万能

经过深入研究,万能开发出专为维修而设计的焊接工艺。自1965年以来,万能维修焊接合金和焊条已多次被证明,它们不仅基于健全的科学原理,而且具有超越普通焊条的许多优点。有了先进的焊接合金,万能在50多个国家提供了独特的面向维修的服务。

如今,有超过一百万的行业依靠万能来满足其维修焊接要求。使用独特的万能维修焊接工艺,各行业每年节省的资金不可估量。

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万能合金是如何专为维修而设计的

铸铁维修焊接

钢的维修焊接

维修焊接流程

万能维修焊接技术

维修焊接安全

万能合金是如何专为维修而设计的

焊条用户经常会分析焊条的芯线来预测或考虑焊接金属组合物。这一过程可以说是完全的失败。焊条芯线的分析与熔敷化学相比绝不可同日而语。

许多人推测,在他们焊接特定的基础金属时,如果使用和基础金属具有相同成分芯线的焊条,则会具有相同的和令人满意的焊接效果。举例来说,他们假定使用SAE 4130类钢芯线的焊条焊接SAE 4130(铬钼钢)类基础金属,焊缝将完全匹配基础金属,焊接也将与基础金属具有相同的效果。

这是一个可以理解的,但完全不合乎逻辑的结论,原因有很多。下面是几个示例:

(1)基础金属通常是热或冷加工材料,加工时(例如轧制)经过了晶粒细化。焊接金属为铸造材料,因此即使化学成分是相同的,无法准确地类似于基础金属,除非相关焊条具有额外属性来弥补这一巨大差异。

(2)焊接金属很容易发生孔隙形成现象,这也将使得堆焊效果与基础金属不同,即使在芯材的成分分析是相同。

(3)电弧转移期间,芯材中的某些成分(如铬)会不可避免地以气态形式进入大气之中。

(4)普通焊缝容易受到许多来源的污染,包括:

(一)熔入堆焊之中的焊条或基础金属的碳、磷和硫含量,往往会导致堆焊裂化。它们和许多其他污染物会在焊接金属固化以及主晶界造成热裂纹之后分离。低温情况下,磷还会导致堆焊变脆。

(二)普通堆焊很容易受到氧污染的影响。氧在固体溶液中会降低钢的冲击韧性和抗拉强度。使用万能以外的其他焊条进行焊接,通常会使普通钢基础金属含有更多的氧气。

(三)采用普通焊条焊接所造成的氮吸收是一个令人严重关切的问题。焊接过程中从大气中吸收的氮固溶体会降低焊接的冲击韧性和延伸率,且通常是导致“老化”的原因。这种焊接的沉淀过程会导致冲击韧性和延展性降至极低值。考虑到空气中78%的成分是氮,而氮会导致焊缝脆性,预防氮污染的必要性就变得十分明显了。

传统思维中假定与基础金属相同类型的芯材就已足够,并可以提供良好的维修应用结果,而万能已经认识到,这种想法会造成一系列的问题。

万能研究已经证明,在几乎任何维护焊件中,焊条必须具有比基础金属高出很多的合金含量和物理性能。

万能解决方案

焊条由两部分组成:焊芯和药皮。万能使用通常具有含量比普通焊条高出很多的贵金属或半贵金属(如镍,钼,铌,钴,硅,锰,钒,铬,和其他“超级金属”)之高纯度芯材。

充分研究的超高合金万能芯材具有极的高合金含量、稳定剂、高度脱氧金属、以及高纯度的金属和其他改进成分,可以完全改变电弧的特征。万能维护焊接焊条的芯材受到仔细的控制,使得可能会引起困难或焊接故障的过量金属或元素(如碳,硫或磷),能够被提炼出来或保持在非常低的含量。这使它们能够通过万能在焊条中整合的特殊添加剂来予以稳定,不留任何发生故障的机会。

万能在焊条药皮化学和焊条药皮技术方面不断开展广泛的研究。万能聘用首屈一指的科学家和众多高素质的化学家及和技术人员,负责执行焊条药皮技术的研究。万能维修焊接卓越性的一大原因是先进的万能维护焊条药皮技术。大家都认为,万能焊条的药皮是全球维护应用领域最为先进的。万能焊条药皮有助于许多特殊方式中的维修焊接质量,包括:

  • 万能独一无二的药皮可以为焊接金属脱氧。氧污染是焊接失败的一个主要原因。万能焊条含有特殊的脱氧剂,从而彻底去除大部分氧气,减少了精细分散的夹杂物之平衡度。专有的脱氧剂系统具有非常特殊的性质,并未普遍使用。
  • 万能药皮实际会产生一个超级保护气体,以保护熔融焊接金属。通过涂层的熔化产生的这种气体密封经过特别设计,旨在防止焊接受到普通焊条沉积中经常导致故障的氮、氧、氢和有害元素的污染。
  • 防气孔药皮。万能焊条药皮含有清除剂、清洁剂和脱脂剂,并能够吸收异物、灰尘、污染物和杂质,使它们飘散并保持在焊渣中便于清除。这种特殊的能力使得万能维护焊接可以在和普通焊条(常见孔隙)不同的情况下进行。
  • 在焊接时,万能维护焊条在金属熔池周围形成了熔渣层,进而在整个焊接熔池上形成保护化学焊渣覆膜。对于大多数焊条而言,焊渣通常比电焊过程的残留物要小。万能维护焊条具有完全不同类型的药皮,可以形成保护覆膜,不仅提供了对氧化和其他污染的良好防护,而且还显著延缓了冷却速度。当使用普通焊条时,会出现一个“魏氏Widmanstatten”结构,使焊缝能够快速冷却。而普通生产焊条快速冷却与造成的Widmansttten结构是有害的。快速冷却会导致铁素体形成横向于珠光体的针状板。

