藥芯焊絲電弧焊工藝分析及其應用研究

摘 要：文章主要對藥芯焊絲電弧焊工藝特點與應用形式進行研究，具體是基于藥芯焊絲電弧焊具有工藝性能良好、生產效率較高等特點，對其在掘進機截割頭制造過程中的具體應用進行解析，最后藥芯焊絲電弧焊的應用要點進行概括，希望該焊接手段在我國制造行業將會獲得更大的應用空間。

關鍵詞：藥芯焊絲；電弧焊；工藝分析；掘進機截割頭；應用形式

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.05.046

藥芯焊絲電弧焊方法（FMAW）是在熔化極氣體保護焊（GMAW）上發展起來的，與GMAW工作原理類似，FMAW能夠利用連貫性的電弧熱達到熔化焊接接頭金屬的目標，從而有效的將焊絲和工件銜接在一起[1]。FMAW焊絲為管狀構造，電弧維護是藥芯內藥劑分解的氣體（通常為CO2）。基于藥芯焊絲電弧焊可以實現優化工藝性能等實況，本文對其工藝特點與在工業制造領域具體應用形式進行研究。

1 藥芯焊絲電弧焊工藝特點分析

（1）焊接工藝性能優良。與實芯焊絲氣保護焊相比較，藥芯焊絲電弧焊在獲得優良焊縫金屬方面體現出巨大優越性。對其原因進行剖析，主要是由于藥芯內存有穩弧劑與造渣劑，從而保證電弧的穩定性與柔韌性，熔滴過渡環節的均勻性，殘渣濺出量的極少性與易脫落性，焊道的優質性。（2）生產效率高。焊接生產效率可以由熔敷速度間接體現出來。對于藥芯焊絲電弧焊而言，因為藥芯導電性不強，且大部分電流匯聚在橫截面積較小的金屬位置，所以焊接電流密度變大，焊絲熔敷速率勢必會提高。與手工電弧焊相比較，藥芯焊絲電弧焊熔敷速度更大，兩者速度比大概為1：4。基于電弧焊熔敷速度又與焊絲半徑相關聯這一實況，適度減少焊絲半徑，可以確定增加熔敷速度的效果，目前科研人員正研究半徑（r≤010.8mm）的藥芯半徑。（3）焊接成本相對較低。相關資料記載，藥芯焊絲CO2保護焊的成本花銷不足手工電弧焊的90%。盡管其成本與實芯焊絲CO2大體持平，但是僅僅是藥芯焊絲成本略高于實芯焊絲，其他方面制造成本均低于實芯焊絲[2]。這能夠間接的推測出隨著藥芯焊絲的改良發展，以及其單價的壓縮，藥芯焊絲電弧焊的經費開銷勢必會低于實芯焊絲CO2保護焊。

2 藥芯焊絲電弧焊在掘進機截割頭制造中的應用分析

（1）焊接方法的選擇。為了確保藥芯焊絲電弧焊在掘進機截割頭焊接質量，對焊接方式方法進行正確選擇是極為必要的，從而降低淬硬與冷裂紋等現象出現的概率，當然掘進機截割頭的焊接質量也得到根本性保障。參照藥芯焊絲電弧焊的工藝性能，在對掘進機截割頭焊接之時可以采用熔渣-氣體聯合保護這一焊接方法，這一焊接方法實質上就是將藥芯焊絲與CO2氣體作為維護的方法。應用原理與氣體保護焊大體一致，只是焊絲內部的焊劑混合物、焊絲與焊件金屬在與維護氣體發生冶煉反應的過程中，產出薄薄的一層液態熔渣，利用該焊接方法可以對掘進機截割頭裝置的完整性起到維護作用。

