第9章药芯焊丝电弧焊
二氧化碳气体保护焊和药芯焊丝电弧焊的安全操作技术
二氧化碳气体保护焊和药芯焊丝电弧焊的安全操作技术1.个人防护：在进行焊接操作前，工人应佩戴适当的个人防护装备，包括防护眼镜、面具或面罩、耳塞、焊手套和防护鞋。
2.通风条件：二氧化碳气体保护焊和药芯焊丝电弧焊都会产生有害气体和烟雾，因此在焊接现场应保持良好的通风条件。
如果没有充足的室外空气流通，应使用排风设备或开启窗户和门。
3.紧急救援设备：在焊接现场应配备紧急救援设备，如灭火器、急救箱等，以备发生意外情况时使用。
4.焊接区域的准备：在进行焊接操作前，工人应确保焊接区域干净整洁，并清除可燃物和易燃物。
5.电源和设备检查：在焊接操作前，工人应检查电源和设备是否正常工作，避免电源过载和设备故障造成的安全隐患。
6.关注电弧反射：二氧化碳气体保护焊和药芯焊丝电弧焊的操作时，电弧可能会产生强烈的光辐射和紫外线。
因此，焊工需要注意避免直接暴露在电弧反射区域，必要时使用防辐射护目镜或屏蔽板。
7.火器使用：在进行焊接操作时，应远离容易燃烧的材料和容器。
在焊接现场应配备专门的焊接台、电工桶和焊网等，用于安全储存和堆放焊接设备和材料。
8.安全操作技巧：在进行焊接操作时，工人应按照正确的操作程序进行，熟悉设备和工具的使用方法，遵守焊接规范和标准，并避免急躁和粗心导致的操作失误。
9.焊接结束后的处理：在完成焊接操作后，应及时关闭焊接设备和电源，清理焊接区域，妥善保管焊接设备和材料。
10.培训和意识提高：为了确保焊接操作的安全性，工人应接受相应的培训并提高安全意识，定期进行安全检查和维护，以确保设备和工具的正常运行。
总之，二氧化碳气体保护焊和药芯焊丝电弧焊是常见的焊接技术，但在进行焊接操作时，焊工需要注意安全操作技巧，佩戴适当的个人防护装备，保持良好的通风条件，定期检查和维护设备，遵守安全规范和操作程序。
只有这样，才能确保焊接操作的安全性。
第9章药芯焊丝电弧焊
•干伸长度
• 图9-21 干伸长度示意图
• 表9-9 焊丝干伸长度对各性能的影响
性能 熔化速度 电弧稳定性
熔深 气孔
其他
影响
在电流相同的情况下，干伸长度越长， 熔化速度越快
若干伸长度过长，电弧不稳，飞溅增多
中国 欧洲 北美 日本 东盟 韩国
焊条 %
51 17 18 14 60 20
实芯焊丝 % 药芯焊丝 %
28
8
30
5
34
36
埋弧焊丝 及其他 %
13 7 5 11 5 10
•表9-2 几种焊接方法综合成本比较
国家
药芯焊丝值（比值）
中国16mm板 3.32元/米（1.00）
美国16mm板 4.4美元/（1.00）
流量过小，保护效果变差，焊缝易出现凹坑和气 孔。流量过大会产生紊流，从而破坏气保护。气体流 量的设定，取决于保护气体的种类、气嘴直径和焊接 电流等因素。
• 表9-8 气体流量与气孔的关系
喷嘴高度/mm 20
气体流量/L/min 25 20 15 10 5
外观气孔 焊缝内部气孔
无
无
无
无
无
无
微量
少量
少量
9.2.4 药芯焊丝的焊接烟尘
表9-5 几种焊接材料的平均发尘速率及飞溅量对比
发尘速度mg/min 飞溅g/min
焊条 200～450
2～3
CO2实芯焊丝 400～600 2.5～3.5
药芯焊丝 500～850 0.7～1.2
（1）发尘机理
一般认为焊接烟尘是焊接区蒸发出来的金属及 其冶金反应物蒸汽远离焊接区后凝结而成，以气溶 胶的形式存在。
药芯焊丝电弧焊工艺分析及其应用研究
药芯焊丝电弧焊工艺分析及其应用研究文章主要对药芯焊丝电弧焊工艺特点与应用形式进行研究，具体是基于药芯焊丝电弧焊具有工艺性能良好、生产效率较高等特点，对其在掘进机截割头制造过程中的具体应用进行解析，最后药芯焊丝电弧焊的应用要点进行概括，希望该焊接手段在我国制造行业将会获得更大的应用空间。
标签：药芯焊丝；电弧焊；工艺分析；掘进机截割头；应用形式药芯焊丝电弧焊方法（FMAW）是在熔化极气体保护焊（GMAW）上发展起来的，与GMAW工作原理类似，FMAW能够利用连贯性的电弧热达到熔化焊接接头金属的目标，从而有效的将焊丝和工件衔接在一起[1]。
FMAW焊丝为管状构造，电弧维护是药芯内药剂分解的气体（通常为CO2）。
基于药芯焊丝电弧焊可以实现优化工艺性能等实况，本文对其工艺特点与在工业制造领域具体应用形式进行研究。
1 药芯焊丝电弧焊工艺特点分析（1）焊接工艺性能优良。
与实芯焊丝气保护焊相比较，药芯焊丝电弧焊在获得优良焊缝金属方面体现出巨大优越性。
对其原因进行剖析，主要是由于药芯内存有稳弧剂与造渣剂，从而保证电弧的稳定性与柔韧性，熔滴过渡环节的均匀性，残渣溅出量的极少性与易脱落性，焊道的优质性。
