药芯焊丝的应用及生产工艺

1、2我国药芯焊丝的行业现状 2.1我国药芯焊丝的发展概况 我国药芯焊丝的发展可分为三个阶段。第一阶段时间上大致为上世纪60至80 年代中后期，主要针对药芯焊丝制备技术所涉及的技术领域进行基础研究，包括药芯 焊丝线生产所需要的设备、生产工艺、生产配方以及药芯焊丝的应用等。 这一阶段参 与的单位以科研院、所为主；第二阶段，80年代中后期至2000年，以引进第一条细 直径（创.6mm）药芯焊丝生产线以及在国家重点工程（宝钢设备安装等项目）使用 药芯焊丝为标志，药芯焊丝进入工程应用阶段。这一阶段工程上使用的药芯焊丝多为 进口药芯焊丝，同时一批企业引进了数十条药芯焊丝生产线。另外国产药芯焊丝生产 设备不断

2、完善，逐步满足了药芯焊丝生产对技术装备的要求，国产药芯焊丝在全年用 量中所占比例逐渐增加，为下一阶段的发展奠定了良好的基础；第三阶段，2000年 以后特别是2004年后，药芯焊丝应用高速发展。在经过了多年的市场储备后，伴随 制造技术和生产设备的不断进步，我国药芯焊丝行业的生产规模发生了巨大的变化， 尤其是近10年来。产能的扩张是以国内焊接材料生产厂家购置国产药芯焊丝生产线 为主，这些企业对焊接材料生产内在规律的掌握以及现成的销售网络，对药芯焊丝年 用量成倍增长起到了强有力的推动作用，并且国产药芯焊丝的产品质量能够满足工程 的技术要求，价格也从每吨两万多降至一万左右。资料表明，19962006年

3、，我国 药芯焊丝的产量以年均69.86%的复合增长率在高速增长，这样的增长速度在我国制 造业中是相当惊人的，到2008底药芯焊丝用量更是突破20万吨，占焊接材料总量超 过5%。见图1 图11P962006年药芯焊空产丘变动轨迹 14 仁 8 6 低 30% 自保护药芯焊丝约占5%;其他品种（气保护不锈钢药芯焊丝等） 约占1%0从进口国家和地区来看，以韩国、日本、台湾省和美国产品为主，从德国、 英国、瑞典、挪威、奥地利等国也有少量进口。 在国产产品中，以钛型气保护碳钢、硬面堆焊药芯焊丝为主，钛型低合金钢和 不锈钢药芯焊丝占有一定的比例，近年来自保护药芯焊丝的发展速度也较快。 2.2.2药芯焊丝市

4、场需求情况 近年来国内药芯焊丝的使用市场一直呈现加速上升趋势，每年增长率高达60% 以上。就国内药芯焊丝生产能力远不能满足市场的旺盛需求，这样也就为国内建设新 的药芯焊丝企业提供良好机遇！ 通过对少数一些行业对药芯焊丝需求量调查， 结果如 下： （1）造船行业 焊接工作在造船行业中起着重要作用， 据称其焊接作业量约占全部工作量30%以 上,随着我国造船量逐年增长和焊接作业自动化水平的提高，药芯焊丝使用量也急速 增加。这里根据某船厂造船时，焊材用量的经验粗略推算：造一条3万吨级的船需要 用钢材7千吨，而每吨钢材消耗焊材为0.03吨。据报2005年我国造船总吨位名列世界 前列，达到1000万载重吨

5、，2006年中国造船完工量达1400万载重吨，位列世界第三， 约用钢材560万t，消费焊接材料约25万t，其中药芯焊丝占一半以上。2007年一季度中 国造船业承接新船订单2010万载重吨，成为该季度国际船市的第一。随着我国造船业 的发展，对药芯焊丝的需求量越来越大。 （2）工程机械、机械制造 根据在2000年全国工程机械在合肥会议，提供资料表明：全国有70余家上规模 工程机械厂，每个厂家焊接结构件需焊材约 200吨，那么全国仅70余家工程机械厂， 年消耗量达14000吨，又山东某工程机械厂向日方出焊接构件， 对方指定必须用药芯 焊丝进行焊接。而近两年金融危机，国家为了拉动内需，大力发展铁路、高

