藥芯焊絲電弧焊是依靠藥芯焊絲在高溫時,反應形成的熔渣和氣體聯合自行保護焊接區(qū)進行焊接的方法,也有外加保護氣體的。它與普通熔化極氣體電弧焊一樣,是以熔化的藥芯焊絲作為一個電極,母材金屬作為另一個電極,在兩極間燃燒電弧進行焊接。焊接奧氏體型不銹鋼時,通常外加CO2氣體來保護藥芯焊絲、熔池和母材金屬。與普通熔化極氣體保護焊的主要區(qū)別在于不用實心焊絲而用內部裝有焊劑混合物的藥芯焊絲。焊接時,在電弧熱的作用下,熔化狀態(tài)的焊劑材料、焊絲金屬、母材金屬和保護氣體相互之間發(fā)生冶金作用,同時形成一層較薄的液態(tài)熔渣包覆熔滴并覆蓋熔池,對熔池金屬形成又一層保護。實質上這種焊接方法是一種氣渣聯合保護的方法,如圖4-46所示。
藥芯焊絲氣體保護焊綜合了焊條電弧焊和熔化極氣體保護焊的優(yōu)點。其技術經濟性分析如下:
①. 熔敷速度(指單位電弧時間熔敷到焊縫中的金屬量)快
藥芯焊絲與藥皮焊條相比,可使用的電流大,電流密度更大,而且其填充系數(同一段焊絲中藥粉重量與金屬重量的百分比,即質量分數%)小于焊條藥皮涂料系數(有藥皮的同一段焊條上焊條藥皮重量與焊芯重量的百分比,即質量分數%),因此藥芯焊絲的熔敷速度明顯大于藥皮焊條。
②. 操作系數(指包括燃弧時間的實際焊接時間與總工時的時間之比)比較
藥芯焊絲與藥皮焊條相比,由于省去了更換焊條的時間,因此操作系數明顯提高;與實心焊絲相比,由于需要清渣工作,所以操作系數略低于實心焊絲。
③. 材料效率(指材料在焊件上實際熔敷金屬量與所用材料質量比)比較
藥芯焊絲的材料效率為78%~85%,實心焊絲高達90%,埋弧焊的材料效率為40%~55%,藥皮焊條為65%~70%。
④. 減少填充金屬比較
由于藥芯焊絲熔深較大,而且焊絲易于深入坡口底部,所以允許采用較大的坡口鈍邊和較小的坡口角度,減少了填充到焊縫金屬的數量。
藥芯焊絲與實心焊絲相比,其優(yōu)越之處主要表現在芯部焊藥的作用,由于藥芯焊絲的芯部加有穩(wěn)弧劑、造渣劑和合金劑,從而使電弧燃燒穩(wěn)定,熔滴過渡平穩(wěn),克服了實心焊絲在施焊過程中的飛濺大、表面成形差等疵病;并能提高全位置焊接的適應性。另外,由于藥芯焊絲可通過金屬管坯和藥芯兩種途徑過渡合金元素,有助于合金元素的調整,同時使焊縫金屬力學性能特別是沖擊性能得到提高,并且也使焊縫金屬耐腐蝕性得到提高。
綜上所述,藥芯焊絲氣體保護電弧焊與熔化極氣體保護焊和焊條電弧焊相比,具有獨有的高效率、良好的適應性和經濟性。
藥芯焊絲氣體保護焊焊接奧氏體型不銹鋼時,可采用機械化焊接,但通常使用廣泛的是手工操作焊接方法。焊接設備選用普通的CO2焊接設備即可,焊接電源采用直流平特性。保護氣體選用CO2氣體;也可采用CO2+Ar混合氣體,若氬氣比例過高時,反而會使焊縫中形成氣孔
藥芯焊絲斷面結構參見本書的圖2-1。O形斷面藥芯焊絲由于焊絲內部的焊劑不導電,電弧易沿鋼皮旋轉,當直徑較大時,電弧穩(wěn)定性較差,飛濺增大,焊縫成分可能出現不夠均勻的現象。直徑為$2.4mm的藥芯焊絲在生產上得到應用。折疊式焊絲因管坯在整個斷面上分布比較均勻,藥芯焊絲內部亦能導電,所以電弧燃燒穩(wěn)定,焊絲熔化均勻,冶金反應充分,容易獲得優(yōu)質的焊縫。直徑大于2.4mm時應用它,更能顯出這些優(yōu)勢。
藥芯焊絲氣體保護焊的焊接參數主要有焊接電流、電弧電壓、焊接速度、焊絲伸出長度和保護氣體流量等。當其他條件不變時,焊接電流與送絲速度成正比;焊接電流變化時,電弧電壓要相應的變化;采用純CO2氣體保護時,通常采用長弧法焊接,焊接電流調節(jié)范圍廣,可達200~700A,電弧電壓為25~35V。焊絲伸出長度太長會使電弧不穩(wěn)定,飛濺過大;焊絲伸出長度過短,會造成過多的飛濺物堵塞噴嘴,使氣體保護不好,焊縫中易產生氣孔。通常焊絲伸出長度為19~38mm。平焊位置時焊槍前進方向與焊件之間的傾角為2°~15°;焊接角焊縫時為40°~50°。如果角度太大,會降低氣體保護效果。YA002-2藥芯焊絲焊接奧氏體型不銹鋼的焊接參數見表4-50,不銹鋼藥芯焊絲CO2保護焊工藝參數見表4-51。