实芯焊丝知识讲座综述Word文档格式.docx

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焊丝牌号举例：

优质品。

（S、P含量均≤0.03％）含Si量≤1%含Mn量约2％

含碳量约0.08％焊丝

各类实芯焊丝的牌号及其化学成份见表2－2。

注：

1.本表汇集了GB/T14957－1994、GB/T14958－1994和YB5092－2005中相关内容

2.表2－2只列出了标准其中一部分牌号的化学成份

2.1.2气体保护电弧焊用碳钢、低合金钢焊丝

根据GB/T8110－1995《气体保护电弧焊用碳钢、低合金钢焊丝》的规定（该国标等效采用美国AWSA5.18-1993标准），焊丝的型号时按强度级别和成分类型命名的。

以字母“E”开头，其具体的编制方法为：

附加化学成分，直接用元素符号表示化学成分分类代号，用数或字母表示熔敷金属抗拉强度的最小值表示实芯焊丝

焊丝型号举例：

含有Mn元素

焊丝化学成分为铬钼系

熔敷金属抗拉强度的最小值为550MPa焊丝（实芯焊丝）其化学成分和熔敷金属力学性能分别列于表2-3和表2-4

表2-3气体保护电弧焊用碳钢、低合金钢焊丝的型号及化学成分（％）

1.焊丝中铜含量包括镀铜层。

2．型号中字母“L”表示含碳量低的焊丝。

3．表中内容摘自GB/T8110-1995标准。

注:

1.ER50-2、ER50-3、ER50-4、ER50-5、ER50-6、ER50-7型焊丝，当延伸率超过最低值时，每增加1％，屈服强度和抗拉强度可减少10MPa,但抗拉强度最低值不得小于480MPa,屈服强度的最低值不得小于400MPa。

2.表中内容摘自GB/T8110－1995标准。

2.2焊丝的表面质量、尺寸及允许偏差

2.2.1焊丝的表面质量

2.2.1.1焊丝表面必须光滑平整，不应有毛刺、划痕、锈蚀和氧化皮等，也不应有其他

对焊接性能或焊接设备操作性能具有不良影响的杂质。

2.2.1.2焊丝的镀铜层要均匀牢固，用缠绕法检查镀铜层的结合力时，应不出现起鳞与剥离现象。

2.2.2焊丝的尺寸及允许偏差

填充填充焊丝的长度为1000±

10mm。

焊丝的直径及允许偏差见表2-5

表中内容摘自GB/T8110－1995标准。

2.2.3焊丝的松弛直径和翘距

焊丝在生产过程中，每个工序都对焊丝的松弛直径和翘距有要求。

松弛直径就是从焊丝盘（卷）上截取足够长度的焊丝，不受拘束地放在平面上，所形成圆或圆弧地直径。

翘距就是从焊丝盘（卷）上截取足够长度地焊丝，不受拘束地放在平面上，焊丝翘起地最高点到平面上地距离。

焊丝的松弛直径和翘距要求见表2-6

2.3焊丝的实验方法

焊丝的实验包括焊丝的化学分析、熔敷金属力学性能实验、射线探伤实验、镀铜层结合力、焊丝的拉伸实验等几类。

2.3.1焊丝的化学分析

焊丝的化学分析实验应取自成品焊丝，并备足有足够重复分析用的试样，焊丝的化学分析方法可按供需双方协商的任何方法进行。

2.3.2熔敷金属力学性能实验

熔敷金属力学性能实验用的焊丝直径为1.2mm或1.6mm，如果生产其他直径的焊丝，可采用直径接近1.2mm或1.6mm的焊丝进行实验。

焊丝的试件材料应与焊丝的成分大致相当，当试件材料与焊丝有差别时，试件坡口表面及垫板应堆焊隔离层，使用的焊丝应与实验焊丝相同，隔离层厚度在加工后应大于3mm，在确保熔敷金属不受试件材料影响的情况下，也可采用其他方法。

