无镀铜焊丝在工程机械领域应用研究

张民 吴月 王彩凤

目前，国内采用焊丝通常以镀铜焊丝居多，即在焊丝表面镀一层铜粉达到保护焊丝不被氧化的作用，但镀铜也带来焊接过程中烟雾大、堵塞导电嘴等一系列问题，尤其是焊接烟雾问题，使得作业环境差。

无镀铜焊丝属于一种环保产品，与镀铜焊丝相比省去了镀铜工序，在焊接过程中烟雾少、飞溅小、焊接稳定性好等，但应用范围还不多。作为一种新型产品，要推广应用还需大量的试验验证，山推率先进行了试验，进行了相关测试，为在工程机械领域应用打好了技术基础。

1. 无镀铜焊丝的制造工艺

无镀铜焊丝（见图1）与镀铜焊丝相比省去了镀铜工序，减少了环境污染，在焊接过程中可以免受含铜烟雾的损害，更好地保护作业人员的身心健康。

无镀铜焊丝生产线及生产工艺属于焊丝生产技术领域。无镀铜焊丝生产流程为：放线架→砂带抛光→粗拉→精拉→涂润滑防锈油→焊丝后处理→缠绕包装机，彻底解决焊丝前处理无酸除锈及焊丝后处理润滑工艺，同时处理后的焊丝表面均匀、光滑，大大减少送丝阻力。

图1 无镀铜焊丝

图2 镀铜焊丝焊接烟尘情况

2. 无镀铜焊丝的特点与应用对比

目前，国内焊接多采用镀铜焊丝，在焊接过程中镀铜层易剥落，造成送丝软管堵塞，影响送丝；焊接飞溅大，影响焊缝成形，影响焊接效率；烟雾大，焊接烟尘中有毒物质铜含量高，影响车间作业环境以及工人的身心健康。无镀铜焊丝作为一种环保新型产品，相对于传统的镀铜气保焊焊丝具有一系列优异的产品特点，下面就重点阐述无镀铜焊丝的特点以及在山推的应用对比。

（1）无镀铜焊丝对操作者无伤害、环保 我们选取相同的焊接参数在同种产品上进行试焊，镀铜焊丝在工作的过程中产生大量的铜烟雾（见图2），吸入铜烟雾可引起金属烟热，有寒战，体温升高，呼吸道刺激症状，长期吸入可引起肺部纤维组织增生。无镀铜焊丝，是焊丝表面经特殊工艺处理的焊丝，省去镀铜工序，减少环境污染；焊接时使作业者免受含铜烟雾的损害（见图3），是保护地球环境和人类健康的新产品。

（2）可靠的电弧稳定性 熔滴的平均短路过渡时间比镀铜焊丝短，焊接时能承受焊丝伸出长度的急剧变化。

（3）起弧性能好 无镀铜焊丝具有良好的起弧性能。

（4）飞溅小，烟雾产生产量少 焊丝前端的熔滴比较小，飞溅产生量少，即使大电流焊接（300～340A），飞溅产生量也能被控制（见图4、图5焊接飞溅对比），使作业环境得到大幅度改善。因为没有镀铜，所以铜烟雾几乎没有，从而也降低烟雾的产生量。

（5）稳定的送丝性 由于表面没有金属铜镀层，因而不会在导丝管内残留铜屑，可长时间地维持稳定的送丝性。高速送丝状态下送丝平稳可靠，能得到更高的焊接熔敷效率

（6）无镀铜焊丝比镀铜的焊丝强度高、成形好 根据图6、图7所示，无镀铜焊丝焊缝成形质量明显优于镀铜焊丝焊缝成形质量。

（7）优良的防锈性和导电性 由于新的表面处理方法的开发，所以不进行镀铜也具备良好的抗锈性和导电性。

（8）导电嘴的磨损小 在确保良好送丝性能的前提下，减少导电嘴等易损件的磨损，焊枪几乎不振动，也没有铜屑堵塞，从而降低了备件的消耗量。

图3 无镀铜焊丝焊接烟尘情况

3. 无镀铜焊丝工艺稳定性

无镀铜焊丝工艺稳定性取决于很多方面，主要包括送丝稳定性、送丝力、导电嘴磨损、焊接飞溅、导电性和起弧性能等。为做好该焊丝的应用研究，从各个方面进行测试和验证，通过数据对比分析无镀铜焊丝的工艺稳定性，为应用研究做好技术探讨。

（1）对送丝稳定性进行测试 针对φ1.2mm的焊丝，送丝速度为10m/min，镀铜焊丝在220min发生回烧现象（见图8），而无镀铜焊丝测试330min仍未发生回烧现象（见图9），通过以上两组图片显示，无镀铜焊丝送丝稳定性明显优于镀铜焊丝。在相同的条件下进行了送丝力和接线管震动测试（见图10），无镀铜焊丝测试结果反应出整条曲线较平滑，而镀铜焊丝测试曲线出现不规则波谷，尤其是接线管震动较明显。

（2）导电嘴磨损和堵塞也直接影响送丝稳定性，进而影响工艺稳定性 对无铜焊丝和镀铜焊丝分别进行导电嘴磨损测试，焊接20mi n后观察导电嘴表面情况（见图11、图12）。由图可以看到镀铜焊丝导电嘴表面磨损严重，且有大量铜粉脱落并附着在导电嘴表面，加快了导电嘴的老化，降低使用寿命。焊接1 h以后，分别观察使用无镀铜焊丝和镀铜焊丝进行焊接导电嘴堵塞情况（见图13、图14），没有了铜屑影响的无镀铜焊丝，减少了在导电嘴形成电弧及堵塞导电嘴的几率，提高了电弧稳定性。

通过以上对无镀铜焊丝和镀铜焊丝的送丝稳定性、送丝力稳定性、导电嘴磨损和堵塞情况对比测试，可以看到无镀铜焊丝各方面性能都由于镀铜焊丝，大大减少了铜屑带来的系列影响，从而提升了无镀铜焊丝的工艺稳定性。

图4 镀铜焊丝飞溅情况

图5 无镀铜焊丝飞溅情况

图6 无镀铜焊丝焊缝成形质量

图7 镀铜焊丝焊缝成形质量

图8 镀铜焊丝送丝稳定性测试

图9 无镀铜焊丝送丝稳定性测试

4. 无镀铜焊丝应用展望

无镀铜焊丝在焊接使用过程中表现出了一系列优点，例如焊接烟雾少、焊接飞溅低、焊接稳定、焊缝成形好等，尤其焊接烟雾少深受广大焊接操作人员喜爱，更好地保护了操作者的身心健康。

图10 送丝力和接线管震动测试曲线

图11 无镀铜焊丝导电嘴磨损情况

图12 镀铜焊丝导电嘴磨损情况

图13 无镀铜焊丝导电嘴堵塞情况

图14 镀铜焊丝导电嘴堵塞情况

无镀铜焊丝作为一种环保产品在山推产品上进行了工艺试验，试验效果明显。无论是焊接质量还是使用成本上都有明显改观，也为今后的应用打下了坚实的基础。

随着国家对环保的逐步重视，越来越多的企业也开始注重选择环保类产品，一方面减轻企业的治理费用，另一方面也维护工人的身心健康。无镀铜焊丝作为一种环保产品，其优越的焊接特性决定了今后的发展前景，必将被越来越多的企业采用，被越来越多的工程机械产品采用，逐步取代镀铜焊丝，希望通过一小部分的改善也能为国家、社会的环保事业做出一定的贡献。