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1、熔嘴电渣焊工艺开发1. 前言2. 电渣焊原理、分类及特点3. 熔嘴电渣焊的焊接材料4. 熔嘴电渣焊设备及辅助机具5. 熔嘴电渣焊工艺方法6. 熔嘴电渣焊缺陷及防止措施7. 焊接试验设计安排主要参考标准有： GB 14957-94熔化焊用钢丝JBT 6967-1993 电渣焊通用技术条件GBT 5293-1999 埋弧焊用碳钢焊丝和焊剂 CBZ 801-2007 熔嘴电渣焊焊接工艺1前言随着近几年钢结构的快速发展，在建设领域钢结构工程得到广泛应用， 箱型截面柱、梁也经常在实际工程中使用，箱型柱、梁横隔板与翼缘板、腹 板之间焊缝设计一般均要求全熔透，这道焊缝的质量好坏往往成为工程质量 好坏的关键点
2、。2电渣焊原理、特点及分类2.1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 和填充金属熔化形成焊缝的垂直位置焊接方法。熔嘴电渣焊是一种利用电流通过导电的液体熔渣所产生的电阻热作为热 源使金属熔化的熔焊方法，是电渣焊的一种。该方法焊接较厚的工件，只要 求工件边缘保持一定的装配问隙，不需要坡口，就可以一次成形，效率高， 金属熔池凝固速率低，熔池中的气体和杂质容易浮出，不易产生气孔和夹渣 等缺陷，因此特别适用于建筑钢结构箱形梁（柱）隔板部位焊口的焊接。它利 用焊丝和固定在工件间隙中并与工件绝缘的熔化嘴（俗称电渣焊条）共同作 为熔化电极。当焊接启动后，焊丝与引弧板接触产生电弧，利用
3、电弧的热量 使助焊剂熔化并形成液态熔渣，熔池达到一定深度时降低焊接电压并增加焊 丝送进速度，这样会使焊丝插入渣池熄灭电弧而转入电渣焊过程，熔化嘴和 不断送入熔化嘴内的焊丝一起熔化作为填充金属，使渣池逐渐上升（因铁水重 渣池轻，熔渣自然上升）而形成焊缝。详见图1.1所示。图1电渣焊隔板部位焊口示意图2.2与其他熔化焊相比，电渣焊有以下特点：当电流通过渣池时，电阻热将整个渣池加热至高温，热源体积远较焊接 电弧大，大厚件工件只要留一定装配间隙不需要开坡口，便可一次焊接成形, 生产率高。适合于18mm-50mm厚工件焊接，甚至更厚的工件焊接。调整焊接电流或焊接电压，可在较大范围内调节金属熔池的熔宽和熔
4、深, 这一方面可以调节焊缝的成形系数，以防止焊缝中产生热裂纹。另一方面还 可以调节母材在焊缝中的比例，从而控制焊缝的化学面分和力学性能。电渣焊渣池体积大，高温停留时间较长，加热及冷却速度缓慢，一般不 易产生气孔和夹渣等缺陷，焊接质量容易得到保证。焊接中、高碳钢及合金 钢时，不易出现淬硬组织，冷裂纹的倾向较小。如规范选择适当，可不预热 焊接。由于加热及冷却速度缓慢，高温停留时间较长，焊缝及热影响区晶粒易 长大并产生魏氏组织，这是电渣焊的主要缺点。因此焊后应进行退火加回火 热处理，以细化晶粒，提高冲击韧性，消除焊接应力。2.3电渣焊一般根据时所采用的电极种类进行分类，见图2。电渣焊熔嘴电渣焊带极电
5、渣堆焊接触电渣焊管状熔嘴电渣焊板状熔嘴电渣焊丝极电渣焊板极电渣焊图2电渣焊分类图3.熔嘴电渣焊的焊接材料电渣焊需要的焊接材料有：焊丝、焊剂、引弧剂、管状熔嘴3.1焊丝：选用与母材Q235相匹配的钢焊丝满足GB 14957-94熔化焊用钢 丝规定。焊丝直径的选择根据板厚确定，每个厂家有自己的经验和习惯， 通常推荐20mm板厚选用直径2.4mm焊丝10mm熔嘴,25mm厚板选用直径3.2mm 焊丝12mm熔嘴。可以参考JBT 6967-1993电渣焊通用技术条件表9和 表10的规定。3.2焊剂：选用HJ431或SJ101,满足GBT 5293-1999埋弧焊用碳钢焊丝和 焊剂规定。使用前应按规定进