（2）生产效率高。
焊接生产效率可以由熔敷速度间接体现出来。
对于药芯焊丝电弧焊而言，因为药芯导电性不强，且大部分电流汇聚在横截面积较小的金属位置，所以焊接电流密度变大，焊丝熔敷速率势必会提高。
与手工电弧焊相比较，药芯焊丝电弧焊熔敷速度更大，两者速度比大概为1：4。
基于电弧焊熔敷速度又与焊丝半径相关联这一实况，适度减少焊丝半径，可以确定增加熔敷速度的效果，目前科研人员正研究半径（r≤010.8mm）的藥芯半径。
（3）焊接成本相对较低。
相关资料记载，药芯焊丝CO2保护焊的成本花销不足手工电弧焊的90%。
尽管其成本与实芯焊丝CO2大体持平，但是仅仅是药芯焊丝成本略高于实芯焊丝，其他方面制造成本均低于实芯焊丝[2]。
这能够间接的推测出随着药芯焊丝的改良发展，以及其单价的压缩，药芯焊丝电弧焊的经费开销势必会低于实芯焊丝CO2保护焊。
药芯焊丝电弧焊(FCAW)焊接方法简介
药芯焊丝电弧焊（FCAW）焊接方法简介药芯焊丝是继电焊条、实芯焊丝之后广泛应用的又一类焊接材料，使用药芯焊丝作为填充金属的各种电弧焊方法称为药芯焊丝电弧焊。
药芯焊丝电弧焊根据外加保护方式不同有药芯焊丝气体保护电弧焊、药芯焊丝埋弧焊及药芯焊丝自保气体保护焊、药芯焊丝熔化极惰性护焊。
药芯焊丝气体保护焊又有药芯焊丝C02气体保护焊和药芯焊丝混合气体保护焊等，其中应用最广的是药芯焊丝C0气体2保护焊。
（一）药芯焊丝气体保护焊1、药芯焊丝气体保护焊的原理药芯焊丝气体保护焊的基本工作原理与普通熔化极气体保护焊一样，是以可熔化的药芯焊丝作为电极及填充材料，在外加气体（如CO）保护下进行焊接的2电弧焊方法。
与普通熔化极气体保护焊的主要区别在于焊丝内部装有药粉，焊接时，在电弧热作用下，熔化状态的药芯焊丝、焊丝金属，母材金属和保护气体相互之间发生冶金作用，同时形成一层较薄的液态熔渣包覆熔滴并覆盖熔池，对熔化金属形成了又一层的保护。
实质上这种焊接方法是一种气渣联合保护的方法，如图1-10所示。
图1-10药芯焊丝气体保护焊焊接示意图2、药芯焊丝气体保护焊的特点药芯焊丝气体保护焊综合了焊条电弧焊和普通熔化极气体保护焊的优点，其主要优点是：1)、采用气渣联合保护，保护效果好，抗气孔能力强，焊缝成形美观，电弧稳定性好，飞溅少且颗粒细小。
2)、焊丝熔敷速度快，熔敷速度明显高于焊条，并略高于实芯焊丝，熔敷效率和生产率都较高，生产率比焊条电弧焊高3～4倍，经济效益显著。
3)、焊接各种钢材的适应性强，通过调整药粉的成分与比例，可焊接和堆焊不同成分的钢材。
4)、由于药粉改变了电弧特性，对焊接电源无特殊要求，交、直流，平缓外特性均可。
药芯焊丝气体保护焊也有不足之处：焊丝制造过程复杂；送丝较实芯焊丝困难，需要采用降低送丝压力的送丝机构等；焊丝外表面易锈蚀，药粉易吸潮，故使用前应对焊丝外表面进行清理和250～300℃的烘烤。
（二）药芯焊丝自保护焊自保护药芯焊丝或称为明弧焊用药芯焊丝，是在焊接过程中不需要外加保护气或焊剂的一类焊丝（见图1-11)。
药芯焊丝电弧焊(FCAW)在压力容器制造中的应用
药芯焊丝电弧焊 （ Ｆ Ｃ Ａ Ｗ ）在压力容器制造中的应用
任 春 嫒
【 大连派思燃气系统股份有限公 司 。辽 宁 大连 １ １ ６ ０ ０ ０）
【 摘
际 应 用
ห้องสมุดไป่ตู้
要】 浅谈 药芯焊 丝电弧焊 的优缺点及在压 力容 器中的实
５ ． Ｆ Ｃ Ａ Ｗ在 压力容器制造 中的实际应用 例：浙 能萧 山天然气热 电联产工程项 目 Ｄ Ｎ Ｉ Ｏ ０ ０ ×２ ４过滤器 简体材料为 Ｑ ３ ４ ５ Ｒ ，设计压力 ６ ． ３ Ｍ Ｐ ａ ，介质 ：天然气，设计温
度 ５ Ｏ ℃。
气孔敏 感性 较低。同氩弧焊相比，药芯焊丝焊的焊接工艺性能与氩
钢 板 的抗 拉 强 度 上 限 值 也 达 到 ４ ９ ０ ￣６ ２ ０ Ｍ Ｐ ａ。Ｎ Ｂ ／ Ｔ ４ ７ ０ １ ５ — ２ ０ １ １ 第
３ ． ２ ． ２ ． ａ ）条规 定焊缝金属 的力学性能应高于 或等于母材规 定的限
值 。 可 见 ，Ａ Ｗ Ｓ Ｅ ７ １ Ｔ 一 １ Ｃ强 度基 本 满 足 要 求 。
６ 结 论
（１） 对 碳 素 钢 与 Ｑ ３ ４ ５ Ｒ 选 用 的 药 芯 焊 丝 是 同 一 种
（ Ａ Ｗ Ｓ Ｅ ７ １ Ｔ 一 １ Ｃ ） ， 造 成 熔 敷 金 属 的抗 拉 强 度 偏 高 ， 与Ｎ Ｂ ／ Ｔ ４ ７ ０ １ ５ — ２ ０ １ １ 、
