2.3　焊丝

随着焊接机械化和技术水平的不断提高，自动化焊接方法得到迅速发展，促进焊接材料的产品结构和品种发生了很大变化。近年来，焊丝的数量和品种增长很快，尤其是药芯焊丝的发展速度最快，使用量也逐年增加。在工业发达国家，焊丝占焊接材料的比重已达60%以上，而我国目前焊丝和焊剂的产量约占焊接材料总量的25%，低于工业发达国家的比例。但是，随着社会需求和药芯焊丝制造技术的提高，估计我国焊丝生产很快将有一个较大的飞跃，会逐步缩小与欧、美等工业发达国家的差距。

2.3.1　焊丝的分类及特点

焊丝的分类方法很多，可分别按其适用的焊接方法、被焊材料、制造方法及焊丝的形状等从不同角度对焊丝进行分类。

① 按其适用的焊接方法可分为埋弧自动焊焊丝、电渣焊焊丝、CO2焊焊丝、堆焊焊丝、气焊焊丝等，埋弧焊使用的焊丝有实芯焊丝和药芯焊丝两类，生产中普遍使用的是实芯焊丝，药芯焊丝只在某些特殊场合应用。CO2气体保护焊目前已较多地采用了药芯焊丝。

② 按被焊金属材料的不同可分为碳素结构钢焊丝、低合金钢焊丝、不锈钢焊丝、镍基合金焊丝、铸铁焊丝、有色金属焊丝和特殊合金焊丝等。

③ 按制造方法与焊丝的形状可分为实芯焊丝和药芯焊丝两大类。其中药芯焊丝又可分为气体保护焊丝和自保护焊丝两种。

目前较常用的是按制造方法和其适用的焊接方法进行分类。焊丝分类的简明示意如下：

（1）实芯焊丝的分类及特点

实芯焊丝是目前最常用的焊丝，由热轧线材经拉拔加工而成：为防止焊丝生锈，需对焊丝（除不锈钢焊丝外）表面进行特殊处理。目前主要是镀铜处理，包括电镀、浸铜及化学镀铜处理等方法。

实芯焊丝包括埋弧焊、电渣焊、CO2气体保护焊、氩弧焊、气焊以及堆焊用的焊丝。实芯焊丝的分类及应用特点见表2-39。

① 埋弧焊和电渣焊用焊丝：埋弧焊和电渣焊时焊剂对焊缝金属起保护和冶金处理作用，焊丝主要作为填充金属，同时向焊缝添加合金元素，二者直接参与焊接过程中的冶金反应，焊缝成分和性能是由焊丝和焊剂共同决定的。

根据被焊材料的不同，埋弧焊焊丝又分为低碳钢焊丝、低合金高强钢焊丝、Cr-Mo耐热钢焊丝、低温钢焊丝、不锈钢焊丝、表面堆焊焊丝等。

② 气体保护焊用焊丝：气体保护焊分为惰性气体保护焊（TIG、MIG）和活性气体保护焊（MAG），惰性气体主要采用氩气(Ar)，活性气体主要采用CO2气。MIG焊接时一般采用Ar+2%O2或Ar+5%CO2；MAG焊接时采用CO2、Ar+CO2或Ar+O2。　

根据焊接方法的不同，气体保护焊用焊丝分为TIG焊接用焊丝、MIG和MAG焊接用焊丝、CO2焊接用焊丝等。

③ 自保护焊用实芯焊丝：利用焊丝中所含有的合金元素在焊接过程中进行脱氧、脱氢，以消除从空气中进入焊接熔池的氧和氮的不良影响。为此除提高焊丝中的C、Si、Mn含量外，还要加入强脱氧元素Ti、Zr、Al、Ce等。

(2)药芯焊丝的分类及特点

药芯焊丝是将药粉包在薄钢带内卷成不同的截面形状经轧拔加工制成的焊丝。药芯焊丝也称为粉芯焊丝、管状焊丝或折叠焊丝，用于气体保护焊、埋弧焊和自保护焊，是一种很有发展前途的焊接材料。药芯焊丝粉剂的作用与焊条药皮相似，区别在于焊条的药皮涂敷在焊芯的外层，而药芯焊丝的粉剂被钢带包裹在芯部。药芯焊丝可以制成盘状供应，易于实现机械化焊接。

药芯焊丝的分类较复杂，根据焊丝结构，药芯焊丝可分为有缝焊丝和无缝焊丝两种。无缝焊丝可以镀铜，性能好、成本低，已成为今后发展的方向。

① 按是否使用外加保护气体分类：根据是否有保护气体，药芯焊丝可分为气体保护焊丝（有外加保护气）和自保护焊丝（无外加保护气）。气体保护药芯焊丝的工艺性能和熔敷金属冲击性能比自保护的好，但自保护药芯焊丝具有抗风性，更适合室外或高层结构现场使用。