6、行烘干处理。3.3引弧剂：选用自制铁丸、自制的埋弧焊丝小颗粒等，也可以用专用引弧 剂YF-150。专用引弧剂配方：焊剂粉末50%、镁粉25%、硝酸钾25%。引弧剂 的主要作用是在引弧板中形成电渣同时对母材进行预热。3.4管状熔嘴：管状熔嘴由钢管外面涂以药皮而成。钢管为20号无缝钢管， 可选14mmX4mm，12mmX3mm， 10mmX3mm。药皮成分见表3，根据不同需要， 可在药皮内添加合金元素。熔嘴外壁的药皮可以起自动补充熔渣和向焊接金 属中过度一定量合金元素的作用，有利于化学成分的调节，而且可以细化晶 粒，改善焊缝的组织和性能，若钢管无药皮，可以随时加入适量的专用焊剂。 详见JBT 69
7、67-1993电渣焊通用技术条件虑分放口粉白云粉石英粉虽石粉362S2212表1熔嘴药皮成分4熔嘴电渣焊设备及辅助机具熔嘴电渣焊设备及辅助机具主要包括焊接机架、电源、送丝机、机头、 辅具。41焊接机架：以悬臂焊接机为基础模板，进行改装以满足电渣焊对焊枪位 置调整和熔嘴固定的需要。应包含控制系统和机械系统两部分。4.2电源：采用米勒直流电源SUBARC DC800进行调试，此电源具有CC、CV 模式可选，100%暂载率电流可达 650A，44V。通常电渣焊的电流要求400A-600A，电压33V-46V,此电源基本可以满足电渣焊需要。4.3送丝机:采用米勒RAD400送丝机，送丝速度0.5-10
8、m/min,承载能力100V、 1000A，具有两个方向调节功能，可以满足使用。44机头：熔嘴式电渣焊的熔嘴需要具有前后、左右、上下调整功能，熔嘴 需要能够固定到送丝机上，需要对公司现有机头进行改造以满足调节功能。4.5辅具：千斤顶或试件底部压紧固定装置、玻璃目镜、引弧板（引弧铜块 或钢板自制）、引出板（引出铜块、耐火砖或钢板自制）、砂轮机等。!1 1t 1 . J回B0图3引弧器、息弧器图样图4引弧器收弧器的安装5熔嘴电渣焊工艺方法5.1熔嘴式电渣焊焊接过程可分为三个阶段：引弧造渣阶段开始电渣焊时，电极和起弧槽之间引出电弧，将不断加入的固体焊剂熔 化，在起弧槽、挡板之间形成液态熔渣，当熔渣达
9、到一定深度后，电弧熄灭, 转入电渣焊过程。在引弧造渣阶段，电渣过程不够稳定，渣池温度不高，焊缝金属和母材熔合不好，因此焊后应将起弧部分割除。正常焊接阶段当电渣过程稳定后，焊接电流通过差池产生的热量使渣池温度可达到 1600C-2000C。渣池将电极和被焊工件熔化，形成的钢水汇集在差池下部， 成为金属熔池。随着电极不断向渣池送进，金属熔池和其上覆渣池逐渐上升， 金属熔池的下部远离热源的液体金属逐渐凝固形成焊缝。引出阶段在被焊工件上部装有引弧板，以便渣池和停止焊接时易于产生缩孔和裂 纹的那部分焊缝金属引出工件。焊后也应将引出部分割除。5.2焊前准备焊接前提前计算好焊材用量，因为焊接是一次成型不允许
10、中间停弧，应 准备充分。熔嘴和焊剂使用前必须在200-250C温度下烘干2h，未经烘干的 焊剂严禁使用。焊丝的盘绕应整齐紧密，没有碎弯、锈蚀和油污，焊丝盘上 的焊丝量最少不得少于一条焊缝所需焊丝量。检查焊机各部位均应处于正常 工作状态。检查辅助工具及辅助材料，保证使用要求。试件装配：试板坡口面及其各边缘30mm宽范围内，垫板靠坡口间隙一侧 的表面应无铁锈、氧化物、水分、图层等污物。坡口间隙的截面尺寸应准确, 焊件上、下两端的间隙差应小于2mm，错变量应不大于2mm，垫板与焊件表面 的间隙应小于1.5mm，钢垫板与焊件的定位焊应位于坡口外侧。按图5进行 试板的装配。图5试件装配图安装引弧装置：引
