国内外药芯焊丝制造工艺、设备现状及发展趋势
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全连轧法生产工艺有如下特点 1 药芯焊丝成型和减径完全在一台机组上完成 因此工艺简捷 设备紧凑 占地
面积小 2 由于越细焊丝轧制越困难 若不再经拉拔工艺直接轧至Ф1.2mm 以下细焊丝比
较困难 所以不宜用于制造Ф1.6mm 以下细径结构钢用药芯焊丝 比较适合制造粗径硬面 堆焊用药芯焊丝
3 焊丝的直径偏差 椭圆度 表面光洁度及焊丝挺度较差 因而送丝性能较差 4 由于轧辊尺寸有限 因此生产效率远不如后面述及的轧 拔法制造工艺高 5 由于轧辊对材质和加工精度要求很高 本身又是易损件 因此备品 备件费用 较高 6 由于焊丝表面没有拉丝润滑剂残留物 所以其熔敷金属的扩散氢含量较低 由于上述原因 近年国外已较少用连轧法生产结构钢和不锈钢用细径焊丝 但在粗径 堆焊焊丝的生产中则使用较多 笔者在德国某工厂看到该厂有七条堆焊用药芯焊丝生产
０ 前言
药芯焊丝作为第四代焊接材料 以其生产效率高 焊接质量好 综合焊接成本低等无 可比拟的技术经济优势 近年来在国内外得到快速发展 日本在八十年代初年产量不过几 千吨水平 占焊材总量不到 1% 然而到 2001 年已达近 10 万吨 占焊材总量 30%左右 我国药芯焊丝的应用和生产从上世纪 90 年代也快速起步 近年来每年都以 20% 30%速 度发展 到 2001 年国内市场消费总量已超过 1.5 1.6 万吨 2002 年可望达 2 万吨左右 虽然其在焊材总量中比例还仅占 1.5%左右 但其增长潜力很大 业内人士预测其在焊材中 的比重 3 5 年内将达到 3 5 万吨 8 0 年内达到 8 10 万吨 甚至更多
集中传动式
模拔法
有缝型
冷轧带钢法
被动式
药芯焊丝
盘园法
轧拔法
分体传动式
集中传动式
在线焊合法
无缝型
钢管拔制法
表 １ 药芯焊丝制造工艺的分类
现将国内 外正在使用和发展的一些工艺和设备介绍如下 ２．１ 连轧法
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组上完成 其 工艺过程见图 4
2 集中传动式轧机 该生产线其他部分与被动式相仿 只是轧丝机的各水平轧辊为主动辊 各主动轧辊由 一台电动机拖动 传动系统可以采用一根长轴将动力依次分配到各机架 也可采用齿轮系 统将动力分配到各机架 图 11 为天津大学设计的第三代药芯焊丝轧机 该机采用一台电 磁调速电机为动力 并通过连接轴将动力依次分配给 8 组齿轮箱 每个齿轮箱驱动两个水 平轧辊 为确保焊丝表面质量和工艺过程稳定 采用了小减径率孔型设计 整机共包括 16 组从动立辊组 水平轧辊机架采用门式结构 钢带进带宽度 12mm 焊丝出口直径Ф2.6mm 焊丝下线后通过进一步拉拔至成品尺寸 国外工厂仍有这种老式机组在工作 图 12 即为美国某公司的一台集中传动式轧丝机 照片 主动力通过传动轴 伞齿轮付和齿形皮带传递给各机架的主动轧辊 近年国内天津某厂所引进的美国何伯特公司二手设备就属这种类型
图 7 将轧丝和拉丝工序分开 也可以将其合在一起 这样可省去收 放机各 1 台 欧洲某公司使用的就是此种轧 拔一体化机组 整条生产线包括 3 组 12 套水平轧辊和相 应的立辊组 轧制成的Ф3mm 左右坯管直接进入 10 联直线拉丝机 从钢带进入到拉拔出 Ф1.2mm 焊丝一气呵成 图 8 为该生产线局部 由图可以看出轧 拔工艺的相互衔接 但 这样对电气控制 原料质量 操作水平要求更高 否则中间某一环节出现断丝 再重新穿 丝会更麻烦 耽误的机时更多 近年我国山东某企业引进的意大利 Team 公司生产的有缝 型药芯焊丝的生产线也属这种类型
