萬能

經過深入研究,萬能開發出專為維修而設計的焊接工藝。自1965年以來,萬能維修焊接合金和焊條已多次被證明,它們不僅基於健全的科學原理,而且具有超越普通焊條的許多優點。有了先進的焊接合金,萬能在50多個國家提供了獨特的面向維修的服務。

如今,有超過一百萬的行業依靠萬能來滿足其維修焊接要求。使用獨特的萬能維修焊接工藝,各行業每年節省的資金不可估量。

資訊

萬能合金是如何專為維修而設計的

鑄鐵維修焊接

鋼的維修焊接

維修焊接流程

萬能維修焊接技術

維修焊接安全

萬能合金是如何專為維修而設計的

焊條用戶經常會分析焊條的芯線來預測或考量焊接金屬組合物。這一過程可以說是完全的失敗。焊條芯線的分析與熔敷化學相比絕不可同日而語。

許多人推測,在他們焊接特定的基礎金屬時,如果使用和基礎金屬具有相同成分芯線的焊條,則會具有相同的和令人滿意的焊接效果。舉例來說,他們假定使用SAE 4130類鋼芯線的焊條焊接SAE 4130(鉻鉬鋼)類基礎金屬,焊縫將完全匹配基礎金屬,焊接也將與基礎金屬具有相同的效果。

這是一個可以理解的,但完全不合乎邏輯的結論,原因有很多。下面是幾個示例:

(1)基礎金屬通常是熱或冷加工材料,加工時(例如軋製)經過了晶粒細化。焊接金屬為鑄造材料,因此即使化學成分是相同的,無法準確地類似於基礎金屬,除非相關焊條具有額外屬性來彌補這一巨大差異。

(2)焊接金屬很容易發生孔隙形成現象,這也將使得堆焊效果與基礎金屬不同,即使在芯材的成分分析是相同。

(3)電弧轉移期間,芯材中的某些成分(如鉻)會不可避免地以氣態形式進入大氣之中。

(4)普通焊縫容易受到許多來源的污染,包括:

(一)熔入堆焊之中的焊條或基礎金屬的碳、磷和硫含量,往往會導致堆焊裂化。它們和許多其他污染物會在焊接金屬固化以及主晶界造成熱裂紋之後分離。低溫情況下,磷還會導致堆焊變脆。

(二)普通堆焊很容易受到氧污染的影響。氧在固體溶液中會降低鋼的衝擊韌性和抗拉強度。使用萬能以外的其他焊條進行焊接,通常會使普通鋼基礎金屬含有更多的氧氣。

(三)採用普通焊條焊接所造成的氮吸收是一個令人嚴重關切的問題。焊接過程中從大氣中吸收的氮固溶體會降低焊接的衝擊韌性和延伸率,且通常是導致“老化”的原因。這種焊接的沉澱過程會導致衝擊韌性和延展性降至極低值。考慮到空氣中78%的成分是氮,而氮會導致焊縫脆性,預防氮污染的必要性就變得十分明顯了。

傳統思維中假定與基礎金屬相同類型的芯材就已足夠,並可以提供良好的維修應用結果,而萬能已經認識到,這種想法會造成一系列的問題。

萬能研究已經證明,在幾乎任何維護焊件中,焊條必須具有比基礎金屬高出很多的合金含量和物理性能。

萬能解決方案

焊條由兩部分組成:焊芯和藥皮。萬能使用通常具有含量比普通焊條高出很多的貴金屬或半貴金屬(如鎳,鉬,鈮,鈷,矽,錳,釩,鉻,和其他“超級金屬”)之高純度芯材。

充分研究的超高合金萬能芯材具有極的高合金含量、穩定劑、高度去氧金屬、以及高純度的金屬和其他改進成分,可以完全改變電弧的特徵。萬能維護焊接焊條的芯材受到仔細的控制,使得可能會引起困難或焊接故障的過量金屬或元素(如碳,硫或磷),能夠被提煉出來或保持在非常低的含量。這使它們能夠通過萬能在焊條中整合的特殊添加劑來予以穩定,不留任何發生故障的機會。

萬能在焊條藥皮化學和焊條藥皮技術方面不斷開展廣泛的研究。萬能聘用首屈一指的科學家和眾多高素質的化學家及和技術人員,負責執行焊條藥皮技術的研究。萬能維修焊接卓越性的一大原因是先進的萬能維護焊條藥皮技術。大家都認為,萬能焊條的藥皮是全球維護應用領域最為先進的。萬能焊條藥皮有助於許多特殊方式中的維修焊接品質,包括:

  • 萬能獨一無二的藥皮可以為焊接金屬去氧。氧污染是焊接失敗的一個主要原因。萬能焊條含有特殊的去氧劑,從而徹底去除大部分氧氣,減少了精細分散的夾雜物之平衡度。專有的去氧劑系統具有非常特殊的性質,並未普遍使用。
  • 萬能藥皮實際會產生一個超級保護氣體,以保護熔融焊接金屬。通過塗層的熔化產生的這種氣體密封經過特別設計,旨在防止焊接受到普通焊條沉積中經常導致故障的氮、氧、氫和有害元素的污染。
  • 防氣孔藥皮。萬能焊條藥皮含有清除劑、清潔劑和脫脂劑,並能夠吸收異物、灰塵、污染物和雜質,使它們飄散並保持在焊渣中便於清除。這種特殊的能力使得萬能維護焊接可以在和普通焊條(常見孔隙)不同的情況下進行。
  • 在焊接時,萬能維護焊條在金屬熔池周圍形成了熔渣層,進而在整個焊接熔池上形成保護化學焊渣覆膜。對於大多數焊條而言,焊渣通常比電焊過程的殘留物要小。萬能維護焊條具有完全不同類型的藥皮,可以形成保護覆膜,不僅提供了對氧化和其他污染的良好防護,而且還顯著延緩了冷卻速度。當使用普通焊條時,會出現一個“魏氏Widmanstatten”結構,使焊縫能夠快速冷卻。而普通生產焊條快速冷卻與造成的Widmansttten結構是有害的。快速冷卻會導致鐵素體形成橫向於珠光體的針狀板。