焊渣覆膜可以保持热量和延缓冷却,从而以铁素体包围珠光体晶粒的方式,使晶界中的铁素体实现完全渗透。万能保护焊渣覆膜能够有效延缓冷却速度,促成一个更加精致和更理想的晶粒结构。

  • 氢气含量(通常被称为“鱼眼”)是维护焊接的一大难题。氢气对焊接的主要威胁来自于化学结合的水分,存在于许多生产焊条的药皮之中。这种水分会在电弧转移过程中分解成氢气和氧气。即使在中等温度下,铁也具有较高的氢溶解性,使相当数量的氢进入焊缝金属中。当使用生产焊接焊条时,进入焊缝的氢气可以通过加热到482 oF (250 oC),并保持部件15小时处于该热量来完全清除。

像制造过程中的其他步骤一样,这一流程可在生产厂中进行。但是,它在维护焊接中是完全不切实际的。这就是为什么万能研究部考虑了维修焊接中的氢含量问题。

经多次证明,焊缝的氢污染会导致开裂和焊根裂缝(这是一种在邻近焊接或焊接下方的热影响区出现的裂缝,因焊接过程中氢污染而引起)。含氢焊接会导致延展性和伸长率显著降低,而且容易出现裂纹。

万能在特殊药皮中内置了耐电弧氢转移成分。万能 305, 万能 303 黄金版和其他许多焊条都是以所有矿物涂层为基础的,并具有特殊的添加剂,往往能够抵挡氢污染。这些涂层在制造过程中经过高温烘烤,以除去最后的氢气痕迹。这些特殊涂层是万能焊条可以实现更可靠维护焊接的另一个原因。

万能药皮并非单纯的简单纤维素或金红石配方。它们包含许多补充和特殊功能。其中一些如下:

(1)较高的纯度,更高质量的粘合剂。

(2)高纯度、高质量的化学品。焊条生产商可用的化学品有许多等级,包括低质量的技术等级,美国纯度等级,医药级等等。万能质量通告要求非常高等级的化学品。

(3) 万能药皮采用特殊的混合设备生产,并运用各种混合器以获得具有不同的化学品的不同结果。化学品的粒径经过认真研究。涂层的混合也经过仔细监测,以使每一批都是相同的。

(4) 万能引入了许多额外的金属,如锶,钠,铝,石墨,以及稳定化合物和各种其它添加剂,例如氟化物,碳酸盐和钙,通过独特的药皮来提高维护焊接质量和可焊性。

(5) 万能通过在药皮中加入磨细金属来升级焊缝金属的质量。钼,铬,钴,镍和其他许多金属都可以丰富焊缝金属的效果。

(6) 所有万能维修焊接焊条的同心度都受到严谨的控制:焊芯加一面药皮的最大尺寸只比焊芯加一面药皮的最小尺寸多5%。这种精确的同心度控制,可以防止很么多电焊因同心度较差而出现的“划擦”,不均匀的燃烧,不稳定的性能和飞溅等现象。

(7) 万能对用药皮中形成的铁素体仔细控制其数量,以使万能堆焊可以抵抗热裂情况。万能焊条药皮是一种高度精密的涂层,含有20多种成分。这些都是具体研究的结果,并特别是为焊接维修的特殊问题而设计。大家都认为,它们代表了其设计目的领域的最先进水平。它们可以提供堆焊添加物,并提供增强的物理性能和增加耐开裂或昂贵焊接故障的能力。这些药皮具有如此丰富的额外金属和补充物,最终的合金化过程实际上只是在焊条的尖端进行完全处理。

铸铁维修焊接

如何焊接铸铁

由于其制造简单,铸铁是其中一种最常见的金属。它可以只用一个气炉和钢即可进行铸造,并具有较高的熔点,但需要适用于铸造的气炉。铸铁能够以比钢更高的速度更容易的进行加工。这种金属合金可以轻松而且经济地制造成有用的机械,这得益于其低熔点、流动性和简单的熔融过程。

铸铁可采用各种配方制造。未知分析的大量废铁可用于制造铸铁。大多数铸铁包含铁和碳,硅,锰,硫和磷等成分。

钢和铸铁之间的主要区别是其碳含量。低碳钢含有小于0.30%的碳,大多数高碳钢含有小于1.0%的碳。可以放入钢的最大碳含量为1.7%,因为这是可被铁溶液吸收的最大碳含量。当较大量的碳与铁结合时,未被铁吸收的碳将以小片石墨的形式存在。灰铁含有高达4.5%的碳,通常在3.0%和4.0%之间。

当铸铁被加热时,在接近其熔点的温度下,几乎所有的碳都会以碳化铁的组合形式进入铁溶液之中。如果铸铁允许非常缓慢的冷却,则几乎所有的碳都会传递为组合状态并分离成自由的石墨薄片。如果铸铁迅速冷却,则很大一部分碳将保持为与铁相结合的碳化铁物。

正是这种高碳含量使铸铁与钢有所不同。如果我们能够从铸铁除去石墨片,再挤压剩下的成分,将可以获得钢。

碳可以在铸铁存在两种形式,这一因素需要在焊接时给予主要的关注。如果铸铁(或其部分)熔化后缓慢冷却,焊缝和基础金属将是柔软和可加工的。如果铸铁焊接时熔化并迅速冷却,铸铁(或至少是其部分区域)将变硬和难于甚至无法进行机器加工。这就是造成铸铁焊接“硬点”的原因。

