现代焊接术第十章电渣焊ppt课件.ppt

中国矿业大学材料科学与工程学院中国矿业大学材料科学与工程学院School of Material Science & Engineering第十章第十章 电渣焊电渣焊第第1010章章 电渣焊电渣焊1. 1. 电渣焊原理、特点及应用电渣焊原理、特点及应用2. 2. 电渣焊热过程和结晶组织的特点电渣焊热过程和结晶组织的特点 3. 3. 电渣焊用焊接材料电渣焊用焊接材料 4. 4. 丝极电渣焊设备丝极电渣焊设备 5. 5. 丝极电渣焊工艺丝极电渣焊工艺 6. 6. 电渣焊的其它方法电渣焊的其它方法 7. 7. 电渣焊常见的缺陷及其防止电渣焊常见的缺陷及其防止 .中国矿业大学材料科学与工程学院中国矿业大学材料科学与工程学院School of Material Science & Engineering第十章第十章 电渣焊电渣焊10.1 10.1 电渣焊原理、特点及应用电渣焊原理、特点及应用 1. 1.电渣焊工作原理电渣焊工作原理 a a〕立体示意图〕立体示意图 b b〕断面图〕断面图 图图 10-1 10-1 电渣焊原理示意图电渣焊原理示意图1 1一焊件一焊件 2 2一金属熔池一金属熔池 3 3一渣池一渣池 4 4一导电嘴一导电嘴5 5一焊丝一焊丝 6 6一强迫成形装置一强迫成形装置 7 7一引出板一引出板8 8一金属熔滴一金属熔滴 9 9一焊缝一焊缝 10 10一引弧板〔槽形）一引弧板〔槽形）电弧过程：电弧过程：电渣过程电渣过程.中国矿业大学材料科学与工程学院中国矿业大学材料科学与工程学院School of Material Science & Engineering第十章第十章 电渣焊电渣焊2.电渣焊的特点适宜在垂直位置焊接 厚大焊件能一次焊接成形 生产率高 焊缝成形系数和熔合比调节范围大 渣池对被焊件有较好的预热作用 焊缝和热影响区晶粒粗大 .中国矿业大学材料科学与工程学院中国矿业大学材料科学与工程学院School of Material Science & Engineering第十章第十章 电渣焊电渣焊10.2 10.2 电渣焊热过程和结晶组织的特点电渣焊热过程和结晶组织的特点1.1.电渣焊热源及热过程的特点电渣焊热源及热过程的特点 熔渣的电导率与温度相关熔渣的电导率与温度相关 图图10-2 10-2 熔渣电导率与温度的关系熔渣电导率与温度的关系电渣焊热源的温度比一电渣焊热源的温度比一般电弧焊低得多，分布般电弧焊低得多，分布也不均匀。

也不均匀中国矿业大学材料科学与工程学院中国矿业大学材料科学与工程学院School of Material Science & Engineering第十章第十章 电渣焊电渣焊ü热源区呈锥体热源区呈锥体 由于电流主要是通过电极末端经过熔渣流到金属熔池，而电极末端截面积小，金属熔池面积较大，所以焊接电流比较集中流过的区域呈锥形该区域产生的电阻热量最多，温度也高，通常称之为高温锥体区，它是电渣焊的主要热源区由于电极末端的电流密度比金属熔池表面处的电流密度大，产生电磁压力差，导致在渣池中引起液态熔渣的对流循环图图10-3 10-3 渣池内电流分布及渣池内电流分布及熔渣对流示意图熔渣对流示意图.中国矿业大学材料科学与工程学院中国矿业大学材料科学与工程学院School of Material Science & Engineering第十章第十章 电渣焊电渣焊ü高温停留时间长，热影响区宽高温停留时间长，热影响区宽 图图10-4 10-4 电渣焊与埋弧焊的热循电渣焊与埋弧焊的热循环比较环比较(1-(1-离焊缝边缘离焊缝边缘0.80.8，，2-2-1.2mm1.2mm 由于大厚度焊件是一次焊成，焊接速度缓慢，焊接热输入大，且母材是在较长时间内逐渐升温，因此电渣焊时的高温停留时间长，加热及冷却速度比电弧焊低的多。