焊渣覆膜可以保持熱量和延緩冷卻,從而以鐵素體包圍珠光體晶粒的方式,使晶界中的鐵素體實現完全滲透。萬能保護焊渣覆膜能夠有效延緩冷卻速度,促成一個更加精緻和更理想的晶粒結構。

  • 氫氣含量(通常被稱為“魚眼”)是維護焊接的一大難題。氫氣對焊接的主要威脅來自於化學結合的水分,存在於許多生產焊條的藥皮之中。這種水分會在電弧轉移過程中分解成氫氣和氧氣。即使在中等溫度下,鐵也具有較高的氫溶解性,使相當數量的氫進入焊縫金屬中。當使用生產焊接焊條時,進入焊縫的氫氣可以通過加熱到482 oF (250 oC),並保持部件15小時處於該熱量來完全清除。

像製造過程中的其他步驟一樣,這一流程可在生產廠中進行。但是,它在維護焊接中是完全不切實際的。這就是為什麼萬能研究部考慮了維修焊接中的氫含量問題。

經多次證明,焊縫的氫污染會導致開裂和焊根裂縫(這是一種在鄰近焊接或焊接下方的熱影響區出現的裂縫,因焊接過程中氫污染而引起)。含氫焊接會導致延展性和伸長率顯著降低,而且容易出現裂紋。

萬能在特殊藥皮中內置了耐電弧氫轉移成分。萬能 305, 萬能 303 黃金版和其他許多焊條都是以所有礦物塗層為基礎的,並具有特殊的添加劑,往往能夠抵擋氫污染。這些塗層在製造過程中經過高溫烘烤,以除去最後的氫氣痕跡。這些特殊塗層是萬能焊條可以實現更可靠維護焊接的另一個原因。

萬能藥皮並非單純的簡單纖維素或金紅石配方。它們包含許多補充和特殊功能。其中一些如下:

(1)較高的純度,更高品質的粘合劑。

(2)高純度、高品質的化學品。焊條生產商可用的化學品有許多等級,包括低品質的技術等級,美國純度等級,醫藥級等等。萬能品質通告要求非常高等級的化學品。

(3) 萬能藥皮採用特殊的混合設備生產,並運用各種混合器以獲得具有不同的化學品的不同結果。化學品的粒徑經過認真研究。塗層的混合也經過仔細監測,以使每一批都是相同的。

(4) 萬能引入了許多額外的金屬,如鍶,鈉,鋁,石墨,以及穩定化合物和各種其它添加劑,例如氟化物,碳酸鹽和鈣,通過獨特的藥皮來提高維護焊接品質和可焊性。

(5) 萬能通過在藥皮中加入磨細金屬來升級焊縫金屬的品質。鉬,鉻,鈷,鎳和其他許多金屬都可以豐富焊縫金屬的效果。

(6) 所有萬能維修焊接焊條的同心度都受到嚴謹的控制:焊芯加一面藥皮的最大尺寸只比焊芯加一面藥皮的最小尺寸多5%。這種精確的同心度控制,可以防止很麼多電焊因同心度較差而出現的“劃擦”,不均勻的燃燒,不穩定的性能和飛濺等現象。

(7) 萬能對用藥皮中形成的鐵素體仔細控制其數量,以使萬能堆焊可以抵抗熱裂情況。萬能焊條藥皮是一種高度精密的塗層,含有20多種成分。這些都是具體研究的結果,並特別是為焊接維修的特殊問題而設計。大家都認為,它們代表了其設計目的領域的最先進水準。它們可以提供堆焊添加物,並提供增強的物理性能和增加耐開裂或昂貴焊接故障的能力。這些藥皮具有如此豐富的額外金屬和補充物,最終的合金化過程實際上只是在焊條的尖端進行完全處理。

鑄鐵維修焊接

如何焊接鑄鐵

由於其製造簡單,鑄鐵是其中一種最常見的金屬。它可以只用一個氣爐和鋼即可進行鑄造,並具有較高的熔點,但需要適用於鑄造的氣爐。鑄鐵能夠以比鋼更高的速度更容易的進行加工。這種金屬合金可以輕鬆而且經濟地製造成有用的機械,這得益於其低熔點、流動性和簡單的熔融過程。

鑄鐵可採用各種配方製造。未知分析的大量廢鐵可用於製造鑄鐵。大多數鑄鐵包含鐵和碳,矽,錳,硫和磷等成分。

鋼和鑄鐵之間的主要區別是其碳含量。低碳鋼含有小於0.30%的碳,大多數高碳鋼含有小於1.0%的碳。可以放入鋼的最大碳含量為1.7%,因為這是可被鐵溶液吸收的最大碳含量。當較大量的碳與鐵結合時,未被鐵吸收的碳將以小片石墨的形式存在。灰鐵含有高達4.5%的碳,通常在3.0%和4.0%之間。

當鑄鐵被加熱時,在接近其熔點的溫度下,幾乎所有的碳都會以碳化鐵的組合形式進入鐵溶液之中。如果鑄鐵允許非常緩慢的冷卻,則幾乎所有的碳都會傳遞為組合狀態並分離成自由的石墨薄片。如果鑄鐵迅速冷卻,則很大一部分碳將保持為與鐵相結合的碳化鐵物。

正是這種高碳含量使鑄鐵與鋼有所不同。如果我們能夠從鑄鐵除去石墨片,再擠壓剩下的成分,將可以獲得鋼。

碳可以在鑄鐵存在兩種形式,這一因素需要在焊接時給予主要的關注。如果鑄鐵(或其部分)熔化後緩慢冷卻,焊縫和基礎金屬將是柔軟和可加工的。如果鑄鐵焊接時熔化並迅速冷卻,鑄鐵(或至少是其部分區域)將變硬和難於甚至無法進行機器加工。這就是造成鑄鐵焊接“硬點”的原因。

