药芯
FCAW -SSInnershieldFCAW -GSOutershield
焊丝电弧焊
1Copyright Ó
什么是FCAW-SS? FCAW-SS= 药芯焊丝电弧焊–自保护焊
tInnershield焊接方法t林肯电气公司研发的工艺方法t其为管焊丝，管芯为焊剂成分，作用是保护焊缝成型。t大部分焊丝在DCEN（DC-）极性下运行，而一些在DCEPDC+）下运行。
2送丝机焊丝供给系统焊枪电源工件（
FCAW-SS –优点t可用于户外操作t最大程度地减少了重新起弧的次数
t无保护气体费用t熔敷率高
FCAW-SS –优点t机械性能好t除烟有效
t能够在较差钢材上进行焊接
t全位置焊接
FCAW-SS –局限性t烟雾
t飞溅物
t焊渣（清洁时间）t再次起弧前需剪断焊丝端部
什么是FCAW-GS?FCAW-GS= 药芯焊丝电弧焊–气体保护t“双保护式”焊接方法t其为管焊丝，管芯为焊剂成分
t配用外部的保护气体t一般在DCEP（DC+）极性下运行。
6保护气调节器送丝机焊丝供给系统焊枪焊接电源保护气气源
FCAW-GS –优点t焊缝（珠）外观好t飞溅物很少，甚至无t熔敷率高
t机械性能好
FCAW-GS –优点t高效(90+%) t容易重新起弧t全位置焊接
t能够沉积低氢焊缝
FCAW-GS –局限性t烟雾
t需携带相关设施t需在室内焊接t有产生气疤的可能性t需对保护气体t高辐射热
t焊渣
10FCAW 焊接原理
FCAW-SS 工作原理
t焊丝和工件之间的电弧
熔化了焊丝和接头。t形成焊缝金属和焊渣t因焊渣较熔融金属轻，故上浮于表面。tDC 极性
电流导并
自保护药芯焊丝
保护性焊渣
绝缘导套经固化的焊缝金属
导电嘴
电弧
工件
熔融的焊缝金属
11
FCAW-GS 工作原理
t焊丝和工件之间
的电弧熔化了焊丝和接头。t形成焊缝金属和焊渣
t因焊渣较熔融金属轻，故上浮于表面。tDC 极性
药芯焊丝电极
保护气体进入
电流导并
保护性焊渣电弧
焊丝导管和导电嘴
经固化的焊缝金属
喷嘴
保护气气体
工件
12
熔融的焊缝金属
电气干伸长与外伸长的比较
焊枪导管（嘴）
绝缘导套
导电嘴
电气干伸长
焊丝
电弧
外伸长
工件
13
FCAW-SS –设备的组成
t恒压电源
（CV）
t等速送丝机t焊枪和电源t自保护药芯
焊丝
14
FCAW-GS –设备的组成
ttttt恒压（CV）电源等速送丝机焊枪和电缆保护气体装置和气瓶气保护药芯
焊丝
15
电源输出–恒压
t焊接回路由电源、送丝
机、工件和焊丝电缆/导线组成。
t电压与电弧长度成比例。
t电流作出大幅度变化已维持恒定的电弧长度。
运行点
电压V
安培A
16
电源输出
-恒流
t焊接回路由电源、电
压传感送丝机、工件和焊丝电缆/导线组成。
t电压与电例。
弧长度成比t电流保持恒定，即使在电弧长度变化引起电压变化时也如此。
恒流电源
运行点
电压V
电流A
17
恒压和恒流的比较
恒压
t(CV) 电源t等速送丝机
t电压感测送丝机
t要求特定的高要求焊
丝
t符合标准质量的焊接过程
t所有FCAW –GS 焊丝
恒流
t不建议使用tCC 电源
t电压感测送丝机t只适用于一般制造
•不适合备标准的工件有符合•不适合特定要求焊丝
的高•不适合FCAW –GS焊丝
18
熔滴过
渡
19
短路过渡
当电流较小的时候（
20
大滴排斥过渡