6、速公路等 基础设施建设，工程机械快速发展必然对焊材有更大的需求。同样机械制造汽车对药 芯焊丝需求其量也不可低估，高压容器用药芯焊丝的量也是相当可观的，如上海某锅 炉厂出口的高压容器，外商也坚持用药芯焊丝进行焊接，以保证质量，而所用的药芯 焊丝也依赖进口。 （3）油汽管道 油汽管道焊接作业一般都是在野外进行，需要大量自保护药芯焊丝，未来10年 无论大量国内或跨境（来自俄国东西伯利亚、萨哈林、土库曼斯坦）油汽管道建设， 其共同特点是长距离、大口径及较高的工作压力。根据国际油汽管线用钢发展及国内 油汽管线用钢开发，上述管线用钢将普遍采用API X60-X80管线钢，预计这几大工 程干线管道总长度达到

7、13500-14000公里，需要管线钢近800万吨。此外围绕这些干 线管道还将铺设大量支线管网，其长度一般为干线8倍，预计需要管线钢将超过2000 万吨。如果按照0.5%自保护药芯焊丝消耗量，保守估计未来 10年我国油汽管道安装 需要各种性能优良的直径为 1.6mm自保护药芯焊丝将超过10万吨，眼下我国需求 的自保护药芯焊丝大部分来自美国， 看看国内自保护药芯焊丝市场，无论从量上，还 是咼额利润回报上，是有着巨大市场开拓空间。 （4）冶金行业 冶金行业也是我国使用药芯焊丝最早行业之一，它主要用于室外的高炉修补及其 它方面，所用焊丝基本上是直径为 2.4mm自保护药芯焊丝，产品来自美国，每年用

8、量也不少。 （5）铁路机车及桥梁 铁路机车现在基本上属于钢结构， 桥梁更是如此，这个领域焊丝用量更大（没有 进行实际统计），该行业所需要药芯焊丝更重低温轫性。此外还其它有行业，这里就 不一一列举了。 关于焊接技术及焊接材料（包括焊丝）市场生命周期，我们可以这样看，世界上 只要有钢铁存在与市场的需求，它就不会从这个世界上消失。所以焊丝这种产品在可 预见未来（只少几十年），市场需求不会减少，而会逐年迅速增加，尤其在我国发展 更是不可限量！ 2.3我国药芯焊丝与先进国家存在的差距 第一，从药芯焊丝生产产量方面看，国内药芯焊丝企业规模小，也比较分散。国 内药芯焊丝生产起源于80年代中后期，至今已先后从

9、英、美、德、意、日、乌克兰等 国引进多条生产线，此期间国内一些单位也开发些生产线。 但基本上都是用窄带钢成 形法，使得我国药芯焊丝生产从无到有， 而问题是产量小且焊丝品种单一。 所以国内 药芯焊丝生产远远满足不了用户需求，像造船业、压力容器、重点工程、大型成套设 备配套的药芯焊丝多数一直靠进口。 第二，从药芯焊丝的质量来看，国内还没有世界级拳头产品，畅销国内外。在这 方面有许多内容值得我们研究，任何赶上国外著名焊接公司的产品，如美国林肯的自 保护药芯焊丝，日本神户制钢的碳钢药芯焊丝，瑞士奥立康的无缝药芯焊丝，英国合 金公司的堆焊药芯焊丝等。我们必须从药芯焊丝的原材料、生产装备、生产工艺和企 业

10、管理水平等方面进行认真细致的工作，努力研究生产具有特色的药芯焊丝。在药芯 焊丝产量和质量方面要缩小与国外的差距。 第三，我国是世界焊接材料生产大国，但不是焊接材料强国，要加强药芯焊丝的 理论研究，同时还要避免盲目上项目，造成大量引进和国产药芯焊丝生产线闲置。 3药芯焊丝的分类、应用及生产工艺 3.1药芯焊丝的分类 药芯焊丝的分类有多种方法，如按药芯焊丝的制造方法分类、按药芯焊丝焊接时 的保护气体分类、按药芯焊丝的用途分类、药芯焊丝药粉的组成分类。 （1）按制造方法的不同，可以把药芯焊丝分为：有缝药芯焊丝和无缝药芯焊丝两种。 有缝药芯焊丝是由薄钢带通过成型轧辊加工成槽，里面卷入药粉，轧成管状再进