２ 目前流行的各种药芯焊丝制造工艺和设备
目前世界各国用于制造药芯焊丝的工艺方案和设备很多 已申请的各种专利就有数十 种以上 按照产品的结构可分为有缝和无缝型 按所使用原材料分 可分为冷轧带钢法 盘元法和钢管拔制法 根据成形工艺分又可分为模拔法 全连轧法和轧 拔法 其分类系 统见下表
分体传动式
连轧法
3 分体传动式轧机 80 年代后国外轧丝机一般都采用了分体传动式 所谓分体传动型轧机的各主动辊分别 使用独立的动力和传动系统 各轧辊的转速和它们之间转速的互相协调以及生产线各分部 之间的程序控制是通过计算机控制下的电气系统来管理的 它可以根据不同产品所使用的 钢带宽度 厚度 填充率 减径比 精确设置个轧辊的转速比 同时当轧辊发生不均匀磨 损或其它扰动时 该系统又能自动修正和补偿各轧辊的转速和加粉量 从而保证了设备的 正常运行和产品的质量 根据需要也可以把钢带进口速度 焊丝出口速度 填充率 各轧 辊的扭矩等工艺参数反映到显示屏上来 同时由于各组减径轧辊都有独立动力系统 轧制
图 １ １ 种带芯丝的药芯焊丝制造工艺
图 ２ １ 种早期加干药粉的药芯焊丝制造工艺
图 ３ ３ 种复杂截面药芯焊丝的成型工艺
关于无缝药芯焊丝早期也有人进行过尝试 一份东德专利即提到为防止药粉吸潮可将 焊缝焊合 而一份西德专利则提出用无缝钢管制取有限长度药芯焊丝的方法 取一段适当 长度的无缝钢管 管内填充各种形状的芯丝或芯片及适量的药粉 然后把管子两端封闭
线 基本上采用全连轧法生产 其 80%的产品大于Ф2.0mm 据悉国内某外资企业使用了 美国 WTC 公司生产的连轧机组生产堆焊焊丝 此外 为了充分降低低氢型药芯焊丝的扩 散氢含量也可以采用这种工艺 资料报道 用这种工艺制造的药芯焊丝扩散氢可小于 4ml/100g 色谱法 ２．２ 轧 拔法
轧 拔法是将药芯焊丝的成型 加粉 合口工序仍放在轧丝机上完成 即采用先轧 后拉的工艺 图 7 为天津三英焊业公司采用的工艺简图
图 ６ 英国 Ｃｏｒｅｗｅｒ 公司药芯焊丝生产线
图 ７ 天津三英焊业公司药芯焊丝生产线工艺示意图
采用轧 拔工艺的好处是 拉丝工艺比轧丝工艺更简单 生产速度更高 成本更低 焊丝表面质量也更好 近年来由于各类新型高速直线拉丝机 拉丝模 润滑剂的不断改进 使拉丝速度可达 12 14m/s 最快甚至可达 25m/s 易损件拉丝模又是标准件 有专业工 厂可批量生产 价格大大低于轧辊 所以将焊丝的减径工序大部分放在拉丝机上来完成是 合理的
本身无动力驱动 由于被动轧辊之间转速可自谐调不需要任何电气控制系统 所以比 较简单 天津大学设计的第二代实验机组就属于这种形式 图 9 为该装置的示意图 在拉 丝机动力的牵引下 12mm 宽钢带连续通过几组水平和垂直轧辊组轧成 U 型 通过下粉漏斗 加入药粉 再经过一对立辊和一对水平辊合成 O 型 最后经一道拉丝模整形为Ф4mm 药 芯焊丝坯管 再用拉丝卷筒收线 进一步的减径工作可移至另一拉丝机组上去完成 也可 连续通过几个拉丝机拉伸至某一尺寸 该机组结构简单 造价低廉 但效率不高 但用于 实验室研究和小批量生产则比较灵活
药芯焊丝的生产涉及设备 工艺和配方三个相互联系的组成部分 设备和工艺对药芯 焊丝生产的质量和成本关系重大 本文结合有关专利 文献 有关资料和多年的调研和亲 身实践 分析了各种药芯焊丝生产工艺路线及相关装备的特点 并就国产药芯焊丝发展的 技术方案提出自己的看法