因为铸铁具有片状石墨结构,这可以防止它发生弯曲并不具备伸长率,因此很容易破裂。断裂是工厂、建筑公司、农场和其他所有行业的铸铁机械的常见事件。通常,一次昂贵的铸造断裂只是因为振动引起的。铸铁机械事故代价高昂的停机在行业中比较常见。同时,由于铸铁是软性的,因此经常会磨损。例如,在螺纹孔中,螺纹很容易磨损或变成条状。没有人能够预估汽车和卡车电机块、排气歧管、变速器壳体破损,对采用泵外壳、冲床、电动机外壳和其它铸铁机械部件等不可缺少的机器之工厂造成的损失。

当铸铁部分断裂时,成本对于几乎所有行业而言都是巨大的。一个企业在其储藏室备用铸件是不太可能的事情。通常情况下,机器多为陈旧的和过时的,而且制造商也不会提供备用品。为了进行新的铸造,通常需要首先制定相关的模型。而只是为了制造一个模型就可能需要长达四周的时间,而且往往相关模型需花费数千美元。

正是由于这些原因,企业必须充分准备万能维护焊接焊条和合金,以使断裂的机械能够快速复原并可提供有用的服务。

很多工程师在尝试用普通铸铁生产焊条修复铸铁时屡次失败。

一些工程师指出在某些情况下,他们已经能够使用钎焊棒或气焊杆进行焊接的铸铁,但这需要很长的复杂过程。通常钎焊或气焊焊接铸铁将涉及:拆除;在铸件周围起火堆;预热(往往高达24小时);气焊;将铸件埋在石灰或其他绝缘材料中;缓慢冷却长达一周。

铸铁焊接成功的答案在于万能 770的开发,它已经为整个行业带来了一个实用的解决方案。

专为维护设计的铸铁焊条

许多公司都在营销生产焊接铸铁焊条。它们通常包括3至7个不同的铸铁焊条,因为这些公司都已承认,每个焊条只具备有限的可以使用的应用范围。

很显然,提供了多种不同铸铁焊条的焊条制造商,并不能够满足维修服务的需要。如此多样的各种铸铁焊条(每个焊条的使用范围有限),一般在仅存在有限应用次数的生产焊接中还可以胜任。例如,一个泵制造工厂,只有一种化学成分和一种厚度的铸铁,并且可能只在一个条件下进行焊接,则可以选择这些生产铸铁焊条进行一种应用。

而在维修情况下,条件则是完全不同的。在维修中,我们不会知道什么类型、什么厚度的铸铁将会断裂,或者焊缝是否要被加工。通常,我们也不知道可能断裂的铸件具有何种成分。

万能 770已经解决了铸铁故障这一老大难的工业问题,能够焊接各类厚薄铸铁,包括灰色、可塑性、米汉纳和球墨铸铁。它能够在所有位置进行焊接,包括架空或垂直,也能够实现没有咬边的无孔隙焊接。焊缝完全可加工并且无裂纹。万能 770甚至可以将铸铁焊接至钢材上。

万能 770是一个实用的解决方案,可以替您避免由于铸铁故障导致的代价高昂的停机时间和利润损失。

钢的维修焊接

在维修焊中,比任何其他金属要焊接更多的是钢材。调查显示,与任何其它金属的焊接相比,钢焊接失效引起的故障要更多。

许多人认为,钢易于焊接,所以无需给予太多的关注。通常,在企业中常常会听到有人说:“哦,只是低碳钢而已”,所以他们会使用手边的任何便宜的低碳钢焊条。这种态度已经造成企业更多的产量损失、更多的停机时间、以及更多的设备伤害和损坏,大多数人并未意识到这一点。

毫无疑问地,生产工厂中的低碳钢结构之焊接相对简单,因为所有的或几乎所有的变量都能够加以控制。但是,在维修中,可以被控制的变量少之又少。维修焊接根本不会存在实验室条件,几乎没有简单的维修焊接可以用于低碳钢或任何其他钢材。

目前普遍使用的有超过30种不同类型的普通低碳钢和半低碳钢焊条,它们都是专为焊接而生产的。焊工需要重复焊接一个应用,以使其在做重复性高的应用时保持高效率。在这方面,变数可控的普通生产焊条是令人满意的。

同样的焊条也被很多焊接供货商销售给各大公司用于非设计用途的维修焊接应用。在维修焊接中,情况则是完全不同的。焊工不知道需要焊接的钢材的成分。因此,他无法控制如连接设计等相关变量。在维修时,钢材往往是油性的、生锈的、带有涂料的或脏污的。

生产焊接钢焊条的设计旨在满足非常有限的应用范围 – 通常每种类型只有一个应用范围。

在生产厂,各种钢焊接操作是有限的。例如,它们可能只焊接一种类型的结构 – 热水箱。这些通常包括仅一种类型的接头,例如一个对接接头。他们可能使用定位器使焊接全部平整完成(平焊)。干净的新钢成分是已知的,并且可能拥有完美的精细定位工装夹具,从而使变形和翘曲都不再造成任何问题。因此,他们会选择一种易于焊接的钢基础金属来执行焊接水箱操作。

然而,维修焊工面临着完全不同的环境,需要一个专为其所面临的不同条件而设计的焊接焊条:

(1) 维修技工往往无法全职担任焊工。在大多数行业中,焊接仅仅是他的重要工作之一。他还需要照顾到机械修理、电器维修、机器改造、管道、汽车修理等工作。由于他并不是将焊工作为专门工作,因此经常无法发展出最高级的焊接技能,这也是可以理解的。

(2) 维修焊工并不会像生产焊工那样多次重复相同的焊接项目。每一项工作都是不同的。一般情况下,维修焊工不会大量操作一种类型的焊接,而是面对无限样的应用。如果他依靠生产焊条的话,可能需要多达30种不同类型的钢焊条。

