电渣焊是利用电流通过
熔渣所产生的电阻热作为热源,将
填充金属和母材熔化,凝固后形成金属原子间牢固连接。在开始焊接时,使
焊丝与起焊槽短路起弧,不断加入少量固体
焊剂,利用
电弧的热量使之熔化,形成液态熔渣,待熔渣达到一定深度时,增加焊丝的送进速度,并降低电压,使焊丝插入渣池,电弧熄灭,从而转入电渣焊焊接过程。
电渣焊特点
电渣焊是利用电流通过液体熔渣所产生的电阻热进行焊接能方法。根据使用的电极形状,可以分为丝极电渣焊、
板极电渣焊、熔嘴电渣焊等。由于电渣焊是在垂直位置或接近垂直位置边行焊接,为了保证熔池形状、强制焊缝成形,在接头两侧采用镉滑块作为成形卡具(或在一侧采用固定垫板),铜滑块内部应遥有冷却水。
1、适于大厚度的焊接。焊件均为Ⅰ形坡口,只留一定尺寸的装配间隙便可一次焊接成形,所以生产率高、焊接材料消耗轵少。理论上能焊接的板厚是无限的,但实际上要受到设备、电沥容量和操作技术等方面限制,常焊的板厚约在13~500mm。
2、适于焊缝处于垂直位置的焊接。垂直位置对于电渣焊琵成熔池及焊缝的条件最好,也可用于倾斜焊缝(与地平面的垂直线夹角≤30°)的焊接,所以焊缝金属中不易产生气孔及夹渣。
3、焊接热源是电流通过液体熔渣而产生的电阻热。电渣焊时电流主要由焊丝或板极末端经渣池流向金属熔池,电流场呈锥形,是电渣焊的主要产热区。锥形电流场的作用是造成渣池的对流,把热量带到渣池底部两侧,使母材形成凹形熔化区。电渣焊渣池温度可达1600~2000℃。
4、具有逐渐升温及缓慢冷却的焊接热循环曲线。由于电渣焊的热源特性,使得焊接速度缓慢、焊接热输入较大。电渣焊的热影响区宽度很大,而且高温停留时间比较长,因此热影响区晶粒长大严重。
焊接电源
电渣焊对焊接电源的基本要求如下。
1.保持稳定的
电渣过程。焊接过程中,不应出现电弧放电过程或电渣、
电弧混合过程,否则将破坏正常的焊接工艺参数,电渣电源应选平特性电源(其
空载电压低和
感抗小)。
2.维持
焊接电流电压稳定不变。电渣焊时,
焊丝等速送进,渣池中的电流-电压特性为上升曲线,因此当网络电压发生变化送丝速度变化时,具有平特性的焊接电源所引起的焊接电流
电压变化小,
自身调节作用强。
3.电渣焊要求有足够的功率,空载电压较低,还具有平特性的焊接电源。通常电渣焊均采用交流电源,其型号有BP1-3×1000和BP1-3×3000(具有平特性的弧焊变压器),若没有平特性的焊接电源,也可暂用有下特性的弧焊电源代替。
电渣焊的适用范围
电渣焊的适用范围主要有以下几点:
1、可焊接的金属。主要用于钢材或
铁基合金的焊接,其中低碳钢和中碳钢很容易焊接。由于冷却缓慢,也适于焊接高碳钢和铸铁。采取适当措施也可以焊接低合金钢、不锈钢和镍基合金等。
2、可焊接的厚度。一般宜焊接板厚在30mm以上工件,小于30mm的板在经济上不如埋弧焊和气电立焊。电渣焊虽没有厚度上限,但受设备条件限制,丝极电渣焊一般可焊板厚达400mm,更大厚度则用板极电渣焊和熔嘴焊电渣焊,其厚度可达到1m。世界上已焊成焊缝厚度为3m的锤座。
3、可焊接的接头。等厚板之间的对接接头最易焊,也最常用。其次是T形接头、角接头和十字接头。
4、可焊接的结构。应用最多的是厚板结构,其次是大断面结构、圆筒形结构和变断面结构(包括具有曲线或曲面焊缝的结构)。这些结构在机器制造、重型机械、
锅炉压力容器、船舶、高层建筑等工业部门中经常遇到。
生产实践
当前情况
在制造业中,电渣焊过程用于厚板拼接,炼钢厂高炉的垂直焊接,
大型铸件、
锻件的焊接,小管
电渣焊机主要用于建筑钢结构隔板的焊接,
法兰的焊接。在
压水堆核电站中,最核心的反应压力容器(RPV,低碳合金钢)中的
不锈钢内衬为
板极电渣焊堆焊。
20世纪70年代,在调查、研究能够提高
焊接速度的方法时,很多的人对电渣焊表示出了兴趣。它被看成是提高生产率的重要参数和减少
线能量以改善
热影响区和焊接金属冲击特性的方法。
但是从那时起,电渣焊的发展只取得了很小的成效。这些发展都局限在某些特殊应用的参数调整和裁剪技术上。
优点
该过程的主要优点是:
1、完成接缝的速度,一般是1m接缝/小时,不考虑厚度;
2、无角形变;
4、形成高质量的焊缝;
6、通过切割所有焊缝和重复焊接可方便地进行大型的修理。
风险
电渣焊的焊接过程都比较长,因为它的
线能量会产生粗大的焊接金属颗粒,
热影响区会导致差的
断裂韧性出现。焊后需热处理或者是在焊接过程中添加特殊的金属元素,才能改善韧性、细化晶体,应使用专用的
超声波无损检测设备检测。