药芯焊丝标识与成分分析

2023-07-02 理论教育版权反馈

【摘要】：根据GB/T 10045—2001《碳钢药芯焊丝》的规定，药芯焊丝型号的表示方法为，EXXT-XML。表6-20是几个药芯焊丝的药粉基本成分。钛型药芯焊丝属于TiO2-SiO2渣系，主要造渣原料是金红石、硅酸盐和铝酸盐。碱性药芯焊丝的碱度大，能降低焊缝的S、P含量及夹杂物含量。表6-21为低合金高强钢用药芯焊丝熔敷金属化学成分。

药芯焊丝由薄钢带卷成接口为对接或搭接的圆形钢管，并在其中填满药粉或金属粉，经拉制而成，其横截面呈O形，气体保护焊用焊丝直径以1.2mm的细丝为主，堆焊用药芯焊丝以直径3.2mm或4mm的粗丝为主。

按照药芯焊丝的制造方法，可分为有缝焊丝和无缝焊丝。无缝焊丝可以镀铜，性能好、成本低，是今后发展的方向。

按照是否有气体保护，可分为气体保护焊丝和自保护焊丝。保护气体有CO₂和Ar+CO₂两种，前者用于普通结构，后者用于重要结构。自保护药芯焊丝可在四级风下施焊，不需要保护气体，适于野外或高空作业。自保护焊丝主要用于低碳钢焊接结构，不宜用于焊接高强度钢等重要结构。自保护焊丝施焊时烟尘较大，在狭窄空间作业时要注意加强通风换气。

按照是否存在造渣剂，可分为药粉型（有造渣剂）焊丝和金属粉型（无造渣剂）焊丝。金属粉型焊丝的焊接工艺性能类似于实芯焊丝，也被称为替代实芯焊丝的焊接材料，其熔敷金属效率优于药粉型焊丝。粉芯中大部分是金属粉（铁粉、脱氧剂等），还加入了特殊的稳弧剂，可保证焊接时造渣少、效率高、飞溅小、电弧稳定，而且焊缝扩散氢含量低，抗裂性能得到改善。金属芯焊丝广泛用于高强钢、耐热钢、不锈钢的气保护、自保护、埋弧焊接和堆焊等。

按照渣的碱度，可分为钛型（酸性渣）、钙钛型（中性或弱碱性渣）和钙型（碱性渣）焊丝。钛型渣系药芯焊丝的焊道成形美观，全位置焊接时工艺性能好、电弧稳定、飞溅小，但焊缝金属的韧性和抗裂性能较差。与此相反，钙型渣系药芯焊丝达到焊缝韧性和抗裂性能优良，但焊道成形和焊接工艺性能稍差。钛钙型介于上述两者之间。

按照截面形状，小直径（≤2mm）药芯焊丝，一般采用O形截面；大直径（≥2.4mm）多采用E形、T形等折叠形复杂截面。越复杂、越对称，电弧越稳定，药芯的冶金反应和保护作用越充分。但是随着焊丝直径的减小，这种差别逐渐缩小，当焊丝直径小于2mm时，截面形状的影响已不明显。

表6-17 碳钢和低合金钢实芯焊丝化学成分（质量分数，%）

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注：1.如果焊丝镀铜，则焊丝中Cu含量和镀铜中Cu含量之和不应大于0.50%（质量分数）。

2.Mn的最大质量分数可以超过2.00%，但每增加0.05%的Mn，最大含C质量分数应降低0.01%。

3.w（Nb）为0.02%～0.10%；w（N）为0.03～0.07%；w（Mn+Ni）≤1.50%。

4.表中单一数字均为最大值。

表6-18 铝及铝合金焊丝的型号和化学成分

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（1）低碳钢及高强钢用药芯焊丝这类焊丝大多数为钛型渣系，焊接工艺好、焊接生产率高，主要用于造船、桥梁、建筑、车辆制造等。低碳钢及高强钢用药芯焊丝品种较多，从焊缝强度级别上看，抗拉强度490MPa级和590MPa级的药芯焊丝已普遍使用；从性能上看，有的侧重于工艺性能，有的侧重于焊缝力学性能和抗裂性能，有的适用于包括向下立焊在内的全位置焊，也有的专用于角焊缝。

（2）不锈钢用药芯焊丝不锈钢药芯焊丝的品种已有20余种，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0.8mm、1.2mm、1.6mm等，可满足不锈钢薄板、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Ar+（体积分数为20%～50%）CO₂的混合气体。

（3）耐磨堆焊用药芯焊丝为了增加耐磨性或使金属表面获得某些特殊性能，需要从焊丝中过渡一定量的合金元素，但是焊丝因含碳量和合金元素较多，难于加工制造。随着药芯焊丝的问世，这些合金元素可加入药芯中，且加工制造方便，故采用药芯焊丝进行堆焊耐磨表面是一种常用的方法，并已得到广泛应用。此外，在烧结焊剂中加入合金元素，堆焊后也能得到相应成分的堆焊层，它与实芯或药芯焊丝相配合，可满足不同的堆焊要求。

根据GB/T 10045—2001《碳钢药芯焊丝》的规定，药芯焊丝型号的表示方法为，EXXT-XML。字母“E”表示焊丝、“T”表示药芯焊丝。字母“E”字后面的2个数字表示熔敷金属的力学性能，见表6-19。第3位数字表示推荐的焊接位置：“0”表示用于平焊和横焊，“1”表示用于全位置焊，短画线后面的“X”表示焊丝特点。字母“M”表示保护气体体积分数为70%～80%Ar+CO₂，若无字母“M”时表示保护气体为CO₂或自保护。字母“L”表示焊丝熔敷金属-40℃冲击吸收能量不小于27J。当无字母“L”时，表示熔敷金属的冲击吸收能量符合表6-19的一般要求。

表6-19 熔敷金属力学性能要求

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注：表中所列单值均为最小值。

①型号带有字母“L”的焊丝，其熔敷金属冲击性能应满足以下要求：

②这些型号主要用于单道焊接而不用于多道焊接。因为只规定了抗拉强度，所以只要求做横向拉伸和纵向辊筒弯曲（缠绕式导向弯曲）试验。

表6-20是几个药芯焊丝的药粉基本成分。钛型药芯焊丝属于TiO₂-SiO₂渣系，主要造渣原料是金红石、硅酸盐和铝酸盐。CO₂焊药芯焊丝一般采用钛型渣系，典型药芯配方组成（质量分数，%）：钛白粉17、金红石5、石英6、长石4、大理石2、冰晶石4、锰铁16、硅铁6、铁粉48。碱性药芯焊丝由碳酸盐、氟化物和硅酸盐等组成，属于CaO-CaF₂-SiO₂渣系。碱性药芯焊丝的碱度大，能降低焊缝的S、P含量及夹杂物含量。对于自保护药芯焊丝，为了防止焊缝出现气孔并具有合适的强韧性，药粉中除了要加入强氮化物形成元素和脱氧剂外，焊接时还要靠药粉的分解和汽化来隔绝空气，为此自保护药芯焊丝常采用Al、Mg等作为强脱氧剂和氮化物形成元素。表6-21为低合金高强钢用药芯焊丝熔敷金属化学成分（GB/T 17493—2008）。

表6-20 药芯焊丝药粉基本成分（质量分数，%）