氣體保護(hù)實(shí)芯焊絲在金屬結(jié)構(gòu)行業(yè)中的應(yīng)用和探討

來源：塑膠五金網(wǎng)發(fā)布時間：2007-12-16 17:02:10點(diǎn)擊率：

        國內(nèi)外氣體保護(hù)實(shí)芯焊絲發(fā)展概況
    氣體保護(hù)焊工藝方法以其獨(dú)特的優(yōu)勢，在工業(yè)發(fā)達(dá)國家制造業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用。發(fā)展至今，美國氣體保護(hù)實(shí)芯焊絲約占其焊材總量的31%，日本為41%，西歐達(dá)到53%。氣體保護(hù)焊工藝的發(fā)展與金屬結(jié)構(gòu)制造密不可分。目前，在美國、日本、歐洲等發(fā)達(dá)國家和地區(qū)采用焊接結(jié)構(gòu)件的比例不斷增加，氣體保護(hù)焊消耗的焊接金屬材料重量約占全部焊接材料總重量的50%~75%。氣體保護(hù)焊技術(shù)的發(fā)展，極大地提高了金屬結(jié)構(gòu)行業(yè)的制造技術(shù)水平。
    我國的氣體保護(hù)實(shí)芯焊絲研制與開發(fā)始于50年代，但始終停留在研究階段。近10年來氣體保護(hù)實(shí)芯焊絲的發(fā)展較快，目前全國的氣體保護(hù)實(shí)芯焊絲生產(chǎn)企業(yè)150余家，已從德國、瑞典、加拿大、日本等國及臺灣地區(qū)引進(jìn)各種生產(chǎn)設(shè)備近50套，國產(chǎn)或自行研制的設(shè)備100余條，生產(chǎn)能力達(dá)年產(chǎn)20多萬噸。2002年全國焊材生產(chǎn)總量約為150萬噸。實(shí)芯焊絲產(chǎn)量約25萬噸，大約占焊材總量的17%左右，但與國外比較，還有很大差距。
1 氣體保護(hù)實(shí)芯焊絲應(yīng)用狀況
    1.1 氣體保護(hù)實(shí)芯焊絲的發(fā)展
    氣體保護(hù)實(shí)芯焊絲伴隨著金屬結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)的發(fā)展而壯大，在我國“六五”和“七五”期間，為滿足國家重點(diǎn)工程大型機(jī)械技術(shù)裝備制造要求，引進(jìn)國外先進(jìn)的焊接技術(shù)和裝備，對大型骨干機(jī)械企業(yè)進(jìn)行技術(shù)改造，我國大型金屬結(jié)構(gòu)制造企業(yè)，通過與美國、德國、日本等國家的跨國公司合作制造大型金屬結(jié)構(gòu)，批量購買國外氣體保護(hù)焊設(shè)備、焊材等器材，并且進(jìn)行焊工培訓(xùn)。我們借助國外氣體保護(hù)焊成熟技術(shù)和生產(chǎn)工藝，形成了我國大型金屬結(jié)構(gòu)行業(yè)氣體保護(hù)焊生產(chǎn)能力，從根本上改變了金屬結(jié)構(gòu)行業(yè)的制造技術(shù)水平，推動我國氣體保護(hù)焊技術(shù)的發(fā)展。90年代初至今的近10年時間，以1992年第1屆“全國CO2焊接技術(shù)推廣應(yīng)用交流會”為契機(jī)，氣體保護(hù)焊技術(shù)在金屬結(jié)構(gòu)行業(yè)中推廣應(yīng)用工作蓬勃發(fā)展，氣體保護(hù)焊技術(shù)開發(fā)應(yīng)用能力增加，應(yīng)用工作從大型機(jī)械企業(yè)推廣到中小型企業(yè)，而大型機(jī)械企業(yè)的氣體保護(hù)焊應(yīng)用也從合作產(chǎn)品的生產(chǎn)，推廣到普通產(chǎn)品的生產(chǎn)中，氣體保護(hù)焊設(shè)備、焊材、輔件基本實(shí)現(xiàn)國內(nèi)供給，一批焊接設(shè)備、焊接材料、保護(hù)氣體及輔件生產(chǎn)企業(yè)抓住市場時機(jī)，迅速發(fā)展壯大起來，逐漸形成了我國氣體保護(hù)焊產(chǎn)業(yè)。
    1.2 氣體保護(hù)實(shí)芯焊絲的應(yīng)用
