現(xiàn)代焊接術(shù)第十章 電渣焊ppt課件

1、中國礦業(yè)大學材料科學與工程學院中國礦業(yè)大學材料科學與工程學院School of Material Science & Engineering第第1010章章 電渣焊電渣焊1. 1. 電渣焊原理、特點及應用電渣焊原理、特點及應用2. 2. 電渣焊熱過程和結(jié)晶組織的特點電渣焊熱過程和結(jié)晶組織的特點 3. 3. 電渣焊用焊接材料電渣焊用焊接材料 4. 4. 絲極電渣焊設(shè)備絲極電渣焊設(shè)備 5. 5. 絲極電渣焊工藝絲極電渣焊工藝 6. 6. 電渣焊的其它方法電渣焊的其它方法 7. 7. 電渣焊常見的缺陷及其防止電渣焊常見的缺陷及其防止 中國礦業(yè)大學材料科學與工程學院中國礦業(yè)大學材料科學與工程學

2、院School of Material Science & Engineering10.1 10.1 電渣焊原理、特點及應用電渣焊原理、特點及應用 1. 1.電渣焊工作原理電渣焊工作原理 a a立體示意圖立體示意圖 b b斷面圖斷面圖 圖圖 10-1 10-1 電渣焊原理示意圖電渣焊原理示意圖1 1一焊件一焊件 2 2一金屬熔池一金屬熔池 3 3一渣池一渣池 4 4一導電嘴一導電嘴5 5一焊絲一焊絲 6 6一強迫成形裝置一強迫成形裝置 7 7一引出板一引出板8 8一金屬熔滴一金屬熔滴 9 9一焊縫一焊縫 10 10一引弧板槽形）一引弧板槽形）電弧過程：電弧過程：電渣過程電渣過程中國礦業(yè)

3、大學材料科學與工程學院中國礦業(yè)大學材料科學與工程學院School of Material Science & Engineering2.電渣焊的特點適宜在垂直位置焊接 厚大焊件能一次焊接成形 生產(chǎn)率高 焊縫成形系數(shù)和熔合比調(diào)節(jié)范圍大 渣池對被焊件有較好的預熱作用 焊縫和熱影響區(qū)晶粒粗大 中國礦業(yè)大學材料科學與工程學院中國礦業(yè)大學材料科學與工程學院School of Material Science & Engineering10.2 10.2 電渣焊熱過程和結(jié)晶組織的特點電渣焊熱過程和結(jié)晶組織的特點1.1.電渣焊熱源及熱過程的特點電渣焊熱源及熱過程的特點 熔渣的電導率與溫度相關(guān)

4、熔渣的電導率與溫度相關(guān) 圖圖10-2 10-2 熔渣電導率與溫度的關(guān)系熔渣電導率與溫度的關(guān)系電渣焊熱源的溫度比一電渣焊熱源的溫度比一般電弧焊低得多，分布般電弧焊低得多，分布也不均勻。也不均勻。中國礦業(yè)大學材料科學與工程學院中國礦業(yè)大學材料科學與工程學院School of Material Science & Engineering熱源區(qū)呈錐體熱源區(qū)呈錐體 由于電流主要是通過電極末端經(jīng)過熔渣流到金屬熔池，而電極末端截面積小，金屬熔池面積較大，所以焊接電流比較集中流過的區(qū)域呈錐形。該區(qū)域產(chǎn)生的電阻熱量最多，溫度也高，通常稱之為高溫錐體區(qū)，它是電渣焊的主要熱源區(qū)。由于電極末端的電流密度比金屬