11、行拔 丝，加工制造而成。钢带原料通常采用低碳钢，成品焊丝表面要进行表面防锈处理， 同时要有良好的送丝性能，所以要进行表面处理。无缝药芯焊丝是在预先成型好的钢 管中填充药粉，再经过电镀，拔丝，达到焊丝产品直径的尺寸。 （2）按焊接时保护气体的不同，可以把药芯焊丝分为：气体保护药芯焊丝和自保护 药芯焊丝。在中国、日本、韩国等，药芯焊丝大部分采用 CO2作为保护气体，而在美 国使用自保护药芯焊丝的比例比较高， 欧洲由于保护气体价格上的差别，药芯焊丝主 要采用混合气体（Ar-CO2）保护。 （3）按用途的不同，可以把药芯焊丝分为：低碳钢及490MPa级钢、高强钢、耐热钢、 低温钢、耐腐蚀钢、不锈钢和硬

12、面堆焊用药芯焊丝。由于药芯焊丝可以调整内部药芯 配方，因此同手工电焊条一样，药芯焊丝的品种齐全，有用于造船业的全位置型药芯 焊丝，有用于海洋结构的低温药芯焊丝， 有用于锅炉，压力容器的耐热钢药芯焊丝等 等。 （4）按填充药粉的组成不同，可以把药芯焊丝分为：熔渣型药芯焊丝和金属粉型药 芯焊丝。熔渣型药芯焊丝按照渣的碱度可以分为钛型（酸性渣），钛钙型（中性或弱碱性 渣）和碱性（碱性渣）药芯焊丝。一般来说，钛型药芯焊丝焊缝成型好，全位置的焊接操 作性好，但是缺口韧性，抗裂性就稍差。相反碱性药芯焊丝缺口韧性、抗裂性好，而 焊缝的外观、成型及操作性就差。钛钙型药芯焊丝介于两者之间。近年来，随着药芯 焊丝

13、的发展，新型的钛型药芯焊丝不仅焊接工艺性好， 而且其熔敷金属的扩散氢含量 低，冲击韧性优异，而钛钙型药芯焊丝现在则很少使用。 金属粉型药芯焊丝具有实芯 焊丝的低渣性（渣产生量很少），良好的抗裂性等特点，并兼备钛型药芯焊丝良好的焊 接操作性能，其焊接效率比钛型药芯焊丝还要高。 目前药芯焊丝的分类还没有统一的标准， 许多国家根据药芯焊丝的类型和熔滴过 渡形式将药芯焊丝大体归为四种类型。即，钛型、碱型、金属粉型和自保护型药芯焊 丝。这四种类型的药芯焊丝特征如下表: 特征 钛型 碱性 金属粉型 自保护型 主要药粉组成 TiO2,SiO2, MnO CaF2,CaCO3 Fe,Si,M n AI,Mg,

14、BaF2, 过渡形式 喷射过渡 颗粒过渡 喷射过渡 颗粒或喷射过 渡 焊接位置 全位置 平焊或横焊 全位置 全位置 扩散氢含量 可变的 低 非常低 低 冲击韧性 好 非常好 好 好 氧含量 0.006-0.008 0.004-0.006 0.004-0.008 0.0004 氮含量 0.0004-0.001 0.0004-0.001 0.0004-0.001 0.0002-0.001 铝含量 0.01 0.01 0.01 0.5-2.0 药芯焊丝的优点很多，主要有如下几方面： （1）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，故焊接时飞溅很少，且飞溅颗粒细小，在钢板

15、上粘不住，很容易清除。 （2）焊缝成形美观：在焊道成形方面，熔渣起着重要作用。实芯焊丝施焊时无 法依靠渣起作用，仅依靠熔融金属自身的黏性和表面张力形成焊道， 故表面形状不良。 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， 这 个铸型对形成良好焊道起着重要作用。 （3）熔敷速度高于实芯焊丝：采用药芯焊丝焊接时，由于焊丝断面上通电部分 的面积比实芯焊丝小，在同样的焊接电流下药芯焊丝的电流密度高， 焊丝熔化速度快， 熔敷速度提高。 （4）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，如1.2mm焊丝，其电流可用到280A，这时仍能顺利地实

16、现向下立 焊，可称为其独到之处。 3.2药芯焊丝的应用 3.2.1气保护药芯焊丝的应用 目前焊接结构钢用的药芯焊丝国内已有定型产品，可批量生产。所采用的保护气 体为CO2，适于自动或半自动焊接，直流或交流电源均可满足要求。 国外药芯焊丝的应用范围更广， 可用于焊接各种类型的钢结构，包括低碳钢、高 强度钢、低温钢、耐热钢、不锈钢及耐磨堆焊等。所采用的保护气体有CO2和Ar+C02 两种，前者用于普通结构，后者用于重要结构。下图为气保护药芯焊丝的应用分类： 药粉型 厂C02保护 厂低碳钢、490MPa级钢 高强度钢 耐热钢 低温钢 耐大气腐蚀钢 不锈钢 表面堆焊 药 心 焊 丝 J Ar+CO 2