试件在水平位置焊接，焊接后角变形大于5°

应予报废。

试件焊后不允许矫正，可采取反变形或拘束的方法防止角变形。

试件在焊接过程中应保持层（道）间温度。

如果要必须中断焊接，在中断期间允许将试件在静止的空气中冷却到室温。

必要时，应按标准要求进行一次中间热处理。

焊后热处理时，应在冲击试样和拉伸试样加工之前，试件放入炉内时，炉温不得高于310℃，最大加热速度为200℃/h，加热到标准规定的热处理温度后保温1h，然后开始冷却，最大冷却速度为170℃/h，当冷却到310℃时，可从炉中取出试件，在静止的空气中冷却。

然后，按标准规定的尺寸加工取样做熔敷金属拉伸实验、熔敷金属V型缺口冲击实验。

2.3.3射线探伤实验

焊缝射线探伤实验应在试件截取拉伸试样。

冲击试样之前进行，射线探伤前应去掉垫板，在评定焊缝射线探伤底片时，试件两端25mm应不予考虑。

2.3.4镀铜层结合力

将焊丝在一根金属圆棒上紧密缠绕10～15圈，放大30～50倍检查镀铜层。

金属圆棒直径应符合表2-7规定。

2.3.5焊丝的拉伸实验

焊丝拉伸实验的试样取自成品焊丝，试样长度为200～250mm。

2.4焊丝的检验规则

成品焊丝由制造厂技术检验部门按批检验，每批焊丝应由铜一炉号、同一规格、以同样制造工艺生产的焊丝组成。

每批焊丝中按盘（卷）、筒数任选3％，但不少于两盘（卷）、筒，分别取样进行化学分析。

焊丝直径用精度为0.01mm的量具，在同一横截面两个互相垂直方向测量，测量部位不少于两处。

每批焊丝中按盘（卷）、筒数任选1％，但不少于两盘（卷）、筒，分别取样检查镀铜层的结合力、焊丝的抗拉强度、焊丝的松弛直径和翘距。

任何一项检验不合格时，该项检验应加倍复验。

当复验拉伸实验时，抗拉强度、屈服强度及伸长率同时作为复验项目。

其试样取自原来的试件或新焊的试件，复验结果均应符合对该项检验的要求。

2.5焊丝的缠绕、包装、标志及质量证明书2.5.1焊丝的缠绕要求

焊丝以焊丝盘、焊丝卷及焊丝筒的形式供货。

焊丝盘、衬圈、焊丝筒的材料和设计应能使焊丝在正常搬动或使用时不损坏，焊丝盘应清洁和干燥，以保证焊丝清洁。

每个焊丝盘、焊丝卷、焊丝筒上的焊丝应是同一批号连续长度的焊丝，焊丝不允许由紊乱、折弯、打结等。

焊丝的起始端应牢固、明显易找。

焊丝盘和焊丝圈的尺寸分别见表2-8和2-9

表2-8焊丝盘的尺寸mm

表2-9焊丝卷的尺寸mm

缠绕在焊丝盘、焊丝卷上的焊丝重量要求见表2-10

表2-10焊丝盘、焊丝卷上的焊丝重量

2.5.2焊丝的包装

焊丝的包装应采用内、外包装。

采用适当形式的内包装，以利于焊丝的防锈蚀和存放；

采用适当形式的外包装，以防止焊丝在运输和存放过程中损坏。

2.5.3标志

每件焊丝的外包装应标有：

焊丝型号和批号、规格、净重、制造厂名称、生产日期。

每件焊丝的内包装应用标签或其他方法标有：

焊丝型号和本标准号、批号、检验号、规格、净重、制造厂名称。

2.5.4质量说明书

