J422焊条制作设计、生产现场应用工艺编制（一）、电焊条的设计原则、依据、要求1、设计原则技术上必须可靠，制造上必须可行，经济效益要好，卫生指标先进。2、设计依据 假设在室内、室温采用BX1-500焊机(以螺旋压涂机制作焊条)，用25钢制作试板，检验焊缝质量。分析25钢的化学成分和力学性能如表1表1 25 钢的化学成分和力学性能材料CSiMnSPCrNiMo其他250.220.300.170.370.500.800.0400.0400.250.25-机械性能冲击试验*m/2硬度测试HB热轧屈服点/2抗拉强度/2伸长率%收缩率%2846235091703、对焊条的要求 满足焊接接头的机械性能，全位置焊，交直流两用。（二）、电焊条的设计步骤 1、焊芯的选取焊芯的设计主要考虑焊条直径和焊条技术要求。焊条技术要求包括理化性能和合金元素的过渡等。当前国内焊材有数百种，其中大多数品种系选用H08A焊芯，将焊芯专用盘钢（一般为8）进行油锈清除，拉拔成合适的直径，经过校直，上光后切断成标准长度。 (低碳钢焊芯与焊缝成分见下表2、表3) 表2 J422 型焊条焊芯和熔敷金属的化学成分/%成分CMnSiSPH08A（3.2）0.0770.410.020.0170.019熔敷金属0.0720.350.10.0190.035差值-0.005-0.060.080.0020.016 表3 J422 型焊条熔敷金属的力学性能/%/MPa/MPa5/%a=180Ak/(J*-2)478.2434.128无裂140.12、药皮类型选定 药皮类型选定主要依据于被焊母材的机械性能，化学成分和其他特殊性能的要求以及被焊产品的工作条件，焊接工艺特性要求等方面进行选定。焊条药皮所用各种辅料技术均符合TH 15042003焊接材料用金属及铁合金、TH 1505-2003电焊条用矿产品、化工产品及有机物标准。a.钛钙型特点：药皮中含氧化钛30%以上，钙镁碳酸盐20%以下，焊条工艺性能良好，电弧稳定，再引弧较方便，飞溅小，熔深一般，脱渣容易，焊缝波形美观，可进行全位置焊接。药皮组成物用量范围（%）成分硅酸盐碳酸盐二氧化钛铁合金钛铁矿有机物质量分数/%254015222545101502539 药皮成分范围（%）SiO2 TiO2 MnOFeOMgO AI2O3CaO挥发成分10302035695251558812 10b.钛钙型改进方向 目的是主要降低成本，提高质量。 国外钛钙型焊条主要使用天然金红石，国内由于天然金红石资源较少，过去主要使用钛白粉和人造金红石。在焊条药皮中，钛白粉主要用于增塑，价位高，应尽可能采用其他材料代替或少用。目前，有在药皮中加入28%的滑石粉和614%的耐火粘土，代替钛白粉，或用海泡石代用，可是焊条压涂性能得到改善，使成本降低。此外，国内钛铁矿资源丰富，因此可代替金红石制造焊条，成本低。3、焊条药皮配方设计及分析 1） TiO2的作用 TiO2 在焊条药皮中主要起造渣作用，可以改善熔渣的流动性，促进焊缝金属还原产物的聚集并把它们排除到熔渣中。增加药皮中TiO2相对含量会使渣壳容易脱落，有效地缩短熔渣凝固温度区间，使熔渣形成所谓的“短渣”，同时还具有一定的稳弧作用。 电焊条所用辅料中含TiO2成分的材料有钛白粉、金红石、还原钛铁矿及钛铁矿等，以上各种材料由于TiO2含量及物理结构不同，在还条药皮中各起不同的作用。 