17、 保护 p一 低碳钢、490MPa级钢 高强度钢 低温钢 低碳钢、490MPa级钢 金属粉型 厂 C02保护 低温钢 Ar+CO 2保护 低碳钢、490MPa级钢 碳钢及高强度钢用药芯焊丝：这类焊丝的品种多、用量大，主要用于造船、桥梁、建 筑、车辆制造等部门。大多数焊丝为钛型渣系，其焊接工艺性能优良，焊接生产率较 高。焊丝品种较多，有适于包括向下立焊在内的全位置焊接，也有的专用于角焊缝。 从性能上有侧重于工艺性能，有侧重于焊缝力学性能和抗裂性能。从焊缝强度级别上 看，490 MPa级和590 MPa级的药芯焊丝已普遍使用。目前有缝的药芯焊丝居多，但 近年来，无缝的药芯焊丝已明显增多。 低温钢用

18、药芯焊丝 80年代初这类药芯焊丝开始问世，其渣系仍以钛型为主，都 是细直径焊丝，适于全位置焊接。焊缝低温韧性高，扩散氢含量低，焊接效率较高， 已用于-40C、-60C下使用的低温结构焊接，如海洋结构、液化气船及贮罐等。 Cr-Mo耐热钢用药芯焊丝：1985年日本制定了 Mo及Cr-Mo钢焊接用药芯焊丝标 准，包括 0.5%Mo、0.5%Cr-0.5%Mo、1.25%Cr-0.5%Mo 和 2.25%Cr-1%Mo 四个钢号 用的焊丝。保护气体有CO2和Ar+CO2两种，但目前用的主要是CO2保护。试验证明， Ar的含量大于30%后，焊接工艺变坏，熔渣覆盖不良。 不锈钢用药芯焊丝：这类焊丝的品种

19、已有 20多种，除铬镍系不锈钢药芯焊丝外， 还有铬系不锈钢药芯焊丝。焊丝直径有 0.8、1.2、1.6mm等，可满足薄板、中板及厚 板的焊接需要。所采用的保护气体多数为 CO2，也可采用A叶（20%50%） CO2的混 合气体。试验表明，随着 Ar比例的增加，导致气孔敏感性增大、熔合不良、焊道表 面不美观等弊端，故 Ar的比例最大为80%。 耐磨堆焊用药芯焊丝：耐磨堆焊的方法多种多样，最常用的方法是药芯焊丝CO2 堆焊和药芯焊丝埋弧堆焊，分别说明如下： 细直径药芯焊丝C02堆焊，该方法优点很多：其一是效率高，生产效率为手工焊 的34倍，与相同直径的实芯焊丝相比，其电流密度大，熔敷速度增加；其二

20、是焊接 工艺性能优良，电弧稳定，飞溅很少，脱渣容易，焊道成形美观。该方法只能通过药 芯焊丝过渡合金元素，故多用于合金成分不太高的堆焊层。 药芯焊丝埋弧堆焊，该方法的优点是采用大直径的药芯焊丝（尼.2、帕.0mm）, 焊接电流大，焊接生产率明显提高。另外，所采用的焊剂既可以是熔炼型的，也可以 是烧结型的。采用烧结型焊剂时，可通过焊剂过渡合金元素，使堆焊层得到更高的合 金成分，其合金含量可在14%20%之间变化，以便得到不同的硬度值。该方法主要 用于堆焊轧制辊、送进辊、连铸辊等耐磨耐蚀部件。 3.2.2自保护药芯焊丝的特点及应用 自保护药芯焊丝与焊条相似，是把作为造渣、造气和起脱氧、脱氮作用的药粉

21、和 金属粉放入钢带之内，焊接时药粉在电弧的高温作用下变成气体和熔渣，起到造渣和 造气保护作用，不用另加气体保护。自保护药芯焊丝与焊条相比，有如下不利之处： 一是药粉的加入量受限制，一般占焊丝总质量的15%30%，而焊条药皮则占到总质 量的30%以上。药粉越少，造渣造气量也越少，保护效果和冶金反应会受到影响；二 是采用自保护药芯焊丝焊接时，外层的钢带先熔化，内部的药粉后熔化，保护作用滞 后；其三，熔化的先期是钢水在外，熔渣在内，保护效果下降。基于上述原因，焊缝 中容易进入氮、氢、氧等气体，这既有损于焊缝的力学性能，特别是韧性，也容易在 焊缝中产生气孔。 为了提高保护效果，一是调整药芯成分，如增加