因為鑄鐵具有片狀石墨結構,這可以防止它發生彎曲並不具備伸長率,因此很容易破裂。斷裂是工廠、建築公司、農場和其他所有行業的鑄鐵機械的常見事件。通常,一次昂貴的鑄造斷裂只是因為振動引起的。鑄鐵機械事故代價高昂的停機在行業中比較常見。同時,由於鑄鐵是軟性的,因此經常會磨損。例如,在螺紋孔中,螺紋很容易磨損或變成條狀。沒有人能夠預估汽車和卡車電機塊、排氣歧管、變速器殼體破損,對採用泵外殼、衝床、電動機外殼和其它鑄鐵機械部件等不可缺少的機器之工廠造成的損失。

當鑄鐵部分斷裂時,成本對於幾乎所有行業而言都是巨大的。一個企業在其儲藏室備用鑄件是不太可能的事情。通常情況下,機器多為陳舊的和過時的,而且製造商也不會提供備用品。為了進行新的鑄造,通常需要首先制定相關的模型。而只是為了製造一個模型就可能需要長達四周的時間,而且往往相關模型需花費數千美元。

正是由於這些原因,企業必須充分準備萬能維護焊接焊條和合金,以使斷裂的機械能夠快速復原並可提供有用的服務。

很多工程師在嘗試用普通鑄鐵生產焊條修復鑄鐵時屢次失敗。

一些工程師指出在某些情況下,他們已經能夠使用釺焊棒或氣焊杆進行焊接的鑄鐵,但這需要很長的複雜過程。通常釺焊或氣焊焊接鑄鐵將涉及:拆除;在鑄件周圍起火堆;預熱(往往高達24小時);氣焊;將鑄件埋在石灰或其他絕緣材料中;緩慢冷卻長達一周。

鑄鐵焊接成功的答案在於萬能 770的開發,它已經為整個行業帶來了一個實用的解決方案。

專為維護設計的鑄鐵焊條

許多公司都在行銷生產焊接鑄鐵焊條。它們通常包括3至7個不同的鑄鐵焊條,因為這些公司都已承認,每個焊條只具備有限的可以使用的應用範圍。

很顯然,提供了多種不同鑄鐵焊條的焊條製造商,並不能夠滿足維修服務的需要。如此多樣的各種鑄鐵焊條(每個焊條的使用範圍有限),一般在僅存在有限應用次數的生產焊接中還可以勝任。例如,一個泵製造工廠,只有一種化學成分和一種厚度的鑄鐵,並且可能只在一個條件下進行焊接,則可以選擇這些生產鑄鐵焊條進行一種應用。

而在維修情況下,條件則是完全不同的。在維修中,我們不會知道什麼類型、什麼厚度的鑄鐵將會斷裂,或者焊縫是否要被加工。通常,我們也不知道可能斷裂的鑄件具有何種成分。

萬能 770已經解決了鑄鐵故障這一老大難的工業問題,能夠焊接各類厚薄鑄鐵,包括灰色、可塑性、米漢娜和球墨鑄鐵。它能夠在所有位置進行焊接,包括架空或垂直,也能夠實現沒有咬邊的無孔隙焊接。焊縫完全可加工並且無裂紋。萬能 770甚至可以將鑄鐵焊接至鋼材上。

萬能 770是一個實用的解決方案,可以替您避免由於鑄鐵故障導致的代價高昂的停機時間和利潤損失。

鋼的維修焊接

在維修焊中,比任何其他金屬要焊接更多的是鋼材。調查顯示,與任何其它金屬的焊接相比,鋼焊接失效引起的故障要更多。

許多人認為,鋼易於焊接,所以無需給予太多的關注。通常,在企業中常常會聽到有人說:“哦,只是低碳鋼而已”,所以他們會使用手邊的任何便宜的低碳鋼焊條。這種態度已經造成企業更多的產量損失、更多的停機時間、以及更多的設備傷害和損壞,大多數人並未意識到這一點。

毫無疑問地,生產工廠中的低碳鋼結構之焊接相對簡單,因為所有的或幾乎所有的變數都能夠加以控制。但是,在維修中,可以被控制的變數少之又少。維修焊接根本不會存在實驗室條件,幾乎沒有簡單的維修焊接可以用於低碳鋼或任何其他鋼材。

目前普遍使用的有超過30種不同類型的普通低碳鋼和半低碳鋼焊條,它們都是專為焊接而生產的。焊工需要重複焊接一個應用,以使其在做重複性高的應用時保持高效率。在這方面,變數可控的普通生產焊條是令人滿意的。

同樣的焊條也被很多焊接供應商銷售給各大公司用於非設計用途的維修焊接應用。在維修焊接中,情況則是完全不同的。焊工不知道需要焊接的鋼材的成分。因此,他無法控制如連接設計等相關變數。在維修時,鋼材往往是油性的、生銹的、帶有塗料的或髒汙的。

生產焊接鋼焊條的設計旨在滿足非常有限的應用範圍 – 通常每種類型只有一個應用範圍。

在生產廠,各種鋼焊接操作是有限的。例如,它們可能只焊接一種類型的結構 – 熱水箱。這些通常包括僅一種類型的接頭,例如一個對接接頭。他們可能使用定位器使焊接全部平整完成(平焊)。乾淨的新鋼成分是已知的,並且可能擁有完美的精細定位工裝夾具,從而使變形和翹曲都不再造成任何問題。因此,他們會選擇一種易於焊接的鋼基礎金屬來執行焊接水箱操作。

然而,維修焊工面臨著完全不同的環境,需要一個專為其所面臨的不同條件而設計的焊接焊條:

(1) 維修技工往往無法全職擔任焊工。在大多數行業中,焊接僅僅是他的重要工作之一。他還需要照顧到機械修理、電器維修、機器改造、管道、汽車修理等工作。由於他並不是將焊工作為專門工作,因此經常無法發展出最高級的焊接技能,這也是可以理解的。

(2) 維修焊工並不會像生產焊工那樣多次重複相同的焊接項目。每一項工作都是不同的。一般情況下,維修焊工不會大量操作一種類型的焊接,而是面對無限樣的應用。如果他依靠生產焊條的話,可能需要多達30種不同類型的鋼焊條。