11、弧装置为引弧帽，钢板自制或购买的黄铜制成，将其 凹坑孔中心对准焊孔中心，焊前在引弧装置的凹部撒放高约10mm，粒度为 1X1mm的引弧剂，便于引弧，再撒放高约15mm的焊剂，安装前在引弧板上 的渣池内涂抹少量耐火胶泥，便于防止铁水流出；整套装置对准中心后，放 于焊口下端，并用千斤顶顶紧。安装熄弧装置应使圆柱型坑口与焊口正对，并垫实顶紧，与工件密合， 熄弧装置安装前应将杆件圆孔周围约150范围修磨平整，使焊接时渣液不 易外流而影响正常的焊接，在焊接收尾的引出阶段，应逐步降低电流和电压， 以减少产生缩孔和裂纹。安装熔嘴：根据焊缝高度来决定熔嘴的长度，一般情况下，熔嘴长度为 焊缝高度+150200m
12、m，熔嘴的内径应比焊丝直径大0.8mm-1.2mm。熔嘴采用 竖向单极熔化嘴电渣焊，先插入熔嘴，将管极用铜夹头夹紧，以利导电（熔 化嘴在整个焊接过程中不能短路），熔化嘴必须严格与孔中心平行,调节熔嘴 使其处于焊口的中心并接触到引弧板，再将熔嘴提起2030mm，拧紧夹头。安装焊丝：焊接前将焊丝插入熔化嘴中，检查焊丝是否平直，是否位于 熔化嘴的中心，并根据情况作出相应处理；焊丝伸出熔嘴末端约5T0mm。5.3 焊接操作5.3.1设定焊接参数，参数选择可参考CBZ 801-2007熔嘴电渣焊焊接 工艺标准选定。25mm厚板通常选择2.4mm焊丝，10mm熔嘴，360A-450A电 流，34V-44V
13、电压。5.3.2 启动电渣焊机，引燃电弧，熔剂熔化后，形成熔渣。焊接过程中, 根据面板颜色适当的调节熔化嘴或焊枪的空间位置，使其处于熔池中心部位， 稳定燃烧,防止烧穿，并根据渣池的深度适当的补充焊剂 ,保持渣池深度约 30-50mm；引弧时采用较高电压短路（为焊丝接触工件）引弧，焊接电压要比正 常焊接电压高一点，一般比正常电压高3v4v，接近空载电压，焊接电流比 正常焊接电流小一点。5.3.3 引弧后，刚开始送丝速度要慢些，即电流小些，这时是弧焊过程 弧焊过程中，电流波动较大，这时的送丝速度要慢，以便造渣，随着焊剂的 熔化，形成有一定深度的熔化渣池，渣池深度控制在30mm-50mm左右。5.3
14、.4 温度逐渐升高，电弧开始消失而转入电渣过程，随着金属焊丝向 金属熔池的过渡，这时可将电流和电压调至正常值，进入正常的电渣焊过程。 转入正常焊接后，将焊接电压及焊接电流调至正常值。施焊过程中要使机头 上的送丝导电嘴与金属熔池液面的相对高度保持不变，焊接速度要均匀，同 时密切注意焊机控制箱上电流和电压的变化，根据情况随时调节，并注意熔 嘴始终保持在焊口的中心，以防偏心后将焊件板烧穿造成铁水泄露，影响施 焊过程。焊接过程中随时检查构件表面的炽热状态，一般在800850C（樱红色） 以上时熔合良好。5.3.5当焊接至距顶端约100mm左右时，将电压稍降12V，通过熄弧 板将渣池和焊缝引出，注意一定
15、要在焊缝高出熄弧板时焊接才能结束。5.3.6拆除引弧装置：熔池上升到离焊道下端约50-100mm时，松开千斤 顶，并用木锤击落引弧装置。焊缝冷却后，将焊道起端终端修磨平整；5.3.7 当焊接进行到引出阶段时，不应立刻放掉熔渣，而应保证合适的 引出长度一般为25mm，为了有效防止收尾处的缩孔和火口裂纹，可以采用以 下几种方法：.断续送丝；.逐渐减小电流和电压直至断电；.收尾后，渣池不应立即放掉，以免产生裂缝；5.3.8 焊接完成后对收弧板进行割除，并修磨平整工件。5.4 焊接过程中断弧的对策熔嘴电渣焊在正常焊接过程中，一般不会出现断弧现象，如果出现有两 种情况，一种是焊前可预防的，而另一种是焊接过程中随时会发生的。1、如果焊前未严格检查电渣焊口装配质量，也就是未执行本文前述的规 定，则在焊接的过程中很有可能会出现断弧现象。预防措施：严格执行加工 精度和装配质量要求。2、因导电嘴堵塞致使断弧、焊剂填加过量渣液上升掩盖住导电嘴致使熄 弧。当发生熄弧后应先迅速关闭焊接电源，同时提起熔化嘴，以最快的速度 将已损坏的熔嘴换下并换上新的熔嘴，将焊丝送入熔嘴孔内并立即引弧。此 过程越
