焊絲作為焊接材料的主要品種之一，在我國焊接領(lǐng)域得到越來(lái)越廣泛的應用。焊絲(包括氣體保護實(shí)心焊絲、埋弧焊絲、藥芯焊絲) 產(chǎn)量從2000年的20萬(wàn)t發(fā)展到2013年的230萬(wàn)t，在焊接材料中的占比超過(guò)50%，已成為焊接材料中的主力材料。傳統實(shí)心焊絲是在半成品鋼絲表面鍍上一層銅，可增強焊絲與焊嘴接觸處的導電性能、防腐能力，以及減少與送絲軟管、焊嘴的摩擦力。隨著(zhù)對環(huán)境保護的要求越來(lái)越高，以及鍍銅焊絲市場(chǎng)的激烈競爭，降低生產(chǎn)成本的壓力也越來(lái)越大。無(wú)鍍銅焊絲就是一種既環(huán)保、又可降低生產(chǎn)成本，滿(mǎn)足焊接要求的新產(chǎn)品，該產(chǎn)品出現后，受到行業(yè)廣泛關(guān)注。
1 鍍銅焊絲缺點(diǎn)
鍍銅焊絲在拉至成品時(shí)，鍍銅層厚度仍保留在0.2～0.8μm。施焊過(guò)程中，一部分銅會(huì )熔入焊縫，降低焊縫的力學(xué)性能，尤其是降低低溫沖擊韌性和延伸率; 另一部分銅會(huì )氧化成銅微粒，散逸于空氣中，操作工吸入后，對人體健康造成危害。鍍銅焊絲生產(chǎn)過(guò)程還會(huì )產(chǎn)生廢酸，處理不好會(huì )污染環(huán)境，并增加治污成本。基于這些原因，業(yè)內人士嘗試了許多方法來(lái)研究無(wú)鍍銅焊絲生產(chǎn)技術(shù)。
2 國內外無(wú)鍍銅焊絲生產(chǎn)技術(shù)
2.1 國內無(wú)鍍銅焊絲生產(chǎn)技術(shù)
2.1.1 用添加金屬粉末的硬脂肪酸皂潤滑劑生產(chǎn)無(wú)鍍銅焊絲
國內有企業(yè)使用帶有防銹劑的硬脂酸鹽型潤滑劑，采用特殊工藝，用金屬皂極壓劑，再添加一定量的金屬粉末如鋅、銅、鋁、鈦等，混合形成“核”狀的潤滑顆粒，將組成的潤滑劑用于焊絲拉拔。金屬粉末的粒度不大于325#，質(zhì)量分數最高為30%，一般約為10%，使附著(zhù)在焊絲表面的潤滑劑總質(zhì)量約為焊絲質(zhì)量的0.01%～0.25%，金屬粉末質(zhì)量約為絲材質(zhì)量的0.001%～0.10%，這樣對焊接后金屬的力學(xué)性能不會(huì )產(chǎn)生太大的影響。但是應當注意，潤滑劑附著(zhù)物的含量與熔焊金屬擴散氫的含量有密切的關(guān)系。
2.1.2 采用水溶性液體潤滑劑生產(chǎn)無(wú)鍍銅焊絲
當用于制造低氫含量焊絲時(shí)，最宜使用水溶性液體潤滑劑。其生產(chǎn)工藝:
(1) 將拉至接近成品的焊絲，用質(zhì)量分數為15%～25%的H2SO4溶液進(jìn)行電解酸洗。
(2) 將清洗后的絲材，采用5%～25%的壓縮率，進(jìn)行1～2 道次拉拔。用水溶性鈉皂和水溶性無(wú)機防銹劑組成的潤滑液作拉拔潤滑劑，其典型配方: 甘油三硬脂肪酸鈉質(zhì)量分數為0.75% ，鉻酸鈉質(zhì)量分數為0.75% ，其余為水。
潤滑劑使用時(shí)要嚴格控制濃度，不能在絲材表面留有過(guò)量的潤滑劑。潤滑劑中的防銹劑體積分數控制在0.3%～1.5%，這樣拉拔后的焊絲表面潔凈、光亮，幾乎沒(méi)有潤滑劑附著(zhù)。
2.1.3 采用在焊絲表面涂層工藝生產(chǎn)無(wú)鍍銅焊絲
