目前国内焊材制造厂都以镀铜为前提,努力提高焊丝质量。随着药芯焊丝的发展,将其送丝性和防锈性的研究成果移植到实心焊丝上后,对镀铜的必要性产生了疑问。通过总结CO2气保护焊丝生产使用过程遇到的问题,提出无镀铜焊丝必须克服以下技术难点。
(1)防锈性
裸焊丝在焊接时若表面的洁净度好,则其导电性及焊接稳定性皆已足够。但裸焊丝若无保护层,贮存时间短,且易生锈,无法满足生产实际的需求。若单纯为了防锈,涂敷传统的防锈介质即可,但将使焊丝导电性及电弧稳定性将下降,焊接时会产生大量飞溅。
(2)导电性
焊丝表面的防锈层多为基础油加上防锈添加剂,导电性差。若防锈层太厚,影响焊丝导电性,降低焊接电弧的稳定性。必须在提高焊丝防锈性的同时,不影响焊丝导电性。
(3)送丝性
镀铜焊丝镀铜膜经定径抛光,焊丝表面粗糙度下降,可减少焊丝与导管与导电嘴间的摩擦阻力,同时铜镀层具有良好塑形,不易产生送丝时送丝轮打滑空转现象。无镀铜焊丝没有镀铜层包覆,需采取措施降低焊接时焊丝与导管以及导电嘴的磨损,防止送丝不良导致的停工损失。
(4)焊接飞溅
焊接飞溅大是CO2气保护焊的共性问题。无论镀铜焊丝还是无镀铜焊丝,若能通过冶金或合金话手段降低焊接飞溅,对改善焊接环境,提高焊接质量具有重要意义。
无镀铜焊丝若解决以上技术问题,将具有环保与节能的双重优势,国内外焊材企业竞相展开这方面研究。瑞典伊萨公司自1997年开始推出无镀铜MAG焊丝,最初命名为后EcoMig更名为Autrod。2002年伊萨发明ASC焊丝表面处理技术,并将其无镀铜焊丝命名为AristoRod。2002年起,日本神户制钢和住友金属工业股份公司也均能为用户供应MAG系列焊及CO2焊用无镀铜实芯焊丝产品,韩国的基斯韦尔株式会社近几年也申请了无镀铜焊丝的发明专利。在国内,鑫宇焊业有限公司也相继开始研制无镀铜焊丝,目前已能大批量生产,客户反映良好。
当前国内焊接材料生产企业生产的无镀铜焊丝,虽然省去了镀铜工艺消除了废铜镀液的排放。但却依旧保留着原来的碱洗、酸洗等清洗工序。同时还增加了一道焊丝表面有机涂层工序,因此焊丝生产过程依旧存在大量的含酸碱废液排放和含酸碱废气的排放和环境污染,而且焊丝生产能耗并没有降低。而且由此还带来新的技术问题,即焊丝导电性能下降和焊接过程中导电嘴严重磨损,无法适用大电流焊接等问题,所以无镀铜焊丝在工程上一直得不到推广应用。
我公司研究人员在改进无镀铜实芯焊丝制造工艺,提高焊丝焊接效率,改善熔滴过渡形态,降低焊接飞溅等方面做了许多尝试。探索了在焊丝表面添加特种涂层,通过降低熔滴表面张力,改善焊丝的熔滴过渡形态,降低焊接飞溅的可能性。运用机械合金化的方法使用特制的涂层粉在焊丝拉拔时直接涂敷于焊丝表面,在焊接时能把涂层粉带入焊接区域,从而影响焊接冶金过程,起到减小飞溅,改善焊缝成形的作用。
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