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無鍍銅焊絲的運用特點及前景

發布時間：2016-6-11 16:19:30

一、傳統CO₂氣體保護焊鍍銅焊絲存在的問題

CO₂氣體保護焊是目前世界范圍內使用最廣泛的焊接方法，其突出優點是焊接效率高，焊絲價格低，但是其許多缺點也一直困擾著焊接界，成為難以解決的錮疾。這些問題主要是：焊接煙塵中有毒物質Cu含量高；焊接飛濺大；焊接成形差；鍍銅層易剝落，造成送絲軟管堵塞，影響送絲，防銹性能仍不理想；制造過程中對環境的污染大等, 這些缺欠都嚴重阻礙了CO₂氣體保護焊的進一步發展。

1 焊接煙塵中含有毒的Cu粒子

實芯焊絲焊接煙塵中主要物質是金屬氧化物和金屬蒸氣, 德國金屬制造業健康與安全委員會編制的《在焊接及相關工藝過程中的有害物質》指出：近95%的焊接煙霧來自于填充金屬，因此焊絲表面鍍的銅不可避免的大量進人焊接煙塵中，成為煙塵中的主要有毒物質。焊工吸入過量含銅煙塵可引起金屬銅煙霧熱急性綜合癥，銅鹽能引起腸胃功能紊亂，可出現溶血和肝、腎損害。

2 穩弧性差、焊接飛濺大

傳統鍍銅焊絲由于沒有類似焊條和藥芯焊絲中的穩弧成分，電弧穩定性較差，熔滴基本上以短路形式過渡，電弧處于頻繁的短路、燃弧、開路狀態，焊接電流、電壓波動極大。以上對焊接過程帶來的影響是電弧“ 爆燥”，焊接飛濺極大。大量的飛濺不僅影響焊接質量，而且還惡化了焊工作業環境，這是焊工最討厭的事。

3 焊縫成形不良

傳統鍍銅焊絲焊后的焊縫成形凸起, 余高過大, 焊縫的魚鱗紋粗糙, 焊縫兩邊噴灑的飛濺較多, 從而增加了焊后的清理工作量, 降低了焊接接頭的力學性能。

4 防銹性能不過關

實芯焊絲表面鍍銅主要是為了防銹，但在實際使用過程中發現鍍銅焊絲的防銹性能并不理想。經仔細觀察常�？吹藉冦~焊絲腐蝕是從鍍銅層下的鐵基表面首先開始的，在外部鍍銅層形成的點狀銹斑下早已有更大的銹斑。造成這種情況的根本原因在于鍍銅層不僅不能防止鐵基焊絲發生電化學腐蝕,反而會加劇這種趨勢。Cu( Cu²⁺/Cu)的標準電極電位為0.337V，而Fe的( Fe²⁺/Fe) 的電極電位為-0.4402V前者比后者高0.7772V 一旦發生電化學腐蝕，Fe反而會優先腐蝕。因此表面鍍銅僅僅相當于一種機械保護層，只有在焊絲表面致密無孔的條件下才能達到防銹目的。

另外, 焊縫中銅含量較高對焊縫的力學性能不利, 各國的標準中都有嚴格的規定, 即ω_Cu≤0.5%。經測算,Ф1.2mm焊絲鍍銅層的厚度僅為0.34-0.56um, 遠遠小于達到致密要求的5um,而且采用通常的化學鍍方法鍍銅層和鐵基焊絲結合的緊密性難以得到良好控制。因此這種不很致密的鍍銅層, 不但不能保護內部鐵基焊絲, 反而加速了鐵基焊絲在腐蝕介質中的腐蝕。

5 送絲性能不理想

實芯焊絲通常采用大電流自動或半自動焊接,對送絲性能的要求較高。一般認為焊絲表面鍍銅可以減少焊絲的表面粗糙度, 從而改善送絲性能, 但在實際應用中常常并非如此。前面已提到鍍銅焊絲腐蝕是從鍍銅層下的鐵基表面先開始的, 這種腐蝕現象極易造成表面鍍銅層的成片剝落, 堵塞送絲軟管, 從而影響正常送絲。另外, 在鍍銅焊絲生產過程中因焊絲清洗不徹底、鍍層質量不良以及送絲輪與焊絲的摩擦也會加速鍍銅層的脫落。

6 生產過程造成環境污染

鍍銅焊絲的生產過程中存在更為嚴重的環境污染問題。無論是化學鍍還是電鍍, 其鍍液對人體都有極大的危害, 同時廢棄的配液還會進一步污染環境�，F在發展綠色制造已成共識, 鍍銅工藝終將被淘汰。

