無鍍銅焊絲在工程機械領域應用研究

張民 吳月 王彩鳳

目前，國內(nèi)采用焊絲通常以鍍銅焊絲居多，即在焊絲表面鍍一層銅粉達到保護焊絲不被氧化的作用，但鍍銅也帶來焊接過程中煙霧大、堵塞導電嘴等一系列問題，尤其是焊接煙霧問題，使得作業(yè)環(huán)境差。

無鍍銅焊絲屬于一種環(huán)保產(chǎn)品，與鍍銅焊絲相比省去了鍍銅工序，在焊接過程中煙霧少、飛濺小、焊接穩(wěn)定性好等，但應用范圍還不多。作為一種新型產(chǎn)品，要推廣應用還需大量的試驗驗證，山推率先進行了試驗，進行了相關(guān)測試，為在工程機械領域應用打好了技術(shù)基礎。

1. 無鍍銅焊絲的制造工藝

無鍍銅焊絲（見圖1）與鍍銅焊絲相比省去了鍍銅工序，減少了環(huán)境污染，在焊接過程中可以免受含銅煙霧的損害，更好地保護作業(yè)人員的身心健康。

無鍍銅焊絲生產(chǎn)線及生產(chǎn)工藝屬于焊絲生產(chǎn)技術(shù)領域。無鍍銅焊絲生產(chǎn)流程為：放線架→砂帶拋光→粗拉→精拉→涂潤滑防銹油→焊絲后處理→纏繞包裝機，徹底解決焊絲前處理無酸除銹及焊絲后處理潤滑工藝，同時處理后的焊絲表面均勻、光滑，大大減少送絲阻力。

圖1 無鍍銅焊絲

圖2 鍍銅焊絲焊接煙塵情況

2. 無鍍銅焊絲的特點與應用對比

目前，國內(nèi)焊接多采用鍍銅焊絲，在焊接過程中鍍銅層易剝落，造成送絲軟管堵塞，影響送絲；焊接飛濺大，影響焊縫成形，影響焊接效率；煙霧大，焊接煙塵中有毒物質(zhì)銅含量高，影響車間作業(yè)環(huán)境以及工人的身心健康。無鍍銅焊絲作為一種環(huán)保新型產(chǎn)品，相對于傳統(tǒng)的鍍銅氣保焊焊絲具有一系列優(yōu)異的產(chǎn)品特點，下面就重點闡述無鍍銅焊絲的特點以及在山推的應用對比。

（1）無鍍銅焊絲對操作者無傷害、環(huán)保 我們選取相同的焊接參數(shù)在同種產(chǎn)品上進行試焊，鍍銅焊絲在工作的過程中產(chǎn)生大量的銅煙霧（見圖2），吸入銅煙霧可引起金屬煙熱，有寒戰(zhàn)，體溫升高，呼吸道刺激癥狀，長期吸入可引起肺部纖維組織增生。無鍍銅焊絲，是焊絲表面經(jīng)特殊工藝處理的焊絲，省去鍍銅工序，減少環(huán)境污染；焊接時使作業(yè)者免受含銅煙霧的損害（見圖3），是保護地球環(huán)境和人類健康的新產(chǎn)品。

（2）可靠的電弧穩(wěn)定性 熔滴的平均短路過渡時間比鍍銅焊絲短，焊接時能承受焊絲伸出長度的急劇變化。

（3）起弧性能好 無鍍銅焊絲具有良好的起弧性能。

（4）飛濺小，煙霧產(chǎn)生產(chǎn)量少 焊絲前端的熔滴比較小，飛濺產(chǎn)生量少，即使大電流焊接（300～340A），飛濺產(chǎn)生量也能被控制（見圖4、圖5焊接飛濺對比），使作業(yè)環(huán)境得到大幅度改善。因為沒有鍍銅，所以銅煙霧幾乎沒有，從而也降低煙霧的產(chǎn)生量。

（5）穩(wěn)定的送絲性 由于表面沒有金屬銅鍍層，因而不會在導絲管內(nèi)殘留銅屑，可長時間地維持穩(wěn)定的送絲性。高速送絲狀態(tài)下送絲平穩(wěn)可靠，能得到更高的焊接熔敷效率

