CaF2-Al2O3-CaO 组成，对金属基组成，对金属基本无氧化作用，配合相应焊丝可焊接高合金钢，本无氧化作用，配合相应焊丝可焊接高合金钢，如不锈钢等。
如不锈钢等以以MnO、SiO2、CaF2为主，配以为主，配以CaO、MgO、Al2O3形成一系列酸碱性渣形成一系列酸碱性渣SiO2与与MnO搭配搭配造渣造渣 （SiO2）+（MnO）=（MnOSiO2）高温还原高温还原 SiO2+Fe=Si+FeO（FeO）FeOChapter 2 welding consumables131 焊剂 类型 配用焊丝 用途HJ130 无锰高硅低氟 H10Mn2 低碳、低合金钢 如16MnHJ230 低锰高硅低氟 H08MnA,H10Mn2 低碳、低合金钢HJ260 低锰高硅中氟 Cr9Ni9 不锈钢、轧辊HJ330 中锰高硅低氟 H08MnA、H08Mn2、H10MnSi Q235,20g,16Mn,15MnTiHJ430 高锰高硅低氟 H08A、H10Mn2A、H10MnSi1 低碳、低合金钢 HJ431 高锰高硅低氟 H08A、H10Mn2A、H10MnSi1 低碳、低合金钢 Chapter 2 welding consumables132n 高硅高锰焊剂低碳钢焊丝（或低Mn钢丝）HJ431(430,433)+H08A(H08MnA)焊缝：低C、某些低合金钢结构n 高硅中锰低氟焊剂低Mn或中Mn焊丝 HJ330+H08MnA(H08Mn2A)焊接低合金结构钢或C钢重要构件 n 高硅无锰（或低锰）低氟高锰焊丝 HJ130(HJ230)H10Mn2 低合金重要结构n 中硅弱氧化性焊剂合金钢丝 HJ150+H2Cr13 耐磨堆焊 n 低硅碱性焊剂（高氟）高合金钢丝 HJ172+H19-9 Cr-Ni不锈钢焊接Chapter 2 welding consumables133“SJ”系列烧结焊剂是采用硅酸盐、碳酸盐、金系列烧结焊剂是采用硅酸盐、碳酸盐、金属氧化物、氟化物及铁合金、纯金属等粉剂按属氧化物、氟化物及铁合金、纯金属等粉剂按照焊接冶金要求配成不同酸碱度的焊剂。
照焊接冶金要求配成不同酸碱度的焊剂烧结型焊剂通过成粒、低温干燥和高温烧结等烧结型焊剂通过成粒、低温干燥和高温烧结等工艺制成工艺制成烧结型焊剂不但具有优良的焊接工艺，最大优烧结型焊剂不但具有优良的焊接工艺，最大优点是可通过焊剂向焊缝金属渗合金，从而降低点是可通过焊剂向焊缝金属渗合金，从而降低了对焊丝化学成分的成本，是当前世界上广泛了对焊丝化学成分的成本，是当前世界上广泛采用的一种新型焊接材料采用的一种新型焊接材料Chapter 2 welding consumables1341.烧结焊剂可加脱氧剂，脱氧充分熔炼焊剂不烧结焊剂可加脱氧剂，脱氧充分熔炼焊剂不能加脱氧剂能加脱氧剂2.烧结焊剂可加合金剂，合金化能力强烧结焊剂可加合金剂，合金化能力强3.碱度高，冶金效果好，焊缝综合力学性能好碱度高，冶金效果好，焊缝综合力学性能好4.抗气孔（抗锈）能力强抗气孔（抗锈）能力强5.生产成本低（生产成本低（1/31/2），节能，生产效率高节能，生产效率高6.焊缝化学成分易随焊接参数变化而波动；吸潮焊缝化学成分易随焊接参数变化而波动；吸潮性大，易增加焊缝含氢量，焊前必须烘干性大，易增加焊缝含氢量，焊前必须烘干。
烧结焊剂的特点（与熔炼焊剂相比）烧结焊剂的特点（与熔炼焊剂相比）Chapter 2 welding consumables135(1)SJ 101 氟碱型，碱性焊剂，灰色圆形颗粒成分：SiO2+TiO2=25%，CaO+MgO=30%，CaF2=20%；Al2O3+MnO=25%配合焊丝：H08MnA、H08MnMoA H10Mn2等 可焊接低合金结构钢用于锅炉、压力容器等重要构件；焊缝具有较高的低温冲击韧度2)SJ 301 硅钙型，中性焊剂，黑色圆形颗粒成分：SiO2+TiO2=40%，CaO+MgO=25%，CaF2=10%，Al2O3+MnO=25%配合焊丝：H08MnA、H08MnMoA H10Mn2等 焊接普通结构钢、锅炉等重要构件；适合双面单道焊Chapter 2 welding consumables136(3)SJ 401 硅锰型，酸性焊剂，灰褐色到黑色圆形颗粒成分：SiO2+TiO2=25%，CaO+MgO=10%，Al2O3+MnO=40%配合焊丝：H08A 焊接低碳、低合金钢；用于矿山机械及机车车辆等构件；工艺性好、抗气孔性强4)SJ 501 铝钛型，酸性焊剂，深褐色圆形颗粒。
成分：SiO2+TiO2=30%，Al2O3+MnO=55%，CaF2=5%配合焊丝：H08A、H08MnA 焊接低碳钢、16Mn、15MnV，用于船舶、锅炉等构件，抗气孔性强，对少量铁锈、高温氧化膜不敏感Chapter 2 welding consumables137(5)SJ 502 铝钛型，酸性焊剂，灰褐色圆形颗粒成分：SiO2+TiO2=45%，Al2O3+MnO=30%，CaO+MgO=10%，CaF2=5%配合焊丝：H08A 焊接低碳钢、低合金结构钢等重要等构件，锅炉、压力容器等、焊接质量好总之，烧结焊剂具有松装密度较小，熔点较高等特点，适用于大线能量焊接此外，焊接特殊钢种时，宜选用烧结焊剂Chapter 2 welding consumables138熔炼焊剂与烧结焊剂比较Chapter 2 welding consumables139药芯焊丝焊丝是焊接时作为填充金属或同时作为导电用的金属丝，它是埋弧焊、气体保护焊、自保护焊、电渣焊和气电立焊等工艺方法的焊接材料随着焊接技术的发展，焊丝的消耗量不断增加Chapter 2 welding consumables140焊丝有多种分类方法，常用分类方法为：Chapter 2 welding consumables141焊丝型号是国家标准规定的，能反映焊丝的主要特征。
