焊剂的研究现状及发展趋势

埋弧焊原来是单丝与焊剂配合使用,近些年随着对埋弧焊技术的开发研究,相继出现双丝和多丝埋弧焊。


我国烧结焊剂的发展很快,特别是近几年,国内已经有许多条生产线,可以大规模化、批量化的生产,焊剂所需的原材料(例如各种矿物材料)己经全部实现国产化。

烧结焊剂的生产厂家目前主要集中在河南、辽宁等地区,大概年生产能力达400t左右。例如一些老的焊材生产企业如四川大西洋集团有限责任公司具有较强的生产和研发实力,开发了许多新品种,并取得不错的成果。  

   目前,我国焊剂生产水平与国外的相比还有一定的差距。很多技术含量高的烧结焊剂都是进口的。因此,我国的焊接工作者也在近些年研究开发出了许多优质的埋弧焊烧结焊剂。例如,王宗杰等人对CaF2-MgO-CaO-A12O3渣系新型高强钢烧结焊剂进行了研究,研究出的焊剂各项性能较好,主要用于16MnR钢[9]。同样,宗琳等人对CaCO3-CaF2-SiO2渣系的烧结焊剂进行了试验研究,研究出了各项性能均较好的烧结焊剂,主要也是用于16MnR钢[10]。姚润钢等人对高碱度低活性超低氢型烧结焊剂进行了研究,也研究出了各项性能优良的焊剂[11]。蒋瑞珊研制出了碱性渣系B-13型烧结焊剂,各项性能指标良好,低温韧性高[12]。杨华研制出了一种FCB法表面焊剂,适用大线能量来焊接船用钢板,得到的焊缝各项性能都较好[13]。何长红研制出了韧性高的焊丝,配合SJ101来焊接钢板,所得的焊缝有较好的低温韧性[14]。王星平对FCB新型焊接材料进行了研究,采用三丝埋弧焊并用不同的焊接参数进行焊接,分析了各个规范下焊缝的微观组织,并总结出焊接线能量与焊缝力学性能之间的关系[15]。陈照辉研制FCB表面焊剂,其焊接工艺和焊缝机械性能都较好,用焊丝H08A和衬垫焊剂DQ·FCB-1R焊接,发现焊接过程电弧稳定,所得的焊缝成形美观,脱渣性能也较好[16]。

   从近年来烧结焊剂的使用情况和实际生产应用的需要情况来看,烧结焊剂应该在以下几个方面进行研究和探讨[17]:  

   (1)研制出使焊缝金属有足够的低温冲击韧性的焊剂,原理是通过合理的合金化细化晶粒,获得针状体素体组织[18]。

(2)制造出低氢型的焊剂,使焊缝含氢量降低。

(3)制造出高效铁粉型焊剂,可以提高焊缝金属的熔敷效率。

对于焊接材料的研制,这里我们主要研究焊剂,要求所得焊缝金属的机械性能应接近于母材的机械性能,一般采用“等强匹配”。而对于一些大厚度,强度级别更高的钢板,则会采用“低强匹配”。在不影响其整体机械性能的情况下,通过牺牲一定的强度,来获得比较好的焊缝韧性[19],这种方法的应用也比较普遍。

埋弧焊原来是单丝与焊剂配合使用,近些年随着对埋弧焊技术的开发研究,相继出现双丝和多丝埋弧焊,使用辅助衬垫和衬垫焊剂实现单面焊双面成形(如FCB法焊接),使劳动生产率得以提高。在船舶建造中埋弧焊在焊材消耗中所占的比例多年来持续增长,仍是一种高效的焊接方法,所以今后的主要趋势是不断研制新的焊剂来提高埋弧焊低温冲击韧性,特别是在较高的线能量输入情况下的低温冲击韧性[20]。尽管国内已经有了烧结焊剂,但是品种仍然显得单一,应用范围较窄,工艺性能和力学性能相比于国外还是有一定差别,特别是船用大线能量FCB法的表面烧结焊剂和衬垫焊剂。