本发明涉及一种药芯焊丝及气保焊接方法，属于焊接技术领域，特别是涉及一种铁素体不锈钢用药芯焊丝及气保焊接方法。
背景技术：
由于能够兼顾耐蚀性能和经济型，铁素体不锈钢在汽车、家电和建筑领域得到了广泛应用。焊接方法有钨极氩弧焊和气体保护焊接，焊丝有实芯焊丝和药芯焊丝；气体保护焊中，保护气体主要以混合气体为主。气体保护焊接由于其成熟性、易操作性、简便性在对接、搭接等场合下得到了广泛应用。
对于某些对焊接件表面质量要求严格的焊件来说，采用常规的气体保护焊常常由于飞溅大、烟尘大，而达不到要求。而采用纯氩气保护气体后，常规实芯焊丝或药芯焊丝常常会产生摇摆电弧，产生蛇形焊道，成型性能差。
能够满足纯氩气体保护焊焊丝少见报道。兼顾耐蚀性、成型美观，低飞溅、低烟尘的铁素体不锈钢气保焊接接头少见报道。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种药芯焊丝及气体保护焊接方法，适用于铁素体不锈钢的搭接焊接，成型美观，低飞溅，低烟尘，提高了焊板表面质量。
为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：
一种药芯焊丝及气保焊接方法，药芯焊丝由外层铁皮和芯部粉料构成，按焊丝总重量计算，焊丝含有：c≤0.10％，si≤0.5％，mn≤1.0％，cr10-15％，cu0.5-3.0％，s≤0.02％，p0.02-0.2％，余量为fe及杂质元素；采用纯氩气为保护气体，以及脉冲电流的焊接工艺。
焊丝还含有0.03-1.0％的ti或nb中的一种或以上。
焊丝还含有0.3-3.0％的ni。
焊丝还含有0.2-2.0％的mo。
焊丝还含有0.003-0.05％的rem。
焊丝还含有：o≤0.03％，n≤0.01％，且两者之和在0.005-0.03％之间。
采用纯氩气为保护气体，采用脉冲电流，且该焊丝适用于铁素体不锈钢的焊接。
c：对耐蚀性能不利。当其含量超过0.10％时，由于在基体中会引起微电池作用，从而加速腐蚀。因此，优选其成分≤0.1％。
当其含量≤0.04％时，效果更好。
当其含量≤0.01％时，效果更好。
si：一方面对耐蚀性能不利，另一方面会加速焊接熔池在凝固过程中的偏析，从而增加凝固裂纹敏感性。当其含量超过1.0％时，会引发凝固裂纹，同时也会降低耐蚀性能。因此，优选其成分≤0.5％。
当其含量≤0.3％时，效果更好。
当其含量≤0.1％时，效果更好。
mn：对耐蚀性有利，同时也有利于强化焊缝金属。当其含量超过1.0％时，由于会增加成分偏析、枝晶偏析和境界偏析，从而增加焊缝裂纹敏感性；同时其自身也容易与s形成mns夹杂，从而降低耐蚀性。因此优选mn含量≤1.0％。
当其含量≤0.5％时，效果更好。
当其含量≤0.2％时，效果最好。
cr：用于提高耐蚀性。当其含量低于10％时，耐蚀性提高不明显；当其含量超过15％时，容易引起焊接熔池粘度增加，从而恶化焊缝成型性能，同时也会增加焊缝金属的凝固裂纹敏感性。因此，其优选含量是10-15％。
当其含量11-14％时，效果更好。
当其含量12-13％时，效果最好。
cu：用于提高耐蚀性。当其含量低于0.5％时，效果不明显；当其含量超过3.0％时，容易引发铜脆，也就是在600-1000℃之间时，由于析出相强化导致冷裂纹，从而恶化焊接质量。因此，其优选含量是0.5-3.0％。