22、造气剂的比例，增加脱氧脱氮元 素的含量等；二是选用合适的药芯焊丝截面形状。一般来讲，截面形状越复杂、越对 称，电弧就越稳定，药芯的冶金反应和保护作用就越充分。 但是随着焊丝直径的减小， 这种差别逐渐缩小，当直径小于 2mm时，截面形状的影响已不明显了。故目前细丝 （2.0mm） 般采用形状简单的O形截面，粗丝（尼.4mm）多采用E形或双层结 构等复杂截面。 采用自保护药芯焊丝施焊时，对风的抵抗能力优于气保焊焊接，通常可在四级风 力下施焊（风速w 15m/s即可）。因为不需要保护气体，适于野外或高空作业，故多 用于安装现场和建筑工地，如咼层建筑、咼炉及热风炉等。 自保护焊接时烟尘很大，在窄小空间

23、作业时要加强通风换气。另外，对操作技能 要求较高，掌握不当会引起接头性能波动，故不宜用于焊接重要结构.目前主要用于 焊接低碳钢和490 MPa级高强度钢及表面堆焊等。近来，日本已研制出了焊接低温 钢用的自保护药芯焊丝。 焊接碳钢和490MPa级高强钢时，有的用粗丝（尼.4、（|3.2mm）,有的用细丝（札6、 机.8、程.0mm）。粗丝焊接要采用陡降特性的交流电源，细丝焊接要采用平特性的直 流电源。细丝焊接时的生产效率虽比粗丝低一些， 但焊接工艺性能优良，如电弧稳定、 飞溅小、引弧容易，且适于向下立焊等全位置焊接，所以应用更为广泛。进行表面堆 焊时，多采用粗丝，它可以获得更高的熔敷速度，焊接工

24、艺性能也较好。根据熔敷成 分和组织的不同，其硬度值可达到 360 HV、460 HV、760 HV等级别。 3.3药芯焊丝的生产工艺 目前世界各国用于制造药芯焊丝的工艺方案和设备多不胜数，已申请各种专利就 有数十种以上，按照产品的结构可分为有缝和无缝型； 按所使用原材料可分为冷轧带 钢法、盘元法和钢管拔制法；根据成形工艺又可分模拔法、全连轧法和轧一拔法。其 分类系统如下： 強抜法 钢带法一轧制法 I披法（轧制斗检拔） 有缝型 盘圆法 L拔法（轧制十拉拔） 鹦芯埠鏗一 钢管法拔法” 无缝型 在线輝合法（辆带轧抜法+合口挥接 药芯焊丝的制造方法主要有三种即钢管法、 钢带法、盘圆法，在我国目前比较成

25、 熟的制造方法是钢带法和盘圆法。采用钢带法制造药芯焊丝，因制造工艺相对容易， 是国际上普遍采用的生产方法，也是国内生产药芯焊丝的主要生产方法。 采用盘圆法 制造药芯焊丝，因生产药芯焊丝的原材料成本低，焊丝利润空间大，而受到人们的普 遍重视。另外还有一种新型工艺在线焊合法，综合了冷轧钢带轧一拔法生产有缝药芯 焊丝和钢管拔法制取无缝药芯焊丝的共同特点，代表了药芯焊丝生产的较高水平。 现将几种工艺比较如下： （1）钢管法：将配制好的药粉加入盘旋状的无缝钢管中振动填实，再进行多道 拉拔而成。其优点是无缝、能镀铜、耐吸潮，但装粉技术难度大，制造成本高，生产 效率非常低。 （2）盘圆法：第一个提出采用盘元

26、为原料生产药芯焊丝的是美国林肯公司，其 申请的专利中提出一种完全采用冷轧工艺使盘元成形为药芯焊丝方法。这种方法的主 要出发点是：当时冷轧带钢无论在长度和宽度方向都存在着较大的化学不均匀性和 厚度公差。当时冷轧钢带价格是盘元的“好几倍”。林肯专利的要点是不采用热轧， 也不采用中间退火，完全采用冷轧就可以使盘元展轧成 U形，合口成0形，并减径到 成品尺寸。林肯专利认为所提出的从盘元截面正中向两侧劈展的方案，有利于用较少 的轧制道次形成U形槽，产生最小的加工硬化，减少轧制动力消耗和获得较大的减薄 量。采用盘元法的优点是原料价格比较便宜，缺点是工艺路线较长，设备庞大，生产 的技术难度大，经过与冷轧带钢