１ 药芯焊丝制造工艺和装备的发展历史
药芯焊丝制造工艺过关并形成商品是 50 年代和 60 年代初 然而早在 1912 年伊萨公 司 ESAB 的创建人奥斯卡 基尔伯格 Oscar Kjillberg 在他的专利中就已涉及药芯焊 丝的概念 他写到 至于这个金属棒可以做成任何形状 甚至可以做成管状 其内部的物 质需经良好的混合 以求得到适当化学成分的焊缝 也就是说药芯焊丝的基本概念其实 和手工焊条是同时提出的 只不过由于当时生产工艺不过关和手工焊条的发展将其湮没了 几十年 直到 50 年代美国才推出商品化的药芯焊丝 但其后 20 年发展并不太快 80 年代 后由于细径药芯焊丝及其相应的制造工艺和装备的推出 才使药芯焊丝真正重新崛起 并 向手工焊条和实心焊丝发起真正的挑战
图 ４ 连轧法工艺示意图
图 ５ 瑞士 Ｍａｎｓａ Ｓｏｕｄａｇｅ ＳＡ 公司药芯焊丝轧丝机
国内某厂引进的英国 Corewer 公司药芯焊丝生产线也属连轧型机组 该机组设计出口 速度 6 9m/s 焊丝出口直径Ф1.6 和Ф2.0 两种规格 图 6 为该机组现场照片 由照片可 见该机每隔若干组轧辊设置了一组张力调节活套 用以协调各组机架之间焊丝的线速度和 焊丝张力
性差的问题 自 80 年代后小直径药芯焊丝的出现 彻底改善了药芯焊丝的熔滴过渡和全位置焊接
问题 各种大直径复杂截面焊丝已基本上被淘汰 近年来世界各大著名焊材生产厂商的商 品焊丝几乎全部是简单 O 形截面 基本上看不到所谓的复杂截面焊丝了
4 早期药芯焊丝的工艺方案 已为现代药芯焊丝的制造工艺奠定了基础 一些重 要的思想 例如关于无缝药芯焊丝的制造工艺方案 现在人们仍在继续和完善
图 １０ 乌克兰巴顿焊接研究所生产线
图 １１ 天津大学 ＪＹ 型药芯焊丝机
集中传动式机组比无动力的被动式机组当然是一种进步 但是由于各轧辊组转速已按 设计严格固定 因此难于进行多品种 规格焊丝的生产 就是同一品种规格当配方和填充 率的调整幅度较大时也会破坏机组的正常运行 当轧辊磨损或每次调整轧辊的压下量不同 时也会影响机组正常工作 造成 拉断 或 堆丝 因此较难操作
轧丝机和拉丝机是轧 拔式生产线的两套关键设备 拉丝机属通用设备 轧丝机是药 芯焊丝生产中的专用和核心设备 依照轧丝机的特点 又可将轧 拔式生产线分成 3 种
1 被动式轧机 该生产线中轧机的轧辊完全是被动的 轧制过程完全靠作为动力的拉丝机来牵引 轧 辊
图 ８ 欧洲某公司所使用的轧 拔一体化药芯焊丝生产线
为了将焊丝减径至较细的成品尺寸所需轧辊组很多 通常水平轧辊组多达 16 架以上 同时还要配置大体相当数量的从动立辊组 轧辊组配置的多少取决于原料钢带尺寸和成品 焊丝的尺寸
图 5 为瑞士万莎公司 Mansa Soudage SA 的一台药芯焊丝连轧机 该机共 17 架主 动水平轧辊组 采用悬臂式机架布置 便于操作和换轧辊
第一个涉及药芯焊丝的制造专利是 1920 年在美国发表的 它是先在一条钢带上喷镀 或涂敷一层焊剂 焊剂粘在钢带的一面 干燥后把钢带卷成圆管 粘有焊剂层的一面位于 管内
另一份美国专利公布了一种带芯丝药芯焊丝制造方法 芯丝上首先压涂一层膏状药皮 就成了焊丝中的药芯 其制造原理如图 1 所示
早期药芯焊丝的制造工艺显然受到焊条制造工艺的影响 许多专利都采用了膏状涂
用轧辊或模一道一道地轧细或拔细 直到最后要求的直径 其实这两个专利已经涉及到现 代药芯焊丝制造中的一些最基本的要点 目前国内依然有人按此思路进行小批量试生产
综合上述可以看出以下几点 1 早期药芯焊丝成形大多采用简单的 模拔 法 即将裹上药膏或药粉的 U 形钢