.中国矿业大学材料科学与工程学院中国矿业大学材料科学与工程学院School of Material Science & Engineering第十章第十章 电渣焊电渣焊2.2.电渣焊结晶组织的特点电渣焊结晶组织的特点 一次结晶晶粒为粗大的树枝状组织，还一次结晶晶粒为粗大的树枝状组织，还可能会产生魏氏组织可能会产生魏氏组织 焊后须进行热处理焊后须进行热处理 .中国矿业大学材料科学与工程学院中国矿业大学材料科学与工程学院School of Material Science & Engineering第十章第十章 电渣焊电渣焊图图10-5 10-5 电渣焊金属熔池形状系数示意图电渣焊金属熔池形状系数示意图 电渣焊的金属熔池形状可以电渣焊的金属熔池形状可以用形状系数用形状系数 来表示，为金来表示，为金属熔池的宽度属熔池的宽度B B与深度与深度H H之比中国矿业大学材料科学与工程学院中国矿业大学材料科学与工程学院School of Material Science & Engineering第十章第十章 电渣焊电渣焊图图10-6 α10-6 α截面上晶粒交会角示意图截面上晶粒交会角示意图 电渣焊熔池的形状近似于回转的抛物体的曲面，这个面也就是电渣焊熔池的形状近似于回转的抛物体的曲面，这个面也就是结晶的等温面。

由于晶粒成长的方向总是垂直于等温面的，因此结晶的等温面由于晶粒成长的方向总是垂直于等温面的，因此晶粒成长的方向必然与焊接轴线有夹角通常将纵截面〔晶粒成长的方向必然与焊接轴线有夹角通常将纵截面〔α截面〕截面〕上两倍的晶粒主轴生长方向与焊接轴线的夹角称为交会角上两倍的晶粒主轴生长方向与焊接轴线的夹角称为交会角ф.中国矿业大学材料科学与工程学院中国矿业大学材料科学与工程学院School of Material Science & Engineering第十章第十章 电渣焊电渣焊图图10-7 α10-7 α截面上晶粒交会角示意图截面上晶粒交会角示意图形状系数将影响交会角的大小，形状系数形状系数将影响交会角的大小，形状系数 越小，交会越小，交会角角ф越大越大交会角的大小将直接影响焊缝的中心偏析，交会角的大小将直接影响焊缝的中心偏析，ф越大，晶粒越大，晶粒主轴越垂直于焊接轴线，就越容易产生中心偏析，也越主轴越垂直于焊接轴线，就越容易产生中心偏析，也越容易产生中心线裂纹容易产生中心线裂纹中国矿业大学材料科学与工程学院中国矿业大学材料科学与工程学院School of Material Science & Engineering第十章第十章 电渣焊电渣焊10.3 10.3 电渣焊用焊接材料电渣焊用焊接材料1.1.焊剂焊剂作用：熔化成熔渣，将电能转化成热能：作用：熔化成熔渣，将电能转化成热能： （（1 1〕熔化填充金属和母材；〕熔化填充金属和母材； （（2)2)预热焊件；预热焊件； (3) (3)延长金属熔池存在时间和使焊件缓冷；延长金属熔池存在时间和使焊件缓冷； (4) (4)无合金化的作用无合金化的作用.中国矿业大学材料科学与工程学院中国矿业大学材料科学与工程学院School of Material Science & Engineering第十章第十章 电渣焊电渣焊对焊剂的要求：对焊剂的要求：(1) (1) 必须能容易、迅速地形成熔渣。

