葯芯焊絲

早在1950年代初氣保護葯芯焊絲便已開始開發問市，但至1957年才開始廣為商業上使用。此種方法可說是取自埋弧焊與CO2焊接（指實心）的優點組合而成，焊劑包在焊絲內並藉外圍CO2氣體的保護可使焊接時產生較柔和且穩定的電弧以及低飛濺為其特點。開發之初只有大絲徑焊絲（2.0—4.0mm），用於重大工件的平焊與橫焊。直至1972年小絲徑焊絲開始發展才大大的擴展了葯芯焊絲使用的領域。

自保護葯芯焊絲是在氣保護葯芯焊絲問市不久便被發展出來而且也很快的被工業界廣為認同於特定的用途上。

兩者最大的不同點在第二單元已有所述明，本單元僅做整體的探討。

另據資料介紹：日本從1985年其焊條占整個焊材的比例從45%下降到20%；而葯芯焊絲所佔比例已達到近30%。在美國焊條比例下降到不足40%，葯芯焊絲則接近40%；西歐各國焊條約佔30%，葯芯焊絲約佔20%。由此可見，葯芯焊絲與手工焊條和氬弧焊絲相比有明顯的優勢，主要是把斷續的焊接過程變為連續的生產方式，從而減少了焊接接頭的數目，提高了焊縫質量，也提高了生產效率，節約了能源。

葯芯焊絲按生產特點又分為有縫和無縫葯芯焊絲。無縫葯芯焊絲的成品絲可進行鍍銅處理，焊絲保管過程中的防潮性能以及焊接過程中的導電性均優於有縫葯芯焊絲。

葯芯焊絲按不同的情況有不同的分類方法。

按保護情況可分為氣體保護（CO2、富Ar混合氣體）和自保護、埋弧以及明弧四種。

按焊絲直徑可分為細直徑（2.0mm以下）和粗直徑（2.0mm以上）。

按焊絲斷面可分為簡單斷面和複雜斷面。

按使用電源可分為交流陡降特性電源和直流平特性電源。

按填充材料可分為造渣型葯芯焊絲（氧化鈦型、鈦鈣型、氟鈣型）和金屬粉芯葯芯焊絲。

常見的氣體保護葯芯焊絲有：AWS A5.29/5.28 E71T1-C(M), E81T1-K2, E81T1-NI1, E91T1-K2, E101-K3, E111T1-K3，E80C-G, E90C-G, E110C-G等（一般直徑1.2mm-1.6mm）

常見的自保護葯芯焊絲：一般直徑：1.6mm-3.2mm

常見的埋弧堆焊葯芯焊絲有：AWS A5.23 F71A, F8A4, F9A4, F11-A8等（一般直徑：2.4mm-4.0mm）

從葯芯焊絲的開發及應用角度來看可作如下分類：

造渣型氣保護葯芯焊絲可分為CO2氣體保護葯芯焊絲，主要品種用於碳鋼、50公斤級低合金結構鋼（全位置焊接）、高強度鋼（60－70公斤級）、低溫鋼（－45℃、－60℃衝擊韌性）、耐熱鋼（1.25Cr-0.5Mo系，2.25Cr-1Mo系）、耐候鋼（塗裝與非塗裝）、不鏽鋼（焊接SUS304、304L、316、316L、317、317L、321、347、309S不鏽鋼）、耐磨堆焊（Hv250、Hv350、Hv450、Hv600）。

造渣型氣保護葯芯焊絲可分為富Ar混合氣體保護葯芯焊絲，主要品種用於碳鋼、50公斤級低合金結構鋼（全位置焊接）、高強度鋼（60－70公斤級）、低溫鋼（－45℃、－60℃衝擊韌性）、耐磨堆焊（13Cr-2Ni系）。