Ｎ Ｂ ／ Ｔ ４ ７ ０ １ ８ ． １ ￣４ ７ ０ １ ８ ． ７ － ２ ０ １ １等标准规 定不符 ，产品试板拉伸试验 时抗拉 强度值有时超过上 限的现象发生 。 （ ２） 采 用 奥 氏 体 不 锈 钢 药 芯 焊 丝 时 ， 焊 接 接 头 在 按 Ｇ Ｂ ／ Ｔ ４ ３ ３ ４ — ２ ０ ０ ８进行晶间腐 蚀试 验弯曲法 评定时基本都有裂纹和断
药芯焊丝电弧焊
40
20
0
平焊
立向上 立向下
横焊
仰焊 水平角焊
焊接位置
图9-1几种焊接第方5页法/不共同56焊页接位置熔敷速率对比
9.1 药芯焊丝电弧焊的特点
今后我国和世界药芯焊丝的生产研发主要集中在 以下四个方面:
① 全位置焊接用的钛型药芯焊丝 ② 高效率、厚板用金属芯焊丝 ③ 涂漆钢板用金属芯焊丝 ④ 多品种全位置焊接用不锈钢药芯焊丝
国家 中国16mm板 美国16mm板
药芯焊丝值（比值） 3.32元/米（1.00） 4.4美元/（1.00）
100
实芯焊丝值（比值） 3.54元/米（1.07） 5.2美元/（1.18）
焊条手工焊（比值）
6.7元/米（2.02）
14.1美元（3.20） 药芯焊丝 实芯焊丝 手工 焊条
80
60
熔敷 速度
药芯焊丝
低碳钢、490MPa级钢用药芯焊丝
高强钢用药芯焊丝
耐热钢用药芯焊丝
用途
低温钢用药芯焊丝
耐腐蚀钢用药芯焊丝
不锈钢用药芯焊丝
硬面堆焊用药芯焊丝
药粉填充
金属粉型 钛型
熔渣型 钛钙型
钙型
第17页/共56页
(2) 药芯焊丝的标准 ① EXXXT–1和EXXT–1M类焊丝 ② T–2和T–2M类焊丝 ③ T–3类焊丝 自保护型 喷射过渡 ④ T–4类焊丝 自保护类型，颗粒状过渡 ⑤ T–5和T–5M型焊丝 粗滴过渡
第12页/共56页
图9-6 药芯焊丝制造工艺
第13页/共56页
药芯焊丝
有缝型
分体传动式 连扎法
钢带成型法
集体传动式 被动式
盘元成型法
扎拔法
药芯焊丝电弧焊工艺分析及其应用研究
Internal Combustion Engine & Parts
· 111 ·
要更精准的找到位置。实芯焊丝进行焊接对焊工师傅的 技术能力要求较高，因为现阶段焊接工人数量的减少和 技能的退化，很难通过实芯焊丝满足工艺性能需求。从焊 接性能方面分析，因为药芯焊丝的特殊结构和特殊组成 成 分 ，所 以它 具 备 的 性 能 也 更 加 完 美 。 在 作 业 性 能 上 ，药 芯焊丝的焊弧比较柔和，所以要比实芯焊丝更加便于操 作。在安全性能方面，因为药芯焊丝的大多使用气体焊接 的 方 式 ，所以 在 车 间 操 作 的 密 闭 环 境 中 ，会 释 放 更 多 的 烟 雾，危害操作工人的健康，破坏车间的安全操作规范。这 一点实芯焊丝具备更好的性能。操作过程中的安全性药 芯焊丝要优于实芯焊丝。因为药芯焊丝具备气-渣联合双 层保护，而实芯焊丝只有气体保护一个保护层。所以从这 方面分析，药芯焊丝更加安全。最后，药芯焊丝的焊接过 程中，因为焊弧比较柔和，所以其飞溅程度要比实芯焊丝 的飞溅程度小很多。
关键词院药芯焊丝曰实芯焊丝曰电弧焊曰工艺
0 引言 随着科技的发展，我国大部分工厂中都安装了自动 化生产线及机器人操作间。其中有很多金属加工工艺被 自动化机器取代，但是现阶段电弧焊工艺仍然是工厂中 需求量较多的工艺，所以改善电弧焊所用的工具和电弧 焊工人的技术水平是非常必要的。通过改善电焊工艺，能 够增加金属制品的合格率，并提高金属工艺品的加工质 量。从而提高我国的金属利用率，在一定程度上节约了金 属资源，这也符合我国提倡的节约理念。因此，在电弧焊 过程中利用药芯焊丝进行焊接，不仅能够为金属加工制 造厂家带来更高的利益，还能为社会的可持续发展做出 贡献。 1 药芯焊丝优点 药芯焊丝在不同的情况下分类比较多。例如，按照保 护方面，可以分为自保护和气体保护；按照所接电源类型 方面，可以分为直流电源和交流电源；按照药芯焊丝的粗 细来分，可以分为小于两毫米的细焊丝和大于两毫米的粗 焊 丝 ；按 照药 芯 焊 接 的 横 截 面 来 分 ，可 以 分 为 复 杂 横 截 面 和简单横截面；按照填充物种类来分，可以分为金属粉芯 和造渣药芯。药芯焊丝根据焊接工艺可以分为有缝的药芯 焊丝和无缝的药芯焊丝，其中无缝焊丝具有良好的导电性 和防潮性，可以用于镀铜的处理。药芯焊丝根据组成成分 常用的焊丝可以分为 CMC-FC864Mo、CMC-FC815、CMCFC867，他们各自具有不同的优点，其适用的范围也不同。 例如 CMC-FC864Mo 的特性是属于新型金属粉末状包药 焊丝，在较热车间的开始锻模和中间锻模阶段的重要部位 进行加强焊接及热切模操作时，常用 CMC-FC864Mo 进行 焊接。因为这种焊丝中含有大量的 Cr 和 Mo，因此其热传 导效果比较好。CMC-FC815 也是属于新型金属粉末状包 药焊丝，它和 CMC-FC864Mo 的适用范围不同，主要用于 陶瓷类模具中耐磨、耐热部分的焊接。还可以加强低合金 钢及碳钢的硬度。因为其具有焊后熔金不需要预热，还能 够在机加工中利用。CMC-FC867 的特性是属于基础型的 粉末包药焊线，它和 CMC-FC864Mo 的适用性有相同的部 分，其特殊的用途是比较适合填充堆焊和重建修护焊接。