（2）焊接材料的選擇。基于截割頭與齒座材質上存在差異性這一實況，藥芯焊絲在選擇過程中始終要遵循焊縫與材質一致的原則，依據《焊接性試驗 斜Y型坡口焊接裂紋試驗方法》中的試驗狀況，選擇那些產效高、易操作的藥芯焊絲。優質型焊接材料可以使金屬接頭熔敷效率高達90%，同時壓縮了電弧濺出量，保證了焊縫的平整性，為自動化機械式焊接目標的實現提供基礎條件。

（3）焊接參數的選擇。在對焊接參數選擇之時，不但要使接頭的熔敷性以及焊縫塑型質量有所保障，同時要對影響焊頭性能的其他要素進行整體分析。參照線能量計算與工藝評價結果可以編制出焊接參數（見表1）。

（4）掘進機截割頭施工方案的編制。首先，藥芯焊絲電弧焊焊接技術應用之前，務必要做好焊接鋼板表皮水分、坡口氧化皮、銹跡、污脂等雜物的清除工作；其次，做好裝配定位焊縫的選擇工作，其理想焊縫應該同屬一個類別，在對掘進機截割頭的焊接進程中，點固焊焊縫長度取值范圍為30～50mm，高度被設置為6mm，間距200～300mm，施焊過程中每側定位焊必須要保證2次；再次，焊件配對不能采取強行手段，那么為了確保配對質量，焊接工作開展之前應該細致的查看點固焊點質量，在有所保障之時才能開展掘進機截割頭焊接工作；最后，藥芯焊絲電弧焊采用多層多道焊接模式，打底焊在焊縫環節應用是必要的，焊縫的打底焊厚度一般控制在5～6mm之間。另外，在對掘進機截割頭焊接過程中技術人員應該提高對V形坡口施焊環節的重視程度，務必要在單側實施焊接手段，焊槍傾向于立板，達到增加掘進機截割頭熔合性的目標。

3 藥芯焊絲電弧焊的應用要點

目前，在工業制造行業中，氣保護型藥芯焊絲已經獲得較高應用率，其與實芯焊絲GMAW方法相比較，操作上更能出簡易性。氣保護型藥芯焊絲在焊接過程中，對焊絲干伸長度體現出較高的的敏感性，在干伸長度增加的情況下，焊絲熔敷速度將會有顯著的提升[3]。所以，可以推測的是一旦氣保護藥芯焊絲缺少氣體保護的輔助時，其可允許的干伸長度就會受到制約。為了確保藥芯焊絲電弧焊焊接質量，獲得較高水平的熔敷效率，適度的增加焊絲長度是極為有效的對策。理論上講，藥芯焊絲電弧焊應用過程中采用長型干伸長度開展焊接工作，并應用帶有抽除焊接煙塵的絕緣套管式焊槍。FCAW的應用范圍是較為廣闊的，在普通鋼結構、特質型高強鋼厚構件等焊接環節中均有所應用。并且，FCAW在化工設施廠、土建與采礦機械等領域的應用，發揮了修復焊縫的作用。

4 結束語

由全文論述的內容，對藥芯焊絲電弧焊的工藝特點有了一個較為全面的了解，并且知道了其在掘進機截割頭施焊過程中的應用選好焊接方法，設定焊接參數均是優化焊接質量的有效對策。FCAW作為GMAW改良發展的焊接形式，在低碳鋼、合金鋼以及不銹鋼等焊接環節中的應用大幅度提升了生產效率，優化了焊接質量。

參考文獻：

[1]陳和興，易江龍.海洋工程焊接技術現狀與分析[J].中國材料進展，2015（12）：938-943.

[2]孫咸.工程應用中的鈦型CO_2氣體保護藥芯焊絲熔滴過渡[J].金屬加工（熱加工），2014（06）：87-90.

[3]隋永莉，吳宏.我國長輸油氣管道自動焊技術應用現狀及展望[J].油氣儲運，2014（09）：913-921.

作者簡介：趙陽（1981-），男，河北唐山人，本科，助理工程師，研究方向：電焊機操作、控制、焊接工藝。