图1-3  FCB法装置图

FCB全称为焊剂铜衬垫埋弧焊，是由日本在上世纪90年代初研制开发的单面埋弧自动焊技术。在平面分段流水线上的平直板对接焊可以使用FCB法来完成。我国各大造船厂为了提升焊接的品质和焊接的效率，均在推行各种施工的自动化焊接，首选的高效焊接方法就是FCB法单面埋弧自动焊。1995年我国上海沪东造船厂就已经开始引进和使用FCB法，这是我国造船焊接技术向现代化造船进步的标志[13]。该方法现已广泛应用于江南造船厂、大连船舶有限公司、武汉造船厂等大型船厂。

FCB法主要应用于中厚度、大尺寸的低碳钢和低合金钢板的拼接。目前在造船行业当中，此方法可以用于焊接各型号船板，可以通过一次焊接来完成8-35mm厚的钢板对接[14]。FCB法焊接属于一种大线能量焊接，由于其自身设备和焊接方式，不可避免会产生一些焊接缺陷，如气孔、夹渣、焊缝咬边、未焊透、正面成型偏低、背面成型不良、裂纹等。

FCB法可以大幅度提高对接平板的焊接效率，广泛应用于重工业包括各大造船厂。但国内尚未有成熟的衬垫焊剂研制技术，焊接厂家主要采用进口焊剂，这提高了厂家的生产成本及降低厂家的可选择性。因此，探索出衬垫焊剂的具体制造工艺，对我国的焊剂发展和船舶发展都有重大意义。

图1-4和图1-5分别是埋弧焊平板堆焊的模型简图和其焊缝截面温度场分布情况[15]。

图1-4 埋弧焊平板堆焊的模型简图

图1-5 焊缝截面温度场

FCB法温度场与其类似。在焊接时，熔池金属已处于衬垫的衬托因而不会向四处流散。而在电弧前方的焊缝已经也处在了高温的作用下，此处的衬垫焊剂受热固化，颗粒状的焊剂结块以衬托接下来出现的熔池。因此便得到了有衬垫支撑的背面焊缝。

1。2焊剂的发展状况

埋弧焊接材料分为埋弧焊丝和焊剂两个部分，其中埋弧焊剂是埋弧焊主要的消耗材料之一，在焊接过程中对焊缝金属起机械保护、冶金处理及改善焊接工艺性能的作用，它的焊接工艺性能和化学冶金性能是决定焊接质量的重要因素。

焊剂根据制造工艺可以分为粘接焊剂、熔炼焊剂和烧结焊剂[16]。20世纪30年代，前苏联开始使用熔炼焊剂。熔炼焊剂的优点是吸潮性小，化学成分又比较均匀，可以重复利用，而且只产生少量的气体烟尘等。但是熔炼焊剂的生产不仅能耗大，而且会污染环境，同时不能向熔炼焊剂成品中加入有益合金来改善其焊缝的力学性能。

前苏联K。K赫连诺夫认为必须消除焊剂中机械混合物颗粒成分的不均匀现象，从而提出了生产非熔炼焊剂,即粘结焊剂和烧结焊剂的雏形[17]。采用熔炼焊剂焊接实现熔敷金属的合金化受到限制特别是新钢种和对焊缝金属有特殊要求时，使用熔炼焊剂很难保证焊缝的质量，而烧结焊剂包含全部焊剂组成物,所有颗粒的化学组成基本相同，消除了焊剂在使用时组成物部分偏析的可能[18]。

与熔炼焊剂相比，烧结焊剂和粘接焊剂在添加合金元素方面有优势。即向非熔炼焊剂添加合金灵活，从而使得改变焊缝中过渡的合金元素比较方便。而且其碱度调节区间比较大，还能降低生产能耗。而且烧结焊剂还有着无污染、可自动化机械化生产等优点。并且其焊接性好、热输入高，在大电流焊接情况下仍能得到较好的焊缝成形。

烧结焊剂的一系列优点使得其在造船业的使用量越来越多，特别是应用于中、厚板的拼接及角焊缝等的埋弧自动焊中。同时这些产业对焊剂的性能要求越来越高，促使了焊接工作人员不断改善烧结焊剂的性能 [19]。文献综述