带通过一个拉丝模 利用拉丝模孔壁的径向挤压力强迫成型 2 早期药芯焊丝从加入膏状涂料过渡到直接加入干药粉 3 早期药芯焊丝多为粗径复杂截面焊丝 主要是为克服电弧不集中 熔滴过渡特
料 这给以后的干燥和防锈处理带来了难题 前西德专利 519435 则提出一种直接加入干 药粉的方法 其示意图见图 2 所示 药粉恰好在钢带进入拔模进口处 松散分布在钢带的 凹槽内 加药粉的速度与钢带的拉拔速度同步
早期药芯焊丝的制造方法中还涉及各种复杂截面药芯焊丝 所提出的截面形状和成型 方案五花八门 图 3 为三种复杂截面药芯焊丝的成型工艺方案 这些成型方案我国在 70 年代也有人进行过尝试
Biblioteka Baidu
图 ９ 天津大学 ＴＹ 型药芯焊丝轧丝机
近年国内所引进的乌克兰巴顿焊接所设计的被动式药芯焊丝生产线原理和上述机组 原理类似 图 10 为这种生产线的现场照片
显而易见这种被动式生产线设备简单 实用 造价低 能耗少 但是由于轧机无动力 成形阻力大 钢带断头率高 当然生产速度也不可能很高 这种机组不适于高档细径药芯 焊丝的大规模工业化生产 但可以作为实验或中试设备 也可以用于小批量的粗径堆焊药 芯焊丝生产
国内外药芯焊丝制造工艺 设备现状及发展趋势
陈邦固 金立鸿 刘继元 王秀文 （天津大学 天津三英焊业有限公司）
摘要：综述了药芯焊丝制造工艺 设备的发展历程 最新动态和发展趋势 作者认为冷轧钢带高速 轧 拔法 工艺是目前国际上药芯焊丝生产工艺的主流 这种趋势短期内不会改变 作为该工艺的核心设 备－－－药芯焊丝轧丝机 采用先进的分体传动式轧机 对于提高产品质量 提高生产效率和对多品种焊丝 的适应性都更为理想 推广应用先进 成熟的国产药芯焊丝生产工艺和装备是发展我国药芯焊丝产业的 重要技术政策 关键词 药芯焊丝 冷轧钢带 盘条 轧丝机 拉丝机
面积小 2 由于越细焊丝轧制越困难 若不再经拉拔工艺直接轧至Ф1.2mm 以下细焊丝比
较困难 所以不宜用于制造Ф1.6mm 以下细径结构钢用药芯焊丝 比较适合制造粗径硬面 堆焊用药芯焊丝
3 焊丝的直径偏差 椭圆度 表面光洁度及焊丝挺度较差 因而送丝性能较差 4 由于轧辊尺寸有限 因此生产效率远不如后面述及的轧 拔法制造工艺高 5 由于轧辊对材质和加工精度要求很高 本身又是易损件 因此备品 备件费用 较高 6 由于焊丝表面没有拉丝润滑剂残留物 所以其熔敷金属的扩散氢含量较低 由于上述原因 近年国外已较少用连轧法生产结构钢和不锈钢用细径焊丝 但在粗径 堆焊焊丝的生产中则使用较多 笔者在德国某工厂看到该厂有七条堆焊用药芯焊丝生产
０ 前言
药芯焊丝作为第四代焊接材料 以其生产效率高 焊接质量好 综合焊接成本低等无 可比拟的技术经济优势 近年来在国内外得到快速发展 日本在八十年代初年产量不过几 千吨水平 占焊材总量不到 1% 然而到 2001 年已达近 10 万吨 占焊材总量 30%左右 我国药芯焊丝的应用和生产从上世纪 90 年代也快速起步 近年来每年都以 20% 30%速 度发展 到 2001 年国内市场消费总量已超过 1.5 1.6 万吨 2002 年可望达 2 万吨左右 虽然其在焊材总量中比例还仅占 1.5%左右 但其增长潜力很大 业内人士预测其在焊材中 的比重 3 5 年内将达到 3 5 万吨 8 0 年内达到 8 10 万吨 甚至更多
集中传动式
模拔法
有缝型
冷轧带钢法
被动式
药芯焊丝
盘园法
轧拔法
分体传动式
集中传动式
在线焊合法
无缝型
钢管拔制法
表 １ 药芯焊丝制造工艺的分类