金屬粉芯葯芯焊絲可分為CO2氣體保護葯芯焊絲，主要品種用於碳鋼、50公斤級低合金結構鋼、高強度鋼（60公斤級）、耐磨堆焊（高Cr-Fe系，Hv800）。

金屬粉芯葯芯焊絲可分為富Ar混合氣體保護葯芯焊絲, 主要品種用於碳鋼、50公斤級低合金結構鋼、、低溫鋼（－60℃衝擊韌性）、不鏽鋼（13Cr-5Ni系，13Cr-4Ni-Mo系，17Cr系）、耐磨堆焊（13Mn系、16Mn-16Cr系）。自保護葯芯焊絲主要品種用於碳鋼、50公斤級低合金結構鋼和耐磨堆焊。

DUR 606M

特性與用途：

新型金屬粉末包葯焊線，適合於各種熱錘鍛模、陶瓷模具之耐熱、耐磨部位製作與焊補。亦可用於中碳鋼與低合金鋼之表面硬度加強。焊后熔金不須硬化熱處理可直接使用，可機加工。

主要成份 Cr Mo Mn Si C Ti

焊接參數：

DUR 503M

特性與用途：

新型金屬粉末包葯焊線，適合於各種熱作模具鋼之重建堆焊與修護焊接，。對於熱切模的生產，同樣可以通過堆焊製作刀口。由於Cr、Mo含量高，有很優良地高溫硬度與熱傳導率。

注意事項：

（4）焊補接點需盡量避免於應力發生處。

（5）焊渣薄膜可以鋼刷清除。

技術參數：

硬度 HRC 52-57

主要成份 Cr Mo Mn Si C

焊接參數：

DUR 453M

特性與用途：

基礎型粉末包葯焊線，適合於各種熱作模具鋼之填充堆焊與重建修護焊接，。焊后熔金不須硬化熱處理可直接使用，無須軟化退火可直接上中心加工機加工。由於Mo含量高，有很優良地熱傳導率與抗熱磨損能力。

技術參數：

硬度 HRC 47-52

主要成份 Cr Mo Mn Si C Ti

焊接參數：

1.2.1 490MPa級強度鋼用

1.2.2 620MPa級高強鋼用

1.2.3 760MPa級高強鋼用

葯芯焊絲的製造過程式控制制非常嚴謹，由於熔填金屬來自鋼片皮材及焊劑所含的成份，製造前尺寸與化學成份均需詳細核對以確保品質。

由於焊材內部空間受到限制，焊劑顆粒的大小愈顯得重要，顆粒間形成類似鳥巢般結合在一起，焊劑成份元素不均勻。

絕大部分的葯芯焊絲均由一扁平金屬薄片長條逐段經過滾捲成U型斷面，粒狀焊劑填充於U型金屬槽中然後再經最後的密封滾卷步驟，將焊劑緊緊的滾壓在管形焊絲內

捲成管形的焊絲再經過一連串抽拉動作成為最後需要的絲徑，此抽拉的動作也可以使填充的焊劑均勻的固定在焊絲皮材內。

製造/生產過程中如何不使焊絲內因管制不良而造成部分線材形成中空（沒有焊劑）是葯芯焊絲生產品質的關鍵。另外線材表面亦需光滑平順且清潔否則將影響送絲的順暢及焊接電流的傳迅。焊絲包裝成卷或成桶以避免線材相互糾纏或折損，通常成卷絲材均以塑膠套包封后並放置乾燥劑使避免材料受潮，包封后的材料再放入硬紙盒內送出。

在皮材較厚時斷面多為對接（BUTT）方式且焊劑量較少，絕大多數的碳鋼及低合金鋼，絲徑在2.8mm及以下均為此種形狀斷面，類如不鏽鋼等高合金且絲徑較大時，絲材內需較大的空間包容焊劑與合金元素斷面形狀則多成疊接或心形（LAP及HEART SHAPED）接頭。

前已述及葯芯焊絲突顯了許多焊接方法的有利特性，例如焊劑部分扮演了與被覆焊條能改善熔填金屬化學成分與機械性之功能。生產效率上又有氣體保護金屬電弧焊及埋弧焊的特點。

葯芯焊絲可用於碳鋼，低合金結構鋼，耐熱鋼，高張力鋼，高強度淬火回火鋼，不鏽鋼以及硬面耐磨鋼材等的焊接。

葯芯焊絲是很有發展前途的新型焊接材料

（1）優點：

1）對各種鋼材的焊接，適應性強 調整焊劑（通用型葯芯焊絲常稱添加物為葯芯，焊劑的說法只在特定的葯芯焊絲中出現）的成分和比例極為方便和容易，可以提供所要求的焊縫化學成分。