5、熔池表面處的電流密度大，產(chǎn)生電磁壓力差，導致在渣池中引起液態(tài)熔渣的對流循環(huán)。圖圖10-3 10-3 渣池內(nèi)電流分布及渣池內(nèi)電流分布及熔渣對流示意圖熔渣對流示意圖中國礦業(yè)大學材料科學與工程學院中國礦業(yè)大學材料科學與工程學院School of Material Science & Engineering 高溫停留時間長，熱影響區(qū)寬高溫停留時間長，熱影響區(qū)寬 圖圖10-4 10-4 電渣焊與埋弧焊的熱循電渣焊與埋弧焊的熱循環(huán)比較環(huán)比較(1-(1-離焊縫邊緣離焊縫邊緣0.80.8，2-2-1.2mm1.2mm 由于大厚度焊件是一次焊成，焊接速度緩慢，焊接熱輸入大，且母材是在較長時間內(nèi)逐漸升溫，

6、因此電渣焊時的高溫停留時間長，加熱及冷卻速度比電弧焊低的多。 中國礦業(yè)大學材料科學與工程學院中國礦業(yè)大學材料科學與工程學院School of Material Science & Engineering2.2.電渣焊結(jié)晶組織的特點電渣焊結(jié)晶組織的特點 一次結(jié)晶晶粒為粗大的樹枝狀組織，還一次結(jié)晶晶粒為粗大的樹枝狀組織，還可能會產(chǎn)生魏氏組織?？赡軙a(chǎn)生魏氏組織。 焊后須進行熱處理焊后須進行熱處理 中國礦業(yè)大學材料科學與工程學院中國礦業(yè)大學材料科學與工程學院School of Material Science & Engineering圖圖10-5 10-5 電渣焊金屬熔池形狀系數(shù)示

7、意圖電渣焊金屬熔池形狀系數(shù)示意圖 電渣焊的金屬熔池形狀可以電渣焊的金屬熔池形狀可以用形狀系數(shù)用形狀系數(shù) 來表示，為金來表示，為金屬熔池的寬度屬熔池的寬度B B與深度與深度H H之比。之比。中國礦業(yè)大學材料科學與工程學院中國礦業(yè)大學材料科學與工程學院School of Material Science & Engineering圖圖10-6 10-6 截面上晶粒交會角示意圖截面上晶粒交會角示意圖 電渣焊熔池的形狀近似于回轉(zhuǎn)的拋物體的曲面，這個面也就是電渣焊熔池的形狀近似于回轉(zhuǎn)的拋物體的曲面，這個面也就是結(jié)晶的等溫面。由于晶粒成長的方向總是垂直于等溫面的，因此結(jié)晶的等溫面。由于晶粒成長的方

8、向總是垂直于等溫面的，因此晶粒成長的方向必然與焊接軸線有夾角。通常將縱截面晶粒成長的方向必然與焊接軸線有夾角。通常將縱截面截面截面上兩倍的晶粒主軸生長方向與焊接軸線的夾角稱為交會角上兩倍的晶粒主軸生長方向與焊接軸線的夾角稱為交會角中國礦業(yè)大學材料科學與工程學院中國礦業(yè)大學材料科學與工程學院School of Material Science & Engineering圖圖10-7 10-7 截面上晶粒交會角示意圖截面上晶粒交會角示意圖形狀系數(shù)將影響交會角的大小，形狀系數(shù)形狀系數(shù)將影響交會角的大小，形狀系數(shù) 越小，交會越小，交會角角越大越大交會角的大小將直接影響焊縫的中心偏析，交會角的大

9、小將直接影響焊縫的中心偏析，越大，晶越大，晶粒主軸越垂直于焊接軸線，就越容易產(chǎn)生中心偏析，也粒主軸越垂直于焊接軸線，就越容易產(chǎn)生中心偏析，也越容易產(chǎn)生中心線裂紋。越容易產(chǎn)生中心線裂紋。中國礦業(yè)大學材料科學與工程學院中國礦業(yè)大學材料科學與工程學院School of Material Science & Engineering10.3 10.3 電渣焊用焊接材料電渣焊用焊接材料1.1.焊劑焊劑作用：熔化成熔渣，將電能轉(zhuǎn)化成熱能：作用：熔化成熔渣，將電能轉(zhuǎn)化成熱能： （1 1熔化填充金屬和母材；熔化填充金屬和母材； （2)2)預熱焊件；預熱焊件； (3) (3)延長金屬熔池存在時間和使焊件緩

