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1、其它焊接工艺 IWE-31.14 授课教师: 元哲石,吉林大学焊接技术培训基地,电渣焊 （RES 72）,一、电渣焊原理及分类,1. 电渣焊原理,电渣焊是利用电流通过液态熔渣时产生的电阻热作为焊接热源，将工件和填充金属熔合成焊缝的一种垂直位置的熔化焊方法。,渣池保护金属熔池不 被空气污染，水冷成型滑 块保证熔池金属凝固成型。,1）电渣焊过程, 引弧造渣阶段 在电极和起弧槽之间引出电弧，熔化焊剂形成液态渣池，当 渣池达到一定深度后，电弧熄灭，转入电渣过程。, 正常焊接阶段 当电渣过程稳定后，焊接电流通过渣池产生的热（1600 2000）电极和被焊工件熔化形成熔池，液态金属逐渐凝固 成形焊缝。,
2、引出阶段 将渣池和在停止焊接时产生的缩孔及裂纹的部分金属引出工件。,2）焊剂,电渣焊焊剂的主要作用与一般埋弧焊焊剂不同。在电渣焊过程中焊剂被熔化成熔池后使电能转换成热能。液态熔渣应具有一定的导电性和粘度。（熔渣太稠会产生夹杂和咬肉现象，太稀则会缝隙中流失。）不需对焊缝金属渗合金作用。,一般焊剂由硅、锰、钛、钙、镁和铝的复合氧化物组成，焊剂量仅为熔敷金属的15%。,常用电渣焊焊剂成,2）熔嘴电渣焊,熔化极送入导管和送进的焊丝一起构成电极被熔化。,应用范围：,焊缝位置：垂直、曲线、曲面焊缝 工件板厚： 15mm 材 料：碳钢、低合金钢、高合金钢等 电 极：丝极2.54 mm 带极600.5 mm
3、板极8060至10120 mm 熔化极送入导管：1015 mm,3）板极电渣焊,板极可以是铸造的也 可以是锻造的。板极电渣 焊适于不宜拉成焊丝的合 金钢材料的焊接和堆焊。,应用范围,目前多用于模具钢的堆焊、轧辊的堆焊等。,二、电渣焊设备及电源特性,一台完整的电渣焊设备主要包括三部分：,1. 电渣焊执行机构包括送丝机构、摆动机构、上下行走机构等。,由于电渣焊过程无电弧放电，过程较稳定，所以一般采用平特性电源加上等速送丝系统也能保证焊接电流、电压稳定不变。,3. 焊接过程自动调节及控制电参数控制器送丝电机的速度控制 器、机头摆动控制器、升降机构的控制器以及电流 表、电压表等。,2. 焊接电源从经济
4、方面考虑一般采用空载电压低、感抗小的平 特性交流电源。由于电渣焊焊接时间长，中间无停 顿，因此应按暂载率100%考虑。目前国内常用的有 BP131000和BP133000电渣焊变压器。,三、电渣焊的典型应用及特点,1) 优点, 不开坡口，仅留一定间隙一次可焊成大厚度的工件。如单丝 电渣焊（焊丝沿工件厚度方向摆动）一次可焊厚度达200mm。 焊剂消耗量只有埋弧焊的1/51/20，电能消耗量只有埋弧焊 的1/21/3。 不易产生气孔、夹渣、裂纹等工艺缺陷。 原因：焊接时熔池有渣池保护，加热均匀，冷却速度慢， 液态金属停留时间长，有利于焊缝结晶。,2） 缺点 焊接过程中焊缝和热影响区在高温停留时间长
5、，易产生晶粒 粗大和过热组织，引起接头力学性能降低。因此焊后应进行正火 和回火热处理，使工艺复杂化。,1.电渣焊的特点,2. 应用,电渣焊主要用于大厚度，大截面的结构，不仅可焊碳钢、合金钢，也能焊铸铁以及铜铝等有色金属。电渣焊特别适于焊一些曲面、圆筒型结构部件。,1）环形焊缝的电渣焊,2）电渣带极堆焊,3）电渣压力焊,4）铝的电渣焊,可焊材料：纯铝Ll99.5% （铝合金用电渣焊时材料的 强度和变形能力达不到要求） 工件厚度：50mm 熔池保护：石墨板（铜板的熔池保护会吸收过多的热量， 易产生未熔合现象） 焊 剂： NaF18.5% （铝焊接时） LiF30% NaCl45% SiO26.5%
