在我国航天航空、高层建筑、核能、船舶等领域中,电弧焊发挥着重要的作用,其中CO₂气体保护焊在工业生产中广泛应用且发展迅速。但是电弧焊在作业过程中产生的焊接烟尘对人体健康的危害是不可忽视的,其中药芯焊丝CO₂气体保护焊的发尘问题最严重。为降低焊接发尘率,深入研究焊接工艺参数对焊接发尘率的影响规律,探讨焊接烟尘的发尘机理,进而研究降低发尘率的措施显得尤为重要。研制出符合国际标准、满足试验要求,同时可测量焊接发尘率的焊接测尘系统是至关重要的一步,焊接测尘系统可分为焊接测尘装置的结构和数据采集与控制系统。焊接测尘装置的结构设计包括滤纸夹紧装置、手孔装置、运动控制装置和抽气系统等几个方面,试验过程中滤纸装卸方便,可实现熔化极气体保护焊和手工焊条电弧焊两种焊接方式对焊接发尘率的测量;数据采集与控制系统能满足采集精度的要求,可实时采集焊接参数的变化,并对数据进行记录和储存。熔化极气体保护焊发尘率测量实现了全自动化。基于研制的焊接发尘率测试装置,对药芯焊丝的CO₂气体保护自动焊,通过正交试验和单因素试验,综合探讨了焊接工艺参数对焊接发尘率的影响规律。试验方案针对四种工艺因素进行了研究,分别是焊接电流、焊接电压、焊接速度和保护气体气流量。正交试验结果显示影响焊接发尘率最显著的因素是焊接电流,同时对试验结果的直观分析得出发尘率最低的焊接工艺方案。在最优工艺方案的基础上,通过设计单因素试验,结果表明焊接发尘率随焊接电流和焊接电压的升高都逐渐升高,而焊接速度的增加通常会使得焊接发尘率减小,随着送丝速度的增加焊接发尘率也呈升高的趋势。对上述不同焊接工艺条件下采集的焊接烟尘,采用TEM和SEM-EDS两种表征方法,分别对焊接电流最大和最小的两组烟尘颗粒进行检测,观察焊接烟尘的外貌、粒径分布、成分等。结果显示焊接烟尘的粒径分布大致在10nm¹61nm区间内,主要以球状、链状、环状等结构组成。烟尘成分测试的结果表明焊接烟尘大多以金属氧化物的方式存在,其中含量最多的是Fe元素,其次是Mn元素。通过对焊接烟尘的产生过程、焊接烟尘的金属蒸发机理以及焊接烟尘的冷凝分析三个方面来探讨了焊接烟尘的发尘机理,阐述了焊接烟尘中大多以Fe₂O₃、Mn₃O₄等金属的氧化物形式存在。通过分析焊接工艺参数对焊接发尘率的影响规律,讨论降低焊接发尘率的措施,能有效控制焊接烟尘的产生,并为研制低尘环保焊接材料奠定了基础。