药芯焊丝焊接材料的发展_王元良

的生产线。但在目前仍以有缝药芯焊丝生产为主， 其
在焊接高强钢时能够获得高强度和高韧性。
接 口 有 搭 接 和 对 接 两 种 。另 外 还 有 一 种 双 重 式 需 要 先轧制成药芯钢带， 然后轧制成药芯焊丝， 此种焊
（７）生产率高和节能节材： 药芯焊丝比 ＣＯ２ 气体 保护焊和焊条电弧焊生产率高， 节能节材， 其熔敷
（１）国外药芯焊丝焊接应用举例： 药芯焊丝焊接 在国外得到广泛应用， 在机械制造方面， 英国一拖 拉机厂早在 １９７０ 年就在 １６０ 个半自动焊工位 １０ 个 自动焊工位采用了药芯焊丝焊接， 每月消耗药芯焊 丝 ３０ ｔ， 占焊接工作量的 ７０％。美国一工厂焊接 １００ ｔ 大卡车， 每车就要消耗 １ ｔ 药芯焊丝。德国一工厂采 用了药芯焊丝修复焊接水泥磨盘， 只用了 ７０００ 马克 代替了换新需 ４０ ０００ 马克的开支。原苏联在核电站 防 护 结 构 大 型 容 器 、换 热 器 、高 炉 结 构 等 的 焊 接 中 广泛采用了药芯焊丝焊接， 比焊条电弧焊提高工效 ９～１０ 倍， 比 ＣＯ２ 气保护焊提高工效 ４～５ 倍。
文献标识码： Ｃ
文章编号： １００１－ ２３０３（２００８）０７－ ０００１－ ０８
讨
论
Ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｆｌｕｘ ｃｏｒ ｅｄ－ｗｉｒ ｅ
——
ＷＡＮＧ Ｙｕａｎ－ｌｉａｎｇ， ＣＨＥＮ Ｈｕｉ
（Ｓｏｕｔｈｗｅｓｔ Ｊｉａｏｔｏｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｃｈｅｎｇｄｕ ６１００３１， Ｃｈｉｎａ）
ａｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｗｅｌｄｉｎｇ ｍａｔｅｒｉａｌ； ｆｌｕｘ ｃｏｒｅｄ－ｗｉｒｅ； ｓｅｌｆ－ｓｈｉｅｌｄ ｆｌｕｘ ｃｏｒｅｄ ｗｉｒｅ
０ 前言
过去的焊接方法主要是焊条电弧焊， 其使用方 便灵活， 适应范围广。为了提高生产率， 同时发展了 埋弧半自动焊和自动焊， 随后又出现了二氧化碳气 体保半自动电弧焊， 但缺点是成形不好， 飞溅大， 掺 合金难； 虽然用富氩混和气体和设备能改善波形控 制， 但是提高了成本。直到药芯焊丝的推出， 才较为 妥善地解决了上述问题， 因而药芯焊丝得到了迅速 发展。
中国 １６ ｍｍ 板
３．３２ ／ ｍ 元 （１）
３．５４ ／ ｍ 元 （１．０７）
６．７ ／ ｍ 元 （２．０２）
美国 １６ ｍｍ 板
４．４ 美元 ／ ｍ （１）
５．２ 美元 ／ ｍ （１．１８）
注： ９０ 年直接费用价格， 现按比例估计。
１４．１ 美元 ／ ｍ （３．２０）
３ 药芯焊丝气体保护焊的发展［１－ ２］
４ 药芯焊丝的型号及选用
（１）药芯焊丝的型号： 我国药芯焊丝的标准化体
Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｗｅｌｄｉｎｇ Ｍａｃｈｉｎｅ · ３ ·
——
专题讨论
第 ３８ 卷