药芯焊丝电弧焊工艺
药芯焊丝电弧焊FCAW -SS Innershield®FCAW -GS Outershield®Copyright Ó2002-10 Lincoln Global Inc.12什么是FCAW-SS? FCAW-SS = 药芯焊丝电弧焊–自保护焊t Innershield ®焊接方法t 林肯电气公司研发的工艺方法t 其为管焊丝，管芯为焊剂成分，作用是保护焊缝成型。
t 大部分焊丝在DCEN （DC-）极性下运行，而一些在DCEP （DC+）下运行。
焊丝供给系统电源焊枪工件送丝机FCAW-SS –优点t可用于户外操作t无保护气体费用t熔敷率高FCAW-SS –优点t机械性能好Array t除烟有效t能够在较差钢材上进行焊接t全位置焊接FCAW-SS –局限性t飞溅物t焊渣（清洁时间）t再次起弧前需剪断焊丝端部6什么是FCAW-GS?FCAW-GS = 药芯焊丝电弧焊–气体保护t “双保护式”焊接方法t 其为管焊丝，管芯为焊剂成分t 配用外部的保护气体t 一般在DCEP （DC+）极性下运行。
保护气气源保护气调节器送丝机焊丝供给系统焊接电源焊枪FCAW-GS –优点t焊缝（珠）外观好Array t飞溅物很少，甚至无t熔敷率高t机械性能好FCAW-GS –优点t高效(90+%)t全位置焊接t能够沉积低氢焊缝9FCAW-GS –局限性t 烟雾t 需携带相关设施t 需在室内焊接t 有产生气疤的可能性t 需对保护气体t 高辐射热t 焊渣FCAW 焊接原理1011FCAW-SS 工作原理t 焊丝和工件之间的电弧熔化了焊丝和接头。
t 形成焊缝金属和焊渣t 因焊渣较熔融金属轻，故上浮于表面。
t DC 极性导电嘴工件电弧熔融的焊缝金属经固化的焊缝金属保护性焊渣自保护药芯焊丝绝缘导套电流导并FCAW-GS 工作原理t焊丝和工件之间的电弧熔化了焊丝和接头。
t形成焊缝金属和焊渣t因焊渣较熔融金属轻，故上浮于表面。
药芯焊丝电弧焊的基础知识
什么是药芯焊丝电弧焊？药芯焊丝电弧焊是利用药芯焊丝与工件之间的电弧进行加热的一种焊接方法，英文名称的简写为FCAW o在电弧热量的作用下,焊丝金属及工件被连接部位发生熔化，形成熔池，电弧前移后熔池尾部结晶形成焊缝。
什么是药芯焊丝?药芯有何特点？药芯焊丝是将薄钢带卷成钢管或异形钢管，在管内填满一定成分的药粉，经拉制而成的一种焊丝。
药芯的成分与焊条药皮的成分类似，主要由稳弧剂、造渣剂、造气剂、合金剂、脱氧剂等组成。
药芯焊丝中的焊药起何作用？焊药起的作用与焊条药皮起的作用类似，主要有以下几种。
①保护作用焊药中的有些组分发生分解，有些发生熔化!焊药分解会放出气体，放出的气体提供部分或大部分保护作用。
熔化的焊药形成熔渣，熔渣覆盖在熔滴与熔池表面,液态金属进行保护。
②稳弧药芯中的稳弧剂可稳定电弧，降低飞溅率。
③合金化作用有些药芯中有合金元素，可使焊绛合金化。
④脱氧作用熔渣的合金元素可与液态金属发生冶金反应。
改善焊缝金属的成分，提高其力学性能。
另外，覆盖的熔渣还能降低熔池的冷却速度，延长熔池的存在时间,有利于降低焊缝中有害气体的含量和防止气孔。
图5.1药芯焊丝电弧焊原理示意图I一喷嘴；2导电嘴；3药芯焊丝；4保护气体；5电弧：6工件;7焊缝；8渣壳；9烯渣；10熔池原理示意图药芯焊丝电弧焊有哪几种？根据是否使用外部保护气体，药芯焊丝电弧焊分为两种:药芯焊丝气体保护焊（FCAW・G）和自保护焊（FCAW-S）。
药芯焊丝气体保护焊通常利用二氧化碳或二氧化碳加氢气作保护气体，焊丝中的焊药所含的造气剂很少，这种方法与一般的气体保护焊类似。
自保护焊不用外加保护气体，焊药中有大量的造气剂，利用造气剂分解出的气体和熔渣进行保护。
药芯焊丝电弧焊具有以下优点。
①焊接生产率高熔敷效率高（可达85%~90%）,熔敷速度快;平焊时，熔敷速度为手工电弧焊的1.5倍，其他位置的焊接时，为手工电弧焊的3~5倍。
②飞溅小、焊缝成形好药芯中加入了稳弧剂，因此电弧稳定，飞溅小，焊缝成形好。
药芯焊丝电弧焊(FCAW)的焊接电流对Fe—Cr—C合金堆焊金属组织与耐
