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中文名称：焊丝

英文名称：welding wire

定义：焊接时作为填充金属或同时作为导电体的金属丝。

应用学科：机械工程（一级学科）；焊接与切割（二级学科）；焊接材料（三级学科）

简介

　　焊接时作为填充金属或同时作为导电用的金属丝焊接材料。在气焊和钨极气体保护电弧焊时，焊丝用作填充金属；在埋弧焊、电渣焊和其他熔化极气体保护电弧焊时，焊丝既是填充金属，同时也是导电电极。焊丝可分为3类。焊丝的表面不涂防氧化作用的焊剂。

分类
1、　轧制焊丝
　　大多数焊丝属于此类，包括碳钢焊丝、低合金结构钢焊丝、合金结构钢焊丝、不锈钢焊丝和有色金属焊丝等。 　　常见焊丝： 　　SKD11 > 0.5 ~ 3.2mm HRC 56~58 焊补冷作钢、五金冲压模、切模、刀具、成型模、工件硬面制作具高硬度、耐磨性及高韧性之氩焊条，焊补前先加温预热，否则易产生龟裂现象。 　　63度刀口刃口焊丝> 0.5 ~ 3.2mm HRC 63~55，主要应用于焊拉刀模，热作高硬度具模，热锻总模，热冲模，螺丝模，耐磨耗硬面，高速钢，刀口修复。 　　SKD61 > 0.5 ~ 3.2mm HRC 40~43 焊补锌、铝压铸模、具良好之耐热性与耐龟裂性、热气冲模、铝铜热锻模、铝铜压铸模、具良好耐热、耐磨、耐龟裂性。一般热压铸模常有龟甲裂纹状，大部 份是由热应力所引起,亦有因表面氧化或压铸原料之腐蚀所引起，热处理调至适当硬度改善其寿命，硬度太低或太高均不适用。 　　70N > 0.1 ~ 4.0mm焊丝特性与用途:高硬度钢之接合，锌铝压铸模龟裂、焊合重建、生铁/铸铁焊补。可直接堆焊各种铸铁/生铁材料，也可做为模具龟裂之焊合，使用铸铁焊接时，尽量将电流放低，用短距离的电弧焊接，钢材进行部份之预热，焊接后之加热以及慢慢冷却。 　　60E> 0.5 ~ 4.0mm特性与用途:专用焊高拉力钢之接合，硬面制作之打底，龟裂之焊合。 高强度焊丝，含镍铬合金成份高，专业用于防破裂底层焊接、填充打底用，拉力强，并可修补钢材焊后龟裂现象。抗拉强度: 760 N/mm² 廷伸率: 26% 　　8407-H13 > 0.5 ~ 3.2mm HRC 43~46 制锌、铝、锡等有色合金及铜合金之压铸模，可用作热锻或冲压模。具高韧性、耐磨性及防热熔蚀性佳，抗高温软化，防高温疲劳性良好，可焊补热作冲头、 绞刀、轧刀、切槽刀、剪刀...等做热处理时，需防止脱碳，热工具钢焊后所产生之硬度太高亦发生破裂。 　　-防爆裂打底焊丝 > 0.5 ~ 2.4mm HB~300 高硬度钢之接合，硬面制作之打底，龟裂之焊合。高强度焊支，含镍铬合金成份高，用于防破裂底层焊接、填充打底，拉力强，并可修补钢材之龟裂焊合重建。 　　718 > 0.5 ~ 3.2mm HRC 28~30 大型家电、玩具、通信、电子、运动器材等塑料产品模具钢。塑料射出模、耐热模、抗腐蚀模，切削性、蚀花性良好，研磨后表面光泽性优良，使用寿命长。 预热温度250~300℃后热温度400~500℃，作多层焊补时，采用后退法焊补，较不易产生融合不良及等缺陷。 　　738 > 0.5 ~ 3.2mm HRC 32~35 半透明及需有表面光泽之塑料产品模具钢，大型模具，产品形状复杂及精度高之塑料模用钢。塑料射出模、耐热模、抗腐蚀模、蚀花性良好，具备优良加工性 能，易切削抛光和电蚀，韧性及耐磨性佳。预热温度250~300℃后热温度400~500℃，作多层焊补时，采用后退法焊补，较不易产生融合不良及等缺陷。 　　P20Ni > 0.5 ~ 3.2mm HRC 30~34 塑料射出模、耐热模（铸铜模）。以焊接裂开敏感性低的合金成份设计，含镍约1%，适合PA、POM、 PS、PE、PP、ABS塑料,具良好之抛光性，焊后无气孔、 裂纹，打磨后有良好之光洁度，经真空脱气，锻造后，预硬至HRC 33度，断面硬度分布均一，模具寿命达300,000以上。预热温度250~300℃后热温度400~500℃，作多层焊补时，采用后退法焊补，较不易产 生融合不良及等缺陷。 　　NAK80 > 0.5 ~ 3.2mm HRC 38~42 塑料射出模、镜面钢。