高品質鋁合金焊絲焊接穩定性關鍵技術研究

鄭宏偉　王東　張世全

摘 要：在MIG焊過程中，送絲穩定性差是引起各類焊接問題及焊接缺陷直接或間接原因。文章以Φ1.6 ER6356鋁合金焊絲為研究對象，通過理論分析及試驗研究的方法分析了影響鋁合金焊絲焊接穩定性的影響因素。研究發現，導電嘴孔徑的選擇、焊絲的表面狀態、松弛直徑、翹距等對送絲穩定性有較大影響。試驗結果表明，松弛直徑在500 ～700 mm范圍內，翹距小于30 mm時，具有良好的送絲穩定性。

關鍵詞：MIG焊；鋁合金焊絲；送絲穩定性；松弛直徑；翹距

中圖分類號：TG444+.74 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2016）05-0007-02

1 背景概述

隨著鋁合金焊接構件在機械制造、軌道交通、船舶、軍工及航空航天等領域的廣泛應用，對鋁及鋁合金焊材需求量與日劇增[1-3]。我所自主研制開發的鋁合金焊絲質量雖已有很大的提高，但在外觀質量和內在品質方面與進口焊絲還存在著較大差距，使我們的產品在市場上缺乏足夠的競爭力，在大型鋁合金關重件焊接方面依然無法批量投入使用。在勞動密集性極高的生產車間，因送絲穩定性差而引起的停工與焊縫不合格現象，均會占用大量生產成本和時間。流暢的送絲穩定性能與卓越的電弧穩定性，能夠確保極低的焊接缺陷，大大提高勞動生產率[4，5]。因此，鋁合金焊絲焊接穩定性的研究已成為該工程材料推廣應用最為迫切的課題。

基于以上原因，通過對鋁合金焊絲各方面進行深入細致的研究，對鋁合金焊絲實施質量改進。通過對生產工藝進行優化，對焊接技術和設備進行改進，最終提高鋁合金焊絲的送絲穩定性。

2 送絲穩定性差導致的焊接缺陷

通過對我所生產的6002盤ER5356焊絲焊接情況進行調查統計，依據國內外同類產品的焊接評定標準，對照我所生產焊絲的焊接評定表現，將不符合一級品焊絲的焊接評定標準時的產品定義為非一級品。對各種由送絲穩定性引起的焊接問題及缺陷造成的非一級品進行了統計分析。由送絲穩定性差引起的焊接問題及缺陷主要有燒嘴，焊縫成形差，焊縫有氣孔，焊接飛濺，夾渣等。

各焊接問題及缺陷造成非一極品率結果，見表1。

從統計表可以看出，由焊絲送絲穩定性差引起的燒嘴、氣孔、焊縫接頭、飛濺、裂紋等是導致產品成為非一級品的主要原因，因此解決焊絲送絲穩定性成為本次研究主要目的。

3 送絲穩定性的影響因素

3.1 焊絲導電嘴

導電嘴是熔化極焊接設備上的一個非常關鍵的零部件，導電嘴選擇的合適與否直接影響焊接焊接過程的穩定性，進而影響焊接質量。選擇導電嘴的原則是，一方面要確保導電嘴的導電性能，又要盡可能減小焊絲在導電嘴中的行進路程，以減少送絲阻力，保證送絲的通暢。導電嘴孔徑太小，送絲阻力增大，容易引起送絲不暢，嚴重時發生堵絲現象；而導電嘴孔徑過大，則致使焊絲和導電嘴不能良好接觸，使導電性降低，甚至引起焊絲與導電嘴內壁“打火”而粘連。其結果是使焊接質量下降。導電嘴孔徑與焊絲直徑的匹配，見表2。

由于導電嘴始終與焊絲滑動接觸，所以在選擇導電嘴材料時，首先要考慮的是其導電性和耐磨性。比較常用的材料是鉻青銅、鎢青銅和紫銅等。為了增加其耐磨性和精度，可以采取冷鍛或冷擠壓工藝，以進一步提高其硬度。

3.2 焊絲表面狀態的影響

在焊絲生產過程中，由于生產工藝不合理或設備老化等原因，在焊絲表面往往會出現凹坑、劃痕、毛刺等缺陷，這些缺陷在焊接過程中會引起送絲不穩定或者堵絲，同時，焊絲凹坑內還可能留存一些油污雜質，嚴重影響焊接質量[6，7]。

針對上述缺陷，我所通過對光亮化工藝進行仔細分析研究，認為現行采用的刮削后經水箱清洗的工藝焊絲表面的光潔度不夠，造成送絲穩定性差。將表面光亮化工藝由刮削→清洗調整為刮削→清洗→刮削。表面光亮化工藝調整后，將水箱清洗后殘留在焊絲表面的少部分雜質經過刮削清除，提高了焊絲表面的光潔度，有效的改善了產品送絲穩定性，工藝更改前后焊絲表面形態。