10、冷；延長金屬熔池存在時間和使焊件緩冷； (4) (4)無合金化的作用無合金化的作用中國礦業(yè)大學材料科學與工程學院中國礦業(yè)大學材料科學與工程學院School of Material Science & Engineering對焊劑的要求：對焊劑的要求：(1) (1) 必須能容易、迅速地形成熔渣。熔渣要有適當必須能容易、迅速地形成熔渣。熔渣要有適當?shù)膶щ娦?，但導電性也不能過高，否則將增加焊的導電性，但導電性也不能過高，否則將增加焊絲周圍的電流分流而減弱高溫區(qū)內(nèi)液流的對流作絲周圍的電流分流而減弱高溫區(qū)內(nèi)液流的對流作用，導致熔寬減小甚至產(chǎn)生未焊透。用，導致熔寬減小甚至產(chǎn)生未焊透。 (2) (2

11、) 液態(tài)熔渣應具有適當?shù)恼扯?，粘度過大時，易液態(tài)熔渣應具有適當?shù)恼扯?，粘度過大時，易在焊縫金屬中產(chǎn)生夾渣和咬肉現(xiàn)象；粘度太小時，在焊縫金屬中產(chǎn)生夾渣和咬肉現(xiàn)象；粘度太小時，熔渣易從焊件與滑塊之間的縫隙中流失，嚴重時熔渣易從焊件與滑塊之間的縫隙中流失，嚴重時會導致焊接中斷。會導致焊接中斷。中國礦業(yè)大學材料科學與工程學院中國礦業(yè)大學材料科學與工程學院School of Material Science & Engineering2.2.電極材料電極材料 電渣焊過程中，向焊縫金屬摻加合金一般不通過焊劑，而主要是通過調(diào)整電極材料的合金成分實現(xiàn)對焊縫金屬化學成分和力學性能的控制。在選擇電渣焊電極

12、時應考慮到母材對焊縫的稀釋作用。 中國礦業(yè)大學材料科學與工程學院中國礦業(yè)大學材料科學與工程學院School of Material Science & Engineering焊接碳素鋼和低合金鋼時焊接碳素鋼和低合金鋼時: : (1) (1)控制電極材料的硫、磷含量，控制電極材料的硫、磷含量， (2) (2)電極的含碳量通常應低于母材，一般控制在電極的含碳量通常應低于母材，一般控制在W WC C為為0.100.10左右，左右，(3)(3)由此引起焊縫力學性能的降低可通過提高錳、硅和由此引起焊縫力學性能的降低可通過提高錳、硅和其他合金元素的含量來補償。其他合金元素的含量來補償。中國礦業(yè)大學

13、材料科學與工程學院中國礦業(yè)大學材料科學與工程學院School of Material Science & Engineering表表10-2. 10-2. 常用鋼材電渣焊焊絲選用表常用鋼材電渣焊焊絲選用表品種鋼 號焊 絲鋼 板Q235A、 Q235B、 Q235C、 Q235DH08A、 H08MnA20g、 22g、 25g、Q345 （16Mn）、Q295 （09Mn2）H08Mn2Si、H10MnSi、H10Mn2、H08MnMoAQ390（15Mnv、15MnTi、16MnNb）H08Mn2MoVAQ42015MnVN、14MnVTiRE）H10Mn2MoVA14MnMoV、

14、14MnMoVN、 15MnMoVN、 18MnMoNbH10Mn2MoVAH10MdNiMo鑄鍛件15、 20、25、 35H10h4n2、H10MnSj20MnMo、 20MnVH10Mn2、H10MnSi20MnSiH10MnSi中國礦業(yè)大學材料科學與工程學院中國礦業(yè)大學材料科學與工程學院School of Material Science & Engineering10.5 10.5 絲極電渣焊工藝絲極電渣焊工藝1.1.電渣焊接頭設(shè)計電渣焊接頭設(shè)計 表表10-4 10-4 不同形式的電渣焊接頭尺寸不同形式的電渣焊接頭尺寸 中國礦業(yè)大學材料科學與工程學院中國礦業(yè)大學材料科學與工程

