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,熔化狀態的焊劑材料、焊絲金屬、母材金屬和保護氣體相互之間發生冶金作用,同時形成一層較薄的液態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弧劑、造渣劑和合金劑,從而使電弧燃燒穩定,熔滴過渡平穩,克服了實心焊絲在施焊過程中的飛濺大、表面成形差等疵??;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,所以電弧燃燒穩定,焊絲熔化均勻,冶金反應充分,容易獲得優質的焊縫。直徑大于2.4mm時應用它,更能顯出這些優勢。
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。