填充材料

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焊絲種類

在DIN EN 440 標準中對MIG/MAG氣保焊焊接中使用的非合金鋼焊絲和細晶結構鋼焊絲有著標準的規定。該標準按照化學成分將焊絲分成11類型。標準中還包括了那些只是在其它歐洲國家才會常用到的焊絲品種。在德國,常用的非合金鋼焊絲種類只有 G2Si1, G3Si1 和 G4Si1。按其排列順序,焊絲中的硅和錳的含量依次增高,其硅含量的中間值在 0,65 到 0,9 %,錳含量的中間值在 1,10 到 1,75 % 之間。用于細晶鋼的焊絲種類有 G4Mo 和 G3Ni1 和 G3Ni2。焊接這類鋼的藥芯焊絲歸在 DIN EN 758標準中。按照藥芯的成分又分為氧化鈦型,低氫型和金屬粉末型。除了用于MIG/MAG氣保焊焊接的藥芯焊絲外,在 DIN EN 758標準中還有自保護藥芯焊絲的標準。在自保護藥芯焊絲的焊接中不需要用到額外的保護氣體,它們經常被用于表面堆焊。用于焊接熱強鋼的焊絲標準在 DIN EN 12070標準中,這種鋼的藥芯焊絲標準在 DIN EN 12071 中。這些焊絲有的含有不同的鉬含量,焊絲中的鉻含量從 1,2,5,5 和 9 % 直到 12 %。其它的合金元素有鉬,釩和鎢。藥芯焊絲的鉻含量可以高達 5 %。用于焊接不銹鋼和高溫鋼的焊絲標準在 DIN EN 12072 中:這種鋼的藥芯焊絲在DIN EN 12073標準中。標準中根據不同的合金元素分為馬氏體/鐵素體鉻鋼,奧氏體鋼,鐵素體/奧氏體鋼和全奧氏體高耐腐蝕鋼,還有一些特殊型號和高溫型號。

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MIG/MAG氣保焊焊接材料

非合金鋼和低合金鋼

Un- und niedriglegierte St?hle非合金鋼和低合金鋼焊接用的保護氣體有混合氣體 M1, M2, M3或者純二氧化碳氣體。在德國,使用混合氣體占據了主導地位,因為其飛濺少,特別是在大電流區間。一般來說,這類鋼材可以用MAG氣保焊方法很好地進行焊接。一個例外是含碳量高的材料,例如 E 360,含碳量約 0,45 %。對這種材料來說,由于焊接熔池很大,焊縫吸收大量的碳,因此有出現熱裂紋的傾向。改進的辦法是盡量減小熔池,比如用小電流焊,還有就是對著熔池的前端焊 – 注意:這是容易出現未熔合缺陷。在非合金鋼和低合金鋼的焊接中,氣孔的形成主要是因為氮。焊縫中的氮可以是來源于高含氮量的母材,例如氮化鋼,但大部分情況是因為保護氣體沒有完全罩住熔池,使得空氣中的氮進入了焊縫。當保護氣體的流量合適,而且不會出現紊流,比如因為保護氣嘴的尖端或不穩的電弧等因數造成的紊流,才能夠得到一個有保證的保護效果。和混合氣體相比,用二氧化碳作為保護氣體更不容易出現這類氣孔?;旌蠚怏w中,其中的二氧化碳占比越高,對氣孔的敏感性就越低。