制造厂对每一批焊丝，根据实际检验结果出具质量说明书，当用户提出要求时，制造厂应提供检验结果的副本。

三焊接材料的选用原则

正确地选用焊接材料对提高焊接质量、保证产品使用性能、提高设备使用寿命、降低生产成本等具有重要的作用

3.1焊接材料选用的原则

应根据母材的化学成分、力学性能、焊接性能结合工件的结构特点和使用条件综合考虑选用焊接材料，必要时通过试样确定

3.1.1等强度原则

所谓等强度，是指所选用焊接材料熔敷金属的抗拉强度与被焊母材金属的抗拉强度相等或相近。

这是焊接结构钢常用的基本原则。

3.1.2等韧性原则

所谓等韧性，是指所选用焊接材料熔敷金属的韧性与被焊母材金属的韧性相等或相近。

当焊接结构的破坏不是强度不够，而是韧性不足导致脆断，就要选用熔敷金属强度略低于母材金属，而韧性相等或相近的焊接材料。

往往用于高强度钢焊接。

3.1.3等成分原则

所谓等成分，是指选用的焊接材料熔敷金属的化学成分符合或接近母材金属。

这是不锈钢和耐热钢焊接时，选用焊接材料的基本原则。

此外，还要考虑焊接使用条件、施焊工作条件和经济性。

3.2相同材料焊接时焊接材料的选用

3.2.1碳素钢、碳锰低合金钢的焊缝应保证力学性能，且不应超过母材标准规定的抗拉强度的上限。

故可按等强度原则选用焊接材料。

3.2.2铬钼低合金钢焊缝应保证化学成分和力学性能，且需控制抗拉强度上限。

3.2.3低温用低合金钢的焊接，应保证焊缝金属的力学性能，特别时要保证夏比V形低温冲击韧性。

3.2.4不锈钢焊接，应确保焊缝金属的力学性能和耐腐蚀性能。

一般情况下，是参照母材的牌号，选用与母材成分相同或相近的焊接材料。

由于碳含量对不锈钢的耐腐蚀性能影响较大，因此选用焊接材料熔敷金属的含碳量不得高于母材。

3.3异种钢焊接时焊材的选用

异种钢焊接在熔合线附近，由于合金元素稀释及碳的迁移而形成一过渡区，该过渡区可能引起性能降低，甚至出现裂纹。

必须正确的先用焊接材料。

JB/T4709-2000《钢制压力容器焊接规程》对异种钢焊接焊材选用，提出了以下的一般原则：

3.3.1对于不同钢号的碳钢、低合金钢之间焊缝金属应保证力学性能。

当焊缝承受应力不高时，或不是主要受力焊缝推荐采用与强度级别较低的母材相匹配的焊接材料，即

所谓就低不就高的原则。

3.3.2碳素钢、低合金钢与奥氏体高合金钢之间的焊缝金属应保证抗裂性能和力学性能。

推荐采用铬镍含量较奥氏体高合金钢母材高的焊接材料。

3.3.3不锈钢复合板的焊接也是异种钢焊接，其基层的焊缝金属应保证力学性能，且需控制抗拉强度上限，复层的焊缝金属应保证耐腐蚀性能，当有力学性能要求时还应保证力学性能。

四焊接施工技术及焊接缺陷的防止

对于任何一种焊接工艺方法，即使采用同一种焊丝进行焊接，焊缝金属的性能除受母材种类、板厚等条件的影响外，也还要受到焊接条件、热处理条件及焊接环境等因素的影响，所以选择合适的焊接施工技术是获得高质量的焊接接头的必要条件。