关 键 词 堆焊 焊接电流 显微组织 耐磨性
中图分类号 ： ＴＧ ４ ２ ２ ． ３
文献标识码 ： Ａ
Ｅｆ ｆ ｅ ｃ ｔ ｏ ｆ Ｆｌ ｕ ｘ － Ｃｏ ｒ ｅ ｄ － Ａｒ ｃ － Ｗ ｅ ｌ ｄ ｉ ｎｇ Ｃｕ ｒ ｒ ｅ ｎｔ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ Ｍ ｉ ｃ ｒ ｏ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ ａ ｎ ｄ Ｗｅ ａ ｒ ｉ ｎｇ Ｒｅ ｓ ｉ ｓ ｔ ａ ｎ ｃ ｅ ｏ ｆ Ｆｅ － Ｃｒ － Ｃ Ａｌ ｌ ｏ ｙ Ｈａ ｒ ｄｆ ａ ｃ ｉ ｎ ｇ Ｍｅ ｔ ａ ｌ
药芯焊丝电弧焊（ Ｆ Ｃ Ａ Ｗ） 的焊接 电流对 Ｆ ｅ － Ｃ ｒ － Ｃ合金堆焊金属组织与耐磨性的影响／ 朱茂生等
・４ ２ ７・
药 芯 焊 丝 电弧焊 （ Ｆ Ｃ Ａ Ｗ） 的焊 接 电流 对 Ｆ ｅ — Ｃ ｒ — Ｃ合金 堆 焊金 属 组 织 与 耐磨 性 的影 响
朱茂生 ， 付莉超。 ， 杨 健。 ， 周野 飞。 ， 杨庆祥。
ｃ ａ ｔ ｅ ｔ ｈ ａ ｔ ，ｗｉ ｔ ｈ ｔ ｈ ｅ ｉ ｎ ｃ ｒ ｅ ａ ｓ ｉ ｎ ｇ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｗｅ ｌ ｄ ｉ ｎ ｇ ｃ ｕ ｒ ｒ ｅ ｎ ｔ ，ｍ ｏ ｌ ｔ ｅ ｎ ｐ ｏ ｏ ｌ ｔ ｅ ｍｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｕ ｒ ｅ ｓ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｈ ａ ｒ ｄ ｆ ａ ｃ ｉ ｎ ｇ ｍｅ ｔ ａ ｌ ｓ ｉ ｎ ｃ ｒ ｅ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｂ —
ｏ ｆ ｗｅ ｌ ｄ ｉ ｎ ｇ ｃ ｕ ｒ ｒ ｅ ｎ ｔ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ ｈ ａ ｒ ｄ ｎ ｅ ｓ ｓ ａ ｎ ｄ ｗｅ ａ ｒ ｒ ｅ ｓ ｉ ｓ ｔ ａ ｎ ｃ ｅ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｈ ａ ｒ ｄ ｆ ａ ｃ ｉ ｎ ｇ ｍｅ ｔ ａ ｌ ｗａ ｓ ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ｅ ｄ ． Ｓｕ ｂ ｓ ｅ ｑ ｕ ｅ ｎ ｔ ｌ ｙ ，ｔ ｈ ｅ
药芯焊丝电弧焊工艺
药芯焊丝电弧焊FCAW -SS Innershield®FCAW -GS Outershield®Copyright Ó2002-10 Lincoln Global Inc.12什么是FCAW-SS? FCAW-SS = 药芯焊丝电弧焊–自保护焊t Innershield ®焊接方法t 林肯电气公司研发的工艺方法t 其为管焊丝，管芯为焊剂成分，作用是保护焊缝成型。
t 大部分焊丝在DCEN （DC-）极性下运行，而一些在DCEP （DC+）下运行。
焊丝供给系统电源焊枪工件送丝机FCAW-SS –优点t可用于户外操作t无保护气体费用t熔敷率高FCAW-SS –优点t机械性能好Array t除烟有效t能够在较差钢材上进行焊接t全位置焊接FCAW-SS –局限性t飞溅物t焊渣（清洁时间）t再次起弧前需剪断焊丝端部6什么是FCAW-GS?FCAW-GS = 药芯焊丝电弧焊–气体保护t “双保护式”焊接方法t 其为管焊丝，管芯为焊剂成分t 配用外部的保护气体t 一般在DCEP （DC+）极性下运行。
保护气气源保护气调节器送丝机焊丝供给系统焊接电源焊枪FCAW-GS –优点t焊缝（珠）外观好Array t飞溅物很少，甚至无t熔敷率高t机械性能好FCAW-GS –优点t高效(90+%)t全位置焊接t能够沉积低氢焊缝9FCAW-GS –局限性t 烟雾t 需携带相关设施t 需在室内焊接t 有产生气疤的可能性t 需对保护气体t 高辐射热t 焊渣FCAW 焊接原理1011FCAW-SS 工作原理t 焊丝和工件之间的电弧熔化了焊丝和接头。
t 形成焊缝金属和焊渣t 因焊渣较熔融金属轻，故上浮于表面。
t DC 极性导电嘴工件电弧熔融的焊缝金属经固化的焊缝金属保护性焊渣自保护药芯焊丝绝缘导套电流导并FCAW-GS 工作原理t焊丝和工件之间的电弧熔化了焊丝和接头。
