第9章藥芯焊絲電弧焊

第9章藥芯焊絲電弧焊接方法及設(shè)備

9.1藥芯焊絲電弧焊的特點(diǎn)

9.2藥芯焊絲電弧焊的原理

9.3藥芯焊絲電弧焊的設(shè)備9.4藥芯焊絲電弧焊的焊接參數(shù)

9.5藥芯焊絲電弧焊的焊接質(zhì)量

第9章藥芯焊絲電弧焊接方法及設(shè)備

基本工作原理與普通熔化極氣體保護(hù)焊一樣，是以可熔化的藥芯焊絲作為一個(gè)電極（通常接正極，即直流反接），母材作為另一極。通常采用純CO2或CO2

-Ar氣體作為保護(hù)氣體。與普通熔化極氣體保護(hù)焊的主要區(qū)別在于焊絲內(nèi)部裝有焊劑混合物。焊接時(shí)，在電弧熱作用下，熔化狀態(tài)的焊劑材料、焊絲金屬、母材金屬和保護(hù)氣體相互之間發(fā)生冶金作用，同時(shí)形成一層較薄的液態(tài)熔渣包覆熔滴并覆蓋熔池，對(duì)熔化金屬形成了又一層的保護(hù)。實(shí)質(zhì)上是一種氣渣聯(lián)合保護(hù)的方法。

綜合了焊條電弧焊和普通熔化極氣體保護(hù)焊的優(yōu)點(diǎn)：(1)采用氣渣聯(lián)合保護(hù)，焊縫成形美觀(guān)，電弧穩(wěn)定性好，飛濺少且顆粒細(xì)小。(2)焊絲熔敷速度快，熔敷效率（大約為85%^-90%）和生產(chǎn)率都較高（生產(chǎn)率比手工焊高3^}5倍）。(3)焊接各種鋼材的適應(yīng)性強(qiáng)，通過(guò)調(diào)整焊劑的成分與比例可提供所要求的焊縫金屬化學(xué)成分。

9.1藥芯焊絲電弧焊的特點(diǎn)

缺點(diǎn)：

(1)焊絲制造過(guò)程復(fù)雜。(2)送絲較實(shí)心焊絲困難，需要采用降低送絲壓力的送絲機(jī)構(gòu)等。(3)焊絲外表容易銹蝕，粉劑易吸潮，因此，需要對(duì)焊絲的保存嚴(yán)加管理。9.1藥芯焊絲電弧焊的特點(diǎn)

9.1藥芯焊絲電弧焊的特點(diǎn)

藥芯焊絲電弧焊的發(fā)展歷史（1）藥芯焊絲的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)表9-12008年全球主要國(guó)家和地區(qū)焊材使用狀況（%）焊條%實(shí)芯焊絲%藥芯焊絲%埋弧焊絲及其他%中國(guó)5128813歐洲1762147北美1858195日本14482711東盟603055韓國(guó)20343610表9-2幾種焊接方法綜合成本比較國(guó)家藥芯焊絲值（比值）實(shí)芯焊絲值（比值）焊條手工焊（比值）中國(guó)16mm板3.32元/米（1.00）3.54元/米（1.07）6.7元/米（2.02）美國(guó)16mm板4.4美元/（1.00）5.2美元/（1.18）14.1美元（3.20）圖9-1幾種焊接方法不同焊接位置熔敷速率對(duì)比今后我國(guó)和世界藥芯焊絲的生產(chǎn)研發(fā)主要集中在以下四個(gè)方面:①全位置焊接用的鈦型藥芯焊絲②高效率、厚板用金屬芯焊絲③涂漆鋼板用金屬芯焊絲④多品種全位置焊接用不銹鋼藥芯焊絲9.1藥芯焊絲電弧焊的特點(diǎn)

藥芯焊絲的應(yīng)用（a）蕪湖長(zhǎng)江大橋（b）30萬(wàn)噸超大原油船圖9-2藥芯焊絲應(yīng)用實(shí)例藥芯焊絲及其制造（1）藥芯焊絲(Flux-CoredWire)圖9-3幾種藥芯焊絲的結(jié)構(gòu)圖9-4幾種常見(jiàn)的藥芯焊絲的截面形狀無(wú)縫型藥芯焊絲熔渣系的藥芯焊絲金屬型的藥芯焊絲表9-4不同渣系的藥芯焊絲焊接工藝性能比較焊絲類(lèi)型飛濺量脫渣性全位置性焊縫力學(xué)性能氧化鈦型少好好好鈦鈣型較少較好較好好鈣型多差差非常好（2）藥芯焊絲的質(zhì)量①內(nèi)在質(zhì)量含有適量的硅，錳，鈦，鋁等合金元素；焊絲中的C含量不能太高；藥粉要徹底烘干，接口要結(jié)合嚴(yán)密；良好的焊接工藝性能。

