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【摘 要】药芯焊丝具有焊接工艺性能好、焊缝质量高、对钢材的适应性强等优点,有着广阔的应用前景.本文主要介绍了低碳钢板材的药芯焊丝CO2气体保护焊立焊单面焊双面成形的焊接操作技术要点.
【关 键 词】药芯焊丝；CO2气体保护焊；单面焊双面成形
20世纪50年代末、60年代初美国已开始使用药芯焊丝,并被广泛地用于重型机械、建筑机械、桥梁、石油、化工、核电站设备、大型发电设备及采油平台等制造业中,并取得了很好的效果.
近年来,随着社会经济的不断发展,我国生产药芯焊丝的技术和质量得到了不断提高,应用范围也不断地扩大,以船舶制造和海洋结构行业使用药芯焊丝量为最大.药芯焊丝是继焊条电弧焊和实芯焊丝CO2气体保护焊的又一个被广泛应用的焊接方法.
药芯焊丝的单面焊双面成形操作技术,近年来被世界技能大赛、国内各类技能大赛列为竞赛的考核项目之一,它是电弧焊难度较大的一种操作技术.尽快地掌握单面焊双面成形技术的操作要领和技巧,这也是每个参加技能考试、技能竞赛的指导教师及学生十分关心的问题.
2.药芯焊丝电弧焊的特点及应用
药芯焊丝也称为管状焊丝,是利用薄钢板卷成圆形钢管或异形钢管,或用无缝钢管,在管中填满一定成分的药粉,经拉制而成的焊丝.可通过调整药芯添加物的种类和比例,很方便地设计各种不同用途的焊接材料,因为它的合金成分可灵活方便的调整,所以药芯焊丝的许多品种是实芯焊丝无法冶炼和轧制的.
2.1特点
药芯焊丝电弧焊与气体保护焊非常相似,差别在药芯焊丝采用的是管状焊丝,其中装有粒状的焊剂.药芯焊丝是很有发展前途的新型焊接材料,与实芯焊丝相比药芯焊丝有如下优缺点.
2.1.1优点：
⑴采用气渣联合保护,焊缝成形美观,电弧稳定性好,飞溅少易脱渣、焊道成形美观.
⑵焊丝熔敷速度快,熔敷效率（大约为85%～90%）和生产效率都较高（比焊条电弧焊高3～5倍）.
⑶焊接各种钢材的适应性强,通过调整焊剂的成分与比例可提供要求的焊缝金属化学成分.
2.1.2缺点：
⑴焊丝制造过程复杂.
⑵烟雾大,焊接时烟雾较实芯焊丝大.
⑶焊丝外表容易锈蚀,粉剂易吸潮,因此对焊丝的保存-管理的要求更为严格.
⑷焊渣多,较实芯焊丝CO2气体保护焊多,故多层焊时要注意清渣、防止产生夹渣缺
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2.2应用
药芯焊丝电弧焊即可用于半自动焊,又可用于自动焊,但是通常用于半自动焊.采用不同的焊丝和保护气体相配合可以进行平焊、立焊、仰焊和全位置焊.
药芯焊丝可用于焊接各类的结构钢,包括低碳钢、低合金高强钢、低温钢、不锈钢、耐热钢及耐磨堆焊等.
3.药芯焊丝立焊的单面焊双面成形焊接工艺
单面焊双面成形技术是在重要焊接结构制造过程中,即要求焊接接头完全焊透,以满足受压部件的质量和性能要求.但由于构件尺寸和形状的限制,如小直径容器、管道等在背面无法进行施焊,只能在容器或管道外侧施焊.单面焊双面成形技术,以特殊的操作方法,在坡口的正面进行焊接,焊后保证坡口正反两面都能得到均匀整齐、成性良好,符合质量要求的焊缝.主要操作方法有断弧焊和连弧焊.
3.1焊前准备
3.1.1焊接材料
焊材选用二氧化碳气体保护焊药芯焊丝（FCAW136）,E501T-1规格Φ1.2mm；
母材：Q235A,尺寸300mm×125mm×12mm,V型坡口60°,如图2-1所示；
焊接电源：NB-350（A160-350）；
3.1.2坡口的清理
首先用手锤将两块试件校平,再用电动角向磨光机将坡口和靠近坡口上、下两侧20mm内的钢板上的油、锈、水分及其它污物打磨干净,至露出金属光泽为止.打磨范围如图2-1所示.
3.1.3装配及定位焊要求
钝边的大小可以直接影响电弧是否能深入到焊缝的根部,使根部焊透,获得较好的焊缝成形和焊接质量,
装配间隙是背面焊缝成型的关键参数,间隙过大,容易烧穿,间隙过小不易焊透.
装配尺寸及要求（表2-1）
表2-1装配尺寸
坡口角度（0）装配间隙（mm）钝边
（mm）反变形量（0）错边量（mm）
60始焊端35
终焊端400～0.52～3≤0.5
定位焊所用药芯焊丝与正式焊接时牌号相同.定位焊位置应在正面的两端处,长度为8～10mm,为防止在焊接过程中收缩,始焊端可少焊一些,终焊端应多焊一些,防止造成未焊段坡口间隙收缩变窄而影响焊接.