钛白粉属化工产品，w(TiO2)一般在98%以上，在药皮中主要起增加塑性的作用。由于 钛白粉价格昂贵，粘稠度较低，在药皮中对周围药粉颗粒缺乏束缚力，会降低焊条药皮强度，并容易造成焊条尾部发红。目前在焊条配方设计中一般不用或少量使用。 金红石中，w(TiO2)一般在85%以上，具有稳弧造渣，调整熔渣物理性能，改善焊缝成型，减少飞溅等作用。是钛钙型焊条药皮中主要成分之一。还原钛铁矿是天然钛铁矿用碳或一氧化碳作还原剂，经1150左右焙烧反应产物即为还原钛铁矿。还原钛铁矿中w(TiO2)在55%以上，在焊接过程中可降低熔渣表面张力，利于焊缝成行，还原钛铁矿中的在熔池反应过程中与Fe0结合形成Fe0TiO2，减小了熔渣中的Fe0的质量、浓度，降低了熔渣的氧化性，可提高焊条抗气孔能力。 另外，还原钛铁矿在1150的熔烧过程中，产生一定数量的铁粉，铁粉在焊条药皮中具有改善焊接工艺性能的作用。2）硅酸盐的作用 硅酸盐使钛钙型焊条中的主要造渣剂之一，可调整熔渣的物理性能，降低熔渣表面张力，提高焊条熔化速度。同时还兼顾了改善焊条压涂性能的作用，可使药粉具有良好的塑性、弹性及粘接性。焊条药皮中硅酸盐通常选用长石、白泥、云母、海泡石等，应以Al2O3含量低为选用原则，否则熔渣的熔点和粘度会提高，并易使得焊缝近金属中夹杂件增多。 长石中一般为w(SiO2) 60%-70%，w(Al2O3)为15%20%，w(K2O+ Na2O)大于等于12%药皮中加入长石主要目的是造渣。它可降低熔渣碱度，细化熔渣颗粒，提高焊条电弧稳定性的作用。在空载电压低的交流电焊机施焊过程中，为避免此弧可适当增加长石的比例。当W（长石）12%以后，焊条端部容易出现局部熔蚀现象，造成飞溅增大，熔渣粘度显著下降，使焊缝成行变坏及脱渣困难。 云母在药粉中的主要作用是提高药皮的压涂性能及造渣，其含K2O及Na2O可能提高电弧稳定性。与其它硅酸盐一样，云母还有提高电弧电压、细化熔滴、提高焊条溶化系数的作用，除了改善焊条药皮压涂性能外，还有防止焊条烘干后使药皮开裂的作用，试验中发现：当药皮中云母相对含量提高时，容易增大飞溅，特别是当焊机电压较低时，容易出现断弧想象。 海泡石中主要成分为SiO2+MgO+nH2O，其微观组织形态为纤维状、毛发状、针状及细管状，集合体呈纤维状或似乱稻草交织状。其水化程度较好，粘稠高，有极好的吸水性和造浆性。考虑到降降药皮中Al2O3的 含量，故选用海泡石替代部分白泥、长石等，改善药粉的塑性及粘性，提高焊条表皮的光滑致密性。3）碳酸盐的作用 焊条药皮中碳酸盐在钛钙型焊条中使造气剂，又是碱性造渣剂，它可以增加熔渣流动性，降低产生气孔和氢白点的倾向，并对脱硫、脱磷、抗裂纹有利。碳酸盐的加入，使塑性和韧性有所改善，但用量应控制在15%以下。否则，容易使熔渣凝固温度区间加长，熔渣表面张大增大，消弱了钛钙型焊条“矩渣”的特点，使熔渣过于流动影响焊缝成形，不利于操作，特点是低空载电压的交流机施焊时容易断弧。综上所述，确定J422药皮配方如表4表4 J422型焊条药皮配方组成/%成分TiO2SiO2CaCO3铁合金有机物其它质量分数283413201014710354、经试验调整确定配方如表5表5 J422 型焊条药皮配方组成/%钛白粉金红石白泥云母长石大理石钛铁矿中碳锰铁水玻璃占干料百分比 71114881919141821（三）焊接药皮原材料的选用 一旦焊芯、药皮类型被选定后，即可依据焊条药皮中的成分要求来选取所需要的原材料。