電焊工學(xué)技術(shù)——電渣焊

電渣焊

一、電渣焊的基本原理及特點

1.電渣焊的基本原理

電渣焊是利用電流通過液體熔渣所產(chǎn)生的電阻熱進行焊接的方法。

焊接開始時，先在電極和引弧板之間引燃電弧，電弧熔化焊劑形成渣池。當渣池達到一定深度后，電弧熄滅，這一過程稱為引弧造渣階段。隨后進入正常焊接階段，這時電流經(jīng)過電極并通過渣池傳到焊件。由于渣池中的液態(tài)熔渣電阻較大，通過電流時就產(chǎn)生大量的電阻熱，將渣池加熱到很高溫度(1700~2000℃),使電極及焊件熔化，并下沉到底部形成金屬熔池，而密度較熔化金屬小的熔渣始終浮于金屬熔池上部起保護作用。隨著焊接過程的連續(xù)進行，熔池金屬的溫度逐漸降低，在冷卻滑塊的作用下，強迫凝固形成焊縫。最后是引出階段，即在焊件上部裝有引出板，以便將渣池和收尾部分的焊縫引出焊件，以保證焊縫質(zhì)量。

2.電渣焊的特點

(1)生產(chǎn)率高 對于大厚度的焊件，可以一次焊好，且不必開坡口。通常用于焊接板厚40mm以上的焊件，最大厚度可達2m。此外，還可以一次焊接焊縫截面變化大的焊件。因此，電渣焊要比電弧焊的生產(chǎn)率高得多。

(2)經(jīng)濟效果好 電渣焊的焊縫準備工作簡單，大厚度焊件不需要進行坡口加工即可進行焊接，因而可以節(jié)約大量金屬和加工時間。此外，由于在加熱過程中，幾乎全部電能都經(jīng)渣池轉(zhuǎn)換成熱能，因此電能的損耗量小。

(3)宜在垂直位置焊接 當焊縫中心線處于垂直位置時，電渣焊形成熔池及焊縫成形條件最好，一般適合于垂直位置焊縫的焊接。

(4)焊縫缺陷少 電渣焊時，渣池在整個焊接過程中總是覆蓋在焊縫上面，一定深度的渣池使液態(tài)金屬得到良好的保護，以避免空氣的有害作用，并對焊件進行預(yù)熱，使冷卻速度緩慢，有利于熔池中氣體、雜質(zhì)有充分的時間析出，所以焊縫不易產(chǎn)生氣孔、夾渣及裂紋等缺陷。

(5)焊接接頭晶粒粗大 這是電渣的主要缺點。由于電渣焊熱過程的特點，造成焊縫和熱影響區(qū)的晶粒大，使焊接接頭的塑性和沖擊韌性降低，但是通過焊后熱處理，能夠細化晶粒，滿足對力學(xué)性能的要求。

二、電渣焊的類型

電渣焊根據(jù)所用的電極形狀不同可分為：絲極電渣焊、板極電渣焊和熔嘴電渣焊(包括管極電渣焊)。

1.絲極電渣焊

即用焊絲作為熔化電極的電渣焊。根據(jù)焊件的厚度不同可以用一根焊絲或多根焊絲焊接。焊絲還可作橫向擺動，此方法一般適用于40~450mm厚度焊件及較長焊縫的焊接。

2.板極電渣焊

即用金屬板條作為電極的電渣焊。其特點是設(shè)備簡單，不需要電極橫向擺動，可利用邊料作電極。此法要求板極長度為焊縫長度的3~4倍，由于板極太長而造成操作不方便，因而使焊縫長度受到限制。故多用于大斷面而長度小于1.5m的短焊縫及堆焊等。

3.熔嘴電渣焊

熔嘴電渣焊，其電極由固定在接頭間隙中的熔嘴(由鋼板鋼管點焊而成)和焊絲構(gòu)成。熔嘴起著導(dǎo)電、填充金屬和送絲的導(dǎo)向作用。熔嘴電渣焊的特點是設(shè)備簡單，可焊接大斷面的長焊縫和變斷面的焊縫，目前可焊焊件厚度達2m,焊縫長度達10m以上。當被焊工件較薄時，熔嘴可簡化為涂有涂料的一根或兩根管子，因此也可稱為管極電渣焊，它是熔嘴電渣焊的特例。

三、電渣焊焊接材料

1.電渣焊焊劑

目前常用的電渣焊焊劑有HJ360、HJ170。HJ360是中錳高硅中氟焊劑，常用于焊接大型低碳鋼和某些低合金結(jié)構(gòu)。HJ170固態(tài)時具有導(dǎo)電性，用于電渣焊開始時形成渣池。除上述兩種專用焊劑外，HJ431也廣泛用于電渣焊焊接。

2.電渣焊的電極材料

電渣焊時，由于渣池的溫度較低，熔渣與金屬冶金反應(yīng)較弱，焊劑的消耗量又少，故難以通過焊劑向焊縫滲合金，主要靠電極直接向焊縫滲合金。

電渣焊的電極有焊絲、熔嘴、板極等。生產(chǎn)中多采用低合金結(jié)構(gòu)鋼焊絲或材料作為電極，常用焊絲有H08MnA、H08Mn2SiA、H10Mn2等，板極和熔嘴板的材料通常為Q295(09Mn2)等，熔嘴管為20號無縫鋼管。

四、電渣焊焊接工藝參數(shù)

電渣焊的工藝參數(shù)繁多，但對于焊縫成形影響比較大的主要是焊接電流、焊接電壓、裝配間隙、渣池深度。

焊接電流、焊接電壓增大，渣池熱量增多，故焊縫寬度增大。但焊接電流過大，焊絲熔化加快，使渣池上升速度增加，反而會使焊縫寬度減小。焊接電壓過大會破壞電渣過程的穩(wěn)定性。

裝配間隙增大，渣池上升速度減慢，焊件受熱增大，故焊縫寬度加大。但間隙過大會降低焊接生產(chǎn)率和提高成本。裝配間隙過小，會給操作帶來困難。

渣池深度增加，電極預(yù)熱部分加長，熔化速度便增加，此時還由于電流分流的增加，降低了渣池溫度，使焊件邊緣的受熱量減小，故焊縫寬度減小。但渣池過淺，易于產(chǎn)生電弧，而破壞電渣過程。

上述參數(shù)不僅對焊縫寬度有影響，而且對熔池形狀也有明顯的影響。如果要得到焊縫寬度大、焊縫厚度小的焊縫，可以增加焊接電壓或減小電流，雖然減小渣池深度或增大間隙也可達到同樣目的，但允許變化范圍較小，一般不采用。

來源：焊工培訓(xùn)學(xué)校姚老師

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