高硬度，镜面效果特佳，放电加工性良好，焊接性能极好，研磨后，光滑如镜，为世界最进步，最优秀塑模钢，加入易削元素，切削加 工容易，具高强韧性及耐磨不变形特性，适合各种透明塑料产品之模具钢。预热温度300~400℃后热温度450~550℃，作多层焊补时，采用后退法焊补，较不易产生融合不良及等缺陷。 　　S136 > 0.5 ~ 1.6mm HB~400 塑料射出模，抗腐蚀、渗透性良好。高纯度、高镜面度，抛光性良好，抗锈防酸能力极佳，热处理变型少，适合PVC、PP、EP、PC、PMMA塑料，耐腐蚀及容易加 工之模件及夹具，超镜面耐蚀精密模具，如橡胶模具、照相机部件、透镜、表壳等。 　　皇牌钢> 0.5 ~ 2.4mm HB~200 铁模、鞋模、软钢焊接、易雕刻蚀花, S45C 、S55C 钢材等修补。质地细密、软、易加工、不会有气孔产生，预热温度200~250℃ 后热温度350~450℃。 　　BeCu (铍铜) > 0.5 ~ 2.4mm HB~300 高导热的铜合金模具材料，主加元素为铍，其适用于塑料注塑成型模具的内镶件、模芯、压铸冲头、热流道冷却系统、导热嘴、吹塑模具的整体型腔、磨耗板等。 钨铜材料则应用在电阻焊、电火花、电子封装以及精密机械设备等。 　　CU(氩焊铜) > 0.5 ~ 2.4mm HB~200 此焊支用途广泛，可焊补电解片、铜合金、钢、青铜、生铁、一般铜件之焊补。机械性能良好，可用于铜合金之焊接修补，也可用于焊接钢和生铁、铁的接合。 　　油钢焊丝 > 0.5 ~ 3.2mm HRC 52~57 冲裁模、量规、拉模、穿孔冲头、可广泛使用在五金冷冲压，手饰压花模等，通用特殊工具钢、耐磨、油冷。 　　Cr钢焊丝 > 0.5 ~ 3.2mm HRC 55~57 冲裁模、冷作成型模、冷拉模、冲头、高硬度、高轫性、线切割性良好。焊补前先加温预热，焊补后请做后热动作。 　　MA-1G > 1.6~2.4mm，超镜面焊丝，主要应用于军工产品或要求极高的产品。硬度HRC 48~50 马氏体时效钢系,铝压铸模,低压铸造模,锻造模,冲裁模,注塑模的堆焊。特殊硬化高韧度合金,非常适用于铝重力压铸模、浇 口、延长使用寿命的2~3倍,可制作非常精密之模具、超镜面（浇口补焊,使用不易热疲劳裂痕）。 　　高速钢焊丝(SKH9) > 1.2~1.6mm HRC 61~63 高速钢,耐用性为普通高速钢的1.5~3倍，适用于制造加工高温合金、不锈钢、钛合金、高强度钢等难加工材料的刀具、焊补拉刀、热作高硬度工具、模具、 热锻总模、热冲模、螺丝模、耐磨耗硬面、高速度钢、冲具、刀具、电子零件、螺纹滚模、牙板、钻滚轮、滚字模、压缩机叶片及各种模具机械零件等 ...。经过欧洲工业水准严格品质管制,高含碳量,成份优 良材料内部组织均匀,硬度稳定,而且耐磨性、韧性、耐高温等 ...。特性皆比一般同等级之材料为佳。 　　氮化零件焊补焊丝> 0.8 ~ 2.4mm HB~300 适用于氮化后模具，零件表面修补。
2、　铸造焊丝
　　有些合金，如钴铬钨合金，不能锻、轧和拔丝，而用铸造方法制成。它主要用于工件表面的手工堆焊，以满足如抗氧化、耐磨损和高温下耐腐蚀等特殊性能要求。采用连续浇注和液态挤压可制造出长达数米的钴铬钨焊丝，用于自动填丝钨极气体保护电弧焊，以提高焊接效率和堆焊层质量，同时还能改善劳动条件。铸铁补焊有时也采用铸造焊丝。
3、药芯焊丝
　　用薄钢带卷成圆形或异形钢管，内填一定成分的药粉，经拉制成的有缝药芯焊丝，或用钢管填满药粉拉制成的无缝药芯焊丝（见图）。用这种焊丝焊接熔敷效率高，对钢材适应性好，试制周期短，因而它的使用量和使用范围不断扩大。这种焊丝主要用于二氧化碳气体保护焊、埋弧焊和电渣焊。药芯焊丝中的药粉成分一般与焊条药皮相似。含有造渣、造气和稳弧成分的药芯焊丝焊接时不需要保护气体，称自保护药芯焊丝，适用于大型焊接结构工程的施工。 　　早在1950年代初气保护药芯焊丝便已开始开发问市，但至1957年才开始广为 商业上使用。此种方法可说是取自埋弧焊与CO2焊接（指实心）的优点组合而成，焊剂包在焊丝内并藉外围CO2气体的保护可使焊接时产生较柔和且稳定的电弧以及低飞溅为其特点。开发之初只有大丝径焊丝（2.0—4.0mm），用于重大工件的平焊与横焊。直至1972年小丝径焊丝开始发展才大大的扩展了药芯焊丝使用的领域。 　　

