药芯焊丝电弧焊工艺分析及其应用研究

摘 要：文章主要对药芯焊丝电弧焊工艺特点与应用形式进行研究，具体是基于药芯焊丝电弧焊具有工艺性能良好、生产效率较高等特点，对其在掘进机截割头制造过程中的具体应用进行解析，最后药芯焊丝电弧焊的应用要点进行概括，希望该焊接手段在我国制造行业将会获得更大的应用空间。

关键词：药芯焊丝；电弧焊；工艺分析；掘进机截割头；应用形式

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

药芯焊丝电弧焊方法（FMAW）是在熔化极气体保护焊（GMAW）上发展起来的，与GMAW工作原理类似，FMAW能够利用连贯性的电弧热达到熔化焊接接头金属的目标，从而有效的将焊丝和工件衔接在一起[1]。FMAW焊丝为管状构造，电弧维护是药芯内药剂分解的气体（通常为CO2）。基于药芯焊丝电弧焊可以实现优化工艺性能等实况，本文对其工艺特点与在工业制造领域具体应用形式进行研究。

1 药芯焊丝电弧焊工艺特点分析

（1）焊接工艺性能优良。与实芯焊丝气保护焊相比较，药芯焊丝电弧焊在获得优良焊缝金属方面体现出巨大优越性。对其原因进行剖析，主要是由于药芯内存有稳弧剂与造渣剂，从而保证电弧的稳定性与柔韧性，熔滴过渡环节的均匀性，残渣溅出量的极少性与易脱落性，焊道的优质性。（2）生产效率高。焊接生产效率可以由熔敷速度间接体现出来。对于药芯焊丝电弧焊而言，因为药芯导电性不强，且大部分电流汇聚在横截面积较小的金属位置，所以焊接电流密度变大，焊丝熔敷速率势必会提高。与手工电弧焊相比较，药芯焊丝电弧焊熔敷速度更大，两者速度比大概为1：4。基于电弧焊熔敷速度又与焊丝半径相关联这一实况，适度减少焊丝半径，可以确定增加熔敷速度的效果，目前科研人员正研究半径（r≤010.8mm）的藥芯半径。（3）焊接成本相对较低。相关资料记载，药芯焊丝CO2保护焊的成本花销不足手工电弧焊的90%。尽管其成本与实芯焊丝CO2大体持平，但是仅仅是药芯焊丝成本略高于实芯焊丝，其他方面制造成本均低于实芯焊丝[2]。这能够间接的推测出随着药芯焊丝的改良发展，以及其单价的压缩，药芯焊丝电弧焊的经费开销势必会低于实芯焊丝CO2保护焊。

2 药芯焊丝电弧焊在掘进机截割头制造中的应用分析

（1）焊接方法的选择。为了确保药芯焊丝电弧焊在掘进机截割头焊接质量，对焊接方式方法进行正确选择是极为必要的，从而降低淬硬与冷裂纹等现象出现的概率，当然掘进机截割头的焊接质量也得到根本性保障。参照药芯焊丝电弧焊的工艺性能，在对掘进机截割头焊接之时可以采用熔渣-气体联合保护这一焊接方法，这一焊接方法实质上就是将药芯焊丝与CO2气体作为维护的方法。应用原理与气体保护焊大体一致，只是焊丝内部的焊剂混合物、焊丝与焊件金属在与维护气体发生冶炼反应的过程中，产出薄薄的一层液态熔渣，利用该焊接方法可以对掘进机截割头装置的完整性起到维护作用。

（2）焊接材料的选择。基于截割头与齿座材质上存在差异性这一实况，药芯焊丝在选择过程中始终要遵循焊缝与材质一致的原则，依据《焊接性试验 斜Y型坡口焊接裂纹试验方法》中的试验状况，选择那些产效高、易操作的药芯焊丝。优质型焊接材料可以使金属接头熔敷效率高达90%，同时压缩了电弧溅出量，保证了焊缝的平整性，为自动化机械式焊接目标的实现提供基础条件。

（3）焊接参数的选择。在对焊接参数选择之时，不但要使接头的熔敷性以及焊缝塑型质量有所保障，同时要对影响焊头性能的其他要素进行整体分析。参照线能量计算与工艺评价结果可以编制出焊接参数（见表1）。

（4）掘进机截割头施工方案的编制。首先，药芯焊丝电弧焊焊接技术应用之前，务必要做好焊接钢板表皮水分、坡口氧化皮、锈迹、污脂等杂物的清除工作；其次，做好装配定位焊缝的选择工作，其理想焊缝应该同属一个类别，在对掘进机截割头的焊接进程中，点固焊焊缝长度取值范围为30～50mm，高度被设置为6mm，间距200～300mm，施焊过程中每侧定位焊必须要保证2次；再次，焊件配对不能采取强行手段，那么为了确保配对质量，焊接工作开展之前应该细致的查看点固焊点质量，在有所保障之时才能开展掘进机截割头焊接工作；最后，药芯焊丝电弧焊采用多层多道焊接模式，打底焊在焊缝环节应用是必要的，焊缝的打底焊厚度一般控制在5～6mm之间。另外，在对掘进机截割头焊接过程中技术人员应该提高对V形坡口施焊环节的重视程度，务必要在单侧实施焊接手段，焊枪倾向于立板，达到增加掘进机截割头熔合性的目标。

3 药芯焊丝电弧焊的应用要点

目前，在工业制造行业中，气保护型药芯焊丝已经获得较高应用率，其与实芯焊丝GMAW方法相比较，操作上更能出简易性。气保护型药芯焊丝在焊接过程中，对焊丝干伸长度体现出较高的的敏感性，在干伸长度增加的情况下，焊丝熔敷速度将会有显著的提升[3]。所以，可以推测的是一旦气保护药芯焊丝缺少气体保护的辅助时，其可允许的干伸长度就会受到制约。为了确保药芯焊丝电弧焊焊接质量，获得较高水平的熔敷效率，适度的增加焊丝长度是极为有效的对策。理论上讲，药芯焊丝电弧焊应用过程中采用长型干伸长度开展焊接工作，并应用带有抽除焊接烟尘的绝缘套管式焊枪。FCAW的应用范围是较为广阔的，在普通钢结构、特质型高强钢厚构件等焊接环节中均有所应用。并且，FCAW在化工设施厂、土建与采矿机械等领域的应用，发挥了修复焊缝的作用。

4 结束语

由全文论述的内容，对药芯焊丝电弧焊的工艺特点有了一个较为全面的了解，并且知道了其在掘进机截割头施焊过程中的应用选好焊接方法，设定焊接参数均是优化焊接质量的有效对策。FCAW作为GMAW改良发展的焊接形式，在低碳钢、合金钢以及不锈钢等焊接环节中的应用大幅度提升了生产效率，优化了焊接质量。

参考文献：

[1]陈和兴，易江龙.海洋工程焊接技术现状与分析[J].中国材料进展，2015（12）：938-943.

[2]孙咸.工程应用中的钛型CO_2气体保护药芯焊丝熔滴过渡[J].金属加工（热加工），2014（06）：87-90.

[3]隋永莉，吴宏.我国长输油气管道自动焊技术应用现状及展望[J].油气储运，2014（09）：913-921.

作者简介：赵阳（1981-），男，河北唐山人，本科，助理工程师，研究方向：电焊机操作、控制、焊接工艺。