6、 焊丝直径：5mm 焊接电流：100011000A 焊接电压：3542V,铝热焊（热剂焊）,一、铝热焊原理及设备,铝热焊是利用金属氧化物与铝之间的铝热 反应所产生的过热，熔融金属来加热工件和填 充接头而完成焊接的一种方法。,1.工作原理,焊接前在坩埚中装以热剂，用高温火柴点燃， 从而引起剧烈的化学反应熔化钢水，反应结束后 热剂钢水和熔渣分离。熔渣浮在上面后，将热剂 钢水浇注到铸型中，完成焊接。,化学反应产生的热量温度可达3000。在高温下铝作为还 原剂被氧化，形成氧化铝（Al2O3）为基的熔渣浮在上面。熔融 金属形成钢水。 铝能还原铁、钛、硅、锰、铬、钒、钨等。,热剂由还原金属（铝）和氧化金属
7、（氧化铁） 铁合金和铁屑等按一定比例组成。,铝热化学反应是一个氧化还原反应。 它的化学反应的一般表示式是： 金属氧化物+铝 氧化铝+金属+热能,2.铝热焊设备,铝热焊设备主要是造型设备、坩埚、预热工具、装卡工具、 支架和整修工具等。,二、铝热焊的特点及应用,1.特点,1）铝热焊设备简单，投资少，焊接操作简单，不需电源。 2）适合于野外作业。 3）接头质量是通过填加物来控制。 4）缺点是焊缝金属为相当大的铸造组织，性能较差。,2.应用,铝热焊主要用于钢轨焊接，钢筋对接，也用于 较大面积修复的焊接，可用母材是钢、铸铁、铜等。,举 例,钢筋热剂焊的套管接头,钢筋热剂焊接,高 频 焊,一、高频焊原理,
8、1） 高频焊是利用流经工件连接面的高频电流所 产生的电阻热加热工件，并施加顶锻力的情 况下，使工件金属间实现相互连接的一种焊 接方法。 2）高频焊时，焊接电流仅在工件上平行于接头 连接表面流动，而不是垂直于接头界面流动。 3）高频电流穿透工件的深度，取决于电流频率， 工件的电阻率及磁导率。通常采用的频率范 围为300450KHz。 4）高频焊主要利用集肤效应和邻近效应。,1. 集肤效应,电流穿透深度与温度、频率的关系,集肤效应就是指向 导体通以高频率交流电 流时，大部分电流仅沿 着导体表面层流动的一 种现象。集肤效应通常 用电流的穿透深度来度量。不同材料的电流穿 透深度和频率的关系。,2. 邻
9、近效应,1）当高频电流在两 导体中彼此反向流动或 在一个往复导体中流动 时，电流集中流动于导 体邻近侧的一种现象。 如图所示，对高频 电流 而言，外包的邻近导体 与金属板边缘间相当于 构成了往复导体，其间 形成的感抗小，而电流 趋向走感抗最小的路径。,邻近效应的产生,2）邻近效应随频率而增 高，随邻近导体与工件的愈 加靠近而愈加强烈，从而使 电流的集中与加热程度更加 显著。如图所示。,3） 利用集肤效应又可控制 高频电流流动路线的位置和范围。 如图所示。,邻近导体位置对邻近效应的影响,用邻近导体控制高频电流流动的路线,4） 在集肤效应和邻近效应的作用下，相邻两边金属端部更会 迅速地被加热到熔化
10、或焊接温度，然后在外加压力作用下，两 零件就牢固地焊成一体。,长度较小零件的高频焊接原理,二、高频焊的分类,按高频电能导入方式可分：接触高频焊和感应高频焊。,1. 接触高频焊（滑动接触高频焊）及几种连接形式,管材接触高频焊接原理图,高频接触焊的几种连接形式,2.感应高频焊,环型感应器：中频或高频,线型感应器：中频（10KHz）,优点：,（1）工件表面光滑。 （2）无电极触头，节省铜。无电极压力不会引起局部失稳变形。 （3）不存在电极触头开路（脱离接触）问题。,缺点：,（1）焊接时无效电流大，高频电能利用率和焊接效率降低。 在相同功率情况下焊接速度仅接触焊的1/21/3。 （2）由于较小的加热深
11、度感应高频焊优先用于薄壁件的焊接。,为了减小无效电流，在管子内安放磁性材料（铁氧体磁性）， 增加管内壁的电抗，减小无效电流，提高焊接效率。,三、高频焊的特点及应用,1.特点,优点：（1）焊接速度高。150200M/min （2）热影响区小。工件自冷作用强。 （3）焊前可不清除工件待焊处表面氧化膜及污物。 （4）能焊的金属种类广。（碳钢、合金钢、不锈钢、 铝及铝合金、铜及铜合金、镍、钛、锆等金属）。,缺点： （1）电源回路的高压部分对人身与设备的安全有威胁。 （2）维修费用高。(振荡管等元件的工作寿命短),2.应用,（1）高频焊广泛应用于管材的制造。如有缝管、异型管、 散热片管、螺旋散热片管、电缆套管等。 （2）生产各种断面的型材或双金属板和一些机械产品。,
