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烧结焊剂的关键特性与选型建议


烧结焊剂是继熔炼焊剂之后发展起来的新型焊剂。黏结焊剂与烧结焊剂都属于非熔炼焊剂。黏结焊剂又称为低温烧结焊剂,烧结焊剂又称为高温烧结焊剂。由于黏结剂与烧结焊剂并无本质不同,因此可以将它们归为一类。

烧结焊剂具有灵活的合金成分调节功能,是其主要优劣之一。这种焊剂的独特特点表现在以下几个方面:

①这种生产方式具有连续生产能力,同时提供良好的劳动条件。成本较低,通常只有熔炼焊剂成本的1/3至1/2,为企业节省了大量的成本支出。
②焊接过程中,焊剂碱度是一个非常重要的参数。值得一提的是,焊剂的碱度是可以进行较大范围的调节的。对于熔炼焊剂来说,其最高碱度大约为2.5左右。而对于烧结焊剂来说,即使其碱度高达3.5,仍然能够保持稳定性和良好的脱渣效果,同时适用于交直流两种电源,且对烟尘的产生也较少。目前研究与开发窄间隙埋弧焊接都采用高碱度的烧结焊剂。
③由于烧结焊剂碱度高,冶金效果好,所以能获得较好的强度、塑性和韧性的配合。
④焊剂中可加入脱氧剂及其他合金成分,具有比熔炼焊剂更好的抗锈能力。
⑤焊剂的松装密度较小,一般为0.9~1.2/cm3,焊接时焊剂的消耗量较少。可以采用大的焊接电流值(可达2000A),焊接速度可高达150m/h,适用于多丝大电流高速自动埋弧焊工艺。
⑥烧结焊剂颗粒圆滑,在管道中输送和回收焊剂时阻力较小。
⑦缺点是吸潮性较大。焊缝成分易随焊接工艺参数变化而波动。

烧结焊剂有以下几种:

1、SJ101

是氟碱型烧结焊剂,属于碱性焊剂。为灰色圆形颗粒状。焊剂成分为:ω(SiO2+TiO2)=25%,ω(CaO+MgO)=30%,ω(A12O3+MnO)=25%,(CaF2)=20%。配合H08MmA、H08MnMoA、H08Mn2MoA、H10Mn2等焊丝焊接多种低合金结构钢。焊接产品为锅炉、压力容器以及管道等重要结构,其焊缝金属具有较高的低温冲击韧度。它可用于多丝埋弧焊,特别适用于大直径容器的双面单道焊。

2、SJ301

是硅钙型烧结焊剂,属于中性焊剂,呈黑色圆形颗粒状。焊剂成分(质量分数)为:ω(SiO2+TiO2)=40%,(CaO+MgO)=25%,ω(A12O3;+MnO)=25%,ω(CaF2)=10%。配合H08MnA、H08MnMoA、H10Mn2等焊丝可焊接构钢、锅炉钢及管线钢等。这种焊丝可用于多丝快速焊接,特别适用于双面单道焊。由于它属于短渣,可以焊接小直径的管线。

3、SJ401

是硅锰型烧结焊剂,属于酸性焊剂,为灰褐色到黑色圆形颗粒状。焊剂成分(质量分数)为:ω(SiO2+TiO2)=25%,ω(Ca0+MgO)=10%,ω(A12O3+MnO)=40%。配合H08A焊丝可以焊接低碳钢及某些低合金钢,多应用于矿山机械及机车车辆等金属结构的焊接。其焊接工艺性能良好,具有较高的抗气孔性能。

4、SJ501

是铝钛型烧结焊剂,属于酸性焊剂,为深褐色圆形颗粒。焊剂成分(质量分数)为:ω(SiO2+TiO2)=30%,ω(A12O3+MnO)=55%,ω(CaF2)=5%。配合H08A、H08MnA等焊丝可焊接低碳钢及Q345(16Mn)、Q390(15MnV)等低合金钢,多应用于船舶、锅炉、压力容器的焊接施工中。该焊剂具有较强的抗气孔能力,对少量铁锈及高温氧化膜不敏感。

5、SJ502

是铝钛型烧结焊剂,属于酸性焊剂,为灰褐色圆形颗粒状。焊剂成分(质量分数)为:ω(MnO+A12O3)=30%,ω(A1O2+Si0)=45%,ω(CaO+MgO)=10%,ω(CaF2)=5%。配合H08A焊丝可以焊接重要的低碳钢及某些低合钢的重要结构,例如锅炉、压力容器等。当焊接锅炉膜式水冷壁时,焊接速度可达70m/h以上,焊接质量良好。

总之,烧结焊剂由于具有松装密度比较小,熔点比较高等特点,适用于大热量输入焊接。此外,烧结焊剂较容易向焊缝中过渡合金元素。因此,在焊接特殊钢种时宜选用烧结焊剂。熔炼焊剂与烧结焊剂的比较列于表3,可供选择焊剂时参考。

比较项目

熔炼焊剂

烧结焊剂

一般特点

熔点较低,松装密度较大,颗粒不规则,但强度较高,焊剂的生产中耗电量大,成本较高

熔点较高,松装密度较小,颗粒圆滑较规则,但强度低,可连续生产,成本较低

焊接工艺性能

高速焊接性能

焊道均匀,不易产生气孔和夹渣

焊道无光泽,易产生气孔、夹渣

大规范焊接性能

焊道凸凹显著,易粘渣

焊道均匀,容易脱渣

吸潮性能

比较小,可不必再烘干

比较大,必须烘干

抗锈性能

比较敏感

不敏感

焊缝性能

韧性

受焊丝成分和焊剂碱度影响大

比较容易得到高韧性

成分波动

焊接规范变化时成分波动较小

成分波动较大

多层焊性能

焊缝金属的成分变动小

焊缝成分变动较大

脱氧性能

较差

较好

合金剂的添加

十分困难

可以添加