在焊絲表面采用涂層工藝生產(chǎn)無(wú)鍍銅焊絲時(shí)，涂層應防銹、防潮，且不損害電弧的穩定性和焊接冶金性能。采用超微粒的石墨、二硫化鉬和不含氫的氟樹(shù)脂作為焊絲表面處理劑，并可根據需要在其中加入少量的CeO2、K2CO2、CsCO3等作穩弧劑，以改善焊絲性能。可使用2 種涂敷工藝:
(1) 用三氯乙烯或四氯化碳作溶媒，使焊絲在上述3 種物質(zhì)的混合溶液中快速通過(guò)，溶液揮發(fā)后就在焊絲表面形成一層薄膜。
(2) 焊絲繞卷前經(jīng)特制的模具，使石墨、二硫化鉬與氟樹(shù)脂的混合物涂敷在焊絲表面形成薄膜，薄膜質(zhì)量只占焊絲總質(zhì)量的0.0007%。這種薄膜可同時(shí)起防銹、防潮和送絲潤滑作用。
2.1.4 采用納什克阻銹劑涂層生產(chǎn)無(wú)鍍銅焊絲技術(shù)
無(wú)鍍銅焊絲的表面防銹處理是該工藝的核心技術(shù)。它既不是表面涂油又不在表面鍍其他金屬或非金屬，除要求經(jīng)防銹處理的焊絲完全滿(mǎn)足焊接工藝要求以外，還要求在規定期限內、規定的環(huán)境條件中具有比鍍銅層更好的耐蝕性。其防銹機制是單分子沉積層吸咐在金屬表面，阻斷金屬表面在大氣環(huán)境中發(fā)生微電池作用，抑制電解腐蝕的發(fā)生。單分子沉積層形成的保護膜具有自我修補及自愈功能，防止了局部腐蝕和點(diǎn)蝕的發(fā)生。保護膜是一種極薄的不可見(jiàn)單分子層，可保持金屬表面的加工本色，因而不需去除。在不同環(huán)境條件下，可通過(guò)選用不同型號的納什克阻銹劑和包裝形態(tài)，其儲存耐蝕性可達到3個(gè)月至2年。這一技術(shù)在工業(yè)發(fā)達國家已廣泛應用于冷加工和機加工金屬新鮮表面的防銹處理，使產(chǎn)品在加工、運輸、倉儲過(guò)程中具有防銹保護能力，且具有省工、省時(shí)、無(wú)污染、綜合節約成本等顯著(zhù)優(yōu)點(diǎn)。如德國大眾汽車(chē)有限公司，美國通用汽車(chē)有限公司、日本豐田株式會(huì )社等著(zhù)名公司的零部件已全部采用這種技術(shù)防銹而淘汰了傳統的涂油防銹。納什克阻銹劑是鄭州豫雄科技有限公司開(kāi)發(fā)研制的一種水溶性液體，用戶(hù)可依據防銹期限的要求，選用不同型號的納什克阻銹劑，均勻涂覆于清潔的焊絲表面，形成干燥透明的薄膜，采用熱塑密封包裝即可達到預期防銹效果。
2.2 國外無(wú)鍍銅焊絲生產(chǎn)技術(shù)
2.2.1 AristoＲodTM無(wú)鍍銅實(shí)心焊絲
2010年11月23日，伊薩焊接切割器材( 上海)管理有限公司( 以下稱(chēng)伊薩) 對其AristoＲodTM無(wú)鍍銅實(shí)心焊絲產(chǎn)品在中國市場(chǎng)進(jìn)行重新發(fā)布。伊薩OK AristoＲodTM是適用于手工焊、自動(dòng)焊和機器人焊接等的高性能無(wú)鍍銅MAG 焊焊絲，其先進(jìn)的表面處理工藝( ASC) 能提高用戶(hù)的生產(chǎn)效率，降低焊接成本，并為用戶(hù)營(yíng)造更清潔的工作環(huán)境。伊薩的無(wú)鍍銅實(shí)心焊絲代表了該公司焊接材料發(fā)展的又一新階段。
相對于傳統的鍍銅氣保焊焊絲，伊薩AristoＲodTM無(wú)鍍銅實(shí)心焊絲具有一系列優(yōu)異特點(diǎn):