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高合金鋼和鎳基合金

Hochlegiert這中類別的材料基本上也可以用 MIG/MAG 氣保焊工藝來很好地進行焊接。高合金鋼焊接用的保護氣體有氬/氧混合氣體,其中氧氣占比 1-5 % ?(M1.1),或者是氬氣和 CO2混合氣體,其中CO2占比最高不超過 2,5% (M1.2)。 在不銹鋼焊接中要特別關注的一個問題是焊接后在焊縫和靠近焊縫區域的表面出現的氧化皮。這種氧化皮會降低材料的抗腐蝕性能,所以在工件投入使用前,要通過鋼刷,酸洗或噴沙將這些氧化皮清除。MAG 氣保焊焊接的焊縫比手弧焊焊接的焊縫更難清理,因為手弧焊焊接時焊縫表面的焊渣防止了在高溫時氧氣進入到焊縫表面。氣保焊的半自動化帶來的經濟效益優勢有可能會因為焊后清理工作的費用過高而又重新失去。從這點考慮,用含 CO2的混合氣體比含O2的混合氣體更有利。所以含 CO2的混合氣體越來越多地被采用。但是,保護氣體中二氧化碳的含量也不能太高,因為氣體在電弧中分解后會使焊縫碳化,進而有損抗腐蝕性能。所以允許的CO2含量被限制在最高 5 % 以內。在不銹鋼焊接中必須避免任何過熱的情況,因為過熱后析出的碳化鉻會導致脆性上升和耐腐蝕性下降。所以必須控制焊接熱輸入量,必要時采用中途停焊的措施,以讓工件冷卻。在焊接全奧氏體鋼時要避免“過冷”的焊接,以防止出現熱裂紋。奧氏體鋼不容易出現氫脆,所以可以在混合氣體中添加少量的氫氣,以提高焊接效率(提高焊接速度)。為了防止出現氣孔的傾向,H2的占比不要超過 7 %。雙相鋼 – 由奧氏體和鐵素體兩相組成的材料 – 則具有氫裂紋的傾向。鎳基合金通常是采用氬氣MIG氣保焊焊接。對純鎳金屬和有些鎳合金也可添加少量的氫氣,這可以降低表面張力和改善焊縫成型。

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鋁和鋁合金

Aluminium鋁金屬基本上都是采用 MIG氣保焊焊接。由于鋁有很好的導熱性能,所以在氣體中添加氦氣后非常有利于焊接。氦氣具有更好的熱傳導性,并且提高了電弧中保護氣體的熱含量。這使得熔池更深也更寬。如果焊接中不需要很深的熔深,比如焊接薄板,那么使用氦氣可以在熔深不變的前提下更快地進行焊接。因為鋁材的散熱很快,所以對大厚板的鋁材進行焊接時必須先預熱母材。預熱措施不僅保證了足夠的熔深,而且還能減少焊縫中出現氣孔的傾向,因為這時熔池金屬在結晶過程中有更多的放氣時間。如果采用含氦氣的保護氣體 – 通常氦氣占比在 25 到 50 % - 就可以減少預熱,對于不是很厚的板材來說甚至可以不預熱。由此,因較高的氦氣價格而增加的成本得到了一定的補償。在鋁材的MIG 氣保焊中,不存在清理熔池表面高熔點的氧化膜的問題,因為電極接在正極上(陰極清理作用)。盡管如此,還是建議在焊接前用刷子清除一下表面的氧化層,這是因為氧化層吸潮,會將氫氣帶入焊縫。氫氣是鋁材焊接時形成氣孔的主要原因。鋁在液態下能溶解大量的氫氣,而在固態下卻幾乎沒有溶解性。焊接中所有被熔池吸收的氫氣都必須在凝固前排出,否則就會出現氣孔。要做到不出現氣孔是很難的。特別大厚板的焊接。所以在焊接很厚的鋁材時,不可能得到完全沒有氣孔的焊縫。前面提到的焊前余熱可以起到改善的作用。 含Si 量在1 % 左右的AlSi合金和含 Mg量在 2 % 左右的 AlMg合金有焊接熱裂紋傾向。應該通過選擇焊絲來避免在這個合金范圍內焊接。通常選用合金元素高一檔次的焊絲,比用同種合金元素焊絲的焊接效果更好。

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其它材料

除了已經提及的焊接材料外,MIG氣保焊焊接中還值得一提的銅和銅合金的焊接。純銅具有非常好的熱傳導性能,因此在焊接前要相應地預熱到較高的溫度,以避免出現未熔合缺陷。青銅焊絲,例如鋁青銅或錫青銅焊絲,具有很好的滑動性能,因此常用于滑動工件的表面堆焊。在鋼鐵材料的母材上焊接時,要采用相應的措施使熔深保持在很小的量。鐵在銅中的溶解度非常小,過量的鐵會以球狀顆粒形狀鑲嵌在焊縫中,使得需要的性能受到破壞。類似的情況也適用于MIG氣保焊釬焊,這種工藝在汽車制造中被用來連接鍍鋅板,用的填充材料有硅銅或錫銅焊絲。這類青銅的熔點較低,有利于減少鍍鋅層的蒸發。這種方法產生的氣孔較少,緊靠焊縫的鍍鋅層和板材背面的鍍鋅層仍然保持著有效的保護功能。這類焊接也要盡量避免熔深深入到鋼鐵材料中,其結合方式要像硬釬焊一樣,僅靠擴散和粘附作用結合在一起。為此需要采用合適的焊接參數和特殊的持槍方式,使電弧只在液態熔池上燃燒。

Kupferlegierung

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