现将国内 外正在使用和发展的一些工艺和设备介绍如下 ２．１ 连轧法
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组上完成 其 工艺过程见图 4
2 集中传动式轧机 该生产线其他部分与被动式相仿 只是轧丝机的各水平轧辊为主动辊 各主动轧辊由 一台电动机拖动 传动系统可以采用一根长轴将动力依次分配到各机架 也可采用齿轮系 统将动力分配到各机架 图 11 为天津大学设计的第三代药芯焊丝轧机 该机采用一台电 磁调速电机为动力 并通过连接轴将动力依次分配给 8 组齿轮箱 每个齿轮箱驱动两个水 平轧辊 为确保焊丝表面质量和工艺过程稳定 采用了小减径率孔型设计 整机共包括 16 组从动立辊组 水平轧辊机架采用门式结构 钢带进带宽度 12mm 焊丝出口直径Ф2.6mm 焊丝下线后通过进一步拉拔至成品尺寸 国外工厂仍有这种老式机组在工作 图 12 即为美国某公司的一台集中传动式轧丝机 照片 主动力通过传动轴 伞齿轮付和齿形皮带传递给各机架的主动轧辊 近年国内天津某厂所引进的美国何伯特公司二手设备就属这种类型
图 7 将轧丝和拉丝工序分开 也可以将其合在一起 这样可省去收 放机各 1 台 欧洲某公司使用的就是此种轧 拔一体化机组 整条生产线包括 3 组 12 套水平轧辊和相 应的立辊组 轧制成的Ф3mm 左右坯管直接进入 10 联直线拉丝机 从钢带进入到拉拔出 Ф1.2mm 焊丝一气呵成 图 8 为该生产线局部 由图可以看出轧 拔工艺的相互衔接 但 这样对电气控制 原料质量 操作水平要求更高 否则中间某一环节出现断丝 再重新穿 丝会更麻烦 耽误的机时更多 近年我国山东某企业引进的意大利 Team 公司生产的有缝 型药芯焊丝的生产线也属这种类型
２ 目前流行的各种药芯焊丝制造工艺和设备
目前世界各国用于制造药芯焊丝的工艺方案和设备很多 已申请的各种专利就有数十 种以上 按照产品的结构可分为有缝和无缝型 按所使用原材料分 可分为冷轧带钢法 盘元法和钢管拔制法 根据成形工艺分又可分为模拔法 全连轧法和轧 拔法 其分类系 统见下表
分体传动式
连轧法
3 分体传动式轧机 80 年代后国外轧丝机一般都采用了分体传动式 所谓分体传动型轧机的各主动辊分别 使用独立的动力和传动系统 各轧辊的转速和它们之间转速的互相协调以及生产线各分部 之间的程序控制是通过计算机控制下的电气系统来管理的 它可以根据不同产品所使用的 钢带宽度 厚度 填充率 减径比 精确设置个轧辊的转速比 同时当轧辊发生不均匀磨 损或其它扰动时 该系统又能自动修正和补偿各轧辊的转速和加粉量 从而保证了设备的 正常运行和产品的质量 根据需要也可以把钢带进口速度 焊丝出口速度 填充率 各轧 辊的扭矩等工艺参数反映到显示屏上来 同时由于各组减径轧辊都有独立动力系统 轧制
图 １ １ 种带芯丝的药芯焊丝制造工艺
图 ２ １ 种早期加干药粉的药芯焊丝制造工艺
图 ３ ３ 种复杂截面药芯焊丝的成型工艺
关于无缝药芯焊丝早期也有人进行过尝试 一份东德专利即提到为防止药粉吸潮可将 焊缝焊合 而一份西德专利则提出用无缝钢管制取有限长度药芯焊丝的方法 取一段适当 长度的无缝钢管 管内填充各种形状的芯丝或芯片及适量的药粉 然后把管子两端封闭
线 基本上采用全连轧法生产 其 80%的产品大于Ф2.0mm 据悉国内某外资企业使用了 美国 WTC 公司生产的连轧机组生产堆焊焊丝 此外 为了充分降低低氢型药芯焊丝的扩 散氢含量也可以采用这种工艺 资料报道 用这种工艺制造的药芯焊丝扩散氢可小于 4ml/100g 色谱法 ２．２ 轧 拔法