当焊接电流较小和电弧电压较高(160A,30V)时,弧长较长,熔滴不易与熔池短路。因电流较小,弧根面积的直径小于熔滴直径,熔滴与焊丝之间的电磁力不易使熔滴形成缩颈。斑点压力也阻碍熔滴过渡。随着焊丝的熔化,熔滴长大,其重力克服表面张力的作用形成大滴状熔滴过渡
21
细颗粒过渡
t在CO2气体保护情况下,随着焊接电流的增加,斑点面积也增加,熔滴所受的等离子流力和电磁力增加,熔滴过渡频率也增加。相同电流、电压情况下,药芯焊丝的熔滴尺寸比实芯焊丝小,这说明药芯焊丝比实芯焊丝容易形成细颗粒过渡。药芯焊丝的这种过渡形式飞溅较少,电弧稳定,焊缝成形好,所以在生产和试验中得到广泛应用。也就是说,细颗粒过渡是药芯焊丝熔滴过渡的主要形式。
22
射滴过渡
t过渡时,熔滴直径接近于焊丝直径,熔滴脱离焊丝沿焊丝轴向过渡，形成熔滴抱着渣芯向下划的状态。t形成射滴过渡的原因是，使用Ar作为保护气体时，弧根面积扩大并包围熔滴，使斑点压力和电磁收缩力都有利于熔滴过渡，只有表面张力对熔滴过度起阻碍作用。这种情况下，熔滴容易下落，并被电磁收缩力,等离子流力,重力等加速,形成射滴过渡。这时熔滴下落的加速度远远大于细颗粒过渡时的加速度。采用比射滴过渡更大的电流时,会出现射流过渡。
23
焊
丝24ÓCopyright
药芯焊丝分类
25
FCAW-SS –焊丝
t其特点是焊丝的电气干伸长（E.S.O) 较长一般为¾”–3 ¾”长度, 其公差为+1/8”t电气干伸长将造成电弧不稳定,飞溅物增加, 熔深降低
t电气干伸长过短将造成电弧长度过长, 以及芯部材料的过早熔化和激发，从而造成孔隙。
26
FCAW-SS –芯部成分常见的芯部元素和其作用
t铝还原和去氮t钙提供保护和成型焊渣t碳增加硬度和强度t锰还原和增加强度t钼增加硬度和强度
27
FCAW-SS –芯部元素常见的芯部元素和其作用
t镍改善硬度、强度、韧性和抗腐蚀性t钾稳定电弧并形成焊渣t硅还原并形成焊渣t钠稳定电弧并形成焊渣t钛还原、去氮和成型焊渣
28
FCAW-SS –芯部成分的功能t增强熔深率和熔敷率
即使在非正常位置时，也能够完成此功能。t机械和冶金性能
t通过芯部的还原剂和去氮剂优化了熔池中的金属。
t提供了焊渣覆层，其目的是：
保护焊缝
成型焊缝（珠）形状
在非平、横位置焊接时，托住熔池。
29
FCAW-GS –焊丝
SS 为基础研发而成。tFCAW-GS 不如FCAW-SS 敏感于焊接参数t以FCAW –
30
FCAW-GS –芯部元素
常见的芯部元素和其功能
t铝还原和去氮t钙提供保护和成型焊渣t碳增加硬度和强度t锰还原和增加强度t钼增加硬度和强度
31
FCAW-GS –芯部元素
常见的芯部元素和其作用
t镍改善硬度、强度、和抗腐蚀性
t钾稳定电弧并形成焊渣t硅还原并形成焊渣t钠稳定电弧并形成焊渣t钛还原、去氮和成型焊渣
32性韧
FCAW-GS –芯部成分的功能t增强熔深率和熔敷率
。
t机械和冶金性能
t通过芯部的还原剂和去氮剂优化了熔池中的金属。
t提供了焊渣覆层，其目的是:
–保护焊缝
–成型焊缝（珠）形状
–在非正常位置焊接时，将焊缝固定在位。
33即使在非正常位置时，也能够完成此功能
保护气体
34FCAW
FCAW-GS –保护气体
t二氧化碳
t氩/二氧化碳混合物
35
FCAW-GS –保护气体
二氧化碳
t成本低
t喷射过渡少
t热辐射高
t熔深深
t焊缝金属强度小
t不容易产生气疤
36
FCAW-GS –保护气体
75/80/85/90 Ar气体/其余为CO2气体t机械性能良好
–( 却比冲击性能、拉伸强度、屈服强度）