t形成焊缝金属和焊渣t因焊渣较熔融金属轻，故上浮于表面。
不锈钢药芯焊丝电弧 焊焊接工艺
不锈钢药芯焊丝电弧焊焊接工艺
不锈钢药芯焊丝电弧焊（Gas Metal Arc Welding, GMAW）是一种常用的不锈钢焊接工艺。
下面是该工艺的基本步骤：
1. 准备工作：选择适当的不锈钢药芯焊丝、气体和辅助设备。
清洁要焊接的材料表面，确保无油、灰尘等杂质。
2. 设置设备：根据焊接要求，调整焊机的电流、电压和送丝速度等参数。
选择适当的气体保护和流量。
3. 安装药芯焊丝：将不锈钢药芯焊丝装入焊丝枪，确保良好的送丝。
注意避免焊丝扭曲和结块。
4. 清洁焊缝：使用不锈钢刷或溶剂清洁焊缝，以去除氧化膜和杂质。
5. 开始焊接：将焊丝枪靠近焊缝的起点，点燃电弧。
用正确的角度和速度移动焊丝枪，将焊丝和工件熔化并形成焊缝。
6. 控制焊接参数：保持焊丝和焊缝的接触，并注意焊丝和熔池的熔化情况。
根据需要调整焊接的速度、角度和焊丝的送丝速度。
7. 完成焊接：焊接到终点时，停止电弧，并移开焊丝枪。
等待焊缝冷却，然后进行后续处理，如打磨、整形等。
以上是不锈钢药芯焊丝电弧焊焊接工艺的基本步骤，具体操作需要根据具体情况进行调整。
药芯焊丝电弧焊工艺方法
药芯焊丝电弧焊工艺方法药芯焊丝电弧焊的工艺方法，主要分为自保护药芯焊丝电弧焊和气体保护药芯焊丝电弧焊两种。
现代的自保护药芯焊丝电弧焊，可在最高风速为48km/h的施工现场使用，且能保证焊缝金属的力学性能符合相应的技术要求。
由于不需要外加保护气体，除了上述药芯焊丝电弧焊共有的优点，自保护药芯焊丝电弧焊还具有下列可利用的特点：1）省略了供气系统的设施和操作步骤，节约了与此相关的一切费用。
解决了施工现场供气困难的问题。
2）简化了焊枪和送丝机的结构，降低了这些设备的维修时间和费用。
3）省去了野外施工现场的挡风屏障，节省了由此引起的人力和物力。
4）可以采用较长的焊丝伸出长度（50~70mm），熔敷率更高、同时降低了焊接热输入。
5）操作工艺性好，可适应全位置焊接。
6）搭桥性好，可放宽焊件接缝组装间隙容差。
7）熔深较大，可用于窄坡口的焊接，提高了经济性。
8）焊前准备的辅助时间短，缩短了焊接生产周期，提高了总的焊接效率。
在早期，自保护药芯焊丝电弧焊的应用范围受到很大的限制，主要原因是焊缝的质量和力学性能达不到重要焊接结构提出的高要求。
近年来。
自保护药芯焊丝有了较大的发展，熔敷金属最高抗拉强度可达620MPa，-40℃低温的缺口冲击功，可满足不低于27J的要求。
目前自保护药芯焊丝电弧焊，不仅在一般钢结构制造中得到应用，而且在桥梁、船舶、大型石油、天然气储罐、管道和海上建筑等重要焊接结构中推广应用。
药芯焊丝电弧焊焊接参数药芯焊丝电弧焊的主要焊接参数有：焊接电流（送丝速度）、电弧电压、焊接速度及焊丝伸出长度（1）焊接电流药芯焊丝电弧焊与MIG/MAG焊相似；使用直流平特性焊接电源，焊接电流与送丝速度成正比关系，同时还取决于焊丝伸出长度。
加大焊接电流，提高焊丝的熔化速度和熔敷率；但过大的焊接电流会形成凸形的焊道，不仅加大了焊丝的消耗量，而且使焊道成形不良。
焊接电流与电弧电压之间存在一定的匹配关系。
随着焊接电流的提高，应适当增加电弧电压，以形成外形良好的焊道。
药芯焊丝焊条电弧焊埋弧焊
熔化极气体保护焊应用脉冲弧焊接的缺点
这种脉冲弧的熔化极气体保护焊焊机因其调节变量多 （基值电流，脉冲电流峰值，脉冲上升、下降时间，脉 冲宽度，脉冲形式，脉冲频率和焊丝送进速度），故调 节较困难。（松下AG2/GL3/GE2脉冲数字焊机内置专家 系统，靠软件程序实现最优化的匹配）。
• 只有当焊丝表面具有高质量，焊丝送进速度均匀和焊炬 导电咀处在正常工作状态时，才有可能取得最佳的熔滴 过渡。
• 低于临界电流时采用脉冲熔化极电源，呈现“脉冲射滴过 渡”形式
各种焊丝大滴-喷射过渡转变的临界电流值
焊丝种类 焊丝直径/mm
保护气体 临界电流最小值/A
低碳钢
0.8
低碳钢
1.2
低碳钢
1.2
不锈钢
0.9
不锈钢
1.2
铝
1.2
脱氧铜
1.2
硅青铜
0.9
钛
1.6
98%Ar+2%O2 98%Ar+2%O2 80%Ar+20%CO2 99%Ar+1%O2
碳可释放15000升左右气体，约可使用10--16小时。 流量：小于200A：气体流量为15--20升/分
大于200A：气体流量为20--25升/分 提纯：静置30分钟，倒置放水分，正置放杂气，重复两次。
产生气孔的现象及原因
CO气孔：焊丝不合格，工件含碳量大。 H气孔：水，油，锈.