15、學院School of Material Science & Engineering圖圖10-13 10-13 電渣焊接頭的基本形式電渣焊接頭的基本形式a)a)對接接頭對接接頭 b) b)丁字接頭丁字接頭 c) c) 角接接頭角接接頭 d) d) 疊接接頭疊接接頭 e) e) 斜角接頭斜角接頭f) f) 雙丁字接頭雙丁字接頭中國礦業(yè)大學材料科學與工程學院中國礦業(yè)大學材料科學與工程學院School of Material Science & Engineering2.2.焊接參數(shù)的選擇焊接參數(shù)的選擇 (1) (1) 焊接電流焊接電流( (或焊絲送進速度或焊絲送進速度vf) vf)

16、 圖圖10-14 10-14 焊絲送進速度和電流的關(guān)系焊絲送進速度和電流的關(guān)系 在電渣焊過程中，焊接電流和焊絲送進速度成嚴格的正比關(guān)系，見圖10-14。 中國礦業(yè)大學材料科學與工程學院中國礦業(yè)大學材料科學與工程學院School of Material Science & Engineering表表10-510-5推薦的各種材料和厚度的焊接速度推薦的各種材料和厚度的焊接速度材料焊接厚度(mm)焊接速度（m /h）絲極電渣焊對接接頭熔嘴（管極）電渣焊對接接頭丁字接頭非剛性固定A3、16Mn、2040601.53120.81.5601200.820.81.50.81.225、20MnMo、2

17、0MnSi、20MnV2000.61.00.50.80.40.6352000.40.80.30.60.30.5452000.40.635CrMolA2000.20.3剛性固定A3、16Mn、202000.40.60.40.60.30.435、452000.30.40.30.4大斷面25、35、4520MnMo20MnSi2004500.30.50.30.525、3520MnMo20MnSi4500.30.4中國礦業(yè)大學材料科學與工程學院中國礦業(yè)大學材料科學與工程學院School of Material Science & Engineering(2) (2) 焊接電壓焊接電壓U U 表

18、表10-6 10-6 焊接電壓與接頭型式、焊接速度、所焊厚度的關(guān)系焊接電壓與接頭型式、焊接速度、所焊厚度的關(guān)系絲極電渣焊每根絲所焊厚度（mm）5070100120150焊接電壓 V對接接頭焊 速0.30.5m/h38424246465250545256焊 速 11.5m/h43474751505452565458丁字接頭焊 速0.30.6m/h404444464650焊 速0.81.2m/h U增大，熔寬增大；U過小，易產(chǎn)生未焊透，渣池溫度降低，焊絲易與熔池短路，飛濺增加；U過大，焊絲易與渣池表面發(fā)生電弧。推薦采用焊接電壓見表10-6。中國礦業(yè)大學材料科學與工程學院中國礦業(yè)大學材料科學與工程學

19、院School of Material Science & Engineering(3) (3) 渣池深度渣池深度h h 渣池深度渣池深度h h減小，熔寬增大，減小，熔寬增大，h h過淺，焊絲過淺，焊絲在渣池表面易發(fā)生電弧；在渣池表面易發(fā)生電?。籬 h過深，焊絲易與金屬過深，焊絲易與金屬熔池短路，發(fā)生熔渣飛濺，也易產(chǎn)生未焊透、熔池短路，發(fā)生熔渣飛濺，也易產(chǎn)生未焊透、未熔合等缺陷。未熔合等缺陷。 表表10-7 10-7 渣池深度與送絲速度的關(guān)系渣池深度與送絲速度的關(guān)系焊絲送進速度（m/h）60100100150150200200250250300300450渣池深度（mm）3040404