    隨著我國大型骨干企業(yè)焊接技術(shù)改造，氣體保護(hù)實(shí)芯焊絲在金屬結(jié)構(gòu)制造中得到廣泛的應(yīng)用，如太原重型機(jī)械（集團(tuán)）公司、重型機(jī)械有限公司，大連重工集團(tuán)有限公司、中信西陽礦機(jī)廠、北京煤機(jī)廠等企業(yè)，氣體保護(hù)焊完成的焊接金屬結(jié)構(gòu)占其總重量的50~80%，在大型金屬結(jié)構(gòu)企業(yè)中發(fā)揮著不可替代的作用。氣體保護(hù)焊主要用于制造大型橋式和門式起重機(jī)、4-23m3機(jī)械式挖掘機(jī)、1-6m3液壓挖掘機(jī)、大型加壓氣化爐和焦?fàn)t等處理設(shè)備以及大型減速機(jī)、提升機(jī)、堆取料機(jī)、扎鍛設(shè)備、氧氣瓶壓機(jī)、衛(wèi)星發(fā)射架等大型設(shè)備。氣體保護(hù)焊技術(shù)近年來在中小型企業(yè)的應(yīng)用也有長足發(fā)展。
    80年代初至80年代后期，我國針對當(dāng)時Q235、16Mn等主要結(jié)構(gòu)鋼生產(chǎn)的490MPa級CO2氣體保護(hù)實(shí)芯焊絲，已實(shí)現(xiàn)部分自給，但大部分氣體保護(hù)焊絲主要依靠從美國、日本、德國等國進(jìn)口，目前我國CO2氣體保護(hù)實(shí)芯焊絲已形成一定的生產(chǎn)規(guī)模，產(chǎn)量和質(zhì)量也有很大的提高，針對Q235、Q345及Q390等結(jié)構(gòu)鋼的CO2氣體保護(hù)焊實(shí)芯焊絲，能滿足金屬結(jié)構(gòu)制造的要求，使用多的實(shí)芯焊絲主要有ER49-1和ER50-6兩種，規(guī)格上主要有φ1.2mm、φ1.6mm兩種，國內(nèi)碳鋼焊絲生產(chǎn)處于供大于求的狀況，氣體保護(hù)焊實(shí)芯焊絲的質(zhì)量也有很大的差別。目前，國內(nèi)形成一定生產(chǎn)規(guī)模、質(zhì)量相對穩(wěn)定的生產(chǎn)廠家有錦泰金屬工業(yè)有限公司、大西洋焊絲制品有限公司、宜昌猴王焊絲有限公司、金獅焊接材料有限公司、常州華通焊絲有限公司、鄂州南塔特種焊接材料有限公司、哈爾濱威爾焊接有限公司等。600MPa級高強(qiáng)鋼、不銹鋼、鋁及鋁合金等實(shí)芯焊絲的幾個生產(chǎn)廠家質(zhì)量比較穩(wěn)定（如金獅焊材公司、南塔特種焊材公司等）。700MPa級以上的高強(qiáng)鋼焊絲、耐熱鋼焊絲的生產(chǎn)廠家較少（如威爾焊接公司等），對于800MPa級高強(qiáng)度鋼、高合金鋼、高韌性鋼等特殊鋼種實(shí)芯焊絲仍主要依靠進(jìn)口。
    在我國“六五”和“七五”期間，我公司先后與美國、德國、日本等國家合作生產(chǎn)，為國家重點(diǎn)工程項(xiàng)目提供了一批重型機(jī)械裝備。為了更好地滿足合作產(chǎn)品的質(zhì)量要求，在80年代初成功地引進(jìn)CO2 氣體保護(hù)焊工藝方法，其中日本松下S系列氣保焊設(shè)備近100臺，美國米勒公司CY-650焊機(jī)12臺。在近年來技改中分別購買唐山松下KRⅡ500焊機(jī)50臺、歐地希CPX-500焊機(jī)35臺。目前，CO2 氣保焊工藝方法在產(chǎn)品焊接中占80%以上，成為我國焊接生產(chǎn)的主要手段，各類焊絲年用量為200~300噸，品種有國內(nèi)外的各種實(shí)芯焊絲，規(guī)格為φ1.2mm、φ1.4mm、φ1.5mm。保護(hù)氣體主要采用CO2氣體。少量用富氬混合氣體保護(hù)。在焊絲中大部分強(qiáng)度為500~800MPa結(jié)構(gòu)鋼用焊絲，還有不銹鋼、耐熱鋼、耐磨堆焊、有色金屬等焊絲。以前焊絲主要從日本、德國、荷蘭等國進(jìn)口。近年來，隨著我國的CO2 焊絲發(fā)展，除合作產(chǎn)品外，已全部實(shí)現(xiàn)焊接材料的國產(chǎn)化，有效地降低了制造成本。
2 推廣應(yīng)用中遇到的問題
    2.1 焊絲品種
    2.1.1 碳鋼焊絲品種單一
    我國CO2碳鋼焊絲只有ER49-1和ER50-6兩個品種，用單一CO2氣保焊時，有飛濺多、焊道成形凸起等缺點(diǎn)，我們在承受疲勞載荷的金屬結(jié)構(gòu)件或焊縫外觀質(zhì)量要求高的合作成品的焊接中，大多數(shù)采用富氬混合氣體保護(hù)。一般只能選用ER50-6CO2焊絲，而美國的ER70S-2和日本YGW15焊絲，除硫、硅含量較低外，還添加了鋯、鈦和鉛等脫氧劑，焊接時對鋼板的表面繡、雜質(zhì)不太敏感，因此在富氬混合氣體保護(hù)焊時選用ER70S-2和YGW15焊絲比較合適。