N气孔：主要原因是气体保护效果不好。 气瓶无气；气路漏气（接头处未紧固,流量计堵
焊丝表面杂质对焊缝金属的影响（指气孔）均较小。 • 全位置焊时热量输入比较容易控制，尤其是对于铝材。 • 可得到优良的焊缝成形和均匀的焊缝表面。首先是在焊各种材料
的角焊缝时均可得到小而平坦的焊缝。 • 脉冲弧非常适用于热裂纹较敏感的材料，因为脉冲弧焊调节功率
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；
（3）药芯焊丝制造技术 先在一条钢带的一面上喷镀或涂敷一层焊剂，干 燥后把钢带卷成圆管，粘有焊剂层的一面位于管内； 一种带芯丝的药芯焊丝制造方法，芯丝上压涂一 层膏状药皮，就成了焊丝中的药芯。
低温钢用药芯焊丝 耐腐蚀钢用药芯焊丝 不锈钢用药芯焊丝 硬面堆焊用药芯焊丝
金属粉型 钛型 钛钙型 钙型
药粉填充
熔渣型
(2) 药芯焊丝的标准 ① EXXXT–1和EXXT–1M类焊丝 ② T–2和T–2M类焊丝 ③ T–3类焊丝 自保护型 喷射过渡 ④ T–4类焊丝 自保护类型，颗粒状过渡 ⑤ T–5和T–5M型焊丝 粗滴过渡
图9-11 高速摄影下的药芯焊丝熔滴过渡
① 大滴排斥过渡 当焊接电流较小和电弧电压较高（160A，30V）时； ② 细颗粒过渡 CO2气体保护下，随焊接电流的增加，斑点面积也增 加，熔滴所受的等离子流力和电磁力增加，熔滴过渡频 率也增加。 ③ 射滴过渡 使用Ar作保护气体，弧根面积扩大并包围熔滴，使 斑点压力和电磁收缩力都有利于熔滴过渡，熔滴容易下 落，并被电磁收缩力，等离子流力，重力等加速，形成 射滴过渡。 （2）自保护药芯焊丝熔滴过渡 附渣过渡（包括短路附渣过渡和非短路附渣过渡）、 颗粒过渡、爆炸过渡和射滴过渡。
图9-10 药芯焊丝气体保护焊原理图
(3) 药芯焊丝电弧焊的保护机制 ① 造气保护 加有造气剂如碳酸钙 ② 金属蒸气保护 加有镁和铝–镁合金 ③ 造渣保护 一般药芯中都加有造渣剂 ④ 合金元素保护 加有对氧和氮亲和力较强的脱氧、脱氮元素，如 铝、钛、锆、硅和锰等元素
9.2.2 药芯焊丝电弧焊的熔滴过渡 （1）气保护药芯焊丝熔滴过渡
③ 盘元法 ④ 药芯焊丝制造技术的发展趋势
冷轧带钢轧–拔法
ห้องสมุดไป่ตู้
图9-8 扎丝机示意图
9.1.3 药芯焊丝的种类及分类方法
药芯焊丝的分类
制造方法
保护气体 有缝药芯焊丝
无缝药芯焊丝 气保护药芯焊丝
自保护药芯焊丝
CO2 Ar+ CO2
药芯焊丝 用途
低碳钢、490MPa级钢用药芯焊丝 高强钢用药芯焊丝
耐热钢用药芯焊丝
1二氧化碳气瓶，2预热器，3干燥器，4减压器，5流量计，6气阀 图9-14 气体保护焊的供气系统
9.3.4 送丝系统 （1）送丝机 （2）送丝轮 （3）送丝电动机 （4）送丝盘
实芯焊丝的送丝轮 药芯焊丝的U型沟槽送丝轮 图9-15 实芯焊丝与药芯焊丝的送丝轮
9.3.5 焊枪 （1）焊枪的种类及结构 按其应用方式分为半自动焊枪和自动焊枪；按照 送丝方式分为推丝与拉丝两种；按照冷却方式可分为 空冷式和水冷式。
图9-13 气保护药芯焊丝焊接设备
9.3.2 焊接电源
有旋转式和整流式两种。生产中应用比较多的是 整流式电源，其中包括抽头式硅整流电源，自饱和电 抗器式电源，晶闸管式电源，晶体管式电源，逆变式 电源等。 9.3.3 供气系统 包括气源（钢瓶或者供气管道或者供气槽车）、 预热器、减压阀、干燥器、流量计和电磁气阀。
表9-8 气体流量与气孔的关系 喷嘴高度/mm 气体流量/L/min 外观气孔 焊缝内部气孔 25 20 20 15 10 无 无 无 微量 无 无 无 少量
5
少量
多量
（6）电流极性 CO2气体保护焊主要是采用直流反极性，电弧稳定，焊接过程 平稳，飞溅小。采用直流正极性，在相同的电流下，焊丝熔化速 度大大提高，熔深较浅，余高较大，飞溅很大。 堆焊铸铁补焊和大电流高速CO2，大部分自保护药芯焊丝焊接 焊等则采用直流正极性接法。 （7）干伸长度 在焊接电流相同时，增加焊丝的干伸长引起熔化速度的增大。 在送丝速度不变时，增加干伸长会导致焊接电流减小，易造成未 焊透和熔合不良，同时伸长过大电弧不稳，飞溅增大，甚至产生 气孔； 在送丝速度不变时若减小干伸长度则会导致焊接电流增大， 熔深变大，同时飞溅易粘在喷嘴上使送丝受阻，气流不畅。
实芯焊丝值（比值） 3.54元/米（1.07） 5.2美元/（1.18）
焊条手工焊（比值） 6.7元/米（2.02） 14.1美元（3.20） 药芯焊丝 实芯焊丝 手工 焊条
80
熔敷 速度
60
g/mm
40
20
0
平焊
立向上
立向下
横焊
仰焊
水平角焊
焊接位置 图9-1几种焊接方法不同焊接位置熔敷速率对比
9.1 药芯焊丝电弧焊的特点
图9-3 几种药芯焊丝的结构
图9-4几种常见的药芯焊丝的截面形状
• 无缝型药芯焊丝
• 熔渣系的药芯焊丝 • 金属型的药芯焊丝
表9-4 不同渣系的药芯焊丝焊接工艺性能比较
焊丝类型 氧化钛型 钛钙型 钙型
飞溅量 少 较少 多
脱渣性 好 较好 差