当其含量0.5-2.5％时，效果更好。
当其含量0.8-2.0％时，效果最好。
s：作为杂质元素应控制在合理范围，控制其含量≤0.02％。
p：用于提高耐蚀性。当其含量低于0.02％时，提高耐蚀性能效果不明显；当其含量超过0.2％时，会加剧偏析，且会导致晶界脆性，从而恶化焊缝力学性能。因此控制其含量0.02-0.2％。
当其含量0.03-0.15％时，效果更好。
当其含量0.04-0.10％时，效果最好。
焊丝还含有0.03-1.0％的ti或nb中的一种或以上；
ti和nb都是强碳氮化物形成元素。添加的一个目的是与c形成碳化物，从而解决自由c带耐蚀性带来的伤害。另一个目的是形成碳化化物，从而在焊缝金属中形成等轴类的凝固组织，这一方面可解决由于偏析严重的树枝晶组织引发的凝固裂纹的发生，另一方面也可细化焊缝组织，提高组织均匀度，从而间接提高耐蚀性。
当含量低于0.03％时，不能确保消除掉自由碳，从而损害耐蚀性；当含量超过1.0％时，容易引发析出相的异常聚集和长大，并弱化对焊缝金属的组织细化和均匀化效果，从而对耐蚀性不利。因此，其优选含量是0.03～1.0％。
当其含量0.10-0.8％时，效果更好。
当其含量0.20-0.7％时，效果最好。
焊丝还含有0.3-3.0％的ni；
一方面是提高耐蚀性，另一方面降低因铜添加导致的铜脆问题的敏感性。当镍铜比例大于1时，可有效消除由于铜析出相而导致的冷裂纹问题。
当其含量低于0.3％时，提高耐蚀性效果不明显；当含量超过3.0％时，在加大成本的同时，也会恶化焊缝成型性能。因此，优选含量是0.3-3.0％。
当其含量0.5-2.5％时，效果更好。
当其含量0.8-2.0％时，效果最好。
且镍含量≥铜含量
焊丝还含有0.2-2.0％的mo；
一方面是提高耐蚀性，另一方面可细化nb或ti类碳氮化物尺寸，并提高体积密度，在降低凝固裂纹敏感性的同时，也由于提高了组织均匀性而提高了耐蚀性。因此，优选含量是0.2-2.0％。
当其含量0.3-1.8％时，效果更好。
当其含量0.4-1.5％时，效果最好。
焊丝还含有0.003-0.05％的rem；
一方面用于改善枝晶间偏析，降低凝固裂纹敏感性；另一方面是形成部分氧化物颗粒，从而在随后的凝固过程中充当异质形核质点促进等轴状类组织生产，从而避免最后凝固部位形成树枝晶组织，从而降低凝固裂纹敏感性。
当其含量低于0.003％时，效果不明显；当其含量超过0.05％时，由于其极度的活泼性，容易生成大量氧化物且易造成团聚，从而失去促进等轴状类组织的异质形核质点的作用，反而生成的大尺寸团聚类氧化物会破坏焊缝金属的力学性能。因此，其优选含量是0.003-0.05％。
当其含量0.005-0.04％时，效果更好。
当其含量0.008-0.03％时，效果最好。
焊丝还含有：o≤0.03％，n≤0.01％，且两者之和在0.005-0.03％之间。
氧含量基本决定了焊缝金属的夹杂物总量。由于本发明采用的氩气保护气体，所在焊接过程中焊缝金属的氧主要来自于焊丝。当其含量超过0.03％时，由于强脱氧元素c,si和mn含量较低，不能将氧含量控制在一个较好的水平，从而恶化耐蚀性能。因此，其含量≤0.03％。