(3) 維修焊工往往需要在有限空間焊接鋼材,並且很難觸及待修的縫隙。

(4) 鋼的維護焊接比生產焊接困難得多。在生產中,工程師和設計師會選擇易於焊接的鋼材。維修焊工則經常被要求焊接“無法焊接的”鋼材,例如泵軸或電機軸。當相關設備被製造的時候,並沒有對軸進行焊接處理,所以,工程師或設計者最有可能選擇的是易於切削的,能夠以低成本進行加工鋼材。

這樣的鋼材被認為是不可焊接的。儘管如此,維修焊工卻必須要進行焊接。因此,總是應該使用萬能維修焊條,因為這些焊條都是為焊接維修部門要做的各種複雜焊接而專門設計的。

(5) 維修焊工往往必須要焊接“配合欠佳”的應用,從厚到薄的難於焊接的金屬,例如合金鋼、鍍鋅鐵、高碳鋼、裂紋敏感的鋼材和未知成分的鋼材。

鋼材在生產出廠的時候是“簡單低碳鋼”,因此不難焊接。但在後期必須進行維修焊接時會變得極易開裂。這是因為它們帶有塗層、蠟筆印跡、割炬的碳汙跡、或本身的油和油脂。所有這些材料均含碳。當焊接一塊具有油的低碳鋼或其上的其它碳質材料時,維修焊工實際上是在焊接高碳鋼。

在維修條件下鋼固有的所有這些碳質材料,都會以碳的形式進入焊縫,造成焊接和焊區成為高碳鋼。每個工程師都知道,高碳鋼焊縫是極易出現裂紋的。

(6) 維修焊接必須具有比生產焊接更高的品質標準。在生產中焊接,按照慣例,檢查員要跟著生產焊工定位任何焊縫缺陷 – 通常比例約為3-6%。

而在維修時,焊工需要實現零缺陷。他通常有一個破碎的部分需要修復,必須在第一時間進行焊接,否則當焊接服務發生故障時,會造成大量代價高昂的停機或可能傷害到他的同事們。

(7) 維修焊工通常必須焊接老舊的設備,其原設計目的並不適用于今天的高速度和高能量要求。因此,焊接必須具有比生產焊接更大的韌性和更大的強度。再加上維修行業必須應對設計不當的事實,實際上需要“加強”機器,並採用具有更高強度的焊接。具有較高強度的萬能維修焊接焊條往往是唯一的解決方案。

(8) 生產廠家往往只需焊接零部件,然後進行應力釋放或焊後熱處理。然而,當這些零部件破損,並且必須在現場進行焊接修理時,它們必須在不拆卸的條件下進行維修,並且焊接後是不可能進行應力釋放操作的。當使用萬能維修焊接焊條時,這些問題會得到簡化。

維修焊接解決方案

萬能降低維修時鋼焊接的複雜性,從而使其不再會造成焦慮。事實上,全球各地成千上萬的產業已經不再使用生產焊條進行鋼材維修,現在他們只使用正版的萬能維修焊接焊條及合金。

萬能產品被認為是世界上唯一的專為維修而設計、生產、銷售和在全球提供服務的焊接焊條和填充金屬。所有其他產品都是為生產焊接而製造的。

萬能焊條及合金填充金屬以眾多重要的、完全獨特的方式,成為維修的上佳選擇:

(1) 萬能產品具有內置的更大的通用性。每個產品在範圍廣泛的不同的連接設計,不同的基礎金屬類型和不同的條件下都能發揮最佳性能。

(2) 萬能產品具有超高的物理性質,包括較高的拉伸強度,較高的屈服強度,伸長率較高和更大的抓附力。這使得焊工能夠掌握優勢。更大的強度可以補償由於接觸不便、位置差、未知組合物等情況下的任何焊接瑕疵,以及不理想條件和難以焊接的金屬。

(3) 萬能合金和焊條更容易使用。即便是不熟練的焊工也可以完成困難的工作。更重要的是,高技能焊工可以將他們的技能和萬能的易用性相結合,締造不平凡的績效。

萬能為鋼焊接提供了五款焊條:

  • 萬能 303 黃金版 AC-DC這款焊條可以焊接所有鋼材,是一個小型維修部門需要庫存的唯一焊條。
  • 萬能 305 AC-DC。該焊條可以焊接所有低合金鋼和低碳鋼。它被廣泛用於維修部門製造新的高強度結構鋼應用中。
  • 萬能 307 AC-DC。一款適用於所有低碳鋼和雜鋼的合金焊條。
  • 萬能 393 AC-DC。適用於不銹鋼的焊條,可提供改進的耐腐蝕性,即使是使用較小的交流“巴茲盒”焊接機也能令人滿意地運行。
  • 萬能 395 AC-DC。旨在解決雙相不銹鋼的修復。
維修焊接流程

萬能維修軟焊

從技術上來說,焊接可分為三大類:

熔焊。兩種或多種金屬熔融(熔化)在一起,例如將鋼于萬能 303 黃金版等合金焊接在一起。

硬釬焊(硬焊)。將比任何基礎金屬較低熔點的兩種或多種金屬與合金焊接在一起,但其本身的熔點超過450oC.