②焊絲表面質(zhì)量表面要清潔；規(guī)則的層繞成盤(pán)；有一定的硬度。

（3）藥芯焊絲制造技術(shù)先在一條鋼帶的一面上噴鍍或涂敷一層焊劑，干燥后把鋼帶卷成圓管，粘有焊劑層的一面位于管內(nèi)；一種帶芯絲的藥芯焊絲制造方法，芯絲上壓涂一層膏狀藥皮，就成了焊絲中的藥芯。

圖9-6藥芯焊絲制造工藝藥芯焊絲有縫型盤(pán)元成型法鋼帶成型法連扎法分體傳動(dòng)式集體傳動(dòng)式扎拔法分體傳動(dòng)式集體傳動(dòng)式被動(dòng)式無(wú)縫型鋼管拔制法在線(xiàn)焊合法圖9-7藥芯焊絲制造技術(shù)①連軋法是指藥芯焊絲從鋼帶到成品焊絲的全部加工過(guò)程都在一套連軋機(jī)器上連續(xù)完成。②軋拔法采用軋制和拉拔相結(jié)合的方法制造藥芯焊絲。③盤(pán)元法④藥芯焊絲制造技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)冷軋帶鋼軋–拔法圖9-8扎絲機(jī)示意圖9.1.3藥芯焊絲的種類(lèi)及分類(lèi)方法藥芯焊絲的分類(lèi)藥芯焊絲制造方法保護(hù)氣體用途藥粉填充有縫藥芯焊絲無(wú)縫藥芯焊絲氣保護(hù)藥芯焊絲自保護(hù)藥芯焊絲CO2Ar+CO2金屬粉型熔渣型鈦型鈣型鈦鈣型高強(qiáng)鋼用藥芯焊絲耐熱鋼用藥芯焊絲低溫鋼用藥芯焊絲耐腐蝕鋼用藥芯焊絲不銹鋼用藥芯焊絲低碳鋼、490MPa級(jí)鋼用藥芯焊絲硬面堆焊用藥芯焊絲(2)藥芯焊絲的標(biāo)準(zhǔn)①EXXXT–1和EXXT–1M類(lèi)焊絲②T–2和T–2M類(lèi)焊絲③T–3類(lèi)焊絲自保護(hù)型噴射過(guò)渡④T–4類(lèi)焊絲自保護(hù)類(lèi)型，顆粒狀過(guò)渡⑤T–5和T–5M型焊絲粗滴過(guò)渡表示焊絲熔敷金屬抗拉強(qiáng)度為50kg/mm2適合于全位置焊接熔敷金屬成分分類(lèi)代號(hào)E501T-1ML9.2藥芯焊絲電弧焊的原理9.2.1藥芯焊絲電弧焊的基本原理藥芯焊絲電弧焊基礎(chǔ)熔化速度(2)藥芯焊絲電弧焊的基本原理圖9-10藥芯焊絲氣體保護(hù)焊原理圖(3)藥芯焊絲電弧焊的保護(hù)機(jī)制

①造氣保護(hù)加有造氣劑如碳酸鈣②金屬蒸氣保護(hù)加有鎂和鋁–鎂合金③造渣保護(hù)一般藥芯中都加有造渣劑④合金元素保護(hù)加有對(duì)氧和氮親和力較強(qiáng)的脫氧、脫氮元素，如鋁、鈦、鋯、硅和錳等元素9.2.2藥芯焊絲電弧焊的熔滴過(guò)渡（1）氣保護(hù)藥芯焊絲熔滴過(guò)渡圖9-11高速攝影下的藥芯焊絲熔滴過(guò)渡①大滴排斥過(guò)渡當(dāng)焊接電流較小和電弧電壓較高（160A，30V）時(shí)；②細(xì)顆粒過(guò)渡CO2氣體保護(hù)下，隨焊接電流的增加，斑點(diǎn)面積也增加，熔滴所受的等離子流力和電磁力增加，熔滴過(guò)渡頻率也增加。③射滴過(guò)渡使用Ar作保護(hù)氣體，弧根面積擴(kuò)大并包圍熔滴，使斑點(diǎn)壓力和電磁收縮力都有利于熔滴過(guò)渡，熔滴容易下落，并被電磁收縮力，等離子流力，重力等加速，形成射滴過(guò)渡。