氮含量作为杂质元素，其含量应控制在0.01％以内。但同时，氮元素一方面可与ti和nb结合生成氮化物，且具备较强的异质形核能力，一方面可降低凝固裂纹敏感性，同时由于其细化焊缝组织作用，对耐蚀性有利。
当两者综合在0.005-0.03％之间时，可确保能够生成一定数量的氧化物、碳氮化物，从而细化焊缝组织，降低凝固裂纹敏感性的同时，也提高了耐蚀性能；同时，也可将其作为杂质元素的负面作用控制在一定范围内。
当其含量0.008-0.025％时，效果更好。
当其含量0.01-0.02％时，效果最好。
采用纯氩气为保护气体，采用脉冲电流，平均电流为160-220a，电压14-18v，气体流量18-25l/min，且该焊丝适用于铁素体不锈钢的焊接。
本发明的优点及有益效果：
1.本发明采用crcup来提高焊缝耐蚀性能，采用ti和nb形成碳氮化物来细化和均匀化焊缝组织、一方面提高了耐蚀性，同时也降低了冷裂纹敏感性，采用rem和ni元素来消除高p、cu带来的脆性，从而获得了成形性能优良、耐蚀性能优良的搭接焊接接头。
2.本发明采用氩气保护、氧氮总量控制方法、以及脉冲波形电流控制方法，在获得优良成型性能的同时，也大幅度降低了焊接飞溅和焊接烟尘。
3.本发明药芯焊丝和气体保护焊接方法，可广泛应用于汽车、机械等领域对表面质量要求高的铁素体不锈钢的焊接。
具体实施方式
以下结合优选实施例对本发明的技术方案作进一步的说明。
选用厚度0.8-5mm铁素体不锈钢板。
按要求制作直径0.8-1.6mm药芯焊丝。
采用纯氩气作为保护气体，开展搭接焊接试验。
焊接过程中对焊接飞溅、焊接烟尘进行统计分析。
焊后利用金相和超声波进行质量检验，并测试耐蚀性能。
焊接飞溅测量方法：
在焊板接头两侧，沿焊接方向放置两块表面磨光的钢板，沿焊接方向长度为500mm，垂直于焊板的高度为200mm，搜集时间为1分钟，然后将焊板上的焊接飞溅颗粒取除下来，并进行称重。连续测量5次，取五个值的算术平均值作为最终结果。
焊接烟尘测量方法：
采用专门焊接烟尘收集器，搜集时间为1分钟。连续测量5次，取五个值的算术平均值作为最终结果。
耐腐蚀性能测量方法：
按照标准配制酸溶液，温度为60℃，试验时间是3小时；试验尺寸为长度为100mm，直径为10mm的圆棒；然后计算材料失重比例。
实施例1-2：
母材钢板厚度2.2mm。
药芯焊丝成分见表1，焊接工艺见表2。
经检验，焊缝接头质量见表3。
实施例3-4：
母材钢板厚度3.2mm。
药芯焊丝成分见表1，焊接工艺见表2。
经检验，焊缝接头质量见表3。
实施例5-6：
母材钢板厚度1.6mm。
药芯焊丝成分见表1，焊接工艺见表2。
经检验，焊缝接头质量见表3。
实施例7-8：
母材钢板厚度2.8mm。
药芯焊丝成分见表1，焊接工艺见表2。
经检验，焊缝接头质量见表3。
对比例1-2：
母材钢板厚度2.2mm。
药芯焊丝成分见表1，焊接工艺见表2。
经检验，焊缝接头质量见表3。
对比例3-4：
母材钢板厚度3.2mm。
药芯焊丝成分见表1，焊接工艺见表2。
经检验，焊缝接头质量见表3。
通过上述实施例可知，本发明药芯焊丝及气体保护焊接方法，在提高焊缝金属耐蚀性能基础上，解决了成形性能、焊接飞溅和焊接烟尘的难题，可广泛应用于汽车、机械等领域用铁素体不锈钢的焊接，尤其是对表面质量要求高的铁素体不锈钢焊接场合。
表1实施例药芯焊丝化学成分(wt.％)
表2实施例焊接试验参数
表3实施例焊接接头质量和性能