4.1焊接施工技术

4.1.1焊接工艺参数的影响

焊接时，为保护焊接质量而选定的诸物理量（例如，焊接电流、电弧电压、焊接速度线能量等）的总称叫焊接工艺参数。

4.1.1.1焊接电流、电弧电压与焊接速度

焊接电流与电弧电压是影响焊丝熔化量、电弧热量及电弧稳定性的重要参数。

焊接电流增加则焊丝熔化量增加，焊缝宽度加大，余高加高。

同时因电弧热量增加，向母材的输入热增加，电弧吹力加大，导致熔深也增大。

电弧电压是配合焊接电流决定电弧长度的因子，对电弧的稳定性、飞溅颗粒的大小及数量、焊道形状、熔深及焊接气孔等均有很大影响。

提高电弧电压，使电弧长度增加，焊缝变宽，而熔深及余高也随之减小。

电弧电压过高，弧长过长，飞溅量增多，合金成分的氧化损耗增大，在气体保护不足时还易产生气孔。

电弧电压过低，弧长变短，焊丝容易插入熔池，使焊接电弧不稳定。

当焊接电流、电弧电压确定后，焊接速度增加可使焊道宽度及熔深随之减小，而且焊道形状变凸。

焊接速度过慢，不但使焊道变宽，余高加高，熔池加深，而且容易造成熔融金属在电弧之前与母材相接触，导致熔合不良等缺陷。

4.1.1.2焊丝干伸长度

所谓干伸长度，是指焊丝从导电嘴出口到焊丝端部电弧发生电的距离。

干伸长度与焊接电流大小有关，焊接电流250A以下时，干伸长度为15mm左右;

焊接电流在250A以上时，干伸长度在20～25mm较为合适。

当送丝速度一定时，干伸长度加大，焊接电流就降低，从导电嘴伸出的这段焊丝的电阻热增加，使焊丝熔化速度加快，熔深变浅，并且容易因保护气体不足而产生气孔。

当干伸长度过短时，喷嘴上粘附的飞溅物增多，既可能影响送丝的通顺，有可能扰乱保护气体的流畅性，也会成为产生气孔的因素。

4.1.1.3气体流量、喷嘴高度对气孔的影响

气体流量和喷嘴高度对焊道的凹坑、气孔等缺陷的产生具有重大的影响。

4.1.1.4运条方法

半自动气体保护焊的运条方法可分为前进法和后退法两种，

前进法的特征：

1.焊接线容易看清,可正确瞄准;

2.余高较低,得到扁平的焊道形状;

3.易获得稳定的底层焊道成形;

4.大颗粒飞溅物处于前方;

5.熔敷金属易流向前方,故熔深较浅。

后退法的特征：

1.焊接线受喷嘴影响,不易看清;

2.焊道余高较高,焊道宽度偏窄;

3.不易得到稳定的底层焊道成形;

4.飞溅产生量较少;

5.熔深较深;

6.焊道宽度/余高等焊道形状易控制。

4.1.2焊接线能量对熔敷金属韧性的影响

熔敷金属的冲击韧性随焊接线能量的增加而降低。

在相同线能量时，假如焊道数多，亦即焊肉厚度较薄，后一焊道对前一焊道的细化晶粒热处理作用比较充分，则其韧性变好。

4.1.3保护气体的种类及影响

气体保护焊时，保护气体既是焊接区的保护介质，也是产生电弧的气体介质。

因此，保护气体的特性不仅影响保护效果，而且也影响电弧特性、焊丝金属的熔滴过渡特性、焊接冶金特性以及焊缝成形与质量。

4.1.3.1保护气体种类

可供气体保护焊用的气体，主要有氩、氦、二氧化碳、氢、氮等、其中氩气和二氧化碳气体用量最大。

按保护气体的组分来分，可分为单一保护气体和混合保护气体。

按保护气体的性质来分，可分为惰性气体和活性气体等。

4.1.3.1.1单一气体

A:

氩气我国目前惰性气体保护焊所采用的保护气体主要是氩气，氩气是一种惰性

气体，几乎不与任何金属发生化学作用，也不溶于金属中。

B:

二氧化碳这是国内最常用的一种活性气体，在低碳钢、低合金钢与不锈钢等结构的韩接中，CO2气体保护焊已获得了广泛的应用。

CO2在高温时要吸热分解成CO和氧，因而对电弧有较强的冷却作用，且具有氧化性。

4.1.3.1.2混合气体

混合气体具有良好的综合性能，能适应不同的金属材料和焊接工艺需要，以获得最佳的保护效果、电弧特性、熔滴过渡特性以及焊道成形和质量等。

混合保护气体有Ar+O2、Ar+CO2、Ar+He、Ar+H2、Ar+N2、Ar+O2+CO2、O2+CO2等。

Ar+O2氧是表面活性元素，能降低液体金属的表面张力。

当他加入氩气中，可细化熔滴尺寸，改善过渡性能。

Ar+CO2CO2是氧化性气体，氩气中加入CO2，可稳定与控制阴极斑点的位置，改善焊缝外观，并可使熔深形状从蘑菇状变为扁平状。

CO2的含量通常是在5％～30％范围内。

C:

Ar+He由于He的电离位和热导率较Ar高，当Ar中加入He后，能控制阴极斑点的位置，提高电弧对焊件的热输入，使熔池的流动性、熔深形状和熔池中气体的析出条件等都得到改善。

4.1.3.2保护气体的影响

随着Ar+CO2混合气体中CO2含量增加，飞溅率逐渐增大，熔敷效率逐渐减少，当混合气体中含Ar位80％、含CO2为20％时，飞溅率最低，熔敷效率最高，是一个最佳的、也是广为应用的混合比例。

随着Ar气比例的增加，合金元素烧损减少，熔敷金属的抗拉强度及冲击性能提高。

4.2焊接缺陷及防止

焊接缺陷大致可分为“内部缺陷”和“外部缺陷”两类。

内部缺陷主要是指气孔、未焊透、裂缝、未熔合及夹渣等。

外部缺陷是指表面裂纹、表面气孔、凹坑、焊瘤和咬边等形状缺陷，以及热变形、错边或角焊缝的焊脚尺寸不足等尺寸上的缺陷。

4.2.1夹渣

夹渣分单个的与条状的两类。

当熔渣在熔融的焊缝金属中来不及浮出表面而停留在金属内时，就形成夹渣。

它们可由下列因素造成：

1、前层的焊道清渣不干净；

2、不稳定的运条速度;

3、不适当的焊丝角度，使熔渣流到电弧前面；

4、摆动幅度太宽；

5、运

条速度太慢，使熔池处在电弧前面；

6、电流控制得太低。

采用下列措施可以避免：

1、仔细清理前一焊道的熔渣，特别使沿焊道的两侧；

2、采用均匀的运条速度；

3、增加焊炬的倾斜角，避免熔渣流到电弧前面；

4、使用较窄的摆幅；

5、提高运条速度，以便使电弧位于熔池的前面；

6、提高电流设定值。

4.2.2气孔

气孔是在焊缝金属中的一种充满气体（H2、N2、CO等）的空穴。

气孔可由下列一个或多个因素造成：

1、用于保护电弧及熔池的保护气体流量不够；

2、保护气体流量过大，将空气卷入，或风速大造成保护气体的覆盖偏转，导致保护不良；

3、保护气体混有杂质或受潮；

4、焊接电流过大。

或电弧电压太高；

5、焊丝干伸长度过长；

6、过快的运条速度，导致气体还没逸出之前，焊接熔池已凝固；

7、母材或焊丝表面由锈、油脂、湿气或脏物；

8、母材中的杂质，如钢中S含量过高。

根据以上原因，可采用下列相应措施，以消除气孔的产生。

1、增加保护气体流量，在无风时，流量为20～25L/min;