    2.1.2 高強(qiáng)鋼、耐熱鋼等焊絲生產(chǎn)廠家少
    近年來，隨著企業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的調(diào)整，焊接金屬材料范圍由常見的Q235、Q345向高強(qiáng)度鋼（如Wel-ten80C）、高韌性鋼、耐熱鋼（如21CrMo10）等領(lǐng)域拓展，而我國這類焊絲的生產(chǎn)廠家極少，往往出現(xiàn)供貨周期長、價格高，不能滿足生產(chǎn)要求。有的特殊鋼種焊絲仍依賴進(jìn)口。在實(shí)際生產(chǎn)中，對于以上鋼種的焊接，只得選用進(jìn)口焊絲或改變焊接工藝方法。
    2.2 焊絲結(jié)構(gòu)不合理
    國外低碳鋼焊絲Mn元素含量相當(dāng)于ER49-1焊絲下限，焊絲拉拔、焊接工藝與力學(xué)性能均好于ER49-1焊絲。因受原材料和傳統(tǒng)觀念的影響，目前許多用戶仍以ER49-1焊絲為主，該焊絲是仿前蘇聯(lián)產(chǎn)品，化學(xué)成分不合理，Mn元素含量偏高，不僅在焊接低碳鋼時焊絲浪費(fèi)，而且會給拔絲帶來困難，增加退火處理工藝，根據(jù)多年試驗(yàn)與實(shí)踐，ER50S-6焊絲送絲穩(wěn)定、飛濺小、焊縫成形美觀，焊絲熔敷金屬強(qiáng)度與ER49-1相當(dāng)，但其塑性、韌性優(yōu)于ER49-1焊絲。因此，在焊接低碳鋼時，應(yīng)優(yōu)選ER50S-6焊絲，使我國CO2焊絲結(jié)構(gòu)趨于合理。
    2.3 CO2焊絲的焊接工藝性能
    通過這幾年對國內(nèi)外焊絲的研究與應(yīng)用，我們感到國產(chǎn)焊絲的力學(xué)性能雖比國外同類焊絲差，但基本上能滿足要求，而焊絲的工藝性能問題卻比較突出，在一定程度上制約了CO2焊絲的發(fā)展。目前國產(chǎn)焊絲在挺度、送絲穩(wěn)定性、飛濺、焊縫成形、適用性等方面與國外焊絲有一定的差距，遠(yuǎn)不能滿足焊接生產(chǎn)發(fā)展的要求。
    2.4 焊絲的抗拉強(qiáng)度、翹距
    2.4.1焊絲的抗拉強(qiáng)度
    一般通過焊絲的抗拉強(qiáng)度來衡量焊絲的硬度，對推絲式送絲機(jī)構(gòu)而言，焊絲的硬度是衡量其工藝性能的重要指標(biāo)。焊絲的硬度與化學(xué)成份、拉拔工藝有關(guān)。目前國內(nèi)的焊絲生產(chǎn)廠家和用戶一般只重視焊絲的理化性能指標(biāo)，忽視了抗拉強(qiáng)度指標(biāo)，通過試驗(yàn)與實(shí)踐，我們認(rèn)為國產(chǎn)焊絲硬一些比較好，因此，我公司碳鋼焊絲標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定φ1.2mm焊絲的抗拉強(qiáng)度為1000~1200MPa,基本能保證送絲的穩(wěn)定性（如錦泰、猴王、大西洋、華通等公司的焊絲）。
    2.4.2 焊絲的翹距
    焊絲的翹距對送絲也有一定的影響，翹距較大時，焊絲與導(dǎo)絲管磨擦，增大送絲阻力，它與焊絲生產(chǎn)中的矯直有關(guān)，我國使用的國外焊絲（φ1.2）翹距一般都小于5mm, 日本KC-50焊絲的翹距為零：而國產(chǎn)焊絲的翹距小于5mm的不多，這應(yīng)引起廠家的足夠重視。根據(jù)以上情況，我公司標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定焊絲翹距應(yīng)小于10mm以下。
    2.5 焊絲的鍍銅質(zhì)量
    目前焊絲鍍銅采用化學(xué)鍍和電鍍兩種方法?；瘜W(xué)鍍成本低、孔隙率小、鍍層結(jié)合強(qiáng)度低，電鍍成本高、孔隙率大、鍍層結(jié)合強(qiáng)度高。日本焊絲一般采用電鍍，西歐采用化學(xué)鍍，我國則以化學(xué)鍍?yōu)橹?，少?shù)廠家采用電鍍。
    2.5.1 鍍銅層不均勻、結(jié)合力差、易掉銅屑
    在金相顯微鏡下觀察日本KC-50焊絲，發(fā)現(xiàn)鍍層比較均勻，無銅堆積現(xiàn)象<

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