焊丝生产工艺

焊丝生产工艺技术

第一章概述

焊接已广泛用于造船、车辆、电站设备、石油化工、航空航天、重机、矿山、冶金、建筑机械等部门。近年来，随着我国产业结构变化，焊接应用的领域已扩展到电子器件、家电、轻工、食品和机床等部门。当代的焊接技术远远不是单项的加工工艺，它已发展成为现代科技多学科相互交融的新学科，成为一种综合性的工程技术。

焊接材料是焊接技术的基础，它为先进的焊接工艺、焊接设备提供支撑。我国的焊接材料包括五大类：焊条、焊丝、焊剂、钎料和合金粉末。

焊接材料的出现，最早可以追溯到1888年，俄国人N.G.斯拉文诺夫发明了光焊丝的金属电弧焊。第二年又有人提出了在光焊丝上刷涂一层黏土或石灰效果可能会更好，这就是药皮焊条的雏形。1904年，瑞典建立了世界上第一个焊条生产厂。而中国的电焊条制造始于1949年，当时以手工沾制药皮。1952年，上海电焊条厂研制了螺旋压涂机，标志着中国的电焊条生产从此进入机械化生产阶段。

尽管电焊条对于促进工业化进程做出了很大贡献，但它本身存在的生产效率低、劳动强度大、焊接成本高等问题，已不能满足现代生产需要，发展新的焊接材料成为新的课题。经过几代人的努力，继埋弧焊工艺、材料出现后，于20世纪50、60年代发明了气体保护焊工艺，相应的焊接材料亦问世，即细直径的实心焊丝和药芯焊丝。

目前世界各国的焊材（包括焊条、埋弧焊丝及煤剂，CO2气体保护实心和药芯焊丝，自保护药芯焊丝）总产量约400万t，中国是焊材生产大国，其中焊条87万t、, CO2实心焊丝10万t、药芯焊丝0.4万t、埋弧焊丝5万t、焊剂7万t（以1999年计）。在日、美、欧洲发达国家，气体保护实心、药芯焊丝占全部焊材总量的50%-57%，相比之下，我国捍材的品种结构落后于现代化工业国家。气体保护焊丝（实心、药芯）已成为焊接材料发展的主导产品。它具有高效、节能、适应自动化焊接的优点，在焊材结构中所占比例还在逐年上升。因此，本章将重点介绍CO2气体保护实心焊丝和药芯焊丝的最新的生产工艺技术和装备。

第一节

CO2气体保护焊接技术的特点

气体保护焊方法分为：惰性气体保护非熔化极焊接，简称TIG焊接；惰性气体保护熔化极焊接，简称MIG焊接；活性气体保护熔化极焊接，简称MAG焊接；还有自保护焊接。惰性气体主要采用Ar气，活性气体主要采用CO2；TIG焊接时采用纯Ar；MIG焊接时一般采用Ar+2% O2或。Ar+5% CO2；MAG采用纯!"#焊接时，飞溅较多，焊道外观及成形不良，焊接薄板时难于操作。为了改善!"#焊接工艺性能，一是采用!"#*()混合气体，二是采用药芯焊丝。

一、!"#焊接工艺特点

!-#的焊接是一种高效率、低成本的焊接方法，工业化国家!"#焊接占整个焊接生产的主导地位。日本./00年焊接总量的1.+是由!"#焊接完成的。

!"#焊接工艺的最初构想源于#2世纪#2年代，由于焊缝气孔问题没有解决，使得!"#焊无法应用。直到,2年代初，随着冶金技术的发展，研制出了345’6系列焊丝，才使!"#焊接工艺获得实用价值。在这之后，根据结构材料的性能，相继出现了不同组元成分的焊丝，满足了!"#焊接多样化的需求。

!"#焊接时，由于电弧的热作用，!"#中分解出原子氧，具有强烈的氧化性质，!"#本身也是一种活性气体，具有一定的氧化性能。氧化反应的结果，导致合金元素大量烧损。所以!"#焊接用焊丝成分中应有足够数量的脱氧剂，如34，’6，$4等。如果合金量不足，脱氧不充分，将导致焊缝中产生气孔，焊缝力学性能特别是韧性将明显下降。由于合金元素的加入，使焊

接过程中熔滴细化，电弧稳定，飞溅较小，焊接工艺性能变好。我国最常用的焊丝是720’6#34和720’6#34(，该焊丝工艺性能较好，飞溅不大，焊缝力学性能可达到国际标准中的要求。

药芯焊丝的!"#焊接工艺特点与实心焊丝比较有很大不同。首先，药芯焊丝的有效导电截面积小，在同样焊接电流下电流密度大，因此焊丝熔化速度较高；其次，药芯焊丝焊接时，电弧沿着导电的金属壳燃烧，熔化的液态金属滴沿着药芯及其熔渣向熔池过渡，避免了与熔池的短路，减少飞溅；第三，药芯焊丝!"#焊接时，药芯中的造气剂也产生大量的保护气体，为焊接工艺过程提供更强的保护效果。

二、!"#焊接的优点

实心焊丝的!"#气体保护焊的优点：

（$）

成本低。焊接所用!"#气体多为酒精厂、酿造厂的副产品，价格便宜，其焊接成本仅为手工焊和埋弧焊的%&’()&’。

（#）!"#电弧焊用的电流密度大，电弧热量集中，使焊丝熔化快，熔深大，可减少焊接层次，也不用清除熔渣，从而节省了辅助时间，提高了生产效率。以半自动!"#焊接为例，其效率是手工电弧焊的*()倍。

（*）!"#焊接比硅整流手工电弧焊节电)$’，

比埋弧焊节电+&’左右。（%）由于!"#焊接电流密度大，电弧加热集中，工件受热面积小，!"#气流又具有冷却作用等原因，焊接件的变形小，应力小。

（)）!"#气保焊的焊缝含氢量低，抗锈能力强，是一种低氢焊接法。（,）易于实现自动化焊接，国外的焊接机器人已大量应用。药芯焊丝的!"#气体保护焊优点很多，主要有如下几点：（$）

飞溅小。由于药芯焊丝中加入了稳弧剂，电弧燃烧稳定，熔滴呈滴状均匀过渡，故焊接时飞溅较小，且飞溅颗粒细小，容易清除。

（#）焊缝成形美观。在焊道成形方面，熔渣起着重要作用。药芯焊丝焊接时，能形成一定数量的熔渣，依靠渣的表面张力生成一个软的铸型，对形成良好焊道很有益。熔敷速度高于实心焊丝，提高了焊接速度。

（*）可采用大电流进行全位置焊接。在各种焊接位置下，药芯焊丝均可采用较大的焊接电流。

第二节

!"#气体保护焊丝的分类

一、气体保护电弧焊用碳钢、低合金钢焊丝的分类

焊丝按直径分类有$$个规格，即：%&’，%&(，%&)，$&%，$&#，$&*，$&(，#&%，#&’，+&%，+&#,,。按国标中以化学成分和熔敷金属的力学性能分类有#+个品种，

即碳钢焊丝-个品种；铬钼钢焊丝(个品种；镍钢焊丝+个品种；锰钼钢焊丝#个品种；其他低合金钢焊丝’个品种。

焊丝型号的表示方法为./0010，字母./表示焊丝，./后面的两位数字表示熔敷金属的最低抗拉强度，“1”后面的字母或数字表示焊丝化学成分分类代号。如还附加其他化学成分时，直接用元素符号表示，并以短划“1”与前面数字分开。