轧 拔法是将药芯焊丝的成型 加粉 合口工序仍放在轧丝机上完成 即采用先轧 后拉的工艺 图 7 为天津三英焊业公司采用的工艺简图
图 ６ 英国 Ｃｏｒｅｗｅｒ 公司药芯焊丝生产线
图 ７ 天津三英焊业公司药芯焊丝生产线工艺示意图
采用轧 拔工艺的好处是 拉丝工艺比轧丝工艺更简单 生产速度更高 成本更低 焊丝表面质量也更好 近年来由于各类新型高速直线拉丝机 拉丝模 润滑剂的不断改进 使拉丝速度可达 12 14m/s 最快甚至可达 25m/s 易损件拉丝模又是标准件 有专业工 厂可批量生产 价格大大低于轧辊 所以将焊丝的减径工序大部分放在拉丝机上来完成是 合理的
本身无动力驱动 由于被动轧辊之间转速可自谐调不需要任何电气控制系统 所以比 较简单 天津大学设计的第二代实验机组就属于这种形式 图 9 为该装置的示意图 在拉 丝机动力的牵引下 12mm 宽钢带连续通过几组水平和垂直轧辊组轧成 U 型 通过下粉漏斗 加入药粉 再经过一对立辊和一对水平辊合成 O 型 最后经一道拉丝模整形为Ф4mm 药 芯焊丝坯管 再用拉丝卷筒收线 进一步的减径工作可移至另一拉丝机组上去完成 也可 连续通过几个拉丝机拉伸至某一尺寸 该机组结构简单 造价低廉 但效率不高 但用于 实验室研究和小批量生产则比较灵活
药芯焊丝的生产涉及设备 工艺和配方三个相互联系的组成部分 设备和工艺对药芯 焊丝生产的质量和成本关系重大 本文结合有关专利 文献 有关资料和多年的调研和亲 身实践 分析了各种药芯焊丝生产工艺路线及相关装备的特点 并就国产药芯焊丝发展的 技术方案提出自己的看法
１ 药芯焊丝制造工艺和装备的发展历史
药芯焊丝制造工艺过关并形成商品是 50 年代和 60 年代初 然而早在 1912 年伊萨公 司 ESAB 的创建人奥斯卡 基尔伯格 Oscar Kjillberg 在他的专利中就已涉及药芯焊 丝的概念 他写到 至于这个金属棒可以做成任何形状 甚至可以做成管状 其内部的物 质需经良好的混合 以求得到适当化学成分的焊缝 也就是说药芯焊丝的基本概念其实 和手工焊条是同时提出的 只不过由于当时生产工艺不过关和手工焊条的发展将其湮没了 几十年 直到 50 年代美国才推出商品化的药芯焊丝 但其后 20 年发展并不太快 80 年代 后由于细径药芯焊丝及其相应的制造工艺和装备的推出 才使药芯焊丝真正重新崛起 并 向手工焊条和实心焊丝发起真正的挑战
图 ４ 连轧法工艺示意图
图 ５ 瑞士 Ｍａｎｓａ Ｓｏｕｄａｇｅ ＳＡ 公司药芯焊丝轧丝机
国内某厂引进的英国 Corewer 公司药芯焊丝生产线也属连轧型机组 该机组设计出口 速度 6 9m/s 焊丝出口直径Ф1.6 和Ф2.0 两种规格 图 6 为该机组现场照片 由照片可 见该机每隔若干组轧辊设置了一组张力调节活套 用以协调各组机架之间焊丝的线速度和 焊丝张力
性差的问题 自 80 年代后小直径药芯焊丝的出现 彻底改善了药芯焊丝的熔滴过渡和全位置焊接
问题 各种大直径复杂截面焊丝已基本上被淘汰 近年来世界各大著名焊材生产厂商的商 品焊丝几乎全部是简单 O 形截面 基本上看不到所谓的复杂截面焊丝了
4 早期药芯焊丝的工艺方案 已为现代药芯焊丝的制造工艺奠定了基础 一些重 要的思想 例如关于无缝药芯焊丝的制造工艺方案 现在人们仍在继续和完善
图 １０ 乌克兰巴顿焊接研究所生产线
图 １１ 天津大学 ＪＹ 型药芯焊丝机
集中传动式机组比无动力的被动式机组当然是一种进步 但是由于各轧辊组转速已按 设计严格固定 因此难于进行多品种 规格焊丝的生产 就是同一品种规格当配方和填充 率的调整幅度较大时也会破坏机组的正常运行 当轧辊磨损或每次调整轧辊的压下量不同 时也会影响机组正常工作 造成 拉断 或 堆丝 因此较难操作