(3) 维修焊工往往需要在有限空间焊接钢材,并且很难触及待修的缝隙。

(4) 钢的维护焊接比生产焊接困难得多。在生产中,工程师和设计师会选择易于焊接的钢材。维修焊工则经常被要求焊接“无法焊接的”钢材,例如泵轴或电机轴。当相关设备被制造的时候,并没有对轴进行焊接处理,所以,工程师或设计者最有可能选择的是易于切削的,能够以低成本进行加工钢材。

这样的钢材被认为是不可焊接的。尽管如此,维修焊工却必须要进行焊接。因此,总是应该使用万能维修焊条,因为这些焊条都是为焊接维修部门要做的各种复杂焊接而专门设计的。

(5) 维修焊工往往必须要焊接“配合欠佳”的应用,从厚到薄的难于焊接的金属,例如合金钢、镀锌铁、高碳钢、裂纹敏感的钢材和未知成分的钢材。

钢材在生产出厂的时候是“简单低碳钢”,因此不难焊接。但在后期必须进行维修焊接时会变得极易开裂。这是因为它们带有涂层、蜡笔印迹、割炬的碳污迹、或本身的油和油脂。所有这些材料均含碳。当焊接一块具有油的低碳钢或其上的其它碳质材料时,维修焊工实际上是在焊接高碳钢。

在维修条件下钢固有的所有这些碳质材料,都会以碳的形式进入焊缝,造成焊接和焊区成为高碳钢。每个工程师都知道,高碳钢焊缝是极易出现裂纹的。

(6) 维修焊接必须具有比生产焊接更高的质量标准。在生产中焊接,按照惯例,检查员要跟着生产焊工定位任何焊缝缺陷 – 通常比例约为3-6%。

而在维修时,焊工需要实现零缺陷。他通常有一个破碎的部分需要修复,必须在第一时间进行焊接,否则当焊接服务发生故障时,会造成大量代价高昂的停机或可能伤害到他的同事们。

(7) 维修焊工通常必须焊接老旧的设备,其原设计目的并不适用于今天的高速度和高能量要求。因此,焊接必须具有比生产焊接更大的韧性和更大的强度。再加上维修行业必须应对设计不当的事实,实际上需要“加强”机器,并采用具有更高强度的焊接。具有较高强度的万能维修焊接焊条往往是唯一的解决方案。

(8) 生产厂家往往只需焊接零部件,然后进行应力释放或焊后热处理。然而,当这些零部件破损,并且必须在现场进行焊接修理时,它们必须在不拆卸的条件下进行维修,并且焊接后是不可能进行应力释放操作的。当使用万能维修焊接焊条时,这些问题会得到简化。

维修焊接解决方案

万能降低维修时钢焊接的复杂性,从而使其不再会造成焦虑。事实上,全球各地成千上万的产业已经不再使用生产焊条进行钢材维修,现在他们只使用正版的万能维修焊接焊条及合金。

万能产品被认为是世界上唯一的专为维修而设计、生产、销售和在全球提供服务的焊接焊条和填充金属。所有其他产品都是为生产焊接而制造的。

万能焊条及合金填充金属以众多重要的、完全独特的方式,成为维修的上佳选择:

(1) 万能产品具有内置的更大的通用性。每个产品在范围广泛的不同的连接设计,不同的基础金属类型和不同的条件下都能发挥最佳性能。

(2) 万能产品具有超高的物理性质,包括较高的拉伸强度,较高的屈服强度,伸长率较高和更大的抓附力。这使得焊工能够掌握优势。更大的强度可以补偿由于接触不便、位置差、未知组合物等情况下的任何焊接瑕疵,以及不理想条件和难以焊接的金属。

(3) 万能合金和焊条更容易使用。即便是不熟练的焊工也可以完成困难的工作。更重要的是,高技能焊工可以将他们的技能和万能的易用性相结合,缔造不平凡的绩效。

万能为钢焊接提供了五款焊条:

  • 万能 303 黄金版 AC-DC这款焊条可以焊接所有钢材,是一个小型维修部门需要库存的唯一焊条。
  • 万能 305 AC-DC。该焊条可以焊接所有低合金钢和低碳钢。它被广泛用于维修部门制造新的高强度结构钢应用中。
  • 万能 307 AC-DC。一款适用于所有低碳钢和杂钢的合金焊条。
  • 万能 393 AC-DC。适用于不锈钢的焊条,可提供改进的耐腐蚀性,即使是使用较小的交流“巴兹盒”焊接机也能令人满意地运行。
  • 万能 395 AC-DC。旨在解决双相不锈钢的修复。
维修焊接流程

万能维修软焊

从技术上来说,焊接可分为三大类:

熔焊。两种或多种金属熔融(熔化)在一起,例如将钢于万能 303 黄金版等合金焊接在一起。

硬焊焊(硬焊)。将比任何基础金属较低熔点的两种或多种金属与合金焊接在一起,但其本身的熔点超过450oC.

软焊焊(软焊)。使用熔点低于450oC的焊接合金将两种或多种金属接合在一起。

在所有金属连接方法中,软焊可能是最广泛使用的一种。然而,软焊也可能是所有金属连接方法最不为人了解的一种。

软焊用于两种主要类型的应用:生产接合及维修接合。在生产中,汽车散热器、电子和电气设备等项目的软焊,通常是由大规模软焊安装机进行的。这是复杂的,并且需要由专家顾问工程师进行程序设计。

一旦进行了最初的调整,而完成的,操作变得非常简单,无需他人帮助。所有或大部分变量都得到控制。生产软焊是基于理想的条件、清洁金属、预先计划的接合设计,并且没有人为错误的情况下的一种自动化系统。

