熔化极气体保护焊导电嘴载流磨损及使用寿命的研究进展

来源期刊：材料导报2020年第19期

论文作者：栗卓新 丛兴 李红 Kim Hee Jin

文章页码：19128 - 38284

关键词：熔化极气体保护焊;工艺性能;导电嘴寿命;载流磨损;

摘    要：现代制造业要求焊接技术向智能化、连续化、绿色化发展,目前熔化极气体保护焊焊接过程中焊丝对导电嘴的磨损率过大,频繁地停工更换和清理零部件限制了熔化极气体保护焊自动化焊接的发展。电接触条件下的载流磨损是导致材料磨损率过大的重要原因,主要体现在两个方面:（1）电接触产生焦耳热,使环境温度大幅提高,局部温度甚至超过500℃,造成电接触材料发生软化;（2）电接触点的不断运动和变化导致产生微观电弧,造成局部材料的剧烈熔融和氧化。因电接触造成的电气磨损与机械磨损相互加剧,大幅缩短了导电嘴器件的使用寿命。接触电阻是产生焦耳热和微观电弧的关键因素,镀铜钢焊丝与导电嘴之间的接触电阻值约为1.6 mΩ,而对于无镀铜钢焊,该值提高到约2.5mΩ。导电嘴使用寿命随接触电阻、焊接电流、送丝速度增大而缩短;法向接触载荷一方面增大机械磨损,另一方面减少电气磨损,因此对导电嘴寿命有着复杂影响。高强度、高导电性导电嘴材料有利于延长导电嘴使用寿命,利用双相析出沉淀强化的Cu-Cr-Zr系铜合金能在显著提高材料强度的同时尽可能地减少因合金固溶导致的电导率损失,与此同时,石墨基、粉末冶金及复合材料导电嘴也有一定的实用性和研究价值。光洁平整的焊丝表面有利于延长导电嘴使用寿命,在无镀铜焊丝表面制备润滑性涂层能进一步提升导电嘴磨损性能。由于焊接条件的特殊性,表面涂层需兼具高温稳定性、高导电性等特征,具有表面效应和小尺寸效应的固体润滑剂在这方面具有极大的优势和应用前景。本文综述了熔化极气体保护焊导电嘴载流磨损机理的研究进展,从工艺参数、导电嘴材料、焊丝表面状态等方面分析了影响导电嘴载流磨损的因素和延长导电嘴寿命的可行方法,对减少导电嘴磨损,延长其寿命,推动机器人自动化焊接和无镀铜实心焊丝研发制造具有一定的指导意义。