熔渣要有适当必须能容易、迅速地形成熔渣熔渣要有适当的导电性，但导电性也不能过高，否则将增加焊的导电性，但导电性也不能过高，否则将增加焊丝周围的电流分流而减弱高温区内液流的对流作丝周围的电流分流而减弱高温区内液流的对流作用，导致熔宽减小甚至产生未焊透用，导致熔宽减小甚至产生未焊透 (2) (2) 液态熔渣应具有适当的粘度，粘度过大时，易液态熔渣应具有适当的粘度，粘度过大时，易在焊缝金属中产生夹渣和咬肉现象；粘度太小时，在焊缝金属中产生夹渣和咬肉现象；粘度太小时，熔渣易从焊件与滑块之间的缝隙中流失，严重时熔渣易从焊件与滑块之间的缝隙中流失，严重时会导致焊接中断会导致焊接中断中国矿业大学材料科学与工程学院中国矿业大学材料科学与工程学院School of Material Science & Engineering第十章第十章 电渣焊电渣焊2.2.电极材料电极材料 电渣焊过程中，向焊缝金属掺加合金一般不通过焊剂，而主要是通过调整电极材料的合金成分实现对焊缝金属化学成分和力学性能的控制在选择电渣焊电极时应考虑到母材对焊缝的稀释作用 .中国矿业大学材料科学与工程学院中国矿业大学材料科学与工程学院School of Material Science & Engineering第十章第十章 电渣焊电渣焊焊接碳素钢和低合金钢时焊接碳素钢和低合金钢时: : (1) (1)控制电极材料的硫、磷含量，控制电极材料的硫、磷含量， (2) (2)电极的含碳量通常应低于母材，一般控制在电极的含碳量通常应低于母材，一般控制在W W〔〔C C〕为〕为0.100.10％左右，％左右，(3)(3)由此引起焊缝力学性能的降低可通过提高锰、硅和由此引起焊缝力学性能的降低可通过提高锰、硅和其他合金元素的含量来补偿。

其他合金元素的含量来补偿中国矿业大学材料科学与工程学院中国矿业大学材料科学与工程学院School of Material Science & Engineering第十章第十章 电渣焊电渣焊表表10-2. 10-2. 常用钢材电渣焊焊丝选用表常用钢材电渣焊焊丝选用表品种钢 号焊 丝钢 板Q235A、 Q235B、 Q235C、 Q235DH08A、 H08MnA20g、 22g、 25g、Q345 （16Mn）、Q295 （09Mn2）H08Mn2Si、H10MnSi、H10Mn2、H08MnMoAQ390（15Mnv、15MnTi、16MnNb）H08Mn2MoVAQ420〔15MnVN、14MnVTiRE）H10Mn2MoVA14MnMoV、 14MnMoVN、 15MnMoVN、 18MnMoNbH10Mn2MoVA．H10MdNiMo铸锻件15、 20、25、 35H10h4n2、H10MnSj20MnMo、 20MnVH10Mn2、H10MnSi20MnSiH10MnSi.中国矿业大学材料科学与工程学院中国矿业大学材料科学与工程学院School of Material Science & Engineering第十章第十章 电渣焊电渣焊10.5 10.5 丝极电渣焊工艺丝极电渣焊工艺1.1.电渣焊接头设计电渣焊接头设计 表表10-4 10-4 不同形式的电渣焊接头尺寸不同形式的电渣焊接头尺寸 .中国矿业大学材料科学与工程学院中国矿业大学材料科学与工程学院School of Material Science & Engineering第十章第十章 电渣焊电渣焊图图10-13 10-13 电渣焊接头的基本形式电渣焊接头的基本形式a)a)对接接头对接接头 b) b)丁字接头丁字接头 c) c) 角接接头角接接头 d) d) 叠接接头叠接接头 e) e) 斜角接头斜角接头f) f) 双丁字接头双丁字接头.中国矿业大学材料科学与工程学院中国矿业大学材料科学与工程学院School of Material Science & Engineering第十章第十章 电渣焊电渣焊2.2.焊接参数的选择焊接参数的选择 (1) (1) 焊接电流焊接电流( (或焊丝送进速度或焊丝送进速度vf) vf) 图图10-14 10-14 焊丝送进速度和电流的关系焊丝送进速度和电流的关系 在电渣焊过程中，焊接电流和焊丝送进速度成严格的正比关系，见图10-14。