工业维修焊接与生产软焊完全不同,可能在工业维修中发挥重要作用,如电路、水管、油管、车辆、金属片、导线和大量各种应用。

对于许多不同的应用而言,万能维修焊接是唯一的以及正确的答案。例如牛奶厂。有些时候,拆卸或连接零部件对操作的效率来说是至关重要的。不锈钢管道可通过 万能 88C进行连接。其结果是健康的强效防漏连接。然而,有时候必须进行清洁操作,并且要做到这一点的唯一方法就是拆卸管道并对其进行清洁。这可以通过最小量的加热来拆除管道,从而轻松实现。管道清洗后再次使用万能 88C连接在一起。

这一操作通过钎焊或焊接无法完成。机器也无法运回厂家进行拆解和维修。然而,这仅仅是万能维修焊接工艺数千个节省应用的一个单独示例。

也有无尽的应用显示,万能维修软焊可以拯救那些面料报废的设备。每个工厂、矿山或企业的仪器仪表组件、镀锌板材、管道连接、水管、板材机床防护罩、电器和许多其他应用,都能够在使用万能维修焊接合金中受益非浅。

与普通软焊相比,万能软焊更适用于维修应用,原因如下:

(1) 万能软焊生产真空熔炼法

万能软焊合金通过独家专有的真空 - 熔炼工艺制成。普通软焊不是采用真空熔炼制造的,而是在露天被熔化。万能真空熔炼过程提供了以下主要优点:

  • 真空熔炼可以消除浮渣、气体、氧化锡、氧化铅和其他污染物。
  • 这种独特的制造方法,使软焊合金比普通软焊减少了核中心。正因为如此,当熔融万能软焊冷却时,晶粒结构更加精细,并且出现金属组分偏析的风险也有所降低。
  • 万能软焊提供更好的轮廓和较浅的嵌边;它们也能展示十分优异的附着力。
  • 万能软焊合金如此优于普通软焊,几乎不会出现焊点失效的情况。

(2) 万能软焊含有较高纯度的金属

普通软焊是用廉价的废锡和铅制成,它们很少或根本就没有经过提炼就销售了,所以少有工厂能说得清软焊中含有什么。

普通软焊中的杂质会导致软焊的几乎每一个领域出现严重的和重复的问题。所述杂质包括铜等金属(这降低了整体的阻力率);锌(不会进入固溶体,但仍然会结晶和含砂);铋(具有改变微结构的能力);铝(另一个不会进入固溶体的成分)和镉(会降低扩散率)。

万能只采用额定功率为99.99%纯度的原生金属。这些金属在真空中熔化和超声均化,然后使用四叉方法进行双开尔文电桥阻力率测试。

万能软焊采用特别高品位的锡矿,经过粉碎和浮选浓缩工艺制成。砷和硫等杂质完全被氧化焙炒和稀酸漂白除去。铅、铋、锑等杂质则被氯化焙炒和酸漂白剂除去。

矿砂在装有浓锡石的反射炉中再次纯化,并与冶金级煤混合。在这个阶段的锡约为99.50%纯度。

然而,在万能的加工过程中,纯度因子并没有就此止步。锡是由另外四个流程细化,使其成为当今任何商业软焊中可用的最高水平的纯度。

超级配方: 完美软焊是那些能够在最低温度下施用的。然而,焊接温度结合了2个因素:时间和热的程度。举例来说,需要190oC并保持3分钟熔融或液体状态的软焊,基本上比需要210oC以熔化但在五秒钟固化的软焊要求更多的热能。熔融软焊与铜等金属进行反应 – 并在铜表面上形成一种化学上不同的金属间化合物。而且,最重要的是,只要软焊保持熔融状态,形成这种金属间化合物的反应将继续。这种化合物(化学CN6 SN6)非常硬而且脆,受撕裂力冲击时很容易断裂。

厚的金属间合金比薄层要弱。那么答案很明显,就是减少焊接时间。软焊在更短的时间内熔融并更快凝固,其粘合力就会更强和更不易碎裂。

万能软焊在「快速凝固」所达到的成就是令人羡慕的,因为万能软焊能提供最佳的强度。但是我们再来看生产过程,一般的软焊是使用40/60 的锡和铅的软焊焊料,熔点为237oC,凝固点为182oC,这一性质的软焊适合于焊接低物理性能的焊接接头,因为焊料加热液化范围超过55oC(熔化点与凝固点之间的差值)才被液化。相反,万能 88C则液固相温度完全相同。

事实上,两个钢片之间的适当制造的万能软焊焊接接头具有钢本身的抗拉伸强度。唯一的问题就是担心本身 – 维修工程师不信任软焊连接点 – 因为他们唯一的经验是普通生产型软焊往往会发生故障。一旦他们意识到万能维修软焊合金与普通软焊之间的巨大差异,他们将有信心以此前从未尝试过的低热能进行维修。

万能维修焊接技术

维修焊接需要技巧、创造力、信心、想象力、决心与科学原理混合的结合。当然,焊接涉及化工、冶金、物理学和工程学等四大科学。缺少任何一个都会导致失败。然而,通过维修焊接实现所有这些因素的适当比例将带来更大的节约。

(1) 维修焊接的一大困难是诀窍步骤常常必须由焊工本人完成。在生产厂,冶金学家和一般的工程师会提供信息诀窍,而焊工或操作者只需提供操作技能即可。但在维修焊接时就不是这样了。

(2) 维修焊工必须比生产焊工拥有更多天分。首先,在生产焊接中,基础金属通常是在一个干净的新金属上加工的。维修时却大不相同。通常情况下,维修焊工需要挽救可能已在腐蚀条件下运作很多很多年的旧设备,可能是油性或油腻的肮脏和被污染的环境,而当焊工试图进行焊接修复时才发现课本上的一切都是错的。

