焊条的组成及作用

基础知识

焊条是涂有药皮的供焊条电弧焊用的焊接材料。焊条电弧焊时，焊条既作电极，又作填充金属，熔化后与母材熔合形成焊缝。因此，焊条的性能将直接影响电弧的稳定性，焊缝金属的化学成分、力学性能和焊接生产率等，焊条如图4-4所示。

图4-4  焊条

任务实施

一、焊条的组成

焊条由焊芯和药皮组成，如图4-5所示。

图4-5  焊条组成

焊条前端药皮有45°左右的倒角，以便于引弧，在尾部有段裸焊芯，长约10～35 mm，以便于焊钳夹持和导电，焊条长度一般在250～450 mm之间。焊条直径是以焊芯直径来表示的，常用的有 2、 2.5、 3.2、 4、 5、 6等几种规格。

焊芯是指焊条中被药皮包覆的金属芯。焊芯一般是一根具有一定长度及直径的钢丝。

焊条药皮是指涂在焊芯表面的涂料层。药皮在焊接过程中分解熔化后形成气体和熔渣，在焊接过程中起到极为重要的作用。

实践证明，焊芯和药皮之间要有适当的比例，这个比例就是焊条药皮与焊芯（不包括夹持端）的质量比，称为药皮的质量系数，用Kb表示。Kb值一般在40%～60%之间。

二、焊条各组成部分的作用

1.焊芯

（1）焊芯的作用 焊接时，焊芯有两个作用：一是传导焊接电流，产生电弧把电能转换成热能；二是焊芯本身熔化作为填充金属与液体母材金属熔合形成焊缝。

焊条电弧焊时，焊芯金属占整个焊缝金属的50%～70%。所以，焊芯的化学成分直接影响焊缝的质量。作为焊芯用的钢丝都单独规定了它的牌号与成分。如果用于埋弧自动焊、电渣焊、气体保护焊、气焊等熔焊方法作填充金属时，则称为焊丝。

（2）焊芯中各合金元素对焊接质量的影响见表4-1。

表4-1 合金元素对焊接质量的影响

续表

（3）焊芯的分类及牌号 用于焊芯的专用钢丝可分为碳素结构钢、合金结构钢、不锈钢等三类。焊条种类所用焊芯见表4-2。

表4-2 焊条种类所用焊芯

焊芯牌号编制方法：

①首字母“H”表示焊芯。

②字母“H”后的一位或两位数字表示含碳量。

③化学元素符号及其后面的数字表示该元素的百分含量数值。合金元素含量小于等于1%时，该元素化学符号后面的数字1省略。

④在结构钢焊丝牌号尾部标有“A”或“E”时，“A”表示为优质品，说明该焊丝的硫、磷含量比普通焊丝低；“E”表示为高级优质品，其硫、磷含量更低。

举例：

2.药皮

（1）焊条药皮的作用

①机械保护作用。焊接过程中，空气中的氧、氮及水蒸气浸入焊缝，会给焊缝带来不利的影响。不仅形成气孔，而且还会降低焊缝的机械性能，甚至导致裂纹。

气保护：在焊接时，焊条药皮熔化后产生大量的气体笼罩着电弧区和熔池，基本上把熔化金属与空气隔绝开来。这些气体中绝大部分是还原性气体（CO、H2等），能在电弧区、熔池周围形成一个很好的保护层，防止空气中的氧、氮侵入，起到了保护熔化金属的作用。

渣保护：焊接过程中药皮被电弧高温熔化后形成熔渣覆盖着熔滴和熔池金属，这样不仅隔绝空气中的氧、氮，保护焊缝金属，而且还能减缓焊缝的冷却速度，促进焊缝金属中气体的排出，减少生成气孔的可能性，并能改善焊缝的成形和结晶，起到渣保护作用。

②冶金处理作用

去除有害元素：进行脱氧、去硫、去磷、去氢等焊接冶金反应。

为焊缝补充合金元素：药皮中含有的合金元素过渡到熔池中，可改善焊缝金属的性能。

③改善焊接工艺性能。焊接工艺性能是指焊条使用和操作时的性能，包括稳弧性、脱渣性、全位置焊接性、焊缝成形、飞溅等。药皮改善焊接工艺性能，使电弧易引燃，燃烧稳定，飞溅小，焊缝成形美观，易脱渣，适宜全位置焊等。

（2）焊条药皮的组成 药皮的组成物有：矿物类（如大理石、氟石等）、铁合金和金属粉类（如锰铁、钛铁等）、有机物类（如木粉、淀粉等）、化工产品类（如钛白粉、水玻璃等）。药皮组成物的成分相当复杂，一种焊条药皮一般由八九种以上的原料组成，焊条药皮组成物按其在焊接过程中的作用可分为稳弧剂、造渣剂、造气剂、脱氧剂、合金剂、稀释剂、黏结剂及增塑、增弹、增滑剂八大类。焊条药皮组成物的名称、成分及主要作用见表4-3。

表4-3 焊条药皮组成物的名称、成分及主要作用

（3）焊条药皮的类型 按照药皮的主要成分可以确定焊条的药皮类型。由于药皮配方组成不同，致使各种药皮类型焊条的熔渣特性、焊接工艺性能以及焊缝金属力学性能有很大差别。即使是同一类型的药皮，不同牌号的焊条也因为药皮成分和配比不同，焊条的工艺性能等也会出现明显的差别。常用药皮类型的主要成分、性能特点、适应范围见表4-4。

表4-4 常用药皮类型的主要成分、性能特点、适应范围