目前埋弧焊普遍使用的焊剂共有三种,分别是熔炼焊剂、陶质焊剂、烧结焊剂[12]。由于熔炼型焊剂在冶炼中,冶炼工艺一般采用碳质炉衬和石墨电极,不可避免地向焊剂过渡较多的碳,因此熔炼型焊剂通常向焊缝金属增碳较多,且不稳定;另外,熔炼型焊剂不具备合金过渡特性,难于保证焊剂合金过渡特性的要求,导致在强度级别要求较高的情况下,给合金焊丝的制造提出了更高的要求。再加上烧结焊剂制造成本较低,相比制造熔炼焊剂节能约20%,并且无污染,更适合高速焊接,所以,现在国内外研制的新型焊剂大都是烧结焊剂[13,14,15]。当然,烧结焊剂也有一些不可避免的缺点,我国焊接研究者针对烧结焊剂进行了大量改进[16,17,18]。烧结焊剂在全国各个领域都取得了良好的经济效益,社会效益,基本能够取代熔炼焊剂。78317
烧结焊剂的好处远多于熔炼焊剂。其不仅生产成本低,节能达到20%。而且碱度范围大,更适合埋弧焊,并且可以焊接一些可焊性较差的材料。烧结焊剂与熔炼焊剂相比,更适合埋弧焊,因为它堆积密度小,渣壳很薄,用量只有1/4。而且方便在烧结焊剂中加入一些脱氧剂等等,较为灵活。烧结焊剂符合我国发展的政策,更符合生产应用条件。我国正在大力发展烧结焊剂。烧结焊剂还虽然生产成本低,但是其生产工艺并不简单。烧结焊剂因为需要有水玻璃作为粘结剂,湿混后含有较多的水分,并且很难做到颗粒均匀。烧结后也容易形成一些结块,生产工艺并不简单。研制出优良的埋弧焊烧结焊剂,还需要设计出优秀的配方,而这一切,都需要科学技术的推进,都需要深入地研究。论文网
烧结焊剂在西方发达国家应用比例约占90%,而在我国,仅占30%。目前来说,我国焊剂的发展仍落后于发达国家。比如我国现在大量使用的船用烧结焊剂,具有碱度低,活度高,焊缝金属扩散氢含量高等缺点[19],而难以获得高韧性的焊缝金属,而且不能很好的适应大线能量多丝焊接,应用于大线能量高速焊接时,常会出现咬边、压铁水等焊接缺陷,并且焊道不整齐,焊缝表面质量差,不能满足现在大型船舶建造的要求。而且烧结焊剂制造过程中,颗粒度的均匀性也较难控制,需要较高的技术水平。
从我国各个领域烧结焊剂的研究方向看,烧结焊剂主要应用于以下领域[20]:
(1)钢管焊接方向,研究和开发适应X80及以上级别钢管焊接的高强度、高韧性、高速度的烧结焊剂。
(2)高强度钢的焊接方面,烧结焊剂的研究主要集中在如何提高熔敷金属的低温冲击韧性,解决主要是通过合理的合金化细化晶粒,获得针状体素体组织。
(3)堆焊方面,开发适用于各种用途的系列堆焊焊剂。如堆焊锻模、切削工具、高速耐磨机件、轧辊、连铸辊用的烧结焊剂。特别是开发和改进丝极、带极、药芯焊丝用的烧结焊剂。
(4)低氢型焊剂的研究。低氢型焊条是通过碱性药皮来实现的,碱性渣系对烧结焊剂埋弧焊的扩散氢含量的影响规律已经有过研究,但这种影响规律尚不明确。焊剂行业应该研究低氢型的烧结焊剂,以满足高强钢焊接的要求。
(5)高效铁粉型焊剂。某些行业为了提高焊接效率和熔敷效率,要求使用铁粉型烧结焊剂。这对于焊剂选用何种渣系、采用的脱氧形式以及对铁粉的要求应加以研究和探讨。
(6)船用大线能量单面埋弧焊双面成形的表面烧结焊剂和衬垫焊剂的研制。尽管国内已有了同类型的产品,但是品种单一,应用范围窄,并且无论是从工艺性能还是冶金和力学性能上比较,都与进口焊剂有较大的差距。目前国内该生产工艺所使用的焊剂绝大部分仍然依赖进口。