(3) 在生产焊接中,通常可以定位工作,以使焊接能在方便的位置来完成,通常采用平焊操作。而维修焊接则不同,因为维修焊工经常必须修复处于他几乎看不到或无法达到位置的对象,更不用说焊缝本身了。

(4) 维修焊接的另一个困难是必须完成各种各样的工作。通常,在生产焊接中,操作人员持续工作的数量有限。而在维修焊接中,操作人员不会持续完成同一个工作;结果,他自然而然地无法精通于他进行的每一个类型的工作,因为某些类型的故障很少发生。技工学习如何有效完成维修焊接中的所有项目是非常困难的。维修焊接中最困难的问题之一是,焊工常常并不知道基础金属的成分。

(5) 尽管维修焊接比生产焊接更加复杂,对于工厂或企业来说,维修焊接仍无疑远比生产焊接更有利可图。通常情况下,维修焊工一天的工作这可能为他的公司节省数百甚至数千美元的资金。一个人在生产焊接中一天的工作量是无法实现这种节省的。

(6) 维修焊接的第一步是确定基础金属。了解一些关于每种金属的情况,将有助于识别金属。火花试验,硬度试验,磁性试验,化学检测,重量测试和锉测试是确定基础金属的常用方法。然而,往往有这样的情况,就是用普通车间分析方法可靠地确定几乎是不可能的。在这些情况下,必须使用具有最高物理性能的焊接填充金属来确定焊缝等于或超过基础金属,不管是何种基础金属。

建立焊接方法的第二个步骤是计算焊接的热影响。所有焊接均需要热量,热量会对基础金属造成一定的反应。

焊接中产生的热量可根据公式H = A2RT进行预测(热量等于安培数的平方乘以阻力乘以焊接时间)。

热的不良影响可以被列为过度晶粒过粗,淬火裂纹,气孔,热裂纹,翘曲,内应力,变形和氢污染。

(7) 焊接时,不均匀的局部加热和冷却,以及通过熔融焊接填充金属加热的基础金属之焊缝,会对膨胀和收缩产生阻碍。通过基础金属的加热和冷却而产生的应力被称为收缩或收缩应力。由于热或收缩应力,存在于所焊接的连接件内的应力体系称为残余应力。

(8) 熔融的金属在冷却和凝固时通常都收缩。如果所有金属的膨胀系数都为零的话,在维修焊接中出现的绝大多数问题就不存在了。在铸造厂,模型工操作规程给出了预计的收缩量。 但是,在焊接方面,没有这样的工具书可用,应力的大小只能靠焊工的经验估算。在焊接的情况下,填充焊缝的金属以液态涂敷上去,实际上是被注入由基体金属形成的模子中。

(9) 跟铸入模子中的任何金属一样,由于收缩受制约而产生的焊接金属中的应力大小与焊缝的尺寸有关。因此,最大的应力是在焊接方向上,即在纵向上。横向应力的大小居第二位,厚度方向上的应力最小,因为在这个方向上对收缩的制约比较小。

(10) 焊缝在长度、宽度和厚度三个方向上都收缩,因此,所产生的应力被称为多向应力。在维修中,焊工常常需要解决因多向应力而引起麻烦的焊接应力问题。热应力因局部加热又扩散到整个基体金属的情况下,热应力问题更为严重。在维修焊接中应力的不良后果是复杂的和极为关心的问题。

(11) 热影响区存在温度梯度;也就是说,从焊接中心开始到焊接热行进末端的区域。大多数焊接问题会在这个热影响区内产生。该热影响区的某些部分可能被冷却而其它部分仍然在被加热中,从而产生了热应力的问题。除非金属系统中有等量的残留抗压应力,以平衡残留拉伸应力,否则开裂现象将会发生。

(12) 由应力和变形造成的问题会导致一些困难。首先,它们限制了材料的正常延展性。其次,它们可能会导致冲击载荷下的局部应力腐蚀开裂。应力可能会超过基础金属的屈服强度并导致裂纹。此外,变形也会导致尺寸稳定性的损失。

被焊接部分发生的应力和变形的大小取决于许多变数,诸如板材厚度,约束度,焊接速度,空气的流动,预热,更高的热输入以及其他因素等等。众所周知,由于焊接涉及焊接操作期间的加热和冷却,焊件会经受热膨胀和收缩的影响。金属的膨胀和收缩率会产生严重的内部应力,只需稍微过量的应力即可超过金属的屈服强度并产生焊接故障。

(13) 维修焊接的另一个严重问题是靠近焊缝的马氏体区。当可淬硬钢和铸铁被加热到其临界范围,并使其冷却比其临界冷却速度快时,脆性马氏体区域往往会在焊接位置旁边出现。这是由于焊缝和基础金属之间前沿区相邻的区域发生了有限的石墨排斥反应。如果允许马氏体区出现的话,发生在该区域的其他问题还包括碳化物沉淀,晶粒生长,气孔和淬硬石墨当等等。

(14) 除了已经提到的维修焊接问题之外,另一个问题是应力集中。能产生局部的高应力区的任何因素都是应力集中起因。所有工程师都知道,结构截面设计的突然变化、凹槽、螺纹、表面不规则性和不连续性,例如裂纹、孔洞和夹杂物,均被认为是应力集中情况。然而,在维修焊接中,我们只关注作为焊接结果的那些可以避免的缺口。这些缺口对韧性材料拉伸强度的影响非常小,但对于疲劳来说非常重要。缺口敏感性因子不仅取决于材料,而且取决于缺口类型和应力大小。这些可以避免的大小包括号坑裂纹、硬点、咬边和气孔。

