焊丝分类及性能对焊接工艺性能的影响

2023-06-26 理论教育版权反馈

【摘要】：内在质量主要是指焊丝的化学成分及力学性能，包括熔敷金属力学性能。对碳钢及低合金钢焊丝，一般通过控制焊丝的抗拉强度来保证焊丝具有合适的硬度。铝焊丝较软，无法通过提高抗拉强度来克服送丝阻力对送丝稳定性的影响，通常选择非金属送丝软管。焊丝松弛直径与翘距是在生产过程中产生的，与生产工艺及层绕方法有关，但它们对焊丝的导电性有很大影响。

1.焊丝分类

GMAW用焊丝分为实心焊丝及药芯焊丝两类。本节只叙述实心焊丝，药芯焊丝内容参见本章5.6节。

实心焊丝按材质不同可分为碳钢焊丝、低合金钢焊丝、不锈钢焊丝、铝及铝合金焊丝、铜及铜合金焊丝、镍及镍合金焊丝等。

2.焊丝性能对焊接工艺性能影响

焊丝性能分为内在质量与外在质量两个部分。内在质量主要是指焊丝的化学成分及力学性能，包括熔敷金属力学性能。外在质量主要是指焊丝表面质量、焊丝松弛直径与翘距等。

（1）焊丝化学成分的影响CO₂焊时，为防止产生CO气孔，在焊丝中加入了较多的脱氧元素Si、Mn；同时为加强脱氧及抑制氮气孔产生还加入了Ti、Al等先期脱氧元素。焊丝中碳含量对气孔及飞溅的影响很大，因此限制焊丝中碳的质量分数不超过0.15%。焊丝中合金元素含量适当时，如提高焊丝中硅含量，可以降低熔融金属的粘度，提高熔池流动性，从而得到边缘整齐的焊缝，但过高的硅含量将影响焊缝金属的韧性。

（2）焊丝硬度的影响在很多焊接场合，焊接过程中焊丝的送丝阻力是发生变化的。过软的焊丝在送丝阻力增大时会引起送丝不稳定，从而影响电弧的稳定性。对碳钢及低合金钢焊丝，一般通过控制焊丝的抗拉强度来保证焊丝具有合适的硬度。铝焊丝较软，无法通过提高抗拉强度来克服送丝阻力对送丝稳定性的影响，通常选择非金属送丝软管。

（3）焊丝表面质量的影响碳钢焊丝表面通常采用镀铜的方法来提高导电性、减少送丝阻力及提高防锈能力。但镀铜焊丝存在镀铜层脱落的问题，当镀层附着力不强或表面起鳞时，这一问题更严重。脱落的铜屑会沉积在送丝软管内，增大送丝阻力影响电弧稳定性。近年开发的一种非镀铜焊丝，在焊丝的表面涂有一层特殊的物质来减少送丝阻力并防锈，克服了镀铜层脱落对送丝性能的影响。

铝焊丝的表面必须被加工得很光滑，配合聚四氟乙烯或尼龙材料制成的送丝软管才能保证送丝稳定性。不锈钢焊丝表面如果无光泽且表面较粗糙时，将增大送丝阻力，同时在送丝软管内产生小颗粒沉积进一步增加送丝阻力。

此外，焊丝表面生锈、存在油与水等污染时，均会对送丝产生影响并增加气孔敏感性。

（4）焊丝松弛直径及翘距的影响从焊丝盘上截取足够长的焊丝，不受拘束地放在地面上，测量所形成的圆或圆弧直径即为松弛直径。焊丝翘起的最高点到平面的距离即为翘距。焊丝松弛直径与翘距是在生产过程中产生的，与生产工艺及层绕方法有关，但它们对焊丝的导电性有很大影响。松弛直径过小或过大及翘距过大时，会引起焊丝与导电嘴接触点位置及接触电阻发生变化，焊丝端会发生跳动，电弧旋转，焊接电流不稳定。

（5）焊丝导电性和导热性的影响铝的导热性好，引弧时熔融金属未铺开就可能凝固，因此可能产生熔合不良、余高过大及气孔等缺陷，不易得到光滑的焊缝表面成形，往往需要增大热输入来改善。同时因为熔池颜色与工件基本没有区别，不易观察及发现烧穿与过热问题。

铜的导电性和导热性均非常好，通常需要预热及增加热输入来改善润湿性及焊缝成形。

不锈钢的导电性和导热性能都不好，平焊时焊缝成形好，但立焊及仰焊时熔融金属易下淌恶化焊缝成形，因此需要减少热输入或者采用脉冲电流。

焊丝分类及性能对焊接工艺性能的影响

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