軟釬焊(軟焊)。使用熔點低於450oC的焊接合金將兩種或多種金屬接合在一起。

在所有金屬連接方法中,軟焊可能是最廣泛使用的一種。然而,軟焊也可能是所有金屬連接方法最不為人瞭解的一種。

軟焊用於兩種主要類型的應用:生產接合及維修接合。在生產中,汽車散熱器、電子和電氣設備等專案的軟焊,通常是由大規模軟焊安裝機進行的。這是複雜的,並且需要由專家顧問工程師進行程式設計。

一旦進行了最初的調整,而完成的,操作變得非常簡單,無需他人幫助。所有或大部分變數都得到控制。生產軟焊是基於理想的條件、清潔金屬、預先計畫的接合設計,並且沒有人為錯誤的情況下的一種自動化系統。

工業維修焊接與生產軟焊完全不同,可能在工業維修中發揮重要作用,如電路、水管、油管、車輛、金屬片、導線和大量各種應用。

對於許多不同的應用而言,萬能維修焊接是唯一的以及正確的答案。例如牛奶廠。有些時候,拆卸或連接零部件對操作的效率來說是至關重要的。不銹鋼管道可通過 萬能 88C進行連接。其結果是健康的強效防漏連接。然而,有時候必須進行清潔操作,並且要做到這一點的唯一方法就是拆卸管道並對其進行清潔。這可以通過最小量的加熱來拆除管道,從而輕鬆實現。管道清洗後再次使用萬能 88C連接在一起。

這一操作通過釺焊或焊接無法完成。機器也無法運回廠家進行拆解和維修。然而,這僅僅是萬能維修焊接工藝數千個節省應用的一個單獨示例。

也有無盡的應用顯示,萬能維修軟焊可以拯救那些面料報廢的設備。每個工廠、礦山或企業的儀器儀錶元件、鍍鋅板材、管道連接、水管、板材機床防護罩、電器和許多其他應用,都能夠在使用萬能維修焊接合金中受益非淺。

與普通軟焊相比,萬能軟焊更適用于維修應用,原因如下:

(1) 萬能軟焊生產真空熔煉法

萬能軟焊合金通過獨家專有的真空 - 熔煉工藝製成。普通軟焊不是採用真空熔煉製造的,而是在露天被熔化。萬能真空熔煉過程提供了以下主要優點:

  • 真空熔煉可以消除浮渣、氣體、氧化錫、氧化鉛和其他污染物。
  • 這種獨特的製造方法,使軟焊合金比普通軟焊減少了核中心。正因為如此,當熔融萬能軟焊冷卻時,晶粒結構更加精細,並且出現金屬組分偏析的風險也有所降低。
  • 萬能軟焊提供更好的輪廓和較淺的嵌邊;它們也能展示十分優異的附著力。
  • 萬能軟焊合金如此優於普通軟焊,幾乎不會出現焊點失效的情況。

(2) 萬能軟焊含有較高純度的金屬

普通軟焊是用廉價的廢錫和鉛製成,它們很少或根本就沒有經過提煉就銷售了,所以少有工廠能說得清軟焊中含有什麼。

普通軟焊中的雜質會導致軟焊的幾乎每一個領域出現嚴重的和重複的問題。所述雜質包括銅等金屬(這降低了整體的阻力率);鋅(不會進入固溶體,但仍然會結晶和含砂);鉍(具有改變微結構的能力);鋁(另一個不會進入固溶體的成分)和鎘(會降低擴散率)。

萬能只採用額定功率為99.99%純度的原生金屬。這些金屬在真空中熔化和超聲均化,然後使用四叉方法進行雙開爾文電橋阻力率測試。

萬能軟焊採用特別高品位的錫礦,經過粉碎和浮選濃縮工藝製成。砷和硫等雜質完全被氧化焙炒和稀酸漂白除去。鉛、鉍、銻等雜質則被氯化焙炒和酸漂白劑除去。

礦砂在裝有濃錫石的反射爐中再次純化,並與冶金級煤混合。在這個階段的錫約為99.50%純度。

然而,在萬能的加工過程中,純度因數並沒有就此止步。錫是由另外四個流程細化,使其成為當今任何商業軟焊中可用的最高水準的純度。

超級配方: 完美軟焊是那些能夠在最低溫度下施用的。然而,焊接溫度結合了2個因素:時間和熱的程度。舉例來說,需要190oC並保持3分鐘熔融或液體狀態的軟焊,基本上比需要210oC以熔化但在五秒鐘固化的軟焊要求更多的熱能。熔融軟焊與銅等金屬進行反應 – 並在銅表面上形成一種化學上不同的金屬間化合物。而且,最重要的是,只要軟焊保持熔融狀態,形成這種金屬間化合物的反應將繼續。這種化合物(化學CN6 SN6)非常硬而且脆,受撕裂力衝擊時很容易斷裂。

厚的金屬間合金比薄層要弱。那麼答案很明顯,就是減少焊接時間。軟焊在更短的時間內熔融並更快凝固,其粘合力就會更強和更不易碎裂。

萬能軟焊在「快速凝固」所達到的成就是令人羡慕的,因為萬能軟焊能提供最佳的強度。但是我們再來看生產過程,一般的軟焊是使用40/60 的錫和鉛的軟焊焊料,熔點為237oC,凝固點為182oC,這一性質的軟焊適合於焊接低物理性能的焊接接頭,因為焊料加熱液化範圍超過55oC(熔化點與凝固點之間的差值)才被液化。相反,萬能 88C則液固相溫度完全相同。

事實上,兩個鋼片之間的適當製造的萬能軟焊焊接接頭具有鋼本身的抗拉伸強度。唯一的問題就是擔心本身 – 維修工程師不信任軟焊連接點 – 因為他們唯一的經驗是普通生產型軟焊往往會發生故障。一旦他們意識到萬能維修軟焊合金與普通軟焊之間的巨大差異,他們將有信心以此前從未嘗試過的低熱能進行維修。

萬能維修焊接技術

維修焊接需要技巧、創造力、信心、想像力、決心與科學原理混合的結合。當然,焊接涉及化工、冶金、物理學和工程學等四大科學。缺少任何一個都會導致失敗。然而,通過維修焊接實現所有這些因素的適當比例將帶來更大的節約。

(1) 維修焊接的一大困難是訣竅步驟常常必須由焊工本人完成。在生產廠,冶金學家和一般的工程師會提供資訊訣竅,而焊工或操作者只需提供操作技能即可。但在維修焊接時就不是這樣了。

(2) 維修焊工必須比生產焊工擁有更多天分。首先,在生產焊接中,基礎金屬通常是在一個乾淨的新金屬上加工的。維修時卻大不相同。通常情況下,維修焊工需要挽救可能已在腐蝕條件下運作很多很多年的舊設備,可能是油性或油膩的骯髒和被污染的環境,而當焊工試圖進行焊接修復時才發現課本上的一切都是錯的。