(15) 举例来说,一个典型的对接焊缝。疲劳断裂有三个起始点,包括:内部缺陷,焊缝与小块区域或基础金属连接的地方发生咬边;以及焊缝根部质量差。

(16) 焊道的形状对应力集中具有相当大的影响,特别是对铸铁和可淬硬钢而言。举例来说,如果焊道施加到一块冷的基础金属上,在焊接开始时,焊缝将显现为凸起,并在冷起动位置上重迭。这可以形成完美的应力集中,并很可能造成裂纹。此外,当焊条被突然从一个焊件上移走时,会在焊接的端部形成凹陷。这种凹陷通常是裂纹的一个来源,因为凹陷会从外侧向中心固化。由于焊接凹陷比所述焊接的剩余部分质量小,这将比较焊缝其他部分更快冷却。这些条件通常导致起始的裂纹和产生严重的应力集中。

(17) 角度变形仍然是维修焊接的另一个问题。当焊缝根部收缩的金属比焊缝表面的金属短时,例如单一的“V”或“J”根型连接情况下,会产生角度变形。

万能解决方案

这些都是维修焊接的主要问题。毫无疑问地,还有其他问题存在,但这些是引起最大关注的问题。现在让我们来查看一些如何解决这些问题。

当焊接后出现马氏体区域、残留应力或变形时,可以通过消除应力或机械方法得到改善。然而,唯一可行的解决办法是在焊接完成之前预期这些问题并采取纠正措施,以避免在焊接期间发生相关问题。

以下有一些我们已采用的消除或减少应力和变形的技术。这些技术都是凭经验的,也无法在任何情况下被使用,它们中的任何一项都不是绝对万无一失的。在许多情况下将需要多于一项纠正措施,因为在某些情况下,只执行一项是不足够的。

(1) 有一个重要的技术,我们称之为「预堆边焊」技术。如果你有一块因为有裂纹在基础金属上完全延伸而发生故障的金属,裂纹很少会在90度的方向上发生。有时候,当零部件倾斜时,一大块金属就会掉出来。最好的方法是使用双“V”或双“U”连接,但在维修焊接的许多情况下,这是不实际的,因为由于难靠近焊区,焊接必须全部从一侧完成。

(2) 我们已经提到,收缩量是由焊缝金属的横截面量支配的。如果碰到这样的问题,很多没有经验的焊工可能会尝试利用宽广的波浪式焊道来填充该等连接件之间很大的差距。然而,一个优选的解决方案是「预堆边焊」或垫起空置点并首先填充这些位置,使根部焊道之前的根部开口尽可能小,两侧均应施以补焊。此外,使焊道重迭在一个小区域的板材表面也是一个好主意。通过使用该预堆边焊技术,我们大大降低了在同一时间要焊的焊缝的横截面面积。现在,我们已大大减少了被焊接处的横截面。

(3) 下一步是使用大量的焊道将两个部分连接在一起,以防止裂纹。通过显著降低焊接区域的横截面,我们大大降低了收缩的倾向,因此,我们将获得更小的压力和较少的变形。

(4) 前已叙及角变形的问题。它是由于根部的焊缝比焊缝面部短而产生的。角变形可以通过从两面进行焊接而加以消除。对于厚的横截面,采用双「V」或双「U」形,并且有可能的话,同时从两面进行焊接,这在实际实用中是很重要的。如果只有一名焊工进行操作,则从一边到另一边交替地进行焊接,以使连接处两边的张力平衡,从而消除角变形。在连接由厚到薄的横断面时,「预堆边焊」技术的优越性就更明显了。

(5) 在焊接厚的横截面,特别是厚的合金钢或铸铁时,由于存在大的应力,我们采用了一种对此种焊接通常很有帮助的办法,称为「锚固」技术。该技术需要在被焊件斜的连接面上切出槽来。这些槽的深度约为5毫米,两个槽的间距约为2.5厘米。

这些槽先用焊接金属填满,然后对「V」形区暴露的部位采用「预堆边焊」法,或者用焊接金属焊上,之后再进行连接。这些槽可以用机械加工法,或者用切割器切成。切槽的一种很好的方法是用万能 100— 这是一种坡口加工用的焊条,它用电弧,而不用氧气,以惊人的速度切除金属。

(6) 「锚固」技术,当用于脏的、有油污的铸铁时,先去除了受污染的金属,使原来表面下面干净的金属露出来。然后,将焊接金属「锚固」入基体金属中。这如同在雪中运行时,装有带花纹的轮胎的汽车比光滑轮胎的汽车的拖拉力大。但是,最重要的是,我们已经破坏了靠近焊缝的易损坏的马氏体硬化区的连续性,这样,当施加应力时,由于连续性被破坏,应力不会集中在一个易损坏区中,邻近焊缝处也不会受损坏。此外,这些槽产生机械连接作用,并且使金属与金属的接触面加大,产生更大的固定结合能力。

(7) 「锚固」技术在把硬的合金焊到重型设备上,具有很高的价值,尤其是焊接铸铁。我们已经看到用这种焊接法成功的先例,而用其他的方法要完成这种焊接工作却一次一次地失败。

(8) 控制应力和变形最重要的方法之一是锤击实践,包括敲击焊道,同时仍然不采用圆形工具(如一个球头锤)。锤击的原因是,当一个温暖的焊道被锤击时,焊接金属将被拉伸和延长。焊道的拉伸可以至少在一定程度上补偿冷却时会发生的收缩。

(9) 关于敲击,有几个要点需要懂得。敲击的标准做法是敲击除第一焊道和最后焊道以外的所有焊道。第一焊道不应敲击,随后的焊道都应敲击,直至最后的一个焊道,即覆盖焊道。这些焊道不敲击的原因是敲击过的焊道,即使它是低碳钢的,也是加工硬化的焊道,而加工硬化的焊道足以成为裂纹的起始点。

