赵志

气体保护焊药芯焊丝（FCAW）的工艺性分析及应用

赵志

主要对气体保护焊药芯焊丝（FCAW）的工艺性能和特点作了详细分析，并就其在生产实践中的应用也作了一定的介绍。

气体保护焊；药芯焊丝；焊接工艺

气体保护焊药芯焊丝作为一种高科技材料产品，它的出现和发展适应了生产向高效率、高质量、高效益、低成本、自动化发展的趋势，代表着当今世界焊接材料发展的方向，以优质、高效等优点自80年代就被发达国家广泛应用，但在我国的推广应用却较为缓慢。在此，对气体保护焊药芯焊丝的工艺特点和应用作一介绍。

1 焊接电源

气体保护焊药芯焊丝的低碳钢套内含药芯，其焊接工艺性好，易引弧，飞溅小，电弧稳定，抗气孔能力强，熔池表面有熔渣覆盖，焊缝成型好，因此可用交流电源焊接，也可采用直流电源，但仍需反接（即焊丝接正极）。

2 焊接工艺参数

2.1 坡口的准备

由于气体保护焊药芯焊丝许用电流大，电弧和熔池的温度高，熔深大。因此，其采用的坡口角度比手工电弧焊小。当坡口角度大于40°时，单面焊双面成型就能够得到优质的焊缝。

2.2 焊接电流

焊接电流是重要的焊接工艺参数，其大小直接影响着生产效率、熔深及焊缝的成型好坏。当电弧电压与焊丝干伸长度一定时，焊接电流与焊丝送丝速度基本一致。为保证良好的成型及防止产生气孔，焊接电流和电弧的电压必须保证一定的匹配，在提高焊丝送丝速度的同时，必须提高电弧电压。打底焊时，为保证焊缝背面成型良好，应适当减小焊接电流和焊丝送丝速度。

2.3 电弧电压

电弧电压的大小直接影响着电弧的稳定性、熔宽和焊缝的表面成型。电弧电压过高，易造成电弧不稳、飞溅增大，并且容易产生气孔；电弧电压过低，则容易产生焊缝外观成型不良，甚至在焊接过程中产生熄弧现象。

2.4 焊接速度

焊接速度也是重要的焊接工艺参数。焊接速度过快，保护效果差，同时冷却速度加大，降低焊缝的塑性，而且不利于焊缝成型；焊接速度过慢，则易烧穿焊件并使焊缝组织粗大。所以，焊接速度应当在考虑焊接质量和生产率的前提下尽可能与送丝速度、焊丝干伸长度和电弧电压相匹配。

2.5 焊丝干伸长度

焊丝干伸长度对焊接电流的大小、电弧电压、焊接熔池温度、熔深及电弧的稳定性均会产生影响。焊丝干伸长度过短，则容易产生气孔，不易观察熔池，而且还容易使导嘴发热烧损；焊丝干伸长度太长，则焊接电流减小，熔深小，电弧不稳定，飞溅现象增大，焊丝过热发红，焊缝的成型不良。

2.6 焊嘴倾角

焊嘴倾角会影响熔池的温度和焊缝的成型，其角度的大小应当以工件的厚度、焊缝位置和焊接工艺要求进行确定。

3 应用气体保护焊药芯焊丝的优点

3.1 熔敷速度和熔敷效率高

气体保护焊药芯焊丝由于其电流密度大，溶化速度快，同时因其含有大量的铁粉、铁合金和金属粉，非金属矿物含量很少，故其比实芯焊丝具有更高的熔敷速度。

熔敷效率指熔敷到焊缝金属中的金属质量与所熔化的焊接材料质量的比值。Φ1.2 mm药芯焊丝的熔敷效率为91%～95%，Φ1.6 mm药芯焊丝的熔敷效率为93%～96%。

3.2 熔渣量少

熔渣少既可以避免焊接过程中出现夹渣等缺陷，又可以减轻每道焊缝的清理工作。在焊接厚板时，可以采用窄坡口，减少焊接道次，从而大大减轻焊接工作量，降低焊接成本。

3.3 焊接飞溅量少

由于电弧燃烧稳定，焊接时飞溅量大为减少，从而减轻了焊后清理飞溅的作业量。

3.4 焊缝成型好

由于其良好的电弧特性以及较低的飞溅，焊接操作可见度好，便于焊工更好地控制熔池形状，从而得到良好的焊缝形状。

3.5 工艺适应性强

与普通焊丝相比，气体保护焊药芯焊丝焊接工艺性好，工艺适应性强，可以适用于各种焊接位置，而且单面焊双面成型良好，焊接质量更容易得到保证。

3.6 生产效率高

与手工电弧焊条相比，气体保护焊药芯焊丝的许用焊接电流大，熔敷效率高。如30 mm厚的工件，用Φ1.6 mm药芯焊丝焊接仅需4层～5层即可以焊满；而采用E4303型Φ4 mm的焊条焊接，至少需要9层～12层才可以完成。气体保护焊药芯焊丝的生产效率比手工焊条提高3倍以上。

3.7 节能效果好

与普通焊丝相比，气体保护焊药芯焊丝一般不需要另加焊剂或气体保护，设备简单，单面窄间隙坡口背面也无需清根处理，不仅节约了材料，同时也降低了焊接坡口的制作成本。

3.8 操作简便易掌控

气体保护焊药芯焊丝的焊接设备简单，不需要辅助人员，易于操作，技术要求不高，易于掌控，普通焊工经过一般的培训就可以上岗。

4 气体保护焊药芯焊丝的缺点

气体保护焊药芯焊丝的不足之处就是弧光强，焊接烟尘大，所以应该加大通风防尘和采取防弧光照射等劳动保护措施。同时，药芯焊丝外皮易锈蚀，粉剂易吸潮，因此焊接时应注意防潮防锈的处理，必要时可在使用前进行250℃～300℃、1 h～2 h的烘干处理。

我厂对以Q690、Q550型低合金高强度钢（70 kg级、80 kg级） 材料构成的主要承载件的ZY6400/12.5/28型、ZF15000/27.5/42型和ZF13000/25/38型大采高液压支架的生产制造采取了以气体保护焊药芯焊丝作为焊接材料施焊的工艺措施，结果充分满足了《MT312-2000型液压支架生产制造质量的标准》要求，得到了用户的好评和充分认可。气体保护焊药芯焊丝的成功应用，为我厂在新材料、新工艺、新技术的应用又取得了新的突破，尤其在为塔山矿ZF15000/27.5/42型和ZF13000/25/38型大采高液压支架的生产制造上气体保护焊药芯焊丝的成功应用，更是实现了低合金高强度钢材料焊接使用的新跨越，同时又一次填补了大同煤矿集团公司煤机支架制造业的一项空白。

[1]吴树雄.焊丝选用指南.北京：化学工业出版社，2002：15.

Analysis ofTechnologyPerformance about Gas Shielded Arc WeldingCored Wire

Zhao Zhi

The paper analyses technologyperformance ofgas shielded arc the weldingcored wire.

gas shielded arc welding；weld wire medicine wick；weldingtechnology

TD42

A

1000-4866（2010）04-0041-02

赵志，男，1969年出生，1994年毕业于北岳职业技术学院 (矿山机械专业)，现在大同煤矿集团公司中央机厂工作，工程师。

2010-09-01

2010-09-22