气体保护实芯焊丝在金属结构行业中的应用和探讨

来源：塑胶五金网发布时间：2007-12-16 17:02:10点击率：

        国内外气体保护实芯焊丝发展概况
    气体保护焊工艺方法以其独特的优势，在工业发达国家制造业中得到广泛的应用。发展至今，美国气体保护实芯焊丝约占其焊材总量的31%，日本为41%，西欧达到53%。气体保护焊工艺的发展与金属结构制造密不可分。目前，在美国、日本、欧洲等发达国家和地区采用焊接结构件的比例不断增加，气体保护焊消耗的焊接金属材料重量约占全部焊接材料总重量的50%~75%。气体保护焊技术的发展，极大地提高了金属结构行业的制造技术水平。
    我国的气体保护实芯焊丝研制与开发始于50年代，但始终停留在研究阶段。近10年来气体保护实芯焊丝的发展较快，目前全国的气体保护实芯焊丝生产企业150余家，已从德国、瑞典、加拿大、日本等国及台湾地区引进各种生产设备近50套，国产或自行研制的设备100余条，生产能力达年产20多万吨。2002年全国焊材生产总量约为150万吨。实芯焊丝产量约25万吨，大约占焊材总量的17%左右，但与国外比较，还有很大差距。
1 气体保护实芯焊丝应用状况
    1.1 气体保护实芯焊丝的发展
    气体保护实芯焊丝伴随着金属结构焊接技术的发展而壮大，在我国“六五”和“七五”期间，为满足国家重点工程大型机械技术装备制造要求，引进国外先进的焊接技术和装备，对大型骨干机械企业进行技术改造，我国大型金属结构制造企业，通过与美国、德国、日本等国家的跨国公司合作制造大型金属结构，批量购买国外气体保护焊设备、焊材等器材，并且进行焊工培训。我们借助国外气体保护焊成熟技术和生产工艺，形成了我国大型金属结构行业气体保护焊生产能力，从根本上改变了金属结构行业的制造技术水平，推动我国气体保护焊技术的发展。90年代初至今的近10年时间，以1992年第1届“全国CO2焊接技术推广应用交流会”为契机，气体保护焊技术在金属结构行业中推广应用工作蓬勃发展，气体保护焊技术开发应用能力增加，应用工作从大型机械企业推广到中小型企业，而大型机械企业的气体保护焊应用也从合作产品的生产，推广到普通产品的生产中，气体保护焊设备、焊材、辅件基本实现国内供给，一批焊接设备、焊接材料、保护气体及辅件生产企业抓住市场时机，迅速发展壮大起来，逐渐形成了我国气体保护焊产业。
    1.2 气体保护实芯焊丝的应用
    随着我国大型骨干企业焊接技术改造，气体保护实芯焊丝在金属结构制造中得到广泛的应用，如太原重型机械（集团）公司、重型机械有限公司，大连重工集团有限公司、中信西阳矿机厂、北京煤机厂等企业，气体保护焊完成的焊接金属结构占其总重量的50~80%，在大型金属结构企业中发挥着不可替代的作用。气体保护焊主要用于制造大型桥式和门式起重机、4-23m3机械式挖掘机、1-6m3液压挖掘机、大型加压气化炉和焦炉等处理设备以及大型减速机、提升机、堆取料机、扎锻设备、氧气瓶压机、卫星发射架等大型设备。气体保护焊技术近年来在中小型企业的应用也有长足发展。
    80年代初至80年代后期，我国针对当时Q235、16Mn等主要结构钢生产的490MPa级CO2气体保护实芯焊丝，已实现部分自给，但大部分气体保护焊丝主要依靠从美国、日本、德国等国进口，目前我国CO2气体保护实芯焊丝已形成一定的生产规模，产量和质量也有很大的提高，针对Q235、Q345及Q390等结构钢的CO2气体保护焊实芯焊丝，能满足金属结构制造的要求，使用多的实芯焊丝主要有ER49-1和ER50-6两种，规格上主要有φ1.2mm、φ1.6mm两种，国内碳钢焊丝生产处于供大于求的状况，气体保护焊实芯焊丝的质量也有很大的差别。目前，国内形成一定生产规模、质量相对稳定的生产厂家有锦泰金属工业有限公司、大西洋焊丝制品有限公司、宜昌猴王焊丝有限公司、金狮焊接材料有限公司、常州华通焊丝有限公司、鄂州南塔特种焊接材料有限公司、哈尔滨威尔焊接有限公司等。600MPa级高强钢、不锈钢、铝及铝合金等实芯焊丝的几个生产厂家质量比较稳定（如金狮焊材公司、南塔特种焊材公司等）。700MPa级以上的高强钢焊丝、耐热钢焊丝的生产厂家较少（如威尔焊接公司等），对于800MPa级高强度钢、高合金钢、高韧性钢等特殊钢种实芯焊丝仍主要依靠进口。