　　自保护药芯焊丝是在气保护药芯焊丝问市不久便被发展出来而且也很快的被工业界广为认同于特定的用途上。 　　两者最大的不同点在第二单元便已有所述明，本单元将做整体的探讨。 　　

2、 药芯焊丝的制造 　　药芯焊丝的制造过程控制非常严谨，由于熔填金属来自钢片皮材及焊剂所含的成份，制造前尺寸与化学成份均需详细核对以确保品质。 　　由于焊材内部空间受到限制，焊剂颗粒的大小愈显得重要，颗粒间形成类似鸟巢般结合在一起，焊剂成份元素不均匀。 　　绝大部分的药芯焊丝均由一扁平金属薄片长条逐段经过滚卷成U型断面，粒状焊剂填充于U型金属槽中然后再经最后的密封滚卷步骤，将焊剂紧紧的滚压在管形焊丝内 　　卷成管形的焊丝再经过一连串抽拉动作成为最后需要的丝径，此抽拉的动作也可以使填充的焊剂均匀的固定在焊丝皮材内。 　　制造/生产过程中如何不使焊丝内因管制不良而造成部分线材形成中空（没有焊剂）是药芯焊丝生产品质的关键。另外线材表面亦需光滑平顺且清洁否则将影响送丝的顺畅及焊接电流的传迅。焊丝包装成卷或成桶以避免线材相互纠缠或折损，通常成卷丝材均以塑胶套包封后并放置干燥剂使避免材料受潮，包封后的材料再放入硬纸盒内送出。 　　在皮材较厚时断面多为对接（BUTT）方式且焊剂量较少，绝大多数的碳钢及低合金钢，丝径在2.8mm及以下均为此种形状断面，类如不锈钢等高合金且丝径较大时，丝材内需较大的空间包容焊剂与合金元素断面形状则多成叠接或心形（LAP及HEART SHAPED）接头。 　　3、 药芯焊丝的特征： 　　前已述及药芯焊丝突显了许多焊接方法的有利特性，例如焊剂部分扮演了与被覆焊条能改善熔填金属化学成分与机械性之功能。生产效率上又有气体保护金属电弧焊及埋弧焊的特点。 　　药芯焊丝可用于碳钢，低合金高张力钢，高强度淬火回火钢，不锈钢以及硬面耐磨钢材等的焊接。 　　药芯焊丝是很有发展前途的新型焊接材料,近年来国产药芯焊丝的品种和用量与日俱增。与实心焊丝相比药芯焊丝有如下优缺点。 　　（1）优点： 　　1）对各种钢材的焊接，适应性强 调整焊剂的成分和比例极为方便和容易，可以提供所要求的焊缝化学成分。 　　2）工艺性能好，烛缝成形美观 采用气渣联合保护，获得良好成形。加入稳弧剂使电弧稳定，熔滴过渡均匀。 　　3）熔敷速度快，生产效率高 在相同焊接电流下药芯焊丝的电流密度大，熔化速度快，其熔敷率约为85%-90%,生产率比焊条电弧焊高约3-5倍。 　　4）可用较大焊接电流进行全位置焊接。 　　（2）缺点 　　1）焊丝制造过程复杂 　　2）焊接时，送丝较实心焊丝困难 　　3）焊丝外表容易锈蚀，粉剂易吸潮，因此对药芯焊丝保存一管理的要求更为严格 　　3.1、焊剂成份所扮演的功能： 　　与被覆焊条相同，药芯焊丝的制造商对焊剂成份均为其特有的配方，随着焊材适用的功能不同，焊剂成份组成亦各不同。 　　