27、法全面分析比较，现在用这种方法的厂家较少，不过 采用盘圆制造药芯焊丝最具有经济性， 生产药芯焊丝的原材料成本最低，其发展前景 也是可观的。 （3）在线焊合法：国外从80年代以来，提出了一系列采用在线焊合制造药芯焊 丝的新工艺，其工艺要点是在原轧一拔生产线的钢带合口处将已装入药粉的有缝钢管 用高能密度热源在运动状态下焊合。 所采用的焊接方法可以是激光焊、 脉冲氩弧焊或 高频感应电阻焊。显然在线焊合法是综合了冷轧钢带轧一拔法生产有缝药芯焊丝和钢 管拔法制取无缝药芯焊丝的共同特点而产生的一种新工艺。该工艺不仅可以生产无缝 型药芯焊丝，而且生产效率很高，代表了药芯焊丝的发展方向。 （4）钢带法：钢带法

28、药芯焊丝制造方法又分为全轧式和轧拔结合式两种。全轧 式药芯焊丝生产线，设计精致，结构紧凑，容易操作。比如北京宝钢焊业有限公司引 进的英国生产线，该生产线长约左右，操作方便，一人可以同时操作两条生产线。一 边进钢带一边直接生产出成品焊丝，生产工艺一气呵成，生产效率是比较高的。 轧拔结合式钢带法药芯焊丝制造方法又分为被动成形和主动成形两种。被动成形 是指钢带轧制填充成形部位无动力驱动，结合拉丝机动力完成运行的生产线。该生产 线成形机无动力，一是节省电控系统二是设备简单易维修。 生产线的速度是由成形机 轧辊孔型设计和拉丝机的运行速度来决定的。 成形机轧辊的孔型设计十分重要，合理 的孔型设计可以减少无

29、功功率的消耗， 同时提高焊丝成形的表面质量。但该类型生产 线的加粉装置及摩擦动力部位设计还不太理想，有待进一步改进设计。该生产线主要 适用于药粉填充率较低的药芯焊丝生产。 主动成形轧拔结合生产线又分为单动力电动机和多动力电动机两种。单动力成形 机与拉丝机配合使用的生产线，如天津金桥和大桥引进的美国生产线。 采用单电动机 作为动力来驱动钢带成形和加粉，结构合理，容易操作。该生产线采用的螺旋加粉装 置，可以适用于不同松装比的药粉。可以制造多种类型的药芯焊丝。如酸性药芯焊丝、 碱性药芯焊丝、堆焊药芯焊丝和自保护药芯焊丝， 这种生产线在瑞典、比利时等国家 普遍采用。主动成形轧拔结合多动力电动机系统是目

30、前较理想的生产线。生产线成形 机采用两台以上电动机，甚至每个轧辊用一台电动机。这样的生产线一般采用变频调 速技术，用PLC编程控制。用计算机和触摸屏来改变参数，很容易对整条生产线的运 行参数进行修改和保存。 钢带法制造药芯焊丝生产线的主工艺由钢带裁剪机组、钢带复绕机组、钢带清洗、 成形机组、加粉机组、合缝机组、直线式拔丝机组和工字轮收线机等组成。购进的钢 带首先经化学成分检验合格后，进行裁剪成一定宽度的钢带，进入下一道工序。采用 金属清洗剂超声波振动清洗，清水冲洗、热风烘于的办法来进行钢带清洗，清洗后的 钢带应无油、无水、无锈。在成形机机组将钢带轧成“ U”形槽，再经加粉机组按一 定配比加入药

31、粉，在合缝机组将边缘合缝，经拔丝机组减径，最后进人收线机，成为 药芯焊丝成品。 其主要工艺流程如下： 钢带纵剪复绕 钢带钢带（宽12 I I ： 裁剪复绕工字轮收线 药粉制备 药粉原料药粉 筛粉烘干称量配置搅拌混合 药芯焊丝成型 钢带药粉焊丝半成品 L清洗-烘干-扎成j型槽-加粉合缝拉丝一收线 药芯焊丝精拉 焊丝半成品药芯焊丝成品 放线一拉丝减径 一表面处理 一收线 层绕包装 焊丝成品盘装药芯焊丝成品 放线一表面处理 一层绕一真空密封包装 一 目前我国大部分厂家都是采用钢带法生产药芯焊丝， 以下是天津三英焊业有限公 司的药芯焊丝工艺流程图，可用作参考。 三英焊业有限公司药芯焊丝工艺流程图 4药