1、原材料分类与用途1)、金属及铁合金类 金属及铁合金在药皮中主要作用有两个，即冶金反应和合金化。冶金反应类：铝粉、硅铁、锰铁、钛铁，作用是脱氧、硫、磷；合金化类：金属铬、镍、钼铁、钒铁、钛铁、锰铁等，作用是过渡合金元素。2)、矿物类如：大理石、白云石、萤石、白泥、长石、云母等，作用是造气造渣稳弧等。3)、化工产品类如：碳酸钾、钛白粉、碳酸钡、纯碱、水玻璃等，作用稳弧粘结成型。4）、有机物类淀粉、木粉、微晶纤维素、竹粉、糊精等，作用是增加电弧保护气氛，加大电弧吹力作用和改善涂料的压涂性能。原材料标准对上述原材料的纯度和颗粒度都有具体要求。如金属锰，过40目为100%，过60目50%如果金属及铁合金的颗粒过细，易在焊接过程烧损，过粗，造成合金元素过渡不均匀。（四）焊条药皮材料制备 将焊条药皮材料（不包括水玻璃）制成粉状，对于某些材料还应符合规定的粒度（目数）。对于硅铁、锰铁等铁合金应当进行钝化处理。钝化处理就是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，这样就可以防止与水玻璃接触时发生化学反应(俗称发泡或发酵)。也有采用在水玻璃中加入约3/1000的高锰酸钾的方法，以防止焊条药皮的发泡现象。铁合金焊芯矿石类化工产品水玻璃原材料的检验分析去锈洗选淬火粉碎配料拉拔烘干（焙烧）筛分混合校直切断粗碎粗碎煅烧熔融除油锈清理中碎中碎溶解细碎细碎沉淀过渡筛分筛分浓缩钝化配制配料、干搅拌湿搅拌成涂料压涂焊条药皮、磨头磨尾晾干、烘焙检验包装（焊条制造工艺流程图）（五）、水玻璃的制备 1、模数 表示水玻璃中SiO2与Na2O摩尔数的比值，用m表示。 M=2.52、浓度 浓度是由加入液体水玻璃中的水量的多少而变化的。加入的水多，则浓度低。当浓度过低时，应采用煮熬、浓缩的方法使水分蒸发，提高水玻璃的浓度。波美浓度=39Be3、粘度 随液体水玻璃的模数、浓度和温度的不同而变化，用粘度不同的水玻璃配制的涂料，其塑性不同，对涂料的压涂性能，焊条的烘干，焊条药皮外观质量，耐潮性和强度都有影响。粘度大的水玻璃，影响湿涂料的搅拌，粘度差，易造成两端裸露焊条。据资料介绍，用粘度为0.740.8PaS的液体水玻璃配制的焊条涂料，在压制焊条时无论在焊条外观和生产效率方面都有良好的效果。所以在制作中应控制粘度为0.740.8PaS。（六）、焊条的制造1、焊芯的制备将焊芯专用盘钢（一般为8）进行油绣清除，拉拔成合适的直径（3.2mm），经过校直，上光后切断成标准长度。2、药皮的配料、混拌及压涂药皮外径尺寸的控制及其参数型号直径药皮外径范围（mm）焊条长度（）J4223.25.0400将混拌好的湿涂料送往工序与制备好的焊芯一起即可进行压涂，将湿涂料压涂在焊芯的表面上就完成了焊条的制造。压涂工作采用螺旋式焊条压涂机进行，压涂好的焊条还需要进行磨头、磨尾，以便于焊接时使用。3）焊条烘焙因J422属于酸性焊条，又有少量有机物，所以温度控制在220250。对烘焙后焊条药皮中的含水量应小于等于1%，以使其保持一定的韧度。（七）检验1、外表检验经分批次观察检验合格2、跌落检验批 次数 量试验结果（好）试验结果（坏）合格率（%）第一批5048296第二批505001003、焊接工艺性能试验电弧稳定性试验；脱渣性试验；熔渣流动性和焊缝成形试验