全位置性 好 较好 差
焊缝 力学性能
好 好 非常好
（2）药芯焊丝的质量 ① 内在质量 含有适量的硅，锰，钛，铝等合金元素； 焊丝中的C含量不能太高；
导电嘴
绝缘座
导并管（枪颈） 手柄
喷嘴
气体分流器
开关
图9-16 焊枪的构造
（2）送丝软管 将焊丝从送丝机导向焊枪，有两种类型：一种是 送丝，送气和导电三者分开的分离式软管；另一种为 三者合为一体的一线式软管。 （3）喷嘴和导电嘴 喷嘴的作用是向焊接区域输送保护气体，导电嘴 是直接向焊丝传导电流的。
是一种气渣联合保护的方法。
9.1 药芯焊丝电弧焊的特点
综合了焊条电弧焊和普通熔化极气体保护焊的优点： (1)采用气渣联合保护，焊缝成形美观，电弧稳定性 好，飞溅少且颗粒细小。 (2)焊丝熔敷速度快，熔敷效率（大约为85%^-90%） 和生产率都较高（生产率比手工焊高3^}5倍）。 (3)焊接各种钢材的适应性强，通过调整焊剂的成分 与比例可提供所要求的焊缝金属化学成分。
9.2.4 药芯焊丝的焊接烟尘
表9-5 几种焊接材料的平均发尘速率及飞溅量对比 焊条 发尘速度mg/min 飞溅g/min 200～450 2～3 CO2实芯焊丝 400～600 2.5～3.5 药芯焊丝 500～850 0.7～1.2
（1）发尘机理 一般认为焊接烟尘是焊接区蒸发出来的金属及 其冶金反应物蒸汽远离焊接区后凝结而成，以气溶 胶的形式存在。
9.2.3 药芯焊丝的电弧稳定性及飞溅 （1）飞溅产生的原因 ① 电弧力引起的飞溅 ② 气泡放出时引起的飞溅
③ 气体爆炸引起的飞溅
（2）降低飞溅的方法 ① 限定药芯中一些成分的含量，如C、S 等；
② 限定钢带和药芯的填充量，提高药芯填充均匀 性；加入适当品种和适当数量的稳弧剂，如K、Na、Li 等。
中国
欧洲 北美 日本 东盟 韩国
51
17 18 14 60 20
28
62 58 48 30 34
8
14 19 27 5 36
13
7 5 11 5 10
表9-2 几种焊接方法综合成本比较 国家 中国16mm板 美国16mm板 药芯焊丝值（比值） 3.32元/米（1.00） 4.4美元/（1.00）
100
今后我国和世界药芯焊丝的生产研发主要集中在 以下四个方面: ① 全位置焊接用的钛型药芯焊丝 ② 高效率、厚板用金属芯焊丝 ③ 涂漆钢板用金属芯焊丝 ④ 多品种全位置焊接用不锈钢药芯焊丝
药芯焊丝的应用
（a）芜湖长江大桥
（b） 30万吨超大原油船 图9-2 药芯焊丝应用实例
药芯焊丝及其制造
（1）药芯焊丝(Flux-Cored Wire)
干 伸 长 度
图9-21 干伸长度示意图
表9-9 焊丝干伸长度对各性能的影响
性能
熔化速度 电弧稳定性 熔深 气孔 其他
影响
在电流相同的情况下，干伸长度越长， 熔化速度越快 若干伸长度过长，电弧不稳，飞溅增多 干伸长度加长，熔深变浅 干伸长度过长，喷嘴高度加高，气保护 变坏，很容易产生气孔
长度过短，喷嘴遮挡，看不清坡口及熔 熔状态，另外喷嘴内附着的飞溅物影响 气体保护，容易损耗导电嘴和喷嘴
9.4 药芯焊丝电弧焊的焊接参数
9.4.1药芯焊丝电弧焊的主要焊接参数 主要有焊丝直径、焊接电流、电弧电压、焊接速度、 气体流量、电流极性、干伸长度、焊枪角度等。 9.4.2焊接工艺参数对焊接质量的影响 （1）焊丝直径 药芯焊丝CO2气体保护焊：Φ 0.8mm～Φ 2.4mm间， Φ 1.6mm以下多用于半自动焊，超过Φ 1.6mm多用于自 动化焊接。 自保护药芯焊丝的直径范围主要分布在1.6mm～ 3.0mm间，用的较多的是2.0mm、2.4mm，但细直径的焊 丝多用于薄板全位置焊接，且用量较少。
图9-6 药芯焊丝制造工艺
分体传动式 连扎法
集体传动式 钢带成型法
有缝型 盘元成型法 药芯焊丝 钢管拔制法 无缝型 在线焊合法 集体传动式 扎拔法 被动式 分体传动式
图9-7 药芯焊丝制造技术
① 连轧法 是指药芯焊丝从钢带到成品焊丝的全部加工过程 都在一套连轧机器上连续完成。 ② 轧拔法
采用轧制和拉拔相结合的方法制造药芯焊丝。
（2）影响药芯焊丝发尘量的因素 ① 焊接材料的因素 药芯成分中含有的铁粉和锰越多，产生的焊接烟 尘越多；焊丝的发尘量与焊丝中的C含量密切相关 ② 工艺因素 影响气体保护焊时焊丝发尘率的因素有：熔滴过 渡形态、电弧形态、保护气体组分及焊接飞溅等。 （3）焊接烟尘的测定和降低焊接烟尘的方法 将烟尘利用特定的装置收集起来，对焊接烟尘按 照粒度分为13级进行收集。
（8）焊枪角度：指喷嘴与垂直焊接方向的夹角。
表9-10 焊枪角度及焊道断面形状 焊接方法 右焊法 左焊法
焊枪角度
焊道断面形状
表9-11 药芯焊丝电弧焊右焊法与左焊法的特征 条件 熔池的可 见性 余高 里层焊道 稳定性 飞溅 熔合 保护效果 右焊法（推荐采用） 熔池清晰可见 余高大， 焊缝宽度窄 得到稳定的里层焊道 飞溅产生少 熔敷金属不向前行， 熔合深 保护效果好 左焊法 不易看清熔池 余高小， 焊缝呈扁平形状 得到稳定的里层焊道 向前飞出较大的飞溅 熔敷金属易向前行， 熔合浅 保护效果欠佳， 易产生气孔