系（见图 ５）是等效采用美国焊接学会 ＡＷＳ 标准。如 碳钢药芯焊丝的型号国标 ＧＢ／Ｔ１００４５－ ２００１（见图 ５ａ） 是等效采用美国焊接学会 ＡＷＳ ＡＳ．２０－ １９９５ 标准； 低合金钢药芯焊丝的型号国标 ＧＢ／Ｔ１７４９８－ １９９８（图 ５ｂ） 是等效采用美国焊接学会 ＡＷＳ ＡＳ．２９－ １９８０ 标 准； 不锈钢药芯焊丝的型号国标 ＧＢ／Ｔ１７８５２－ １９９９ （图 ５ｃ）是等效采用美国焊接学会 ＡＷＳ Ａ５．２２－ １９９５
（１）药芯焊丝焊接方法： 以很薄的低碳焊条钢皮 内包焊药（作用与焊条药皮相同）， 在焊接时是外皮 导电进行气体保护半自动焊或自动焊， 如图 １ａ 所 示。所加气体可以是 ＣＯ２， 也可以是 Ａｒ＋ＣＯ２ 混和气 体， 就是气体保护药芯焊丝焊； 由于外加气体在野 外工作， 抗风力差， 故发展了单靠药芯产生的气体 作为保护气体而不外加气体， 这是自保护药芯焊丝 焊； 药芯焊丝也可进行埋弧焊， 这三种药芯焊丝在 牌号中分别加 Ｑ、Ｚ 和 Ｍ 以示区别。
（２）药芯焊丝增长比较： 世界主要地区应用药芯 焊丝发展很快， 其增长幅度如表 ２。日本在 １９８１ 年药 芯 焊 丝 只 占 焊 材 总 量 的 １％， １９９０ 年 就 达 １６．５％， １９９７ 年已达 ２７％， 手工焊条生产已由 １９７９ 年的 ６３％ 降到 １９９７ 年的 ２０％。
表 ２ 世界主要地区应用药芯焊丝的增长幅度
丝用于自保护药芯焊丝有突出的优势。
速度比较如图 ２ 所示， 药芯焊丝焊接为最高。其节
专
题 ２ 药芯焊丝气体保护焊的特点
讨
论
药芯焊丝气体保护焊的特点可归纳如下：
（１）适应性好： 用软管半自动或自动全位置焊比
能节材节时比较如图 ３ 所示， 以药芯焊丝焊接机节 能节材最多。
——
较方便， 因此利于全位置焊。
（４）各行业应用情况： 由表 ２ 看出， 世界各国药芯焊丝的应用以日本 为最快， 十年增加了两倍。由表 ３ 看出 １９９７ 年已超 过手工焊条和埋弧焊丝的量。日本在几个主要行业 应用情况如图 ４ 所示［４］， 这有一定的代表性。
专 题 讨 论
焊 接 材 料
图 ４ 日本在几个主要行业应用药芯焊丝情况
其中造船行业已达 ６０％以上， 锅炉、工程机械 和其它行业达 ４０％左右， 合计也接近 ４０％。我国应 用最早的是工程机械， 其次是宝钢冶金建筑结构， 近年来在造船工业得到广泛应用， 据造船行业统计， 焊接工作量要占建造工作量的 ６０％， 估计 ２００６ 年 要消耗各种焊接材料 ２５ 万 ｔ 左右， 其中一半以上是 药芯焊丝。我国桥梁生产基本上都采用埋弧焊， 在 箱型结构的安装焊接时用焊条电弧焊。国外广泛应 用药芯焊丝气体保护焊来代替工厂焊接中的焊条 电弧焊和 ＣＯ２ 气保护焊， 以提高焊缝性能， 现在公 路桥中已大量使用， 如上海卢浦大桥、南京长江三 桥等大量采用了药芯焊丝气体保护焊， 所用焊丝为 日本 ＤＷ－ １００Ｅ； 在奥运场馆鸟巢结构及西气东输管 道工程都大量应用了药芯焊丝气体保护焊。
第 ３８ 卷 第 ７ 期 ２００８ 年 ７ 月
焊接材料
Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｗｅｌｄｉｎｇ Ｍａｃｈｉｎｅ
Ｖｏｌ．３８ Ｎｏ．７ Ｊｕｌ．２００８
药芯焊丝焊接材料的发展
王元良， 陈 辉
（西南交通大学， 四川 成都 ６１００３１）
摘要： 阐述了药芯焊丝气体保护焊及焊接材料制造慨况， 以及药芯焊丝气体保护焊的特点， 如适应性
好、易掺合金、熔敷率高、熔深大、工艺性好、力学性能好、生产率高、节能节材等； 研究证明， 药芯焊丝