(10) 内部的焊道不会产生加工硬化,这是因为随后的焊道盖住了前面的焊道,对它们的加工硬化状态进行了退火,因而不会产生裂纹。

(11) 顺便说明,焊后消除应力并不总能消除敲击的损伤,但是,随后的焊接能消除敲击的损伤。因此,敲击的原则是敲击除第一焊道和最后焊道外的所有焊道。用适当的力度进行敲击是很重要的,因为多次适当力度的敲击比猛敲几下好得多。敲击工具必须轻而钝,不应该用锐利的工具敲击。

(12) 制变形和应力用得最普遍的方法之一是预热。焊接之前的预热可以消除或减小形成裂纹的危险性,可将靠近焊缝的硬化区减至最小,减少收缩应力,可减小变形,并促使氢从金属中扩散出去。一个粗略的但是实用的经验是260oC的预热通常等于800oC的事后加热(正如谚语所说的:一盎司的预防等于一磅的治疗)。

(13) 当然,维修焊接中的问题是在什么情况下需要预热?许多焊工相信,低碳钢不需要预热。这是一个大错误,因为低碳钢在厚度大于4 英寸的情况下,以及在其他的特殊情况下,总是应该预热。

在下述情况下必须预热:1.被焊件的质量大;2.被焊件的温度低,或者被焊件所处的环境温度比较低;3.用小直径的焊条进行焊接;4.以高的焊接速度进行焊接;5.被焊件的形状和结构复杂;6.基体金属的碳含量或合金含量高;7.被焊件具有空气淬硬的性能;8.相邻零件的尺寸大不相同。在上述的情况下,预热是比较重要的。

维修焊接安全

金属的焊接维修可能产生高达几千度的温度。它还涉及通常在密闭空间进行的电力工作,以及接触可燃气体和多种金属、化学品、助焊剂和其他潜在危险的情况。然而,在焊接执行的80年左右,已经多次证明,它是一个相对安全的职业,并不会损害健康。但是,就像所有行业和所有工业活动一样,必须采取一些安全预防措施。万能建议将以下内容列入安全程序之中:

(1) 焊工绝不应该携带或使用丁烷打火机,而焊接。多次致命事故都是因为焊工在他们的口袋中携带丁烷打火机而发生的。焊接电弧的火花能穿透口袋点燃和烧穿打火机,从而点燃打火机中的液体并发生爆炸。一次性丁烷打火机爆炸时的推力相当于大约三枚炸药的威力。

(2) 始终穿着适合做焊接的防护服。

(3) 焊接、研磨或切割时应始终佩戴适当的眼部保护设备。

(4) 保持工作区清洁和无危害物。确保工作区内或附近没有易燃、易挥发或易爆物品。

(5) 处理所有压缩气体钢瓶时需非常小心。不使用时应盖好护盖。

(6) 当需要在潮湿地区进行电弧焊时,应穿号胶鞋,并站在一个干燥的绝缘平台上。

(7) 应屏蔽其他人受到焊接电弧产生的光线之影响。

(8) 如果没有提供通风和采取特殊预防措施,不要在密封的容器上或隔室内进行焊接。

(9) 如果没有额外的特殊预防措施,不要在装有易燃物的特殊容器上进行焊接。

(10) 如果有必要将焊接缆线拼接一起,应确保所有电气连接牢固和绝缘。不要在绝缘磨损、破裂或裸露处使用电缆。

(11) 如果没有额外的特殊预防措施,不要在密闭空间内焊接。

(12) 压缩气体钢瓶为空时,应关闭阀门,并标记钢瓶为“MT”。

(13) 不要让火焰切割的火花击中软管、调节器或钢瓶。记住,火焰切割的火花可以喷射9-12米。

(14) 不要以超过每平方厘米1公斤的压力使用乙炔。较高的压力会导致爆炸。

(15) 切勿在氧乙炔或氧燃料气系统的任何设备或螺纹接头上使用油、油脂或任何类似的材料。油和油脂与氧气接触会引起自燃。

(16) 始终使用下述正确的顺序和技术打开氧乙炔炬:

(一)打开乙炔气瓶阀。
(二)打开乙炔炬阀门1/4圈。
(三)拧动乙炔调节器,调节阀手柄的工作压力。
(四)关闭乙炔炬阀(你将清除乙炔线)。
(五)慢慢打开氧气瓶阀门。
(六)打开氧气炬阀门1/4圈。
(七)拧动氧气调节螺丝至工作压力。
(八)关闭氧气焊炬气阀,你将清除氧气线。
(九)打开乙炔炬阀门1/4圈并以适合的打火机点着。不要使用火柴或抽烟用的打火机。
(十)打开氧气炬阀门1/4圈。
(十一)调整至适当的火焰。

(17)始终使用下述正确的顺序和关断氧乙炔炬的技术:

(一)先关闭乙炔炬阀,然后关闭氧气焊炬气阀。
(二)先关闭气瓶阀门和乙炔阀门,然后再关闭氧气减压阀。
(三)打开氧乙炔炬的乙炔阀和氧气阀(这将释放调节器和软管的压力)。
(四)回转调节器来调节阀手柄,直至无弹簧张力的感觉。
(五)关闭氧乙炔炬阀门

(18) 在焊接铅、镉、铬、锰、黄铜、青铜、锌、镀锌钢或能够产生有毒气体的其它材料时,应保持适当通风。

(19) 确保你的电弧焊设备妥为安装和接地及处于良好的工作条件。

(20) 焊接可能产生对健康有害的烟雾和气体。避免吸入这些烟雾。应保持适当通风。

(21) 几乎所有气体焊接助焊剂和电弧焊助焊剂均为有毒的,或至少可能对某些人导致过敏情况。不要摄入助焊剂。保持焊接安全并放在儿童无法接触到的地方。