.中国矿业大学材料科学与工程学院中国矿业大学材料科学与工程学院School of Material Science & Engineering第十章第十章 电渣焊电渣焊表表10-510-5推荐的各种材料和厚度的焊接速度推荐的各种材料和厚度的焊接速度材料焊接厚度(mm)焊接速度（m /h）丝极电渣焊对接接头熔嘴（管极）电渣焊对接接头丁字接头非刚性固定A3、16Mn、2040～601.5～31～20.8～1.560～1200.8～20.8～1.50.8～1.225、20MnMo、20MnSi、20MnV≤2000.6～1.00.5～0.80.4～0.635≤2000.4～0.80.3～0.60.3～0.545≤2000.4～0.6——35CrMolA≤2000.2～0.3——刚性固定A3、16Mn、20≤2000.4～0.60.4～0.60.3～0.435、45≤2000.3～0.40.3～0.4—大断面25、35、4520MnMo20MnSi200～4500.3～0.50.3～0.5—25、3520MnMo20MnSi>450—0.3～0.4—.中国矿业大学材料科学与工程学院中国矿业大学材料科学与工程学院School of Material Science & Engineering第十章第十章 电渣焊电渣焊(2) (2) 焊接电压焊接电压U U 表表10-6 10-6 焊接电压与接头型式、焊接速度、所焊厚度的关系焊接电压与接头型式、焊接速度、所焊厚度的关系丝极电渣焊每根丝所焊厚度（mm）5070100120150焊接电压 V对接接头焊 速0.3～0.5m/h38～4242～4646～5250～5452～56焊 速 1～1.5m/h43～4747～5150～5452～5654～58丁字接头焊 速0.3～0.6m/h40～4444～4646～50——焊 速0.8～1.2m/h————— U增大，熔宽增大；U过小，易产生未焊透，渣池温度降低，焊丝易与熔池短路，飞溅增加；U过大，焊丝易与渣池表面发生电弧。

推荐采用焊接电压见表10-6中国矿业大学材料科学与工程学院中国矿业大学材料科学与工程学院School of Material Science & Engineering第十章第十章 电渣焊电渣焊(3) (3) 渣池深度渣池深度h h 渣池深度渣池深度h h减小，熔宽增大，减小，熔宽增大，h h过浅，焊丝过浅，焊丝在渣池表面易发生电弧；在渣池表面易发生电弧；h h过深，焊丝易与金属过深，焊丝易与金属熔池短路，发生熔渣飞溅，也易产生未焊透、熔池短路，发生熔渣飞溅，也易产生未焊透、未熔合等缺陷未熔合等缺陷 表表10-7 10-7 渣池深度与送丝速度的关系渣池深度与送丝速度的关系焊丝送进速度（m/h）60～100100～150150～200200～250250～300300～450渣池深度（mm）30～4040～4545～5555～6060～7065～75.中国矿业大学材料科学与工程学院中国矿业大学材料科学与工程学院School of Material Science & Engineering第十章第十章 电渣焊电渣焊(4) (4) 装配间隙装配间隙c c 装配间隙装配间隙c c增大，熔宽增大，渣池易于稳定；增大，熔宽增大，渣池易于稳定；c c过小，渣池难于控制，电极易与工件短路，电渣过小，渣池难于控制，电极易与工件短路，电渣过程稳定性差，易产生缺陷。

过程稳定性差，易产生缺陷 表表10-8 10-8 不同厚度工件的装配间隙不同厚度工件的装配间隙.中国矿业大学材料科学与工程学院中国矿业大学材料科学与工程学院School of Material Science & Engineering第十章第十章 电渣焊电渣焊(5) (5) 焊丝直径焊丝直径d d d d增大，熔宽增加，生产率提高，但操作困难，增大，熔宽增加，生产率提高，但操作困难，易产生缺陷；易产生缺陷；d d过小，电渣过程稳定性表差一般过小，电渣过程稳定性表差一般采用的直径焊丝为采用的直径焊丝为3mm3mm6) (6) 焊丝数目焊丝数目n n 焊丝数目增多，熔宽均匀性好，生产率高，焊丝数目增多，熔宽均匀性好，生产率高，但操作复杂，准备时间长但操作复杂，准备时间长7) (7) 焊丝间距焊丝间距 焊丝间距对熔宽均匀性影响大，选取不当时焊丝间距对熔宽均匀性影响大，选取不当时易产生裂纹或未焊透易产生裂纹或未焊透 .中国矿业大学材料科学与工程学院中国矿业大学材料科学与工程学院School of Material Science & Engineering第十章第十章 电渣焊电渣焊(8) (8) 焊丝伸出长度焊丝伸出长度 (9) (9) 焊丝摆动速度焊丝摆动速度 (10) (10) 焊丝距水冷成型滑块的距离焊丝距水冷成型滑块的距离 (11) (11) 焊丝在水冷成型滑块处的停留时间焊丝在水冷成型滑块处的停留时间 .中国矿业大学材料科学与工程学院中国矿业大学材料科学与工程学院School of Material Science & Engineering第十章第十章 电渣焊电渣焊3.3.焊接操作工艺焊接操作工艺(1) (1) 接头制备接头制备 焊件待焊边缘的加工质量、表面状态和装配时错边量的大小对质量有重要影响，焊件边缘应在焊前清理干净。