（6）無鍍銅焊絲比鍍銅的焊絲強度高、成形好 根據(jù)圖6、圖7所示，無鍍銅焊絲焊縫成形質(zhì)量明顯優(yōu)于鍍銅焊絲焊縫成形質(zhì)量。

（7）優(yōu)良的防銹性和導電性 由于新的表面處理方法的開發(fā)，所以不進行鍍銅也具備良好的抗銹性和導電性。

（8）導電嘴的磨損小 在確保良好送絲性能的前提下，減少導電嘴等易損件的磨損，焊槍幾乎不振動，也沒有銅屑堵塞，從而降低了備件的消耗量。

圖3 無鍍銅焊絲焊接煙塵情況

3. 無鍍銅焊絲工藝穩(wěn)定性

無鍍銅焊絲工藝穩(wěn)定性取決于很多方面，主要包括送絲穩(wěn)定性、送絲力、導電嘴磨損、焊接飛濺、導電性和起弧性能等。為做好該焊絲的應用研究，從各個方面進行測試和驗證，通過數(shù)據(jù)對比分析無鍍銅焊絲的工藝穩(wěn)定性，為應用研究做好技術(shù)探討。

（1）對送絲穩(wěn)定性進行測試 針對φ1.2mm的焊絲，送絲速度為10m/min，鍍銅焊絲在220min發(fā)生回燒現(xiàn)象（見圖8），而無鍍銅焊絲測試330min仍未發(fā)生回燒現(xiàn)象（見圖9），通過以上兩組圖片顯示，無鍍銅焊絲送絲穩(wěn)定性明顯優(yōu)于鍍銅焊絲。在相同的條件下進行了送絲力和接線管震動測試（見圖10），無鍍銅焊絲測試結(jié)果反應出整條曲線較平滑，而鍍銅焊絲測試曲線出現(xiàn)不規(guī)則波谷，尤其是接線管震動較明顯。

（2）導電嘴磨損和堵塞也直接影響送絲穩(wěn)定性，進而影響工藝穩(wěn)定性 對無銅焊絲和鍍銅焊絲分別進行導電嘴磨損測試，焊接20mi n后觀察導電嘴表面情況（見圖11、圖12）。由圖可以看到鍍銅焊絲導電嘴表面磨損嚴重，且有大量銅粉脫落并附著在導電嘴表面，加快了導電嘴的老化，降低使用壽命。焊接1 h以后，分別觀察使用無鍍銅焊絲和鍍銅焊絲進行焊接導電嘴堵塞情況（見圖13、圖14），沒有了銅屑影響的無鍍銅焊絲，減少了在導電嘴形成電弧及堵塞導電嘴的幾率，提高了電弧穩(wěn)定性。

通過以上對無鍍銅焊絲和鍍銅焊絲的送絲穩(wěn)定性、送絲力穩(wěn)定性、導電嘴磨損和堵塞情況對比測試，可以看到無鍍銅焊絲各方面性能都由于鍍銅焊絲，大大減少了銅屑帶來的系列影響，從而提升了無鍍銅焊絲的工藝穩(wěn)定性。

圖4 鍍銅焊絲飛濺情況

圖5 無鍍銅焊絲飛濺情況

圖6 無鍍銅焊絲焊縫成形質(zhì)量

圖7 鍍銅焊絲焊縫成形質(zhì)量

圖8 鍍銅焊絲送絲穩(wěn)定性測試

圖9 無鍍銅焊絲送絲穩(wěn)定性測試

4. 無鍍銅焊絲應用展望

無鍍銅焊絲在焊接使用過程中表現(xiàn)出了一系列優(yōu)點，例如焊接煙霧少、焊接飛濺低、焊接穩(wěn)定、焊縫成形好等，尤其焊接煙霧少深受廣大焊接操作人員喜愛，更好地保護了操作者的身心健康。

圖10 送絲力和接線管震動測試曲線

圖11 無鍍銅焊絲導電嘴磨損情況

圖12 鍍銅焊絲導電嘴磨損情況

圖13 無鍍銅焊絲導電嘴堵塞情況

圖14 鍍銅焊絲導電嘴堵塞情況

無鍍銅焊絲作為一種環(huán)保產(chǎn)品在山推產(chǎn)品上進行了工藝試驗，試驗效果明顯。無論是焊接質(zhì)量還是使用成本上都有明顯改觀，也為今后的應用打下了堅實的基礎。

隨著國家對環(huán)保的逐步重視，越來越多的企業(yè)也開始注重選擇環(huán)保類產(chǎn)品，一方面減輕企業(yè)的治理費用，另一方面也維護工人的身心健康。無鍍銅焊絲作為一種環(huán)保產(chǎn)品，其優(yōu)越的焊接特性決定了今后的發(fā)展前景，必將被越來越多的企業(yè)采用，被越來越多的工程機械產(chǎn)品采用，逐步取代鍍銅焊絲，希望通過一小部分的改善也能為國家、社會的環(huán)保事業(yè)做出一定的貢獻。