轧丝机和拉丝机是轧 拔式生产线的两套关键设备 拉丝机属通用设备 轧丝机是药 芯焊丝生产中的专用和核心设备 依照轧丝机的特点 又可将轧 拔式生产线分成 3 种
1 被动式轧机 该生产线中轧机的轧辊完全是被动的 轧制过程完全靠作为动力的拉丝机来牵引 轧 辊
图 ８ 欧洲某公司所使用的轧 拔一体化药芯焊丝生产线
为了将焊丝减径至较细的成品尺寸所需轧辊组很多 通常水平轧辊组多达 16 架以上 同时还要配置大体相当数量的从动立辊组 轧辊组配置的多少取决于原料钢带尺寸和成品 焊丝的尺寸
图 5 为瑞士万莎公司 Mansa Soudage SA 的一台药芯焊丝连轧机 该机共 17 架主 动水平轧辊组 采用悬臂式机架布置 便于操作和换轧辊
第一个涉及药芯焊丝的制造专利是 1920 年在美国发表的 它是先在一条钢带上喷镀 或涂敷一层焊剂 焊剂粘在钢带的一面 干燥后把钢带卷成圆管 粘有焊剂层的一面位于 管内
另一份美国专利公布了一种带芯丝药芯焊丝制造方法 芯丝上首先压涂一层膏状药皮 就成了焊丝中的药芯 其制造原理如图 1 所示
早期药芯焊丝的制造工艺显然受到焊条制造工艺的影响 许多专利都采用了膏状涂
用轧辊或模一道一道地轧细或拔细 直到最后要求的直径 其实这两个专利已经涉及到现 代药芯焊丝制造中的一些最基本的要点 目前国内依然有人按此思路进行小批量试生产
综合上述可以看出以下几点 1 早期药芯焊丝成形大多采用简单的 模拔 法 即将裹上药膏或药粉的 U 形钢
带通过一个拉丝模 利用拉丝模孔壁的径向挤压力强迫成型 2 早期药芯焊丝从加入膏状涂料过渡到直接加入干药粉 3 早期药芯焊丝多为粗径复杂截面焊丝 主要是为克服电弧不集中 熔滴过渡特
料 这给以后的干燥和防锈处理带来了难题 前西德专利 519435 则提出一种直接加入干 药粉的方法 其示意图见图 2 所示 药粉恰好在钢带进入拔模进口处 松散分布在钢带的 凹槽内 加药粉的速度与钢带的拉拔速度同步
早期药芯焊丝的制造方法中还涉及各种复杂截面药芯焊丝 所提出的截面形状和成型 方案五花八门 图 3 为三种复杂截面药芯焊丝的成型工艺方案 这些成型方案我国在 70 年代也有人进行过尝试
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图 ９ 天津大学 ＴＹ 型药芯焊丝轧丝机
近年国内所引进的乌克兰巴顿焊接所设计的被动式药芯焊丝生产线原理和上述机组 原理类似 图 10 为这种生产线的现场照片
显而易见这种被动式生产线设备简单 实用 造价低 能耗少 但是由于轧机无动力 成形阻力大 钢带断头率高 当然生产速度也不可能很高 这种机组不适于高档细径药芯 焊丝的大规模工业化生产 但可以作为实验或中试设备 也可以用于小批量的粗径堆焊药 芯焊丝生产
国内外药芯焊丝制造工艺 设备现状及发展趋势
陈邦固 金立鸿 刘继元 王秀文 （天津大学 天津三英焊业有限公司）
摘要：综述了药芯焊丝制造工艺 设备的发展历程 最新动态和发展趋势 作者认为冷轧钢带高速 轧 拔法 工艺是目前国际上药芯焊丝生产工艺的主流 这种趋势短期内不会改变 作为该工艺的核心设 备－－－药芯焊丝轧丝机 采用先进的分体传动式轧机 对于提高产品质量 提高生产效率和对多品种焊丝 的适应性都更为理想 推广应用先进 成熟的国产药芯焊丝生产工艺和装备是发展我国药芯焊丝产业的 重要技术政策 关键词 药芯焊丝 冷轧钢带 盘条 轧丝机 拉丝机