和自保护药芯焊丝的焊接接头性能好、生产率高。随后介绍了国外及国内应用现状及发展， 对我国工
程应用实例及试验研究成果近行了分析。
专
关键词： 焊接材料； 药芯焊丝； 自保护药芯焊丝
题
中图分类号： ＴＧ４２１
（６）力学性能好： 由于药芯焊丝比埋弧焊容易做
的综合成本比较如比较如表 １ 所示。
· ２ · Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｗｅｌｄｉｎｇ Ｍａｃｈｉｎｅ
专题讨论
王元良等： 药芯焊丝焊接材料的发展
第７期
表 １ 几种焊接方法的综合成本比较
国家
药芯焊丝焊 （比 值 ）
实芯焊丝焊 （比 值 ）
焊条手工焊 （比 值 ）
造成焊缝两侧熔合不良。
（５）工艺性能好： 药芯焊丝比 ＣＯ２ 气保护焊焊接 电弧稳定， 飞溅小， 成型好， 有薄渣复盖， 脱渣性好。
图 ３ 几种焊接方法节能节材比
但不如埋弧焊， 这也是埋弧焊在很多方面难以被取
wenku.baidu.com
（８）综合成本低： 药芯焊丝虽成本比焊条和实心
代的原因。
焊丝高， 但其综合成本低， 生产率高， 几种焊接方法
率高。
（４）熔 深 大 ： 由 于 圆 周 导 电 燃 弧 ， 药 芯 焊 丝 比 ＣＯ２ 气保护焊焊接穿透力强， 用 ２ ｍｍ 药芯焊丝焊接 规范为 Ｉ＝３００ Ａ， Ｕ＝３０ Ｖ， ｖｃ＝３０ ｍ／ｈ 焊接时， 熔深可 达 ５ ｍｍ， 热影响区宽 １０ ｍｍ； 用埋弧焊焊接时熔深
图 ２ 几种焊接方法熔敷速度比较
焊 接
材
Ａｂｓｔｒａｃｔ ： Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ａｎａｌｙｚｅｄ ｔｈｅ ｆｌｕｘ ｃｏｒｅｄ－ｗｉｒｅ ｓｈｉｅｌｄｅｄ ｗｅｌｄｉｎｇ ａｎｄ ｔｈｅ ｗｅｌｄｉｎｇ ｍａｔｅｒｉａｌ ｍａｋｅ ｔｈｅ ｉｎｄｉｇｎａｎｔ ｓｉｔｕａｔｉｏｎ， ａｎｄ ｔｈｅ
料
ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｔｈｅ ｆｌｕｘ ｃｏｒｅｄ－ｗｉｒｅ ｓｈｉｅｌｄｅｄ ｗｅｌｄｉｎｇ ａｒｅ ｉｎｆｒｏｄｒｅｉｅｄ， ｓｕｃｈ ａｓ ｔｈｅ ｇｏｏｄ ｃｏｍｐａｔｉｂｉｌｉｔｙ， ｅａｓｙ ｔｏ ｍｉｘ ｔｈｅ ａｌｌｏｙ， ｈｉｇｈ
表 ３ 世界主要国家及中国应用药芯焊丝的构成比例 ％
地区
手工焊条 实心焊丝 药芯焊丝 埋弧焊丝
日本 １９９７ 年 ２０．０
４１．０
２７．０
１２
美国 １９９７ 年 ３９．０
３１．０
２０．０
１０
西欧 １９９７ 年 ２６．０
５３．０
１０．０
１１
中国 １９９７ 年 ７８．４
９．０
０．６
１２
中国 ２００３ 年 ７３．０
为 ４ ｍｍ， 热影响区宽（１４ ｍｍ）。有资料介绍， 用于角焊
缝焊接时可增加喉深， 提高强度， 减少焊角尺寸。如
减少角焊缝喉高 １．６ ｍｍ， 就将减少焊缝金属量 ５０～
６０％。在对接时可减少坡口尺寸， 一般比焊条电弧
焊 减少 １０°左右， 在窄间隙焊时可比焊条电弧焊预
留间隙减少 ５０％左右。与实心焊丝相比， 还不容易
焊 接
（２）易掺合金： 药芯焊丝可以用钢带卷入药粉掺
材
合金来作成各种不同药芯焊丝， 可更大范围地代替
料
手工焊和实心焊丝气保护焊及埋弧焊。
（３）熔 敷 率 高 ： 由 于 药 芯 焊 丝 气 体 保 护 焊 是 圆