2）工藝性能好，焊縫成形美觀 採用氣渣聯合保護，獲得良好成形。加入穩弧劑使電弧穩定，熔滴過渡均勻。

3）熔敷速度快，生產效率高 在相同焊接電流下藥芯焊絲的電流密度大，熔化速度快，其熔敷率約為85%-90%,生產率比焊條電弧焊高約3-5倍。

4）可用較大焊接電流進行全位置焊接。

（2）缺點

1）焊絲製造過程複雜

2）焊接時，送絲較實心焊絲困難

3）焊絲外表容易鏽蝕，粉劑易吸潮，因此對葯芯焊絲保存一管理的要求更為嚴格

3.1、焊劑成份所扮演的功能：

與被覆焊條相同，葯芯焊絲的製造商對焊劑成份均為其特有的配方，隨著焊材適用的功能不同，焊劑成份組成亦各不同。

焊劑成份的基本功能略述如下：

（1）除氧劑與除氮劑

由於氮與氧可使焊道金屬造成氣孔或脆化，焊劑中必須添加強脫氧劑如Al粉 和弱 脫氧劑錳與硅等，至於自保護葯芯焊絲，焊劑中另需添加AL為除氮劑。以上添加除氧劑及除氮劑目的均在於凈化熔填金屬。

（2）焊渣形成劑

鈣、鉀、鈉等硅硅酸鹽類物質為焊渣（也稱熔渣）形成劑，添加在焊劑中可以有效保護熔池不受大氣污染，焊渣可使焊道具較佳的外觀而且快速冷卻后又可以支撐全姿勢焊接時的熔池。焊渣的覆蓋更可緩和熔填金屬冷卻速率，此功能對低合金鋼的焊接尤其重要。

（3）電弧穩定劑

鈉及鉀可以使電弧保持柔和順暢而且降低飛濺。

（4）合金元素

錳、硅、鉬、鉻、碳、鎳及釩等合金元素的添加，可以提高（改善）熔填金屬的強度、延性、硬度及韌性等。

（5）氣體形成劑

氟石、石灰石等需添加在自保護葯芯焊絲中使燃燒產生保護氣體。

3.2 焊渣的類別

焊劑的成份決定焊材的焊接作業性與熔填金屬的機械性，焊劑成份中若以酸性為主，焊接后便生成酸性焊渣，同樣的以鹼性（石灰質）焊劑為主將產生鹼性焊渣。酸性系統的焊材焊接工藝性非常好，焊接過程中電弧平順穩定，多以噴射過渡，飛濺量少，作業上廣為焊接人員所喜歡，熔覆金屬機械性普通可達AWS規範的要求。

焊劑為鹼性系統的焊材可使熔填金屬獲得非常優良的延性與韌性，但作業性遠較酸性係為差。熔滴的過渡多以球滴過渡為主，飛濺較多。

葯芯焊絲起源於50年代，發展於60－70年代，葯芯焊絲主要以粗直徑為主（Φ3.2mm, Φ2.4mm)使用交流電源，氣體保護葯芯焊絲用於鋼管的焊接，自保護葯芯焊絲用於建築結構。80年代發展了細直徑葯芯焊絲（Φ1.2～1.6mm)使用直流電源，其中直徑為Φ1.2～1.6mm的全位置葯芯焊絲大量用於船舶的製造並得到飛速發展，大大提高了造船焊接的半自動化程度。在這期間開發了不鏽鋼、低溫鋼、590N/mm2強度級別鋼種使用的多種葯芯焊絲，Φ1.2～1.6mm的細直徑自保護葯芯焊絲可以使用於鋼管樁的焊接。80年代後期以來，Φ1.2～1.6mm氣保護葯芯焊絲多品種的製造與使用範圍得到迅速推廣，在非造船行業使用和擴大。隨後發展了金屬粉芯葯芯焊絲和無縫葯芯焊絲。