(3) 在生產焊接中,通常可以定位工作,以使焊接能在方便的位置來完成,通常採用平焊操作。而維修焊接則不同,因為維修焊工經常必須修復處於他幾乎看不到或無法達到位置的物件,更不用說焊縫本身了。

(4) 維修焊接的另一個困難是必須完成各種各樣的工作。通常,在生產焊接中,操作人員持續工作的數量有限。而在維修焊接中,操作人員不會持續完成同一個工作;結果,他自然而然地無法精通於他進行的每一個類型的工作,因為某些類型的故障很少發生。技工學習如何有效完成維修焊接中的所有項目是非常困難的。維修焊接中最困難的問題之一是,焊工常常並不知道基礎金屬的成分。

(5) 儘管維修焊接比生產焊接更加複雜,對於工廠或企業來說,維修焊接仍無疑遠比生產焊接更有利可圖。通常情況下,維修焊工一天的工作這可能為他的公司節省數百甚至數千美元的資金。一個人在生產焊接中一天的工作量是無法實現這種節省的。

(6) 維修焊接的第一步是確定基礎金屬。瞭解一些關於每種金屬的情況,將有助於識別金屬。火花試驗,硬度試驗,磁性試驗,化學檢測,重量測試和銼測試是確定基礎金屬的常用方法。然而,往往有這樣的情況,就是用普通車間分析方法可靠地確定幾乎是不可能的。在這些情況下,必須使用具有最高物理性能的焊接填充金屬來確定焊縫等於或超過基礎金屬,不管是何種基礎金屬。

建立焊接方法的第二個步驟是計算焊接的熱影響。所有焊接均需要熱量,熱量會對基礎金屬造成一定的反應。

焊接中產生的熱量可根據公式H = A2RT進行預測(熱量等於安培數的平方乘以阻力乘以焊接時間)。

熱的不良影響可以被列為過度晶粒過粗,淬火裂紋,氣孔,熱裂紋,翹曲,內應力,變形和氫污染。

(7) 焊接時,不均勻的局部加熱和冷卻,以及通過熔融焊接填充金屬加熱的基礎金屬之焊縫,會對膨脹和收縮產生阻礙。通過基礎金屬的加熱和冷卻而產生的應力被稱為收縮或收縮應力。由於熱或收縮應力,存在於所焊接的連接件內的應力體系稱為殘餘應力。

(8) 熔融的金屬在冷卻和凝固時通常都收縮。如果所有金屬的膨脹係數都為零的話,在維修焊接中出現的絕大多數問題就不存在了。在鑄造廠,模型工操作規程給出了預計的收縮量。 但是,在焊接方面,沒有這樣的工具書可用,應力的大小只能靠焊工的經驗估算。在焊接的情況下,填充焊縫的金屬以液態塗敷上去,實際上是被注入由基體金屬形成的模子中。

(9) 跟鑄入模子中的任何金屬一樣,由於收縮受制約而產生的焊接金屬中的應力大小與焊縫的尺寸有關。因此,最大的應力是在焊接方向上,即在縱向上。橫向應力的大小居第二位,厚度方向上的應力最小,因為在這個方向上對收縮的制約比較小。

(10) 焊縫在長度、寬度和厚度三個方向上都收縮,因此,所產生的應力被稱為多向應力。在維修中,焊工常常需要解決因多向應力而引起麻煩的焊接應力問題。熱應力因局部加熱又擴散到整個基體金屬的情況下,熱應力問題更為嚴重。在維修焊接中應力的不良後果是複雜的和極為關心的問題。

(11) 熱影響區存在溫度梯度;也就是說,從焊接中心開始到焊接熱行進末端的區域。大多數焊接問題會在這個熱影響區內產生。該熱影響區的某些部分可能被冷卻而其它部分仍然在被加熱中,從而產生了熱應力的問題。除非金屬系統中有等量的殘留抗壓應力,以平衡殘留拉伸應力,否則開裂現象將會發生。

(12) 由應力和變形造成的問題會導致一些困難。首先,它們限制了材料的正常延展性。其次,它們可能會導致衝擊載荷下的局部應力腐蝕開裂。應力可能會超過基礎金屬的屈服強度並導致裂紋。此外,變形也會導致尺寸穩定性的損失。

被焊接部分發生的應力和變形的大小取決於許多變數,諸如板材厚度,約束度,焊接速度,空氣的流動,預熱,更高的熱輸入以及其他因素等等。眾所周知,由於焊接涉及焊接操作期間的加熱和冷卻,焊件會經受熱膨脹和收縮的影響。金屬的膨脹和收縮率會產生嚴重的內部應力,只需稍微過量的應力即可超過金屬的屈服強度並產生焊接故障。

(13) 維修焊接的另一個嚴重問題是靠近焊縫的馬氏體區。當可淬硬鋼和鑄鐵被加熱到其臨界範圍,並使其冷卻比其臨界冷卻速度快時,脆性馬氏體區域往往會在焊接位置旁邊出現。這是由於焊縫和基礎金屬之間前沿區相鄰的區域發生了有限的石墨排斥反應。如果允許馬氏體區出現的話,發生在該區域的其他問題還包括碳化物沉澱,晶粒生長,氣孔和淬硬石墨當等等。

(14) 除了已經提到的維修焊接問題之外,另一個問題是應力集中。能產生局部的高應力區的任何因素都是應力集中起因。所有工程師都知道,結構截面設計的突然變化、凹槽、螺紋、表面不規則性和不連續性,例如裂紋、孔洞和夾雜物,均被認為是應力集中情況。然而,在維修焊接中,我們只關注作為焊接結果的那些可以避免的缺口。這些缺口對韌性材料拉伸強度的影響非常小,但對於疲勞來說非常重要。缺口敏感性因數不僅取決於材料,而且取決於缺口類型和應力大小。這些可以避免的大小包括弧坑裂紋、硬點、咬邊和氣孔。