表表10-10 10-10 电渣焊时的设计间隙和装配间隙电渣焊时的设计间隙和装配间隙 间隙（mm）板 厚（mm）16～3030～8080～500500～10001000～2000设计间隙2024263030装配间隙20～2126～2728～3236～4040～42.中国矿业大学材料科学与工程学院中国矿业大学材料科学与工程学院School of Material Science & Engineering第十章第十章 电渣焊电渣焊(2) (2) 焊接工卡具准备焊接工卡具准备 每次电渣焊前都要对水冷成形滑块进行认真检查首先检查水冷成形滑块与焊件间是否有明显的缝隙，保证焊接过程中不产生漏渣此外应检查进出水方向，确保水冷成形滑块下端进水，上端出水，防止焊接时水冷成形滑块内产生蒸汽，造成爆渣、伤人事故图图10-1510-15整体式〔整体式〔a a〕和组合式〔〕和组合式〔b b〕的铜滑块示意图〕的铜滑块示意图.中国矿业大学材料科学与工程学院中国矿业大学材料科学与工程学院School of Material Science & Engineering第十章第十章 电渣焊电渣焊(3) (3) 起焊槽与引出板起焊槽与引出板 焊件底部应装有起焊槽，在起焊槽内建立焊件底部应装有起焊槽，在起焊槽内建立渣池。

起焊槽应有一定的高度在焊缝结尾处渣池起焊槽应有一定的高度在焊缝结尾处应装引出板，用以将渣池引出，并避免在收尾应装引出板，用以将渣池引出，并避免在收尾处产生缩孔、裂缝等缺陷处产生缩孔、裂缝等缺陷4) (4) 焊接过程焊接过程 Ø引弧造渣引弧造渣 Ø正常焊接正常焊接 Ø收尾阶段收尾阶段 .中国矿业大学材料科学与工程学院中国矿业大学材料科学与工程学院School of Material Science & Engineering第十章第十章 电渣焊电渣焊10.6 10.6 电渣焊的分类电渣焊的分类1.1.丝极电渣焊丝极电渣焊 采用焊丝作为采用焊丝作为电极，焊丝通过导电电极，焊丝通过导电嘴送入渣池，导电嘴嘴送入渣池，导电嘴和焊接机头随金属熔和焊接机头随金属熔池的上升同步向上提池的上升同步向上提升丝极电渣焊适合升丝极电渣焊适合于环焊缝焊接和高碳于环焊缝焊接和高碳钢、合金钢对接接头钢、合金钢对接接头及及T T形接头的焊接，常形接头的焊接，常用于焊接厚度为用于焊接厚度为4040～～50mm50mm和焊缝较长的焊和焊缝较长的焊件 .中国矿业大学材料科学与工程学院中国矿业大学材料科学与工程学院School of Material Science & Engineering第十章第十章 电渣焊电渣焊2.2.板极电渣焊板极电渣焊 板极电渣焊是采板极电渣焊是采用金属板条为电极，用金属板条为电极，焊接时板极经送进机焊接时板极经送进机构不断地向熔池中送构不断地向熔池中送进。