t飞溅物少
t熔滴过渡良好
t烟雾含量少
t熔敷率高
–尤其是DC-焊接时
t熔深小
37
药芯焊丝的质量要求
对药芯焊丝的质量要求可以概括的从其内在质量和外部质量两个方面来介绍。
（1）内在质量
药粉在化学成分上应该含有适量的硅，锰等脱氧元素，这是针对前面已经介绍过的二氧化碳气体保护焊时电弧气氛中氧化性较强所必须采取的措施。同时为增强抗氮气孔的能力，可加入钛，铝等合金元素，因为这类元素不仅可进一不增强脱氧能力，而且起到强烈的固定氮的作用，有利于提高抗气孔性能焊丝中的C含量不能太高，C太高引起淬硬倾向增加，同时用二氧化碳做保护气体时，C容易被氧化生成一氧化碳气体，造成气孔和飞溅，所以C含量不能太高。
针对不同的母材采用不同的焊丝，要求不同种类的焊丝其合金元素要适当，以确保相应焊接接头的强度要求。tttt
38
药芯焊丝的质量要求
（2）外部质量
t焊丝表面要清洁，应祛除拉拔生产过程中附着于焊丝表面的润滑剂，油污等。
t焊丝表面是镀铜的，其作用有三：一是防止生锈，便于保存。二是改善导电性能；三是降低送丝阻力。对焊丝镀铜的要求一是要牢固，二是不能太厚。t焊丝应规则的层绕成盘，以便于使用。同时焊丝不允许有折弯处，否则会影响送丝稳定性。t焊丝应该具有一定的硬度，过软的焊丝当送丝阻力稍微大的时候就会出现送丝不稳现象，影响焊接质量，细丝尤其如此。
39
实心焊丝AWS 分类
焊材焊丝
实心
化学）40
药芯焊丝AWS 分类
焊丝
最小焊接(0= 管状工艺41
常见缺陷
t药芯焊丝电弧焊常见的缺陷有气孔、咬边、夹渣、焊瘤、未融合、未焊透、未焊满、裂纹等。
42
Thanks!
谢！43谢
药芯
FCAW -SSInnershieldFCAW -GSOutershield
焊丝电弧焊
1Copyright Ó
什么是FCAW-SS? FCAW-SS= 药芯焊丝电弧焊–自保护焊
tInnershield焊接方法t林肯电气公司研发的工艺方法t其为管焊丝，管芯为焊剂成分，作用是保护焊缝成型。t大部分焊丝在DCEN（DC-）极性下运行，而一些在DCEPDC+）下运行。
2送丝机焊丝供给系统焊枪电源工件（
FCAW-SS –优点t可用于户外操作t最大程度地减少了重新起弧的次数
t无保护气体费用t熔敷率高
FCAW-SS –优点t机械性能好t除烟有效
t能够在较差钢材上进行焊接
t全位置焊接
FCAW-SS –局限性t烟雾
t飞溅物
t焊渣（清洁时间）t再次起弧前需剪断焊丝端部
什么是FCAW-GS?FCAW-GS= 药芯焊丝电弧焊–气体保护t“双保护式”焊接方法t其为管焊丝，管芯为焊剂成分
t配用外部的保护气体t一般在DCEP（DC+）极性下运行。
6保护气调节器送丝机焊丝供给系统焊枪焊接电源保护气气源
FCAW-GS –优点t焊缝（珠）外观好t飞溅物很少，甚至无t熔敷率高
t机械性能好
FCAW-GS –优点t高效(90+%) t容易重新起弧t全位置焊接
t能够沉积低氢焊缝
FCAW-GS –局限性t烟雾
t需携带相关设施t需在室内焊接t有产生气疤的可能性t需对保护气体t高辐射热
t焊渣
10FCAW 焊接原理
FCAW-SS 工作原理
t焊丝和工件之间的电弧
熔化了焊丝和接头。t形成焊缝金属和焊渣t因焊渣较熔融金属轻，故上浮于表面。tDC 极性
电流导并
自保护药芯焊丝
保护性焊渣
绝缘导套经固化的焊缝金属
导电嘴
电弧
工件
熔融的焊缝金属
11
FCAW-GS 工作原理