(1) 由于表面沒(méi)有金屬銅鍍層，因而不會(huì )在導絲管內殘留銅屑;
(2) 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，降低了備件的消耗量;
(3) 采用先進(jìn)的ASC 表面處理工藝，降低送絲阻力，起弧性能完美，電流可操作性高且電弧穩定，極大地提高了用戶(hù)的生產(chǎn)力;
(4) 無(wú)鍍銅焊絲在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中飛濺量低，能保證用戶(hù)獲得始終如一的高品質(zhì)焊接，降低焊后清理工作量;
(5) 極少量的焊接煙塵排放使工作環(huán)境較為清潔，加之沒(méi)有金屬銅鍍層，不會(huì )產(chǎn)生有毒的物質(zhì)，環(huán)�？煽�。
AristoＲodTM 無(wú)鍍銅實(shí)心焊絲，除提供傳統的盤(pán)裝包裝外，還提供各種不同規格的馬拉松桶包裝( Marathon PacTM)形式。作為一項伊薩獨創(chuàng )的八角形硬紙桶包裝形式，自從面世以來(lái)，廣受客戶(hù)好評。馬拉松桶桶裝( Marathon PacTM)焊絲搬運快速、高
效，安裝設定時(shí)間短，大大降低了操作工人更換焊絲盤(pán)的時(shí)間，實(shí)現更為高效的生產(chǎn)操作。具有專(zhuān)利技術(shù)的八角桶包裝，使用后可折疊存放和完全回收，既環(huán)保又能降低用戶(hù)倉儲成本。
2.2.2 采用獨特表面處理技術(shù)開(kāi)發(fā)的無(wú)鍍銅焊絲
日本神戶(hù)制鋼株式會(huì )社(以下稱(chēng)神戶(hù)制鋼)于2000年開(kāi)始生產(chǎn)銷(xiāo)售的一種焊絲(以下簡(jiǎn)稱(chēng)SE焊絲) ，顛覆了傳統焊絲必須鍍銅的理念。生產(chǎn)中省略了鍍銅工藝，不但環(huán)境得到了極大改善，而且生產(chǎn)的焊絲焊接性能也受到市場(chǎng)的高度評價(jià)。SE 焊絲已成為神戶(hù)制鋼生產(chǎn)的焊接材料主要品種之一，2007 年神戶(hù)制鋼該產(chǎn)品的比率已經(jīng)占到該公司焊接材料的32%。
3 結語(yǔ)
由于無(wú)鍍銅焊絲有諸多優(yōu)點(diǎn)，可以認為是實(shí)心焊絲的發(fā)展方向。近年來(lái)該產(chǎn)品得到了國內焊絲行業(yè)的廣泛關(guān)注并進(jìn)行了多種嘗試。但由于缺乏系統性、連續性的試驗研究，國內一些焊絲企業(yè)開(kāi)發(fā)的無(wú)鍍銅焊絲并未得到用戶(hù)的廣泛認可。為了贏(yíng)得了用戶(hù)的好評，焊絲廠(chǎng)開(kāi)發(fā)焊絲之后，應對該產(chǎn)品焊接時(shí)的導電性能、飛濺性能、與焊接電流的關(guān)系、焊接時(shí)熔滴的過(guò)渡情況、焊縫的氣孔夾雜含量、焊縫的成形等情況都進(jìn)行了系統研究，并對出現的影響焊絲應用的問(wèn)題研究出了可行辦法，進(jìn)一步完善開(kāi)發(fā)出一系列無(wú)鍍銅產(chǎn)品
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