根据被焊件的厚进根据被焊件的厚度，可采用一块或数度，可采用一块或数块金属板进行焊接块金属板进行焊接 图图10-1910-19板极电渣焊示意图板极电渣焊示意图1 1一焊件一焊件 2 2一板极一板极 3 3一强迫成形一强迫成形 .中国矿业大学材料科学与工程学院中国矿业大学材料科学与工程学院School of Material Science & Engineering第十章第十章 电渣焊电渣焊3.3.熔嘴电渣焊熔嘴电渣焊 熔嘴电渣焊的电极为固定在接头间隙中的熔嘴电渣焊的电极为固定在接头间隙中的熔嘴〔通常由钢板和钢管点焊而成〕和不断向熔熔嘴〔通常由钢板和钢管点焊而成〕和不断向熔池中送进的焊丝构成池中送进的焊丝构成 图图10-20 10-20 熔嘴电渣焊示意图熔嘴电渣焊示意图l l一熔嘴一熔嘴 2 2一导丝管一导丝管 3 3一焊丝一焊丝.中国矿业大学材料科学与工程学院中国矿业大学材料科学与工程学院School of Material Science & Engineering第十章第十章 电渣焊电渣焊图图10-21 10-21 常见的熔嘴结构形式示意图常见的熔嘴结构形式示意图 熔嘴电渣焊设备体积小，焊接时机头位于焊缝上方，可采用多个熔嘴，且熔嘴固定于接头间隙中，不易产生短路等故障，所以很适合于梁体等复杂结构以及大截面结构的焊接。

中国矿业大学材料科学与工程学院中国矿业大学材料科学与工程学院School of Material Science & Engineering第十章第十章 电渣焊电渣焊4.4.管极电渣焊管极电渣焊 管极电渣焊是熔嘴电渣焊的一个特例其不管极电渣焊是熔嘴电渣焊的一个特例其不同点是用一根涂有药皮的管子代替了熔嘴板同点是用一根涂有药皮的管子代替了熔嘴板图图10-22 10-22 管极电渣焊示意图管极电渣焊示意图1 1一焊丝一焊丝 2 2一送丝滚轮一送丝滚轮 3 3一管极夹持机构一管极夹持机构 4 4一管极钢管一管极钢管 5 5一管极涂料一管极涂料6 6一焊件一焊件 7 7一水冷成形滑块一水冷成形滑块.中国矿业大学材料科学与工程学院中国矿业大学材料科学与工程学院School of Material Science & Engineering第十章第十章 电渣焊电渣焊 另外，也可采用空心矩形断面的熔嘴来代替管极，并采用厚度为1mm左右的带钢来代替焊丝来进行焊接，形成所谓的“窄间隙电渣焊” 。

图 10-23 窄间隙电渣焊的两种形式示图a〕窄间隙电渣焊示意图 b〕采用一根带极、两根带极的情况1一带极输送轮 2一带极 3一熔嘴 4-下焊件 5一焊剂.中国矿业大学材料科学与工程学院中国矿业大学材料科学与工程学院School of Material Science & Engineering第十章第十章 电渣焊电渣焊5.5.电渣压力焊电渣压力焊 图图 10-25 10-25 电渣压力焊接过程示意图电渣压力焊接过程示意图a a〕引弧前〕引弧前 b b〕引弧过程〕引弧过程 c c〕电弧过程〕电弧过程 d d〕电渣过程〕电渣过程 e e〕顶压过程〕顶压过程 f f〕凝固后〕凝固后l l一上钢筋一上钢筋 2 2一下钢筋一下钢筋 3 3一焊剂一焊剂 4 4一电弧一电弧 5 5一熔池一熔池 6 6一熔渣〔渣池）一熔渣〔渣池） 7 7一焊缝一焊缝 8 8一焊渣一焊渣.中国矿业大学材料科学与工程学院中国矿业大学材料科学与工程学院School of Material Science & Engineering第十章第十章 电渣焊电渣焊复习思考题复习思考题1. 什么是电渣焊？电渣焊的原理是什么？电渣什么是电渣焊？电渣焊的原理是什么？电渣焊有何特点？焊有何特点？2. 电渣焊的冶金过程有何特点？电渣焊的冶金过程有何特点？3. 电渣焊有哪些类型？他们之间有何异同？电渣焊有哪些类型？他们之间有何异同？4. 丝极电渣焊的工艺参数有哪些？哪些是主要丝极电渣焊的工艺参数有哪些？哪些是主要工艺参数？哪些是一般工艺参数？各个参数工艺参数？哪些是一般工艺参数？各个参数的影响如何？的影响如何？.。