定位焊缝质量要求：必须焊牢,保证熔合良好,无气孔、夹渣、裂纹等缺陷,焊道不易太高.因此,定位焊所用电流可比焊接电流大10%～15%.如图2-3所示定位焊的位置.
为了保证焊件焊后没有角变形,焊前焊件要预置反变形,反变形角量θ等于2°～3°
3.2工艺参数的选择
根据焊接工艺参数选择的原则,钢板厚度为12mm开V型坡口,焊接层次分为三层：打底层、填充层、盖面层.具体参数如表2-2.
表2-2CO2气保焊（药芯焊丝）立焊焊接工艺参数
焊道层次焊丝直径/mm焊接电流/A焊接电压/V焊丝伸出长度/mm气体流量/（L/min）
打底层Φ1.2145-15020-20.58-1012-15
填充层145-15020-20.5
盖面层160-17022-22.53.3焊接要点
3.3.1打底层焊接
打底层的焊接是单面焊双面成形技术焊接操作的关键,操作不当易造成背面成形凹陷和咬边等缺陷.
打底层焊接按操作方法不同分为：连弧焊和断弧焊两种方法.
⑴连弧焊打底：采用较小的工艺参数,始终保持电弧连续施焊.对焊工的操作技能要求较高,操作过程中要运条平稳、均匀,操作不当,焊缝背面易造成未熔合、未焊透等现象.另外,对坡口加工及装配质量要求也较高,在实际生产中有一定的局限性.
⑵断弧焊打底：采用工艺参数较连弧焊大一些,焊接过程中,通过电弧反复交替燃烧与熄灭,从而控制熔池的温度、形状和位置,以此获得良好的背面成形和内部质量.断弧焊采取的坡口钝边、间隙都略大于连弧焊,施焊过程中更显得灵活和适用,也易掌握.
断弧焊操作要领归纳为：一看、二听、三准：
看：观察熔池形状和熔孔大小、形状,并保持一致.
听：注意听电弧击穿坡口根部发出的“噗噗”声,如没有这种声音则表示没焊透.
准：施焊时熔孔的端点位置要把握准确,使后一个熔池与前一个熔池搭接2/3左右,用电弧的1/3部分打开新的熔孔,以加热和击穿坡口根部.
打底层焊时应注意以下事项：
⑴焊接前应对焊接规范进行检查,防止焊接过程中出现问题；
⑵检查喷嘴内部的飞溅物是否堵塞喷嘴,做到及时清理；
⑶断弧或焊接完成后,不要马上将碰嘴离开熔池或弧坑,防止产生气孔和缩孔；
⑷焊枪角度略向下.焊丝在熔池的最顶端,断弧频率不宜过快.
3.3.2填充层焊接
打底和盖面之间的焊缝,依据板厚及坡口的要求,填充焊的焊缝可以是一层或多层焊缝.填充层焊接前应将打底层焊缝及坡口表面飞溅物清理干净.
填充层焊接采用连弧焊,焊枪摆动方法采用锯齿形或反月牙形运条,中间快两边停留,以保证焊缝两边熔合,填充焊的厚度不易过高,距焊件表面相差2.0～2.5mm为宜,有利于盖面焊.
3.3.3盖面层焊接
焊前将填充层焊缝表面的熔渣及飞溅物清理干净.
盖面层焊接可采用连弧焊或断弧焊.
⑴采用连弧焊时,焊接电流可适当小一些,运条方法和填充层焊基本相同.焊接时将坡口边缘线熔合0.5mm,坡口两边稍作停留,防止咬边产生.
⑵采用连弧焊时,焊接电流、电压适当大一些,从坡口边缘一边向另一边摆动,然后熄弧,迅速再引燃电弧,从熄弧这一边向另一边摆动,使熔池呈椭圆形,向上幅度不宜过大,如此反复断弧焊接完成焊缝.收弧时,待电弧熄灭,熔池凝固后,才能移开焊枪,避免产生气孔.
4.药芯焊丝单面焊双面成形常见的缺陷及防止措施
4.1工艺因素对单面焊双面成形焊接缺陷的影响
4.1.1焊接电流
焊接电流大小的选择是保证焊接质量的关键,焊接电流过大容易造成咬边、焊瘤、烧穿等缺陷,特别是在立位和仰位焊接时焊接熔池难以控制,容易产生焊缝余高超高、焊瘤等缺陷.焊接电流过小使焊缝熔深减小,容易造成未熔合、未焊透、夹渣等缺陷.
4.1.2焊接速度
正确的控制焊接速度对保证焊接质量尤为重要.焊接速度过快,使焊接熔池温度不够,容易造成未熔合、未焊透、焊缝成形性不良等缺陷；焊接速度太慢,使焊接熔池温度过高,容易造成烧穿、焊瘤、背面焊缝余高超高等缺陷.
4.1.3焊丝伸出长度
焊丝伸出长度对焊缝质量起着决定性的作用,焊丝伸出长度过长,飞溅严重,气体保护效果较差；伸出长度过短,容易造成飞溅物堵塞喷嘴,影响气体保护效果,也影响操作者视线.
4.1.4焊接层次选择不当
药芯焊丝CO2气体保护焊单面焊双面成形焊接层次
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