二、環保型無鍍銅氣保護實芯焊絲與傳統鍍銅焊絲的對比

我公司科技人員運用現代金屬表面工程技術結合焊接材料和金屬制品生產工藝, 于2015年成功研制出“無鍍銅氣保護實芯焊絲”，從根本上解決了傳統鍍銅氣保護實芯焊絲的上述缺點, 經國內多家企業應用, 反映良好。卞面以該系列產品中的GHS-50無鍍銅焊絲為例, 來說明其所具有的性能特點。

1 焊絲化學成分和熔敷金屬力學性能

GHS-50無鍍銅焊絲(ER50-6)與相同型號的鍍銅實芯焊絲相比, 其熔敷金屬的化學成分基本相同, 但由于后者表面鍍銅, 使其ω_Cu=0.18, 而前者僅為0.003%，比后者降低了兩個數量級。

GHS-50無鍍銅焊絲(ER50-6)由于采用了非鍍銅金屬表面改性工藝, 使力學性能,伸長率和低溫沖擊韌度有所提高。

具體數值參見表1、表2。

表1 GHS-50無鍍銅焊絲與GHS-50鍍銅焊絲化學成分對比(%)

牌號	C	Si	Mn	S	P	Cu
規定值	0.06-0.15	0.80-1.15	1.40-1.85	≤0.025	≤0.025	≤0.50
GHS-50無鍍銅	0.10	0.91	1.45	0.012	0.011	0.003
GHS-50鍍銅	0.08	0.87	1.48	0.015	0.010	0.18

表2 GHS-50無鍍銅焊絲與GHS-50鍍銅焊絲力學性能對比

牌號	抗拉強度/MPa	屈服強度/MPa	伸長率（%）	-40^oC沖擊功(J)
規定值	≥500	≥420	≥22	≧40
GHS-50無鍍銅	548	468	28	92
GHS-50鍍銅	550	465	25	86

由表l、表2可以看出, 無鍍銅實芯焊絲化學成分、力學性能完全符合GB ER50-6要求，強度大致相同,伸長率和低溫沖擊韌度有所提高。2016年初，鑫宇公司生產的GHS-50無鍍銅氣保護實芯焊絲通過了國家焊接材料質量監督檢測中心的認可。

2 送絲性能

由于GHS-50無鍍銅焊絲采用了特殊的表面處理工藝，不存在鍍銅層脫落現象, 可長時間維持穩定送絲，即使在高速送絲狀態下送絲同樣平穩可靠，能得到更高的焊接熔敷效率。

3 電弧穩定性

通過GHS-50鍍銅焊絲與GHS-50無鍍銅焊絲的電弧波形對比可以看出: 在同樣的焊接規范條件下, 鍍銅焊絲和無鍍銅焊絲在焊接時熔滴都呈現短路過渡, 但前者電流、電壓波動劇烈; 而后者電流、電壓波動比較平穩, 短路次數明顯減少�？梢姴捎脽o鍍銅焊絲比鍍銅焊絲焊接時電弧更加穩定。

4 焊接飛濺量

GHS-50無鍍銅焊絲采用了特殊的表面處理技術, 除了具有防銹、耐蝕作用之外還具有活性成分, 可有效地改善電弧穩定性, 細化熔滴, 降低飛濺。參照《焊接工藝性能評定標準》中飛濺率測定的有關規定, 對規格為的Ф1.2mm 的GHS-50無鍍銅焊絲與相同成分鍍銅實芯焊絲的飛濺率進行測定, 之后再選用不同孔徑的篩子對飛濺顆粒過篩后稱量，實驗結果表明，GHS-50無鍍銅焊絲比鍍銅焊絲的焊接飛濺率減少20%, 而且大顆粒飛濺大幅度降低。

GHS-50無鍍銅焊絲焊接作業

5 焊接煙塵量

在實芯焊絲焊接過程中煙塵主要是由金屬蒸氣氧化產生的, 而Cu是鍍銅實芯焊絲焊接時產生的主要有害元素。

GHS-50無鍍銅焊絲中Cu含量比傳統鍍銅焊絲大幅度降低, 同時，據有資料介紹, 非鍍銅焊絲的煙塵量比鍍銅焊絲下降約20%，因此無鍍銅焊絲更有利于保護焊工身體健康。

6 耐候性能

無鍍銅焊絲相比鍍銅焊絲不易發生電化學腐蝕，有關數據說明，鍍銅焊絲在表面僅出現銹斑時內部早已出現較大面積的腐蝕；而GHS-50無鍍銅焊絲即使表面產生輕微浮銹, 也并不影響正常送絲和焊縫質量。

三結論

GHS-50無鍍銅焊絲與傳統鍍銅焊絲相比, 具有送絲平滑、電弧更加穩定、飛濺濺減少、熔敷效率高、成形美觀、煙霧較小、焊縫清理時間減少及全位置焊接操作更容易等優點。由此可以預見,今后，國內在環保型實芯焊絲可與鍍銅實芯焊絲并駕齊驅, 并逐漸取代傳統鍍銅焊絲市場。

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