t焊丝和工件之间
的电弧熔化了焊丝和接头。t形成焊缝金属和焊渣
t因焊渣较熔融金属轻，故上浮于表面。tDC 极性
药芯焊丝电极
保护气体进入
电流导并
保护性焊渣电弧
焊丝导管和导电嘴
经固化的焊缝金属
喷嘴
保护气气体
工件
12
熔融的焊缝金属
电气干伸长与外伸长的比较
焊枪导管（嘴）
绝缘导套
导电嘴
电气干伸长
焊丝
电弧
外伸长
工件
13
FCAW-SS –设备的组成
t恒压电源
（CV）
t等速送丝机t焊枪和电源t自保护药芯
焊丝
14
FCAW-GS –设备的组成
ttttt恒压（CV）电源等速送丝机焊枪和电缆保护气体装置和气瓶气保护药芯
焊丝
15
电源输出–恒压
t焊接回路由电源、送丝
机、工件和焊丝电缆/导线组成。
t电压与电弧长度成比例。
t电流作出大幅度变化已维持恒定的电弧长度。
运行点
电压V
安培A
16
电源输出
-恒流
t焊接回路由电源、电
压传感送丝机、工件和焊丝电缆/导线组成。
t电压与电例。
弧长度成比t电流保持恒定，即使在电弧长度变化引起电压变化时也如此。
恒流电源
运行点
电压V
电流A
17
恒压和恒流的比较
恒压
t(CV) 电源t等速送丝机
t电压感测送丝机
t要求特定的高要求焊
丝
t符合标准质量的焊接过程
t所有FCAW –GS 焊丝
恒流
t不建议使用tCC 电源
t电压感测送丝机t只适用于一般制造
•不适合备标准的工件有符合•不适合特定要求焊丝
的高•不适合FCAW –GS焊丝
18
熔滴过
渡
19
短路过渡
当电流较小的时候（
20
大滴排斥过渡
当焊接电流较小和电弧电压较高(160A,30V)时,弧长较长,熔滴不易与熔池短路。因电流较小,弧根面积的直径小于熔滴直径,熔滴与焊丝之间的电磁力不易使熔滴形成缩颈。斑点压力也阻碍熔滴过渡。随着焊丝的熔化,熔滴长大,其重力克服表面张力的作用形成大滴状熔滴过渡
21
细颗粒过渡
t在CO2气体保护情况下,随着焊接电流的增加,斑点面积也增加,熔滴所受的等离子流力和电磁力增加,熔滴过渡频率也增加。相同电流、电压情况下,药芯焊丝的熔滴尺寸比实芯焊丝小,这说明药芯焊丝比实芯焊丝容易形成细颗粒过渡。药芯焊丝的这种过渡形式飞溅较少,电弧稳定,焊缝成形好,所以在生产和试验中得到广泛应用。也就是说,细颗粒过渡是药芯焊丝熔滴过渡的主要形式。
22
射滴过渡
t过渡时,熔滴直径接近于焊丝直径,熔滴脱离焊丝沿焊丝轴向过渡，形成熔滴抱着渣芯向下划的状态。t形成射滴过渡的原因是，使用Ar作为保护气体时，弧根面积扩大并包围熔滴，使斑点压力和电磁收缩力都有利于熔滴过渡，只有表面张力对熔滴过度起阻碍作用。这种情况下，熔滴容易下落，并被电磁收缩力,等离子流力,重力等加速,形成射滴过渡。这时熔滴下落的加速度远远大于细颗粒过渡时的加速度。采用比射滴过渡更大的电流时,会出现射流过渡。
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焊
丝24ÓCopyright
药芯焊丝分类
25
FCAW-SS –焊丝
t其特点是焊丝的电气干伸长（E.S.O) 较长一般为¾”–3 ¾”长度, 其公差为+1/8”t电气干伸长将造成电弧不稳定,飞溅物增加, 熔深降低
t电气干伸长过短将造成电弧长度过长, 以及芯部材料的过早熔化和激发，从而造成孔隙。
26
FCAW-SS –芯部成分常见的芯部元素和其作用
t铝还原和去氮t钙提供保护和成型焊渣t碳增加硬度和强度t锰还原和增加强度t钼增加硬度和强度