32、芯焊丝药粉制备及其作用 4.1药芯焊丝主要渣系及药粉成分基本功能介绍 药芯焊丝的制粉技术包括药芯焊丝原材料的选购、药芯焊丝配方、药粉烤粉工艺 等。无论是原材料还是烤粉工艺，不同的药芯焊丝品种有不同的要求。 药芯焊丝主要 渣系特点介绍如下： 全位置药芯焊丝药粉填充系数为1316%,主要选用TiO2含量为95%以上的金红 石，占药粉重量的3045%,铁粉占药粉重量的1530%。另加适量的SiO2、ZrO2、 AI2O3、MgO组成适当的熔渣，适合于全位置焊接的基本条件，添加适量的含K、Na 元素稳弧剂提高电弧的稳定性，最好是预先处理的烧结粉料。添加适量铝粉、铝镁粉 提高焊缝抗气孔的能力，添加适量S

33、i、Mn铁合金获得相应的化学成分和力学性能。 该渣系焊丝的主要特点，电弧稳定、飞溅孝脱渣容易，细直径药芯焊丝适合全位置焊 接。但熔渣本身氧化性较大，焊缝金属的低温韧性较低，一般用于碳钢和某些低合金 钢的焊接。造船业大量采用这类药芯焊丝，也是产量最大的品种。 碱性药芯焊丝药粉填充系数为2428%,主要选用CaF、CaCQ、部分SiO2或另 加适量TiO2为基本渣系。该渣系碱度高，氧化性小，脱S、P能力强，具有优良的冶金 性能。这样的渣系为研制高韧性药芯焊丝创造了条件，要求较好的工艺性能和焊缝具 有优良的低温韧性，以用于重要钢结构的焊接。该类药芯焊丝的开发前景良好，适合 研制焊接不同强度级别、不同

34、韧性要求的高强度钢的药芯焊丝。 药粉成分的基本功能略述如下： （1）除氧剂与除氮剂 由于氮与氧可使焊道金属造成气孔或脆化，焊剂中必须添加锰与硅等除氧 剂，至于自保护药芯焊丝，焊剂中另需添加Al为除氮剂。以上添加除氧剂及除 氮剂目的均在于净化熔敷金属。 （2）焊渣形成剂 钙、钾、钠或硅等均为焊渣形成剂，添加在焊剂中可以有效保护熔池不受 大气污染，焊渣可使焊缝金属具有较佳的外观，焊渣的覆盖更可缓和熔敷金属 冷却速率，此功能对低合金钢的焊接尤其重要。 （3）电弧稳定剂 钠及钾可以使电弧保持柔和顺畅而且降低飞溅。 （4）合金元素 钼、铬、碳、锰、镍及钒等合金元素的添加，可以提高（改善）熔敷金属 的强度

35、、延性、硬度及韧性等。 （5）气体形成剂 氟石、石灰石等需添加在自保护药芯焊丝中可燃烧产生保护气体。 4.2钛型药芯焊丝配方设计 4.2.1钛型药芯焊丝的基本特点 钛型全位置药芯焊丝药粉填充系数为14%20%,主要选用Wtq 95%以上的金红 石，占药粉重量的30%45%，铁粉占药粉重量的15%35%。另加适量的SiO2, ZrO2, AI2O3, MgO组成适当的熔渣，适合于全位置焊接的基本条件。添加适量铝粉、铝镁 粉可提高焊缝的抗气孔能力，添加适量 Si，Mn铁合金可获得相应的化学成分和力学 性能。该渣系焊丝的主要特点，电弧稳定、飞溅小、脱渣容易，细直径药芯焊丝适合 全位置焊接工艺。 4.

36、2.2钛型药芯焊丝的配方设计 酸性药芯焊丝分为钛型药芯焊丝和钛钙型药芯焊丝。钛型药芯焊丝飞溅小，成形 美观，电弧稳定，电弧呈喷射状态，熔滴尺寸小，适合于全位置焊接。此类药芯焊丝 容易出现抗气孔能力差，伸长率不高，低温韧性较低等问题。钛钙型药芯焊丝药芯配 方中由于含有一定量的CaF, CaCO3等碱性物质，焊丝抗气孔能力明显提高，电弧呈 喷射加较大颗粒熔滴的过度形式，电弧喷射的力度较小。这类焊丝飞溅较大，声音不 好，立焊效果相对较差。现将钛型渣系配方的主要成分及作用叙述如下： （1）TiO2是金红石的主要成分，其含量应选用 WTio 95%的金红石。在配方中 金红石添加量控制在32%45%（质量