(15) 舉例來說,一個典型的對接焊縫。疲勞斷裂有三個起始點,包括:內部缺陷,焊縫與小塊區域或基礎金屬連接的地方發生咬邊;以及焊縫根部品質差。

(16) 焊道的形狀對應力集中具有相當大的影響,特別是對鑄鐵和可淬硬鋼而言。舉例來說,如果焊道施加到一塊冷的基礎金屬上,在焊接開始時,焊縫將顯現為凸起,並在冷起動位置上重疊。這可以形成完美的應力集中,並很可能造成裂紋。此外,當焊條被突然從一個焊件上移走時,會在焊接的端部形成凹陷。這種凹陷通常是裂紋的一個來源,因為凹陷會從外側向中心固化。由於焊接凹陷比所述焊接的剩餘部分質量小,這將比較焊縫其他部分更快冷卻。這些條件通常導致起始的裂紋和產生嚴重的應力集中。

(17) 角度變形仍然是維修焊接的另一個問題。當焊縫根部收縮的金屬比焊縫表面的金屬短時,例如單一的“V”或“J”根型連接情況下,會產生角度變形。

萬能解決方案

這些都是維修焊接的主要問題。毫無疑問地,還有其他問題存在,但這些是引起最大關注的問題。現在讓我們來查看一些如何解決這些問題。

當焊接後出現馬氏體區域、殘留應力或變形時,可以通過消除應力或機械方法得到改善。然而,唯一可行的解決辦法是在焊接完成之前預期這些問題並採取糾正措施,以避免在焊接期間發生相關問題。

以下有一些我們已採用的消除或減少應力和變形的技術。這些技術都是憑經驗的,也無法在任何情況下被使用,它們中的任何一項都不是絕對萬無一失的。在許多情況下將需要多於一項糾正措施,因為在某些情況下,只執行一項是不足夠的。

(1) 有一個重要的技術,我們稱之為「預堆邊焊」技術。如果你有一塊因為有裂紋在基礎金屬上完全延伸而發生故障的金屬,裂紋很少會在90度的方向上發生。有時候,當零部件傾斜時,一大塊金屬就會掉出來。最好的方法是使用雙“V”或雙“U”連接,但在維修焊接的許多情況下,這是不實際的,因為由於難靠近焊區,焊接必須全部從一側完成。

(2) 我們已經提到,收縮量是由焊縫金屬的橫截面量支配的。如果碰到這樣的問題,很多沒有經驗的焊工可能會嘗試利用寬廣的波浪式焊道來填充該等連接件之間很大的差距。然而,一個優選的解決方案是「預堆邊焊」或墊起空置點並首先填充這些位置,使根部焊道之前的根部開口盡可能小,兩側均應施以補焊。此外,使焊道重疊在一個小區域的板材表面也是一個好主意。通過使用該預堆邊焊技術,我們大大降低了在同一時間要焊的焊縫的橫截面面積。現在,我們已大大減少了被焊接處的橫截面。

(3) 下一步是使用大量的焊道將兩個部分連接在一起,以防止裂紋。通過顯著降低焊接區域的橫截面,我們大大降低了收縮的傾向,因此,我們將獲得更小的壓力和較少的變形。

(4) 前已敘及角變形的問題。它是由於根部的焊縫比焊縫面部短而產生的。角變形可以通過從兩面進行焊接而加以消除。對於厚的橫截面,採用雙「V」或雙「U」形,並且有可能的話,同時從兩面進行焊接,這在實際實用中是很重要的。如果只有一名焊工進行操作,則從一邊到另一邊交替地進行焊接,以使連接處兩邊的張力平衡,從而消除角變形。在連接由厚到薄的橫斷面時,「預堆邊焊」技術的優越性就更明顯了。

(5) 在焊接厚的橫截面,特別是厚的合金鋼或鑄鐵時,由於存在大的應力,我們採用了一種對此種焊接通常很有幫助的辦法,稱為「錨固」技術。該技術需要在被焊件斜的連接面上切出槽來。這些槽的深度約為5毫米,兩個槽的間距約為2.5釐米。

這些槽先用焊接金屬填滿,然後對「V」形區暴露的部位採用「預堆邊焊」法,或者用焊接金屬焊上,之後再進行連接。這些槽可以用機械加工法,或者用切割器切成。切槽的一種很好的方法是用萬能 100— 這是一種坡口加工用的焊條,它用電弧,而不用氧氣,以驚人的速度切除金屬。

(6) 「錨固」技術,當用於髒的、有油污的鑄鐵時,先去除了受污染的金屬,使原來表面下面乾淨的金屬露出來。然後,將焊接金屬「錨固」入基體金屬中。這如同在雪中運行時,裝有帶花紋的輪胎的汽車比光滑輪胎的汽車的拖拉力大。但是,最重要的是,我們已經破壞了靠近焊縫的易損壞的馬氏體硬化區的連續性,這樣,當施加應力時,由於連續性被破壞,應力不會集中在一個易損壞區中,鄰近焊縫處也不會受損壞。此外,這些槽產生機械連接作用,並且使金屬與金屬的接觸面加大,產生更大的固定結合能力。

(7) 「錨固」技術在把硬的合金焊到重型設備上,具有很高的價值,尤其是焊接鑄鐵。我們已經看到用這種焊接法成功的先例,而用其他的方法要完成這種焊接工作卻一次一次地失敗。

(8) 控制應力和變形最重要的方法之一是錘擊實踐,包括敲擊焊道,同時仍然不採用圓形工具(如一個球頭錘)。錘擊的原因是,當一個溫暖的焊道被錘擊時,焊接金屬將被拉伸和延長。焊道的拉伸可以至少在一定程度上補償冷卻時會發生的收縮。

(9) 關於敲擊,有幾個要點需要懂得。敲擊的標準做法是敲擊除第一焊道和最後焊道以外的所有焊道。第一焊道不應敲擊,隨後的焊道都應敲擊,直至最後的一個焊道,即覆蓋焊道。這些焊道不敲擊的原因是敲擊過的焊道,即使它是低碳鋼的,也是加工硬化的焊道,而加工硬化的焊道足以成為裂紋的起始點。