（2）自保護(hù)藥芯焊絲熔滴過(guò)渡附渣過(guò)渡（包括短路附渣過(guò)渡和非短路附渣過(guò)渡）、顆粒過(guò)渡、爆炸過(guò)渡和射滴過(guò)渡。9.2.3藥芯焊絲的電弧穩(wěn)定性及飛濺（1）飛濺產(chǎn)生的原因①電弧力引起的飛濺②氣泡放出時(shí)引起的飛濺③氣體爆炸引起的飛濺（2）降低飛濺的方法①限定藥芯中一些成分的含量，如C、S等；②限定鋼帶和藥芯的填充量，提高藥芯填充均勻性；加入適當(dāng)品種和適當(dāng)數(shù)量的穩(wěn)弧劑，如K、Na、Li等。9.2.4藥芯焊絲的焊接煙塵表9-5幾種焊接材料的平均發(fā)塵速率及飛濺量對(duì)比（1）發(fā)塵機(jī)理一般認(rèn)為焊接煙塵是焊接區(qū)蒸發(fā)出來(lái)的金屬及其冶金反應(yīng)物蒸汽遠(yuǎn)離焊接區(qū)后凝結(jié)而成，以氣溶膠的形式存在。焊條CO2實(shí)芯焊絲藥芯焊絲發(fā)塵速度mg/min200～450400～600500～850飛濺g/min2～32.5～3.50.7～1.2（2）影響藥芯焊絲發(fā)塵量的因素①焊接材料的因素藥芯成分中含有的鐵粉和錳越多，產(chǎn)生的焊接煙塵越多；焊絲的發(fā)塵量與焊絲中的C含量密切相關(guān)②工藝因素影響氣體保護(hù)焊時(shí)焊絲發(fā)塵率的因素有：熔滴過(guò)渡形態(tài)、電弧形態(tài)、保護(hù)氣體組分及焊接飛濺等。（3）焊接煙塵的測(cè)定和降低焊接煙塵的方法將煙塵利用特定的裝置收集起來(lái)，對(duì)焊接煙塵按照粒度分為13級(jí)進(jìn)行收集。圖9-12焊接煙塵收集裝置降低焊接煙塵的方法：①控制藥芯中易蒸發(fā)物質(zhì)及造氣物質(zhì)的含量；②在金紅石型藥芯焊絲中把錳以化合物的形式加入到藥粉中，并且在藥芯中加入鋁粉，有利于促進(jìn)錳的過(guò)渡，抑制其氧化損失，有利于降低發(fā)塵量；③降低藥芯焊絲中鐵粉的加入量。9.3藥芯焊絲電弧焊的設(shè)備

9.3.1焊接設(shè)備的組成圖9-13氣保護(hù)藥芯焊絲焊接設(shè)備9.3.2焊接電源有旋轉(zhuǎn)式和整流式兩種。生產(chǎn)中應(yīng)用比較多的是整流式電源，其中包括抽頭式硅整流電源，自飽和電抗器式電源，晶閘管式電源，晶體管式電源，逆變式電源等。9.3.3供氣系統(tǒng)包括氣源（鋼瓶或者供氣管道或者供氣槽車(chē)）、預(yù)熱器、減壓閥、干燥器、流量計(jì)和電磁氣閥。1二氧化碳?xì)馄浚?預(yù)熱器，3干燥器，4減壓器，5流量計(jì)，6氣閥圖9-14氣體保護(hù)焊的供氣系統(tǒng)9.3.4送絲系統(tǒng)（1）送絲機(jī)（2）送絲輪（3）送絲電動(dòng)機(jī)（4）送絲盤(pán)9.3.5焊槍?zhuān)?）焊槍的種類(lèi)及結(jié)構(gòu)按其應(yīng)用方式分為半自動(dòng)焊槍和自動(dòng)焊槍?zhuān)话凑账徒z方式分為推絲與拉絲兩種；按照冷卻方式可分為空冷式和水冷式。實(shí)芯焊絲的送絲輪藥芯焊絲的U型溝槽送絲輪圖9-15實(shí)芯焊絲與藥芯焊絲的送絲輪圖9-16焊槍的構(gòu)造（2）送絲軟管將焊絲從送絲機(jī)導(dǎo)向焊槍?zhuān)袃煞N類(lèi)型：一種是送絲，送氣和導(dǎo)電三者分開(kāi)的分離式軟管；另一種為三者合為一體的一線(xiàn)式軟管。（3）噴嘴和導(dǎo)電嘴噴嘴的作用是向焊接區(qū)域輸送保護(hù)氣體，導(dǎo)電嘴是直接向焊絲傳導(dǎo)電流的。

9.4藥芯焊絲電弧焊的焊接參數(shù)

9.4.1藥芯焊絲電弧焊的主要焊接參數(shù)

主要有焊絲