37、分数）以内。首先根据钢带的厚度和宽度情况， 确 定合适的药粉填充率，再根据药粉填充率的高低来考虑金红石在配方中的比例。由于 金红石是钛型药芯焊丝配方中的主要造渣剂、稳弧剂，占配方中的比例较大，对电弧 的稳定性、渣的覆盖性、焊缝的表面质量影响最大；随着金红石在配方中比例的增加， 熔渣的凝固速度会提高，这有利于焊丝的全位置焊接工艺。 所以，合理选择金红石的 配比是十分重要的。 （2）ZrO2是锆石英的主要成分，在配方中应控制在 4%（质量分数）以下，对焊缝 的脱渣性有一定的帮助。随着ZrO2含量的增加，熔渣变得酥脆，熔渣的强度降低，熔 渣中的黄颜色逐渐增加，焊缝成形较好。ZrO2对焊缝金属的低温韧

38、性影响不大。 适量 添加ZrO2使熔滴尺寸变小，焊道两边整齐，对焊丝的全位置焊接工艺有一定的帮助。 （3）SiO2主要来自石英砂和长石。在配方中应控制在 4%（质量分数）以下，对焊 缝的脱渣性和焊缝的表面质量影响很大。随着 SiO2含量的增加，焊缝表面更光亮，熔 渣颜色更深，对焊缝的脱渣性有很好的作用。但是 SiO2含量增加，焊缝的低温韧性逐 渐下降。SiO2也容易和AI2O3、MgO、N焊接时气体流 量一般控制在1525L / min，要与电流相匹配不能过大过小，电流、电压要调整 合理。 6.2麻点 在焊接过程中，焊缝表面易出现一些小“麻点”。“麻点”又称气体压痕， 是由于焊接过程中熔渣的凝

39、固速度快，产生的气态物质来不及从熔池穿过熔渣 逸出，从而滞留在熔池和熔渣的界面，凝固压迫熔敷金属，在焊缝表面形成压 痕。由于这些“麻点”的存在，焊缝表面成形较差。 (1) 麻点的成因如下 第一，药芯焊丝里面的药粉有结晶水或化合水，没有烘干或烘干不彻底。 例如，天然金红石需烘干至 900 C才能把里面的“水分”彻底烘干。如烘干不彻 底，焊接时产生的气体会在焊缝表面形成小“麻点”。 第二，在钛型药芯焊丝配方调整时，虽然药粉已彻底烘干，可焊接时焊缝 表面还是有许多小“麻点”，那是因为该配方焊接时熔渣粘度大，透气性太差， 使熔池里面产生的气体逸不出来而形成“麻点”。 (2) 控制麻点的措施应根据每种药

40、粉实际情况分别彻底烘干，混合均匀 后再烘干200 C防止吸潮。设法调整配方降低熔渣粘度，增加流动性，可加一 些稀渣的药粉，如氟石、氟硅酸钠及冰晶石等药粉降低熔渣粘度，增加流动性， 使焊缝成形美观。在一定范围内加入适量的脱氧剂，也能减少焊缝表面的 “麻 点”。 6.3气孔 (1) 在焊接过程中焊缝上经常出现气孔，分析主要有以下几方面的原因： 钢带上面的油脂清洗不干净。稳弧剂加得太多，焊接时电弧拉长，保护不 好出现气孔。拉拔时钢带包合不严，灌进拉丝粉，出现气孔。 (2) 控制措施：拉拔前钢带要严格清洗。稳弧剂不能超过5%。拉拔 前要仔细检查成形机，确保钢带将药粉包合严实。 6.4焊接烟尘 焊接烟尘伴随着焊接冶金过程产生，烟尘中含有大量铁、锰氧化物以及添 加辅料经过化学反应后生成的复杂化合物。焊接烟尘发尘率虽然随着焊接工艺、 保护方式不同有一定的变化，但其直接来自焊接材料和母材，因此，焊接材料 本身对发尘率有直接影响。研究表明，氟化物在烟尘中占有很大的比例，氟化 物增加发尘率的原因是其在早期进行分解，分解产物在高温下迅速燕发，随后 又迅速结合并凝结进入烟尘中，药芯中所加入的氟化物几乎全部蒸发到烟尘中， 导致发尘率的增加。 增加药粉中长石的含量可以降低发尘率，长石使焊丝发尘率