焊条制造及药皮配方设计

3.4  焊条制造及药皮配方设计

3.4.1  焊条的制造工艺流程

电焊条的制造工艺过程主要包括三部分，即焊芯加工、涂料制备及焊条压涂。

（1）焊芯制备及原材料准备

目前焊条厂使用的盘条外径多为直径φ6.5mm。经剥壳、酸洗去除盘条表面氧化皮后，在拉丝机上拉拔到所需的直径[φ（2～6.5）mm]，再在校直切断机上按要求的长度进行校直和切断。

块状的铁合金和矿石先经破碎机破碎成20mm左右的小块，然后用磨粉机、球磨机或锟式粉碎机磨成粒度为60～325目的细粉。

（2）药皮配料及压涂

将各种焊条药皮用粉料（矿石、铁合金及化工产品等）按焊条配方比例进行配料，可以用人工称重或电子计算机控制电子秤进行自动称重。配好的料在搅拌机中进行干混使之均匀，然后慢慢倒入适量的水玻璃（作为黏结剂），搅拌成具有一定黏性的涂料，即可送到压涂机上压制焊条。

焊条压涂机是一种联合设备，它的作用是将搅拌好的湿涂料压涂到焊芯上，并对焊条夹持端及引弧端进行加工，使之具有焊条的外形。焊条压涂机有以下两种。

①螺旋式压涂机   通过螺旋轴旋转时产生的推力，将涂料挤压出来。由于螺旋式压涂机的推力较小，因此要求涂料有较好的滑性和塑性，通常用来生产J421、J422等酸性药皮的焊条。

②油压式压涂机   活塞的推力为1000～2000tf（9.8×106～1.96×107N）,目前最高的可达4500tf（4.41×107N），涂料在粉缸中要承受80～100MPa的压力。由于压力高，这种设备可用来压涂各种类型的焊条，如结构钢焊条J507、不锈钢焊条A102等。

用机器压涂焊条，每分钟可压涂500～1000根，目前大型设备最高每分钟可压涂1200根以上。

（3）烘焙

压涂出来的焊条可以经过自然干燥（或低温晾干）后送入高温干燥炉进行烘焙，也可直接进入连续式烘干炉直接烘干。烘干炉的热源可用热风循环、电阻丝直接加热或远红外加热，也可通过柴油或天然气燃烧来加热。烘焙温度与时间随焊条的种类而异，一般酸性结构钢焊条烘焙温度为200～250℃，碱性焊条为350℃左右，超低氢或高强钢焊条的烘焙温度可高达450℃。

上述焊条制造工艺是目前国内外大量采用的，即钢丝拉成一定规格后，经调直切断成一根一根的焊芯，再送入压涂机中压涂成焊条，这种工艺称为“先切后涂”工艺。这种工艺的不足之处是当压涂力不均匀时，焊条偏心不稳定，尤其是对小直径焊条，钢丝直径细小，刚度不足，送丝不顺利，造成压涂困难。

近年来，国内发明了“先涂后切”焊条制造工艺，即拉拔到一定规格的焊丝，送调直机校直后不经切断而直接由两个送丝轮连续地送到压涂机去压涂，压涂出来的焊条通过圆盘切割机或链条切断机被切割成一定长度的电焊条湿坯，再经过磨头、磨尾、烘干制成焊条成品。这种制造工艺的特点是焊条同心度好且稳定，可连续生产。由于发明并采用了这种工艺，为特细焊条[直径φ（0.6～1.8）mm]的生产开辟了一各新路。

3.4.2  焊条的设计原则、依据和方法

电焊条设计原则是技术可行，符合相关国家规定的各项性能要求，能进行机械化生产，经济效益好，卫生指标先进，符合环保要求。电焊条设计的依据是被焊母材的化学成分、力学性能、被焊件的工作要求（如抗氧化性、耐热性、低温韧性、耐磨性、耐腐蚀性等）、现场施工条件（如交、直流焊接）、焊条制造成本、制造工艺及使用工艺要求等。

为了便于焊条药皮配方的调整，在焊条设计上可选择直径4mm的焊条为突破口，其他规格的焊条可以在直径4mm焊条的配方基础上进行调整。当前，焊条配方设计除了继承传统的优秀配方加以创新外，还采用了计算机成分配比优选计算和正交设计等试验方法。但无论采用哪种方法，对药皮设计配方进行充分的实验、调整和性能测试仍是不可缺少的。

3.4.3  焊条药皮的设计步骤

（1）焊芯的选定

根据焊条熔敷金属设计成分的要求，尽可能选用与设计成分相近的焊芯。就我国当前实际情况来看，除了不锈钢、镍基合金、有色金属、少数铸铁和堆焊焊条外，大多数品种的焊条都选用了H08A焊芯，通过药皮过渡合金元素，实现合金化，获得各种不同类型或不同用途的焊条（我国已定型生产的焊芯成分见表3.5）。

（2）药皮配方的确定

焊条药皮配方的确定，主要是根据焊条设计的技术要求，例如力学性能、化学成分、工艺性能指标及其他特殊性能的要求等，来选定适宜的药皮类型，如钛型、钛钙型、钛铁矿型、氧化铁型、纤维素型、低氢型、石墨型、盐基型等。

1）药皮类型及原材料的选择

在焊条药皮类型的确定中，除了探索新渣系、新黏结剂外，一般在多数情况下是沿着几种典型的药皮类型进行调整试验。常用的几种结构钢典型焊条药皮的物料组成和成分范围见表3.53和表3.54。典型低碳钢焊条药皮的化学成分见表3.55。

表3.53  结构钢典型焊条药皮的物料组成

表3.54  结构钢典型焊条药皮的成分范围

表3.55  典型低碳钢焊条药皮的化学成分/%