從葯芯焊絲的總產量與占焊接材料總產量比例來看，1983年美國葯芯焊絲的產量占焊接材料總產量的15%，葯芯焊絲的總產量為4.2萬噸左右，到1979年葯芯焊絲的年產量達到7.6萬噸。主要用於平焊和平角焊，用來焊接建築機械、重型機械、鋼架、橋樑等。1995年英國葯芯焊絲年產量首次超過電焊條。日本主要生產細直徑葯芯焊絲，1983年葯芯焊絲占焊接材料總產量的3.8%，1988年為焊接材料總產量的13%，1992年為焊接材料總產量的20%，1994年為焊接材料總產量的23%。在日本葯芯焊絲的生產比例逐年提高，而實芯焊絲在1984年生產量占焊接材料總生產量的32%，逐步提高到1991年的50%。從1992年起實芯焊絲逐年下降，到1994年實芯焊絲的比例為42%。據最新資料報道，日本1997年葯芯焊絲生產總量在10萬噸左右，為焊接材料總產量的27%。由此看來，日本是葯芯焊絲髮展速度最快的國家。在中國葯芯焊絲的發展正處於原始的發展階段：大量引進外國生產線又得不到充分的應用，希望提高生產能力和技術水平又不能相互交流，重視硬體投資又忽視軟體開發，同時受到資金不足的限制。

可喜的事，經過我國科研人員的不懈努力，在九十年代中期完成了第一條擁有自主知識產權葯芯焊絲生產線的製備，葯芯焊絲的整體水平也有了質的飛躍，如今中國民族品牌葯芯焊絲已佔中國市場半壁以上江山，不僅已基本將進口產品擠出國門，並在和外資品牌的競爭中逐漸佔據了上風。以一批葯芯焊絲高新技術企業通過關鍵設備轉讓，扶植了一大批葯芯焊絲企業，帶動了國內葯芯焊絲企業的發展，葯芯焊絲的內在品質已相差不大，其產量已經居世界第一位。

總體看來葯芯焊絲主要分為自保護葯芯焊絲和氣保護葯芯焊絲，氣保護葯芯焊絲通常分為兩種渣系，即酸性和鹼性（T1和T5）。酸性渣系葯芯焊絲工藝性能很好，可進行全位置焊接，該類型渣系葯芯焊絲是造船工業最廣泛使用的典型高效焊接材料。鹼性葯芯焊絲的焊縫金屬有較好的凈化作用，通過適當的配方調整可以獲得優良的工藝性能，適合於平焊、平角焊位置。

全位置葯芯焊絲藥粉填充係數為13～16%，主要選用TiO2含量為92%以上的金紅石，占藥粉重量的35～55%，鐵粉占藥粉重量的15～30%。另加適量的SiO2、 ZrO2 、Al2O3、MgO組成適當的熔渣，適合於全位置焊接的基本條件，添加適量的含K、Na元素穩弧劑提高電弧的穩定性，最好是預先處理的燒結粉料。添加適量鋁粉、鋁鎂粉提高焊縫抗氣孔的能力，添加適量Si、Mn鐵合金獲得相應的化學成分和力學性能。該渣系焊絲的主要特點，電弧穩定、飛濺小、脫渣容易，細直徑葯芯焊絲適合全位置焊接。但熔渣本身氧化性較大，焊縫金屬的低溫韌性較低，一般用於碳鋼和某些低合金鋼的焊接。造船業大量採用這類葯芯焊絲，也是產量最大的品種。

鹼性葯芯焊絲藥粉填充係數為24～28%，主要選用CaF、CaCO3、部分SiO2或另加適量TiO2為基本渣系。該渣系鹼度高，氧化性小，脫S、P能力強，具有優良的冶金性能。這樣的渣係為研製高韌性葯芯焊絲創造了條件，要求較好的工藝性能和焊縫具有優良的低溫韌性，以用於重要鋼結構的焊接。該類葯芯焊絲的開發前景良好，適合研製焊接不同強度級別、不同韌性要求的高強度鋼的葯芯焊絲。全位置鹼性葯芯焊絲將拓寬新的焊接領域，擁有廣闊的開發前景。