2、采取防风措施，防止穿堂风。

在室外焊接，当风速超过2m/s时，要加挡风屏等；

3、更换气瓶，或增加去除气体中湿气的装置；

4、调整至合适的焊接电流或电弧电压，或调整送丝速度；

5、缩短干伸长度或调整焊炬角度，清理喷嘴内附着的飞溅物，改善气体保护；

6、减慢运条速度；

7、清理母材或焊丝表面；

8、更换成杂质含量低的母材。

4.2.3裂纹

对焊接接头质量影响最大的是裂纹。

按照裂纹发生的时间可划分为冷裂纹与热裂纹两种，这些裂纹可以垂直或平行于焊缝。

横向裂纹垂直于焊缝轴线，是纵向收缩应力作用引起的；

纵向裂纹常常发生于高的接头拘束及高的冷却速度条件下，预热往往可以减少这些裂纹的发生。

4.2.3.1热裂纹

热裂纹又称“结晶裂纹”，按热裂纹的形态，可分为“纵向裂纹”、“横向裂纹”、“弧坑裂纹”、“热影响区（HAZ）液化裂纹”、等。

热裂纹发生在凝固温度至Ar3以上温度，这列裂纹常常因为母材中含S、P、Pb量过高，也可能因为不适当的收弧方法所致。

热裂纹可由下列措施加以避免或减到最小程度。

1、采取预热，以降低收缩力；

2、使用清洁的或未被污染的保护气体；

3、增加焊道的横截面；

4、调节焊接规范，改变焊道的外形轮廓，即控制焊道的深宽比不超过1.2；

5、采用杂质元素含量很低的母材；

6、

使用含Mn量高的焊丝，提高焊丝的Mn/S之比。

4.2.3.2冷裂纹

冷裂纹形成于Ar3温度以下，有的焊后立即出现，有的经几小时乃至几天后才出现，故亦称延迟裂纹。

促成冷裂纹的主要因素有三个方面，即钢种的淬硬倾向、氢的作用和焊接接头的拘束应力。

焊前预热、使用干燥的、高纯的保护气体及适当的清理工序都有助于防止这类缺陷的产生。

焊缝中的冷裂纹可由以下一个或几个因素造成：

1、相比于母材的厚度，焊道的横截面太小；

2、不良的装配，如间隙过大，错边等；

3、高的接头拘束；

4、弧坑裂纹的延伸。

避免焊缝中冷裂纹的最好方法是：

1、要选用合适的焊接线能量，增加焊道的横截面尺寸；

2、降低间隙宽度；

3、预热，必要时可采用后热或缓冷措施，以降低冷却速度；

4、填满弧坑；

5、选用扩散氢量少的丝。

4.2.4未熔合和未焊透

未熔合发生在焊道之间或焊道与母材之间，通常是因为被焊部位未能完全熔化结合或液态金属流动不充分所造成的。

这种缺陷的另一种形式是根部未熔合，即未焊透。

产生未熔合的原因，可能由下面几种：

1、焊接规范不合适，电流太小或电弧电压太高，使电弧吹力过小，熔深不够；

2、运条速度不当，过快则易使熔融金属跟不上，过慢则易使熔融金属往前淌，减小熔深；

3、焊炬角度不合适，焊丝未对准，不能保证充分熔透；

4、坡口宽，摆动幅度过大，两侧停留时间不够；

5、坡口角度狭小，不能充分熔透；

6、坡口内焊道凸起过高，尤其是坡口底部的焊道。

相应的防止方法：

1、选择合适的电流、电压及焊接速度，以保证有足够的熔深；

2、焊炬要尽量垂直坡口面，焊丝要对准前层焊道的缝边；

3、不要摆动过宽，在两侧要充分停留；

4、调整坡口角度，特别是加大坡口底部半径；

5、用砂轮等工具打磨掉焊道过高的凸起部分。

4.2.5咬边和焊瘤

当焊接条件选择不当，或操作手法不合适，就可能造成咬边或焊瘤。

一般讲，焊接速度过快，容易产生咬边。

当焊接速度过慢，就容易出现焊瘤。

咬边和焊瘤的产生原因及防止方法分别示于表4-1、4-2。

表4-1咬边的产生原因及防止方法

4.2.6飞溅过大

过量的飞溅会引起焊缝外观变差，焊丝损耗加大，脱渣困难等，并可在多层焊时导致未熔合。

过量的飞溅氦可以阻塞保护气体从喷最中流出，造成保护不良而引起气孔。

当超出了制造商设计规定的电流、电压及焊丝干伸长度的范围时，也可能造成过大的飞溅。

降低飞溅量的方法就是减小电流、电压和干伸长度。

一旦飞溅发生，就可用砂轮机和铁铲清理掉。