20、54555556060706575中國礦業(yè)大學材料科學與工程學院中國礦業(yè)大學材料科學與工程學院School of Material Science & Engineering(4) (4) 裝配間隙裝配間隙c c 裝配間隙裝配間隙c c增大，熔寬增大，渣池易于穩(wěn)定；增大，熔寬增大，渣池易于穩(wěn)定；c c過小，渣池難于控制，電極易與工件短路，電渣過小，渣池難于控制，電極易與工件短路，電渣過程穩(wěn)定性差，易產(chǎn)生缺陷。過程穩(wěn)定性差，易產(chǎn)生缺陷。 表表10-8 10-8 不同厚度工件的裝配間隙不同厚度工件的裝配間隙中國礦業(yè)大學材料科學與工程學院中國礦業(yè)大學材料科學與工程學院School of Ma

21、terial Science & Engineering(5) (5) 焊絲直徑焊絲直徑d d d d增大，熔寬增加，生產(chǎn)率提高，但操作困增大，熔寬增加，生產(chǎn)率提高，但操作困難，易產(chǎn)生缺陷；難，易產(chǎn)生缺陷；d d過小，電渣過程穩(wěn)定性表差。過小，電渣過程穩(wěn)定性表差。一般采用的直徑焊絲為一般采用的直徑焊絲為3mm3mm。(6) (6) 焊絲數(shù)目焊絲數(shù)目n n 焊絲數(shù)目增多，熔寬均勻性好，生產(chǎn)率高，焊絲數(shù)目增多，熔寬均勻性好，生產(chǎn)率高，但操作復雜，準備時間長。但操作復雜，準備時間長。(7) (7) 焊絲間距焊絲間距 焊絲間距對熔寬均勻性影響大，選取不當時焊絲間距對熔寬均勻性影響大，選取不當時

22、易產(chǎn)生裂紋或未焊透。易產(chǎn)生裂紋或未焊透。 中國礦業(yè)大學材料科學與工程學院中國礦業(yè)大學材料科學與工程學院School of Material Science & Engineering(8) (8) 焊絲伸出長度焊絲伸出長度 (9) (9) 焊絲擺動速度焊絲擺動速度 (10) (10) 焊絲距水冷成型滑塊的距離焊絲距水冷成型滑塊的距離 (11) (11) 焊絲在水冷成型滑塊處的停留時間焊絲在水冷成型滑塊處的停留時間 中國礦業(yè)大學材料科學與工程學院中國礦業(yè)大學材料科學與工程學院School of Material Science & Engineering3.3.焊接操作工藝焊接操

23、作工藝(1) (1) 接頭制備接頭制備 焊件待焊邊緣的加工質(zhì)量、表面狀態(tài)和裝配時錯邊量的大小對質(zhì)量有重要影響，焊件邊緣應在焊前清理干凈。表表10-10 10-10 電渣焊時的設(shè)計間隙和裝配間隙電渣焊時的設(shè)計間隙和裝配間隙 間隙（mm）板 厚（mm）1630308080500500100010002000設(shè)計間隙2024263030裝配間隙20212627283236404042中國礦業(yè)大學材料科學與工程學院中國礦業(yè)大學材料科學與工程學院School of Material Science & Engineering(2) (2) 焊接工卡具準備焊接工卡具準備 每次電渣焊前都要對水冷成形

24、滑塊進行認真檢查。首先檢查水冷成形滑塊與焊件間是否有明顯的縫隙，保證焊接過程中不產(chǎn)生漏渣。此外應檢查進出水方向，確保水冷成形滑塊下端進水，上端出水，防止焊接時水冷成形滑塊內(nèi)產(chǎn)生蒸汽，造成爆渣、傷人事故。圖圖10-1510-15整體式整體式a a和組合式和組合式b b的銅滑塊示意圖的銅滑塊示意圖中國礦業(yè)大學材料科學與工程學院中國礦業(yè)大學材料科學與工程學院School of Material Science & Engineering(3) (3) 起焊槽與引出板起焊槽與引出板 焊件底部應裝有起焊槽，在起焊槽內(nèi)建立焊件底部應裝有起焊槽，在起焊槽內(nèi)建立渣池。起焊槽應有一定的高度。在焊縫結(jié)尾處