周薄钢皮导电燃弧， 电阻热贡献大， 电流可调范围
大， 焊接规范及熔敷率比实心焊丝要大， 因而熔敷
收稿日期： ２００８－ ０５－ ２９ 作 者 简 介： 王元良（１９２９—）， 男， 重庆人， 教授， 中国桥梁钢结
构协会理事， 四川省及成都市焊接专业委员会副 主任委员， 主要从事焊接工程方面的软科学研究 以 及 焊 接 材 料 、自 动 化 系 统 工 程 开 发 研 究 和 教 学 工作。
１ 药芯焊丝气体保护焊及焊接材料 制造
ｐｅｒｅｔｒａｔｉｏｎ ｒａｔｅ， ｔｈｅ ｇｏｏｄ ｐｒｏｃｅｓｓ， ｔｈｅ ｇｏｏｄ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ， ｔｈｅ ｈｉｇｈ ｐｒｏｄｕｃｔｉｖｉｔｙ， ｅｎｅｒｇｙ ｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎ， ｅｔｃ．Ｂｒｉｅｆｅｄ ｏｖｅｒｓｅａｓ ａｎｄ
ｔｈｅ ｄｏｍｅｓｔｉｃ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｐｒｅｓｅｎｔ ｓｉｔｕａｔｉｏｎ ａｎｄ ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ， ｏｕｒ ｃｏｕｎｔｒｙ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ａｎｄ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｓｔｕｄｙ ａｃｈｉｅｖｅｍｅｎｔｓ
１４．６
２．０
１０
中国 ２００４ 年 ６８．７
１８．８
２．５
１０
国内在 ７０ 年代末和 ８０ 年代初才处于认识阶
段， 以后才开始发展， 生产最早的是北京钢廉（中外 合资）和天津三英。使用量 １９９７ 年才达 ０．６％， 而且 很多还靠进口。近十来年来有了很大发展， 天津三英 已能生产各种系列的药芯焊丝、成套药芯焊丝设备 和药芯焊丝原料（专用钢带和粉末）， 已有多家焊条 企业引进了药芯焊丝生产线。２００６ 年我国的药芯焊 丝产销量达 １２ 万 ｔ 以上， 已达到焊材用量的 １２％， 数量上已超过了美、日、韩等药芯焊丝生产大国， 但 质量和品种都与一些先进国家有较大差距［３］。
（２）药芯焊丝的形式如图 １ｂ 所示。其中无缝式质 量最好， 但制造困难； 钢管拔制法装药困难， 目前最
Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｗｅｌｄｉｎｇ Ｍａｃｈｉｎｅ · １ ·
专题讨论
第 ３８ 卷
图 １ 药芯焊丝气体保护焊原理及焊丝结构
高水平是在线焊合法， 日本新日铁有月产量 １ ５００ ｔ
到与母材的匹配， 再加上可以大范围调整热输入，
国家 １９８３ １９８６ １９８８ １９９０ １９９２ １９９４
欧洲 １００ １１５ １２５ １３７ １５３ １６３ 美国 １００ １１５ １２６ １３５ １３８ １４０ 日本 １００ ２４０ ２５５ ２６５ ３００ ３００
（３）各国药芯焊丝的构成比例比较： 世界主要地 区应用药芯焊丝的构成比例如表 ３。由表 ３ 看出， 我 国在药芯焊丝的构成比例很低， 发展速度也较慢， 与 国外差距很大。