27
FCAW-SS –芯部元素常见的芯部元素和其作用
t镍改善硬度、强度、韧性和抗腐蚀性t钾稳定电弧并形成焊渣t硅还原并形成焊渣t钠稳定电弧并形成焊渣t钛还原、去氮和成型焊渣
28
FCAW-SS –芯部成分的功能t增强熔深率和熔敷率
即使在非正常位置时，也能够完成此功能。t机械和冶金性能
t通过芯部的还原剂和去氮剂优化了熔池中的金属。
t提供了焊渣覆层，其目的是：
保护焊缝
成型焊缝（珠）形状
在非平、横位置焊接时，托住熔池。
29
FCAW-GS –焊丝
SS 为基础研发而成。tFCAW-GS 不如FCAW-SS 敏感于焊接参数t以FCAW –
30
FCAW-GS –芯部元素
常见的芯部元素和其功能
t铝还原和去氮t钙提供保护和成型焊渣t碳增加硬度和强度t锰还原和增加强度t钼增加硬度和强度
31
FCAW-GS –芯部元素
常见的芯部元素和其作用
t镍改善硬度、强度、和抗腐蚀性
t钾稳定电弧并形成焊渣t硅还原并形成焊渣t钠稳定电弧并形成焊渣t钛还原、去氮和成型焊渣
32性韧
FCAW-GS –芯部成分的功能t增强熔深率和熔敷率
。
t机械和冶金性能
t通过芯部的还原剂和去氮剂优化了熔池中的金属。
t提供了焊渣覆层，其目的是:
–保护焊缝
–成型焊缝（珠）形状
–在非正常位置焊接时，将焊缝固定在位。
33即使在非正常位置时，也能够完成此功能
保护气体
34FCAW
FCAW-GS –保护气体
t二氧化碳
t氩/二氧化碳混合物
35
FCAW-GS –保护气体
二氧化碳
t成本低
t喷射过渡少
t热辐射高
t熔深深
t焊缝金属强度小
t不容易产生气疤
36
FCAW-GS –保护气体
75/80/85/90 Ar气体/其余为CO2气体t机械性能良好
–( 却比冲击性能、拉伸强度、屈服强度）
t飞溅物少
t熔滴过渡良好
t烟雾含量少
t熔敷率高
–尤其是DC-焊接时
t熔深小
37
药芯焊丝的质量要求
对药芯焊丝的质量要求可以概括的从其内在质量和外部质量两个方面来介绍。
（1）内在质量
药粉在化学成分上应该含有适量的硅，锰等脱氧元素，这是针对前面已经介绍过的二氧化碳气体保护焊时电弧气氛中氧化性较强所必须采取的措施。同时为增强抗氮气孔的能力，可加入钛，铝等合金元素，因为这类元素不仅可进一不增强脱氧能力，而且起到强烈的固定氮的作用，有利于提高抗气孔性能焊丝中的C含量不能太高，C太高引起淬硬倾向增加，同时用二氧化碳做保护气体时，C容易被氧化生成一氧化碳气体，造成气孔和飞溅，所以C含量不能太高。
针对不同的母材采用不同的焊丝，要求不同种类的焊丝其合金元素要适当，以确保相应焊接接头的强度要求。tttt
38
药芯焊丝的质量要求
（2）外部质量
t焊丝表面要清洁，应祛除拉拔生产过程中附着于焊丝表面的润滑剂，油污等。
t焊丝表面是镀铜的，其作用有三：一是防止生锈，便于保存。二是改善导电性能；三是降低送丝阻力。对焊丝镀铜的要求一是要牢固，二是不能太厚。t焊丝应规则的层绕成盘，以便于使用。同时焊丝不允许有折弯处，否则会影响送丝稳定性。t焊丝应该具有一定的硬度，过软的焊丝当送丝阻力稍微大的时候就会出现送丝不稳现象，影响焊接质量，细丝尤其如此。
39
实心焊丝AWS 分类
焊材焊丝
实心
化学）40
药芯焊丝AWS 分类
焊丝
最小焊接(0= 管状工艺41
常见缺陷
t药芯焊丝电弧焊常见的缺陷有气孔、咬边、夹渣、焊瘤、未融合、未焊透、未焊满、裂纹等。
42
Thanks!
谢！43谢