(10) 內部的焊道不會產生加工硬化,這是因為隨後的焊道蓋住了前面的焊道,對它們的加工硬化狀態進行了退火,因而不會產生裂紋。

(11) 順便說明,焊後消除應力並不總能消除敲擊的損傷,但是,隨後的焊接能消除敲擊的損傷。因此,敲擊的原則是敲擊除第一焊道和最後焊道外的所有焊道。用適當的力度進行敲擊是很重要的,因為多次適當力度的敲擊比猛敲幾下好得多。敲擊工具必須輕而鈍,不應該用銳利的工具敲擊。

(12) 制變形和應力用得最普遍的方法之一是預熱。焊接之前的預熱可以消除或減小形成裂紋的危險性,可將靠近焊縫的硬化區減至最小,減少收縮應力,可減小變形,並促使氫從金屬中擴散出去。一個粗略的但是實用的經驗是260oC的預熱通常等於800oC的事後加熱(正如諺語所說的:一盎司的預防等於一磅的治療)。

(13) 當然,維修焊接中的問題是在什麼情況下需要預熱?許多焊工相信,低碳鋼不需要預熱。這是一個大錯誤,因為低碳鋼在厚度大於4 英寸的情況下,以及在其他的特殊情況下,總是應該預熱。

在下述情況下必須預熱:1.被焊件的質量大;2.被焊件的溫度低,或者被焊件所處的環境溫度比較低;3.用小直徑的焊條進行焊接;4.以高的焊接速度進行焊接;5.被焊件的形狀和結構複雜;6.基體金屬的碳含量或合金含量高;7.被焊件具有空氣淬硬的性能;8.相鄰零件的尺寸大不相同。在上述的情況下,預熱是比較重要的。

維修焊接安全

金屬的焊接維修可能產生高達幾千度的溫度。它還涉及通常在密閉空間進行的電力工作,以及接觸可燃氣體和多種金屬、化學品、助焊劑和其他潛在危險的情況。然而,在焊接執行的80年左右,已經多次證明,它是一個相對安全的職業,並不會損害健康。但是,就像所有行業和所有工業活動一樣,必須採取一些安全預防措施。萬能建議將以下內容列入安全程式之中:

(1) 焊工絕不應該攜帶或使用丁烷打火機,而焊接。多次致命事故都是因為焊工在他們的口袋中攜帶丁烷打火機而發生的。焊接電弧的火花能穿透口袋點燃和燒穿打火機,從而點燃打火機中的液體並發生爆炸。一次性丁烷打火機爆炸時的推力相當於大約三枚炸藥的威力。

(2) 始終穿著適合做焊接的防護服。

(3) 焊接、研磨或切割時應始終佩戴適當的眼部保護設備。

(4) 保持工作區清潔和無危害物。確保工作區內或附近沒有易燃、易揮發或易爆物品。

(5) 處理所有壓縮氣體鋼瓶時需非常小心。不使用時應蓋好護蓋。

(6) 當需要在潮濕地區進行電弧焊時,應穿號膠鞋,並站在一個乾燥的絕緣平臺上。

(7) 應遮罩其他人受到焊接電弧產生的光線之影響。

(8) 如果沒有提供通風和採取特殊預防措施,不要在密封的容器上或隔室內進行焊接。

(9) 如果沒有額外的特殊預防措施,不要在裝有易燃物的特殊容器上進行焊接。

(10) 如果有必要將焊接纜線拼接一起,應確保所有電氣連接牢固和絕緣。不要在絕緣磨損、破裂或裸露處使用電纜。

(11) 如果沒有額外的特殊預防措施,不要在密閉空間內焊接。

(12) 壓縮氣體鋼瓶為空時,應關閉閥門,並標記鋼瓶為“MT”。

(13) 不要讓火焰切割的火花擊中軟管、調節器或鋼瓶。記住,火焰切割的火花可以噴射9-12米。

(14) 不要以超過每平方釐米1公斤的壓力使用乙炔。較高的壓力會導致爆炸。

(15) 切勿在氧乙炔或氧燃料氣系統的任何設備或螺紋接頭上使用油、油脂或任何類似的材料。油和油脂與氧氣接觸會引起自燃。

(16) 始終使用下述正確的順序和技術打開氧乙炔炬:

(一)打開乙炔氣瓶閥。
(二)打開乙炔炬閥門1/4圈。
(三)擰動乙炔調節器,調節閥手柄的工作壓力。
(四)關閉乙炔炬閥(你將清除乙炔線)。
(五)慢慢打開氧氣瓶閥門。
(六)打開氧氣炬閥門1/4圈。
(七)擰動氧氣調節螺絲至工作壓力。
(八)關閉氧氣焊炬氣閥,你將清除氧氣線。
(九)打開乙炔炬閥門1/4圈並以適合的打火機點著。不要使用火柴或抽煙用的打火機。
(十)打開氧氣炬閥門1/4圈。
(十一)調整至適當的火焰。

(17)始終使用下述正確的順序和關斷氧乙炔炬的技術:

(一)先關閉乙炔炬閥,然後關閉氧氣焊炬氣閥。
(二)先關閉氣瓶閥門和乙炔閥門,然後再關閉氧氣減壓閥。
(三)打開氧乙炔炬的乙炔閥和氧氣閥(這將釋放調節器和軟管的壓力)。
(四)回轉調節器來調節閥手柄,直至無彈簧張力的感覺。
(五)關閉氧乙炔炬閥門

(18) 在焊接鉛、鎘、鉻、錳、黃銅、青銅、鋅、鍍鋅鋼或能夠產生有毒氣體的其它材料時,應保持適當通風。

(19) 確保你的電弧焊設備妥為安裝和接地及處於良好的工作條件。

(20) 焊接可能產生對健康有害的煙霧和氣體。避免吸入這些煙霧。應保持適當通風。

(21) 幾乎所有氣體焊接助焊劑和電弧焊助焊劑均為有毒的,或至少可能對某些人導致過敏情況。不要攝入助焊劑。保持焊接安全並放在兒童無法接觸到的地方。