药芯焊丝可作为熔化极（MIG、MAG）或非熔化极（TIG）气体保护焊的焊接材料。TIG焊接时，大部分使用实芯焊丝作填充材料。焊丝内含有特殊性能的造渣剂，底层焊接时不需充氩保护，芯内粉剂会渗透到熔池背面，形成一层致密的熔渣保护层，使焊道背面不受氧化，冷却后该焊渣很易脱落。

MAG焊接是CO2焊和Ar加超过5%的CO2或超过2%的O2等混合气体保护焊的总称。由于加入了一定量的CO2或O2，氧化性较强。MIG焊接是纯Ar中加入少量活性气体（≤2%的O2或≤5%的CO2）。

气电立焊用药芯焊丝是专用于气体保护强制成形焊接方法的一种焊丝。为了向上立焊，熔渣不能太多，故该焊丝中造渣剂的比例应为5%～10%，同时要含有大量的铁粉和适量的脱氧剂、合金剂和稳弧剂，以提高熔敷效率和改善焊缝性能。

② 接药芯焊丝的横截面结构分类：药芯焊丝的截面形状对焊接工艺性能与冶金性能有很大影响。根据药芯焊丝的截面形状可分为简单断面的“O”形和复杂断面的折叠形两类，折叠形又可分为梅花形、T形、E形和中间填丝形等。药芯焊丝形状示意见图2-1。

一般地说，药芯焊丝的截面形状越复杂越对称，电弧越稳定，药芯的冶金反应和保护作用越充分。但是随着焊丝直径的减小，这种差别逐渐缩小，当焊丝直径小于2mm时，截面形状的影响已不明显了。目前，小直径（≤2.0mm）药芯焊丝一般采用O形截面，大直径（≥2.4mm）药芯焊丝多采用E形、T形等折叠形复杂截面。

③ 按药芯中有无造渣剂分类：药芯焊丝芯部粉剂的成分与焊条药皮相类似，根据药芯焊丝内层填料粉剂中有无造渣剂可分成熔渣型（有造渣剂）和金属粉型（无造渣剂）两类。在熔渣型药芯焊丝中加入粉剂，主要是为了改善焊缝金属的力学性能、抗裂性能及焊接工艺性能。

这些粉剂有脱氧剂（硅铁、锰铁）、造渣剂（金红石、石英等）、稳弧剂（钾钠等）、合金剂（Ni、Cr、Mo等）及铁粉等。按照造渣剂的种类及渣的碱度可分为钛型（又称金红石型、酸性渣）、钛钙型（又称金红石碱型、中性或弱碱性渣）、钙型（碱性渣）。

钛型渣系药芯焊丝的焊道成形美观，全位置焊接工艺性能优良，电弧稳定，飞溅小，但焊缝金属的韧性和抗裂性稍差。钙型渣系药芯焊丝焊缝金属的韧性和抗裂性优良，但焊道成形和焊接工艺性能稍差。钛钙型渣系介于上述两者之间。几种典型药芯焊丝中的粉剂及熔渣成分见表2-40。

金属粉型药芯焊丝几乎不含造渣剂，焊接工艺性能类似于实芯焊丝，但电流密度更大。具有熔敷效率高、熔渣少的特点，抗裂性能优于熔渣型药芯焊丝。这种焊丝粉芯中大部分是金属粉（铁粉、脱氧剂等），其造渣量仅为熔渣型药芯焊丝的1/3，多层焊可不清渣，使焊接效率提高。此外，还加入特殊的稳弧剂，飞溅小，电弧稳定，而且焊缝扩散氢含量低，抗裂性能得到改善。

目前我国药芯焊丝产品品种主要有钛型气保护、碱性气保护和耐磨堆焊（主要是埋弧堆焊类）三大系列，适用于碳钢、低合金高强钢、不锈钢等，大体可满足一般工程结构焊接需求。在产品质量方面，用于结构钢焊接的E71T-1钛型气保护药芯焊丝产品质量已经有了突破性的提高，而碱性药芯焊丝的产品质量有待提高。

在气体保护电弧焊中，以药芯焊丝代替实芯焊丝进行焊接，这在技术上是一大进步。药芯焊丝与实芯焊丝的相同之处在于：

a.与手工电弧焊焊条相比，可实现高效焊接。

b.容易实现自动化、机械化焊接。

c.能直接观察到电弧，容易控制焊接状态。

d.抗风能力较弱，存在保护不良的危险。

与实芯焊丝相比，药芯焊丝具有下列特点：

a.药芯焊丝具有比实芯焊丝更高的熔敷速度，特点是在全位置焊接场合，可使用大电流，提高了焊接效率。

b.电弧柔软，飞溅很少。

c.焊道外观平坦、美观。

d.烟尘发生量较多。

e.当产生焊渣时，必须清除。

与实芯焊丝相比，药芯焊丝由于具有工艺性好、飞溅小、焊缝成形美观、可采用大电流进行全位置焊接和熔敷效率高等优点而备受关注。近年来全位置焊接用细直径药芯焊丝的用量急剧增加，这类焊丝多为钛型渣系，具有十分优异的焊接工艺性能。过去实芯焊丝难以解决的诸多问题。如飞溅大、成形差、电弧硬等，采用细直径药芯焊丝焊接时这些问题都不复存在了。由于药芯焊丝具有高效率和良好的焊接工艺性能等特点，已成为最具有发展前途的焊接材料。

