CO2气体保护焊活性无镀铜焊丝

活性无镀铜焊丝是天津大学焊接实验室自主研发的一种新型CO₂气体保护焊实心焊丝，主要为解决焊接飞溅大、焊缝成形差的缺点。通过对送丝机构和焊枪的改造将活性剂加入到实心焊丝中，并已研制出了1套完整的可应用到生产中的焊接工艺。通过大量的研究性试验，包括设备结构的稳定性试验、活性剂的最优化试验等已经取得了非常理想的结果。在焊接飞溅、焊缝成形方面较普通的无活性剂的焊丝都有较大的提高^⑾。

1  活性无镀铜焊丝的使用机理

（1）在活性无镀铜焊丝中，由于加入了活性剂，活性剂的电离电压比CO₂低，这就大大降低了混合气体的有效电离电压，使电弧气氛中产生带电粒子比较容易，有利于形成射滴过渡，这样使熔滴过渡时比短路过渡更平稳，从而降低飞溅^⑿。

（2）从热效应方面讲，在一定条件下，自由电弧的导电截面取决于电弧外围气体的导热性。导热性愈强，电弧断面直径自动收缩的程度就愈大。在CO₂气体保护焊中，正是由于CO₂气体导热性强，对电弧具有强烈的冷却使用，电弧热损失增加，使电弧缩小，热量集中。而使用活性无镀铜焊丝的气体保护焊中，由于加入的活性剂中的离子的热导率比CO₂气体的热导率低许多，这样低的导热性能改变了弧柱与外围气体的热交换条件，大大减少了径向热耗散，促使弧柱扩展，所以表现在电弧形态上，就呈现为电弧范围较大，弧根扩展，热量分布均匀，熔滴细化，易于脱离焊丝，熔滴过渡频率加快，飞溅降低，大颗粒飞溅物也随之减少^⒀。

（3）改善焊缝成形主要是由于添加活性剂后，熔池表面产生的金属蒸汽量受到抑制，在金属蒸汽较少的情况下，只有阳极斑点附近较小范围的金属被升腾汽化电离，使电弧导电通道紧缩，电弧压力增大，熔池内部金属液体流动加快、加大、加深，因而焊缝熔深增大^⒁。同时液态金属表面积聚的表面活性元素改变了温度梯度dr/dt，使得表面张力的作用方向和熔池中电磁力作用的方向一致，增加了热传导，使焊缝熔深增加^⒂⒃，因此也影响了熔合区的几何形状。

2  活性无镀铜焊丝的开发前景

（1）活性无镀铜焊丝在解决国内目前焊丝品种少、焊接工艺不稳定方面有广阔的开展前景，针对目前钢材种类、品质的不断增加，必然要求有相应焊接材料与之相匹配，现在对一些特殊钢材的焊接多用药芯焊丝，通过对药粉的成分、含量的调节来实现焊接特殊钢材的要求，但药芯焊丝的成本较高，且国内在药芯焊丝的制造工艺上还不够成熟，制作工艺简单。笔者所在单位前期的研究主要集中在改善普通实心焊丝焊接过程中的飞溅和焊缝成形上，也可以通过改变活性剂的成分来焊接不同的钢材，就不仅仅把活性剂定位在一些改变电弧性质的氧化物上，也可以直接加入一些合金元素，达到焊接特殊钢材所要求的焊后具有较高的强度、较好的冲击韧性等。

（2）我国现在焊接技术的研究水平和发达国家相比还有一定的距离，尤其从CO₂气体保护焊在我国现阶段焊接中所占的比例可以看出，我国对CO₂气体保护焊的应用还处在初期阶段，就是说CO₂气体保护焊还有很广泛的开发和应用前景，这就为活性无镀铜焊丝的推广打下了一个很好的基础。