烘干质量不仅影响着焊条的质量,而且对焊条的成品率和技术经济指标,也有重要的影响。在实际生产中,往往由于设备故障、责任事故或烘干工艺不当等,造成大量已近成品的焊条报废,致使前功尽弃,损失严重。为此,各焊条厂对焊条的烘干都极为重视。
一、焊条的烘干过程及其意义
刚压出的焊条,药皮中含有较多的水分(一般约为4%～5%),称为湿焊条。未经烘干的湿焊条,不仅药皮强度低、易损伤、粘联、变形、起泡等,而且从焊接冶金上讲,也满足不了焊接质量的要求。因此,焊条必须进行烘干,烘干后才能保管和使用。 焊条的烘干,就是将湿焊条置于烘干炉中,通过加热,使药皮中的水分逐渐排除,使药皮干固、牢靠地包复在焊芯上,从而使药皮具有较高的强度和耐吸潮性,并保持焊条药皮的成形性(形状和尺寸)和完整性的过程。
在焊条烘干过程中,药皮水分的排除,是蒸发——扩散——蒸发的过程,即先是药皮表面进行水分蒸发,继而内层水分沿药皮组成物、颗粒间的间隙(毛细管),不断向表皮扩散而被蒸发。伴随
药皮内水分排除和减少,药皮组成物颗粒间互相接触而聚集,水玻璃发生缩聚和固化,增加了药皮强度和耐吸潮性,使药皮牢固地包复在焊芯周围。
水分的蒸发速度是与药皮的表面积、温度、环境湿度、气体流动速度等有关。当温度越高,湿度越小,气体流速越大,则蒸发越快,反之则慢。毛细管作用越强,越有利于内层水分的扩散。
水分蒸发速度应适宜,过快的蒸发速度,易使药皮表层干固,阻碍内层水分继续向外扩散,当达到一定压强时,会导致药皮开裂;若蒸发速度过慢,药皮内的水分较高,所需干燥的时间增长,有利于药皮中的铁合金与水玻璃发生反应而产生气体,会导致药皮起泡、变质。为此,焊条药皮水分必须有一个适宜的蒸发速度,才能保证焊条的烘干效果。
(一)焊条晾干或低温干燥
将湿焊条在室温条件下,自然干燥的过程,称为晾干。晾干时,室温一般不低于15℃,相对湿度最好为50%～55%,晾干时间,螺旋式涂粉机生产的焊条为8～18h;可根据具体条件和焊条
的品种、规格酌情掌握。在晾干场地,应适当改善通风条件。自然晾干虽可以节约能源,但所需时间长、面积大、重复劳动多,劳动条件差,大批量生产时不宜采用。
低温烘干是将湿焊条摆放在具有加热和排潮装置的烘干房或烘干炉中进行干燥,也叫人工强制晾干。烘干温度一般为40～60℃,时间为4～8h,这样就缩短了时间,减少了占地面积,能源消耗较少,提高了质量,常为焊条厂所采用。
晾干或低温烘干的目的,在于将湿焊条中的水分部分排除掉,为高温洪焙做好准备。防止焊条粘联、起泡,提高焊要的烘干质量。在实际生产中,常用指甲压焊条药皮,以无指甲压痕为低温烘干合格后,方可转入高温烘焙。
(二)焊条的高温烘焙
在高温烘干炉中,以较高的温度,将已晾干(或低温烘干)的焊条进行烘干,使其水分继续排除。这种使药皮干固的工艺过程,称为高温烘焙。
高温烘焙时,一般经低温、中温、高温并保温一定时间,冷却、出炉(一般为100℃以下)等过程。
由于焊条品种、规格的不同,高温烘焙工艺的最高控制温度、保温时间等,也有很大的差异。经高温烘焙后的焊条,药皮中的含水量一般要求为：酸性焊条≤1%(纤维素型焊条例外);碱性焊条≤0.4%。
二、焊条的烘干特点及主要工艺要求
不同的焊条,具有不同的烘干特点,其烘干工艺,也有较大的差异。为此,将几种典型焊条的烘干特点及其工艺要求进行概述。
(一)酸性碳钢焊条
酸性碳钢焊条药皮中,一般含有较多的云母和少量的有机物(木粉,微晶等)等弹性材料,使药皮具有较好的透气性和排水作用,易于烘干。所以,低温烘干(或晾干)的时间可以缩短;高温烘干时,升温速度可加快,以节约时间和能源,并可达到良好的烘干效果。其烘干温度为200～250℃。如E4303焊和要的烘干工艺：当用箱式烘干炉烘干时,一般为随炉升温,于200～220℃,保温1h,随炉降温度至100℃以下出炉。
(三)碱性焊条
碱性焊条药皮中含有较多的大理石、氟石和铁合金,药皮的毛细管作用弱,透气性差,常用钠或钾钠高模数水玻璃作粘结剂,水分扩散速度慢,排出困难,药皮中的铁合金易与水玻璃发生化学反应,使药皮起泡、变质,加之所用水玻璃粘性较大,易产生焊条粘连、药皮变形等。因此,这类焊条的烘干要求较酸性焊条严格。焊条在高温烘干前必须进行低温烘干或自然晾干。若采用自然晾干时,也必须控制室温、湿度、通风条件及晾干时间,待干燥后,才能进行高温烘干。对周期箱式烘干炉,高温烘干时,在低温阶段(100℃以下)应多次排潮,延长低温时间,严格控制升温速度,不可太快,一般约为50℃/h,升温速度太快易产生药皮开裂或药皮粘连。一般烘干温度为370～400℃,保温1.5～2h左右。在某些特殊条件下,最高烘干温度可高达450℃。在焊条实际生产中,多采用低温和高温分炉烘干。碱性焊条的烘干工艺参数如图4-41所示。