焊剂成份的基本功能略述如下： 　　（1）除氧剂与除氮剂 　　由于氮与氧可使焊道金属造成气孔或脆化，焊剂中必须添加锰与硅等除氧剂，至于自保护药芯焊丝，焊剂中另需添加AL为除氮剂。以上添加除氧剂及除氮剂目的均在于净化熔填金属。 　　（2）焊渣形成剂 　　钙、钾、钠或硅等均为焊渣形成剂，添加在焊剂中可以有效保护熔池不受大气污染，焊渣可使焊道具较佳的外观而且快速冷却后又可以支撑全姿势焊接时的熔池。焊渣的覆盖更可缓和熔填金属冷却速率，此功能对低合金钢的焊接尤其重要。 　　（3）电弧稳定剂 　　钠及钾可以使电弧保持柔和顺畅而且降低飞溅。 　　（4）合金元素 　　钼、铬、碳、锰、镍及钒等合金元素的添加，可以提高（改善）熔填金属的强度、延性、硬度及韧性等。 　　（5）气体形成剂 　　氟石、石灰石等需添加在自保护药芯焊丝中使燃烧产生保护气体。 　　3.2 焊渣的类别 　　焊剂的成份决定焊材的焊接作业性与熔填金属的机械性，焊剂成份中若以酸性为主，焊接后便生成酸性焊渣，同样的以碱性（石灰质）焊剂为主将产生碱性焊渣。酸性系统的焊材焊接性非常好，焊接过程中电弧平顺稳定，形态类似射流弧，飞溅量少，作业上广为焊接人员所喜欢，熔填金属机械性普通但可达AWS规范的要求。 　　焊剂为碱性系统的焊材可使熔填金属获得非常优良的延性与韧性，但作业性远较酸性系为差。熔滴的过渡多以球滴过渡为主，飞溅较多。 　　近年来，低合金钢焊材的焊剂系统的开发融合了酸性系的作业性与碱性系的优良机械性。 　　4、电火花冷焊丝 　　　电火花放电涂层冷焊机专用焊丝，应用于在常温状态下进行堆焊或焊接时用，焊补一秒后特点是焊丝温度不超过40摄氏度，持续焊不超高80摄氏度。主要用于一些不耐热的零件修复，焊补时，温度一般控制在40摄氏度左右，壁厚在0.4-0.5毫米的，最高不高于一百摄氏度。 　　焊丝焊补时热影响区非常小，不会产生内应力。非常适合铸造件缺陷，零件表面拉伤、磨损，模具缺陷的修复。焊丝温度为什么这么低，因为该焊丝熔化时是微熔状态，在与工件接触时，通过外力很快就形成小部份短路移动工件上去，由于熔化得少，工件与之相比大很多。温度很快就散发掉了。焊丝温度不会持续上升至其整段发红，抗红能力超强。与普通焊丝相比， 如果持续时间过长，就会出现焊丝严重发红，焊点发黑现象。就算能焊,焊补的时候,容易出现氧化,掉渣,焊不高等现象.，并且影响其后续加工。

二氧化碳气体保护电弧焊
　　二氧化碳气体保护电弧焊（简称CO2焊）的保护气体是二氧化碳（有时采用CO2+O2的混合气体）。由于二氧化碳气体的0热物理性能的特殊影响，使用常规焊接电源时，焊丝端头熔化金属不可能形成平衡的轴向自由过渡，通常需要采用短路和熔滴缩颈爆断、因此，与MIG焊自由过渡相比，飞溅较多。但如采用优质焊机，参数选择合适，可以得到很稳定的焊接过程，使飞溅降低到最小的程度。由于所用保护气体价格低廉，采用短路过渡时焊缝成形良好，加上使用含脱氧剂的焊丝即可获得无内部缺陷的刘质量焊接接头。因此这种焊接方法目前已成为黑色金属材料最重要焊接方法之一。