1.实心焊丝的型号气体保护焊用碳钢、低合金钢焊丝型号ER X XX表示焊丝表示熔敷金属抗拉强度最低值,kgf/mm2字母或数字，表示焊丝化学成分分类代号Chapter 2 welding consumables142型号由焊丝类型代号和焊缝金属力学性能两部分组成第一部分以英文字母“EF”表示药芯焊丝代号，代号后面第一位数字表示主要适用的焊接位置：0-平焊和横焊，1-全位置焊代号后面第二位数字或字母为分类代号第二部分在短横线后面用四位数字表示焊缝金属的力学性能前两位表示最小抗拉强度值，后两位表示夏比冲击功的温度代号Chapter 2 welding consumables143EF X XX X X X表示药芯焊丝表示适用的焊接位置焊丝分类代号表示焊缝金属最小抗拉强度值ak 27J所对应试验温度代号ak 47J所对应试验温度代号0505150,1EF x 1 氧化钛型 CO2焊丝 单道和多道焊EF x 2 氧化钛型 CO2焊丝 单道焊EF x 3 氧化钙-氟化钙型 CO2焊丝 单道和多道EF x 4 自保护焊丝 直流反接EF x 5 自保护焊丝 直流正接EF03-5042Chapter 2 welding consumables144牌号字母“H”表示焊接用实心焊丝。
H后的一位或两位数字表示含碳量化学元素符号及其后面的数字表示该元素大致的百分含量，含量小于1%时省略结构钢焊丝牌号尾部的A、E分别表示优质和高级优质品（S、P含量低）Chapter 2 welding consumables145牌号第一个字母“Y”表示药芯焊丝第二个字母及其随后的三位数字与焊条牌号编制方法相同牌号中短横线后的数字，表示焊接时的保护方法：1-气保护，2-自保护，3-两用，4-其他方式有特殊性能和用途时，在牌号后面加注起主要作用的元素和主要用途的字母，不超过两个结构钢焊缝金属抗拉强度不低于420MPa钛钙型，交直流两用气保护Chapter 2 welding consumables146牌号前两个字母“HS”表示焊丝牌号第一个数字表示焊丝化学组成类型：1堆焊硬质合金，2铜及铜合金 3铝及铝合金，4铸铁牌号第二、三位数字表示同一类型焊丝的不同牌号焊丝铜及铜合金类型牌号编号为21Chapter 2 welding consumables147实心焊丝是目前最常用的焊丝，广泛应用于各种自实心焊丝是目前最常用的焊丝，广泛应用于各种自动和半自动焊接工艺中可分为碳素结构钢焊丝、动和半自动焊接工艺中。
可分为碳素结构钢焊丝、合金结构钢焊丝和不锈钢焊丝三类合金结构钢焊丝和不锈钢焊丝三类Chapter 2 welding consumables148Chapter 2 welding consumables149活性焊丝不仅使飞溅率降低、焊速提高，而且焊缝熔透良好、表面光滑、脱渣性好，焊缝冲击韧性和抗气孔能力改善Chapter 2 welding consumables150Chapter 2 welding consumables151药芯焊丝是由薄钢带卷成圆形钢管或异型钢管，管内填满一定成分的药粉后经拉制而成的一种焊丝这是一种很有发展前途的焊接材料，目前正在取代焊条和实心焊丝Chapter 2 welding consumables152钛型焊丝焊道成形美观，焊接工艺性能良好，但焊缝的抗裂性和韧性稍差；碱性焊丝焊缝抗裂性及韧性优良，而焊道成形和焊接工艺性能稍差；钙钛型焊丝介于两者之间金属型焊丝的焊接特性类似于实心焊丝，在抗裂性和熔敷效率方面优于造渣型焊丝Chapter 2 welding consumables153（二）药芯焊丝截面形状O型梅花型T型E型双层药芯Chapter 2 welding consumables154（二）药芯焊丝截面形状截面形状越复杂、越对称，电弧越稳定，药芯的冶金反应和保护作用越充分，熔敷金属含氮量越少。
但随着焊丝直径的减小，上述差别逐渐缩小当直径小到1.6mm时，电弧稳定性和冶金性能基本趋于一致目前2.0以下的小直径焊丝一般采用O型截面，2.4mm以上的大直径焊丝多采用E型或双层等复杂截面Chapter 2 welding consumables1551.焊接飞溅小 药芯中加入了稳弧剂，电弧燃烧稳定；熔滴为均匀的喷射过渡2.焊缝成形美观 熔渣对焊缝成形有良好作用3.熔敷速度高于实心焊丝 药芯焊丝电流密度高，焊丝熔化速度快4.可进行全位置焊接，并可采用较大焊接电流效率高、飞溅小、合金化Chapter 2 welding consumables156熔敷速度（W）比较Chapter 2 welding consumables157以焊条为重点内容，在焊接。