    在我国“六五”和“七五”期间，我公司先后与美国、德国、日本等国家合作生产，为国家重点工程项目提供了一批重型机械装备。为了更好地满足合作产品的质量要求，在80年代初成功地引进CO2 气体保护焊工艺方法，其中日本松下S系列气保焊设备近100台，美国米勒公司CY-650焊机12台。在近年来技改中分别购买唐山松下KRⅡ500焊机50台、欧地希CPX-500焊机35台。目前，CO2 气保焊工艺方法在产品焊接中占80%以上，成为我国焊接生产的主要手段，各类焊丝年用量为200~300吨，品种有国内外的各种实芯焊丝，规格为φ1.2mm、φ1.4mm、φ1.5mm。保护气体主要采用CO2气体。少量用富氩混合气体保护。在焊丝中大部分强度为500~800MPa结构钢用焊丝，还有不锈钢、耐热钢、耐磨堆焊、有色金属等焊丝。以前焊丝主要从日本、德国、荷兰等国进口。近年来，随着我国的CO2 焊丝发展，除合作产品外，已全部实现焊接材料的国产化，有效地降低了制造成本。
2 推广应用中遇到的问题
    2.1 焊丝品种
    2.1.1 碳钢焊丝品种单一
    我国CO2碳钢焊丝只有ER49-1和ER50-6两个品种，用单一CO2气保焊时，有飞溅多、焊道成形凸起等缺点，我们在承受疲劳载荷的金属结构件或焊缝外观质量要求高的合作成品的焊接中，大多数采用富氩混合气体保护。一般只能选用ER50-6CO2焊丝，而美国的ER70S-2和日本YGW15焊丝，除硫、硅含量较低外，还添加了锆、钛和铅等脱氧剂，焊接时对钢板的表面绣、杂质不太敏感，因此在富氩混合气体保护焊时选用ER70S-2和YGW15焊丝比较合适。
    2.1.2 高强钢、耐热钢等焊丝生产厂家少
    近年来，随着企业产品结构的调整，焊接金属材料范围由常见的Q235、Q345向高强度钢（如Wel-ten80C）、高韧性钢、耐热钢（如21CrMo10）等领域拓展，而我国这类焊丝的生产厂家极少，往往出现供货周期长、价格高，不能满足生产要求。有的特殊钢种焊丝仍依赖进口。在实际生产中，对于以上钢种的焊接，只得选用进口焊丝或改变焊接工艺方法。
    2.2 焊丝结构不合理
    国外低碳钢焊丝Mn元素含量相当于ER49-1焊丝下限，焊丝拉拔、焊接工艺与力学性能均好于ER49-1焊丝。因受原材料和传统观念的影响，目前许多用户仍以ER49-1焊丝为主，该焊丝是仿前苏联产品，化学成分不合理，Mn元素含量偏高，不仅在焊接低碳钢时焊丝浪费，而且会给拔丝带来困难，增加退火处理工艺，根据多年试验与实践，ER50S-6焊丝送丝稳定、飞溅小、焊缝成形美观，焊丝熔敷金属强度与ER49-1相当，但其塑性、韧性优于ER49-1焊丝。因此，在焊接低碳钢时，应优选ER50S-6焊丝，使我国CO2焊丝结构趋于合理。
    2.3 CO2焊丝的焊接工艺性能
    通过这几年对国内外焊丝的研究与应用，我们感到国产焊丝的力学性能虽比国外同类焊丝差，但基本上能满足要求，而焊丝的工艺性能问题却比较突出，在一定程度上制约了CO2焊丝的发展。目前国产焊丝在挺度、送丝稳定性、飞溅、焊缝成形、适用性等方面与国外焊丝有一定的差距，远不能满足焊接生产发展的要求。
    2.4 焊丝的抗拉强度、翘距
    2.4.1焊丝的抗拉强度
    一般通过焊丝的抗拉强度来衡量焊丝的硬度，对推丝式送丝机构而言，焊丝的硬度是衡量其工艺性能的重要指标。焊丝的硬度与化学成份、拉拔工艺有关。目前国内的焊丝生产厂家和用户一般只重视焊丝的理化性能指标，忽视了抗拉强度指标，通过试验与实践，我们认为国产焊丝硬一些比较好，因此，我公司碳钢焊丝标准规定φ1.2mm焊丝的抗拉强度为1000~1200MPa,基本能保证送丝的稳定性（如锦泰、猴王、大西洋、华通等公司的焊丝）。
    2.4.2 焊丝的翘距
    焊丝的翘距对送丝也有一定的影响，翘距较大时，焊丝与导丝管磨擦，增大送丝阻力，它与焊丝生产中的矫直有关，我国使用的国外焊丝（φ1.2）翘距一般都小于5mm, 日本KC-50焊丝的翘距为零：而国产焊丝的翘距小于5mm的不多，这应引起厂家的足够重视。根据以上情况，我公司标准规定焊丝翘距应小于10mm以下。
    2.5 焊丝的镀铜质量
    目前焊丝镀铜采用化学镀和电镀两种方法。化学镀成本低、孔隙率小、镀层结合强度低，电镀成本高、孔隙率大、镀层结合强度高。日本焊丝一般采用电镀，西欧采用化学镀，我国则以化学镀为主，少数厂家采用电镀。
    2.5.1 镀铜层不均匀、结合力差、易掉铜屑
    在金相显微镜下观察日本KC-50焊丝，发现镀层比较均匀，无铜堆积现象<

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