3.3 松弛直徑的影響

為了提高焊接送絲穩定性，找出合適的松弛直徑范圍，在翹距為0的情況下，分別采用松弛直徑為300 mm、400 mm、 500 mm、600 mm、700 mm、800 mm、1 000 mmΦ1.6 ER5356鋁合金焊絲進行MIG焊接試驗，焊機型號為ESAB U5000i型半自動MIG焊機，焊槍及把線長度為3 m，焊接參數，見表3。

依次對不同松弛直徑下的Φ1.6 ER5356鋁合金焊絲進行MIG焊接試驗，結果表明：

當松弛直徑為300 mm時，焊絲松弛直徑太小，送絲過程中與導絲管產生的作用力大，在送絲過程中焊槍有明顯抖動，送絲產生較大波動，導致焊接過程中會出現卡絲、斷弧等現象，嚴重影響焊接質量和工作效率。隨著松弛直徑的增加，送絲穩定性逐漸改善，松弛直徑為500 mm時，送絲基本趨于穩定狀態，焊接過程穩定，未出現卡絲、斷弧現象，松弛直徑為600 mm、700 mm時送絲穩定性均良好，松弛直徑為800 mm時，雖然送絲穩定性較好，但是由于松弛直徑較大，焊絲與導電嘴偶爾會出現接觸不良，導致焊絲干伸長度太大，甚至扎入到熔池內部，松弛直徑達到1 000 mm時，焊絲與導電嘴接觸不良現象更為明顯。

綜上所述，焊絲松弛直徑太小，送絲過程中與導絲管產生的作用應力大，影響送絲穩定性，會導致焊接斷弧，焊接偏離焊縫等現象的出現，嚴重影響焊接質量；而松弛直徑太大則會導致焊絲與導電嘴接觸不良，致使焊絲扎入熔池內部。因此，松弛直徑不宜過大或者過小，而應介于一定范圍內，試驗結果表明，松弛直徑在500～700 mm范圍內時，具有良好的送絲穩定性。

3.4 翹距的影響

與松弛直徑類似，焊絲翹距對于焊接穩定性有著重要影響。為此，我們找到松弛直徑為600 mm，翹距分別為0，10 mm， 20 mm，30 mm，50 mm，100 mm的Φ1.6 ER5356焊絲進行MIG焊接試驗，焊接工藝參數見表3。

采用上述不同翹距的焊絲依次進行焊接試驗發現，采用翹距為0、10 mm、20 mm的焊絲試驗時，送絲穩定，焊接穩定性良好；

采用翹距為30 mm的焊絲試驗時，可以感覺到焊槍略有抖動，焊接穩定性較好；

焊絲翹距為50 mm時，焊槍抖動明顯，易出現焊接斷弧，影響送絲穩定性，同時，焊絲偏離噴嘴中心，焊點位置難以控制，嚴重影響焊縫成形質量；

當翹距達到100 mm時，由于翹距過大，使焊絲與導絲管的摩擦力進一步增加，送絲波動較大，焊槍抖動更加明顯，焊絲嚴重偏離焊縫中心，焊縫成形差。

因此，在焊絲生產過程中，翹距應控制在30 mm以下。

4 結 語

①將表面光亮化工藝由刮削→清洗調整為刮削→清洗→刮削。表面光亮化工藝調整后，將水箱清洗后殘留在焊絲表面的少部分雜質經過刮削清除，提高了焊絲表面的光潔度，有效的改善了產品送絲穩定性。

②通過對不同松弛直徑的Φ1.6 ER5356鋁合金焊絲進行MIG焊接試驗發現，松弛直徑不宜過大或者過小，而應介于一定范圍內，試驗結果表明，松弛直徑在500～700 mm范圍內時，具有良好的送絲穩定性。

③在其他條件一致的情況下，對不同翹距的Φ1.6 ER5356鋁合金焊絲進行MIG焊接試驗，結果表明，在翹距小于30 mm時，焊絲送絲穩定，焊縫成形良好；翹距大于50 mm時，由于焊絲與導絲管的摩擦力較大，使送絲過程中焊絲波動較大，送絲穩定性變差。

參考文獻：

[1] 黃敏，劉銘，張坤，等.鋁及鋁合金焊絲的研究與發展現狀[J].有色金屬加 工，2008，（30）.

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[5] 唐良喜，黃獻祥，李赟豐，等.淺析鋁及鋁合金MIG焊絲送絲穩定性影響 因素[J].現代焊接，2015，（7）.

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