25、渣池。起焊槽應有一定的高度。在焊縫結(jié)尾處應裝引出板，用以將渣池引出，并避免在收尾應裝引出板，用以將渣池引出，并避免在收尾處產(chǎn)生縮孔、裂縫等缺陷。處產(chǎn)生縮孔、裂縫等缺陷。(4) (4) 焊接過程焊接過程 引弧造渣引弧造渣 正常焊接正常焊接 收尾階段收尾階段 中國礦業(yè)大學材料科學與工程學院中國礦業(yè)大學材料科學與工程學院School of Material Science & Engineering10.6 10.6 電渣焊的分類電渣焊的分類1.1.絲極電渣焊絲極電渣焊 采用焊絲作為采用焊絲作為電極，焊絲通過導電電極，焊絲通過導電嘴送入渣池，導電嘴嘴送入渣池，導電嘴和焊接機頭隨金屬熔和焊接機

26、頭隨金屬熔池的上升同步向上提池的上升同步向上提升。絲極電渣焊適合升。絲極電渣焊適合于環(huán)焊縫焊接和高碳于環(huán)焊縫焊接和高碳鋼、合金鋼對接接頭鋼、合金鋼對接接頭及及T T形接頭的焊接，常形接頭的焊接，常用于焊接厚度為用于焊接厚度為404050mm50mm和焊縫較長的焊和焊縫較長的焊件。件。 中國礦業(yè)大學材料科學與工程學院中國礦業(yè)大學材料科學與工程學院School of Material Science & Engineering2.2.板極電渣焊板極電渣焊 板極電渣焊是采板極電渣焊是采用金屬板條為電極，用金屬板條為電極，焊接時板極經(jīng)送進機焊接時板極經(jīng)送進機構(gòu)不斷地向熔池中送構(gòu)不斷地向熔池中送

27、進。根據(jù)被焊件的厚進。根據(jù)被焊件的厚度，可采用一塊或數(shù)度，可采用一塊或數(shù)塊金屬板進行焊接。塊金屬板進行焊接。 圖圖10-1910-19板極電渣焊示意圖板極電渣焊示意圖1 1一焊件一焊件 2 2一板極一板極 3 3一強迫成形一強迫成形 中國礦業(yè)大學材料科學與工程學院中國礦業(yè)大學材料科學與工程學院School of Material Science & Engineering3.3.熔嘴電渣焊熔嘴電渣焊 熔嘴電渣焊的電極為固定在接頭間隙中的熔嘴電渣焊的電極為固定在接頭間隙中的熔嘴通常由鋼板和鋼管點焊而成和不斷向熔熔嘴通常由鋼板和鋼管點焊而成和不斷向熔池中送進的焊絲構(gòu)成。池中送進的焊絲構(gòu)成。

28、 圖圖10-20 10-20 熔嘴電渣焊示意圖熔嘴電渣焊示意圖l l一熔嘴一熔嘴 2 2一導絲管一導絲管 3 3一焊絲一焊絲中國礦業(yè)大學材料科學與工程學院中國礦業(yè)大學材料科學與工程學院School of Material Science & Engineering圖圖10-21 10-21 常見的熔嘴結(jié)構(gòu)形式示意圖常見的熔嘴結(jié)構(gòu)形式示意圖 熔嘴電渣焊設(shè)備體積小，焊接時機頭位于焊縫上方，可采用多個熔嘴，且熔嘴固定于接頭間隙中，不易產(chǎn)生短路等故障，所以很適合于梁體等復雜結(jié)構(gòu)以及大截面結(jié)構(gòu)的焊接。中國礦業(yè)大學材料科學與工程學院中國礦業(yè)大學材料科學與工程學院School of Material Science & Engineering4.4.管極電渣焊管極電渣焊 管極電渣焊是熔嘴電渣焊的一個特例。其管極電渣焊是熔嘴電渣焊的一個特例。其不同點是用一根涂有藥皮的管子代替