2.3.2　焊丝的型号与牌号

可以用型号和牌号来反映焊丝的主要性能特征及类别。焊丝的型号是国家标准规定的，能反映焊丝的主要特征，不同类型焊丝的型号表示方法有所不同。牌号是对焊丝产品的具体命名，它可以由生产厂制定、也可由行业组织统一命名，制定全国焊接行业统一牌号，但必须按国家标准要求，在产品样本或包装标签上注明该产品“符合国标”或不加标注（即与国标不符），以便用户结合产品性能要求，对照标准选用。

（ 1）实芯焊丝的型号与牌号

① 实芯焊丝型号

a.气体保护焊用碳钢、低合金钢焊丝　气体保护焊用碳钢、低合金钢焊丝按化学成分和采用熔化极气体保护焊时熔敷金属的力学性能分类。

焊丝型号的表示方法为ER××-×，字母“ER”表示焊丝，ER后面的两位数字表示熔敷金属的抗拉强度最低值，短划“-”后面的字母或数字表示焊丝化学成分分类代号。如还附加其他化学元素，直接用元素符号表示，并以短划“-”与前面数字分开。

焊丝型号举例：

b.铸铁气焊焊丝　铸铁气焊焊丝型号中的字母“R”表示焊丝，字母“Z”表示焊丝用于铸铁焊接，在“RZ”字母后用焊丝主要化学元素符号或金属类型代号表示（表2-41），再细分时用数字表示。焊丝型号举例：

c.铜及铜合金焊丝　铜及铜合金焊丝型号的表示方法为HSCu××-×，字母HS表示焊丝，其后以化学元素符号表示焊丝的主要组成元素，在短划“-”后的数字表示同一主要化学元素组成的不同品种，如HSCuZn-1、HSCuZn-2等。

d.铝及铝合金焊丝　焊丝型号以“丝”字的汉语拼音第一个字母“S”表示，“S”后面用化学元素符号表示焊丝的主要合金组成，化学元素符号后的数字表示同类焊丝的不同品种。

铝及铝合金焊丝的分类及型号见表2-42。

e.镍及镍合金焊丝　镍及镍合金焊丝型号的表示方法为ERNi××-×，字母ER表示焊丝，ER后面的化学符号Ni表示镍及镍合金焊丝，焊丝中的其他主要合金元素用化学符号表示，放在符号Ni的后面，短划线“-”后面的数字表示焊丝化学成分分类代号。

焊丝型号举例：

② 实芯焊丝牌号　除了气体保护焊用碳钢及低合金钢焊丝外，实芯焊丝牌号的首位字母“H”表示焊接用实芯焊丝，后面的一位或两位数字表示含碳量，其他合金元素含量的表示方法与钢材的表示方法大致相同。化学元素符号及其后面的数字表示该元素的近似含量；牌号尾部标有“A”或“E”时，A表示硫、磷含量要求低的优质钢焊丝，“E”表示硫、磷含量要求特别低的特优质钢焊丝。

焊丝牌号举例：

实芯焊丝的型号和牌号的对照见表2-43。

（2）药芯焊丝的型号与牌号

① 药芯焊丝型号　药芯焊丝根据药芯类型、是否采用保护气体、焊接电流种类以及对单道焊和多道焊的适用性进行分类。

根据GB 10045—2001的规定，药芯焊丝型号由焊丝类型代号和焊缝金属的力学性能两部分组成。

第一部分以英文字母“EF”表示药芯焊丝代号。代号后面的第一位数字表示适用的焊接位置：“0”表示用于平焊和横焊，“1”表示用于全位置焊。代号后面的第二位数字或字母为类型代号（表2-44）。　

第二部分在短划线“-”后用四位数字表示焊缝的力学性能：前两位数字表示抗拉强度最低值（表2-45）；后两位数字表示冲击吸收功，其中第一位数字表示冲击吸收功不小于27J所对应的试验温度，第二位数字表示冲击吸收功不小于47J所对应的试验温度（表2-46）。

药芯焊丝型号举例：

② 药芯焊丝牌号　牌号第一个字母“Y”表示药芯焊丝；第二个字母后第一、第二、第三位数字与焊条编制方法相同；牌号“-”后面的数字表示焊接时的保护方法（表2-47）。药芯焊丝有特殊性能和用途时，在牌号后面加注起主要作用的元素或主要用途的字母（一般不超过两个）。

药芯焊丝的型号和牌号对照见表2-48。