(四)不锈钢焊条
不锈钢焊条,一般说来是用不锈钢作焊芯的。而不锈钢的线膨胀系数远高于碳钢,一般均大于药皮的线膨胀系数,故这类焊条烘干的困难是在于极易产生药皮裂纹。
不锈钢焊条药皮类型有酸性(以金红石为主)和碱性(以大理石、氟石为主)两类,由于大都采用
油压式焊条涂粉机进行生产,水玻璃的模数、浓度较高,粘性较大,易发生焊条粘连、裂纹等缺陷,所以这类焊条,高温烘干前应进行低温烘干。高温烘干时,升温速度应慢,避免急冷、急热。碱皮不锈钢焊条的烘干温度为 300～350℃,保温1.5h;金红石型药皮的不锈钢焊条一般烘干温度为250～300℃,保温1～1.5h;而对含有较多硅铝酸盐的金红石型不锈钢焊条为300～340℃,保温1.5～2h。对碳钢芯不锈钢焊条,其烘干工艺参数可较同类型药皮的不锈钢芯焊条约高20～40℃。
电焊条药皮材料使用简介
1.1大理石
熔点：2572℃
a 在焊接过程中所起的作用 (1)脱硫
(2)稳弧
(3)分解CO2,保护焊缝不被氧化、氮化
(4)造成短渣,使方向性焊接方便
(5)脱磷(间接)
b.用量过多的现象
(1)增加药粉熔点,减慢焊接速度,使焊缝成型粗糙
(2)熔点高使渣粘度增加,易使焊缝产生内气孔
c.主要化学成分
CaCO3≥95 S≤0.03 P≤0.03
d.在焊条药皮中的作用
主要的作用是造渣和造气,其次还有稳弧和提高熔渣的碱度以及脱硫等作用
e.对焊接工艺性能的影响
随着CaCO3含量的增高,脱渣率、飞溅率和耗电量相应增加
1.2萤石
熔点：1375℃
(1)为强稀释剂,使焊缝中气体易于逸出
(2)能脱硫,并与氢结合成HF而挥发,减少氢白点倾向
(3)属高电离元素,破坏电弧稳定,含量大于10%就会使交流焊接困难,必须加入很强的稳弧剂,才有可能用交流电
(4)与氢结合生成的HF易挥发且有毒,在密封容器内使用需加强劳动保护,但萤石本身无毒
a.主要化学成分
CaF2≥96 S≤0.03 P≤0.02
b.在焊条药皮中的作用
萤石是低氢型焊条的一种重要材料,其主要作用是造渣,在碱性渣里,它能降低渣的熔点,粘度
和表面张力,增加渣的流动性,可以减少焊缝金属中的气体杂质,有一定的去氢作用。
c.对焊接工艺性能的影响
萤石的颗粒度对焊接工艺性能,如飞溅、脱渣没有明显的影响,CaP2含量越高,脱渣性能越好。
烘干炉 1.3钛铁矿
系混合物,熔点要根据TiO2、FeO、Fe2O3含量确定
(1)促使熔滴以雾状过渡
(2)促使焊缝成型细而光滑
(3)我国资源丰富,可替代进口,立足国内资源
(4)钛铁矿各地成分不一,要定点供应,使用前要通过处理
(5)过量的使用,因含FeO和Fe2O3多,需提高锰铁用量来还原
(6)有助于提高焊速,使焊缝易脱渣,但对方向性焊接和飞溅不利
a.主要化学成分
TiO2≤45 FeO 35～40 Fe2O3≤10 S≤0.03 P≤0.02
b.在焊条药皮中的作用
在药皮中的作用是造渣,钛铁矿中的TiO2一般在50%以上。我国的钛铁矿资源极为丰富,由于钛铁矿型焊条的熔渣性能稍差于钛钙型焊条。目前,钛铁矿型焊条在我国应用尚少。
1.4还原钛铁矿
熔点为1200～1250℃
(1)还原性好,含Fe约35%左右
(2)电弧稳定,熔池平静
(3)增加熔敷效率
(4)使金属的细雾状过渡,电弧柔和
(5)焊缝成型美观,溶渣覆盖好
缺点：
(1)过量使用压涂较困难
(2)过量使用焊板温度高,溶渣变稀
a.主要化学成分
TiO2≥52 C≤0.20 FeO≤9 S≤0.035 P≤0.040
b.对焊接工艺性能的影响
随着还原钛铁矿中FeO含量的增多,焊接工艺性能的各项参数都受到影响,其中尤以脱渣最明显。
试验结果表明粗的比细的稍好。
1.5天然金红石
TiO2 熔点1560℃
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