电焊工学技术——电渣焊

电渣焊

一、电渣焊的基本原理及特点

1.电渣焊的基本原理

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的方法。

焊接开始时，先在电极和引弧板之间引燃电弧，电弧熔化焊剂形成渣池。当渣池达到一定深度后，电弧熄灭，这一过程称为引弧造渣阶段。随后进入正常焊接阶段，这时电流经过电极并通过渣池传到焊件。由于渣池中的液态熔渣电阻较大，通过电流时就产生大量的电阻热，将渣池加热到很高温度(1700~2000）,使电极及焊件熔化，并下沉到底部形成金属熔池，而密度较熔化金属小的熔渣始终浮于金属熔池上部起保护作用。随着焊接过程的连续进行，熔池金属的温度逐渐降低，在冷却滑块的作用下，强迫凝固形成焊缝。最后是引出阶段，即在焊件上部装有引出板，以便将渣池和收尾部分的焊缝引出焊件，以保证焊缝质量。

2.电渣焊的特点

(1)生产率高对于大厚度的焊件，可以一次焊好，且不必开坡口。通常用于焊接板厚40mm以上的焊件，最大厚度可达2m。此外，还可以一次焊接焊缝截面变化大的焊件。因此，电渣焊要比电弧焊的生产率高得多。

(2)经济效果好电渣焊的焊缝准备工作简单，大厚度焊件不需要进行坡口加工即可进行焊接，因而可以节约大量金属和加工时间。此外，由于在加热过程中，几乎全部电能都经渣池转换成热能，因此电能的损耗量小。

(3)宜在垂直位置焊接当焊缝中心线处于垂直位置时，电渣焊形成熔池及焊缝成形条件最好，一般适合于垂直位置焊缝的焊接。

(4)焊缝缺陷少电渣焊时，渣池在整个焊接过程中总是覆盖在焊缝上面，一定深度的渣池使液态金属得到良好的保护，以避免空气的有害作用，并对焊件进行预热，使冷却速度缓慢，有利于熔池中气体、杂质有充分的时间析出，所以焊缝不易产生气孔、夹渣及裂纹等缺陷。

(5)焊接接头晶粒粗大这是电渣的主要缺点。由于电渣焊热过程的特点，造成焊缝和热影响区的晶粒大，使焊接接头的塑性和冲击韧性降低，但是通过焊后热处理，能够细化晶粒，满足对力学性能的要求。

二、电渣焊的类型

电渣焊根据所用的电极形状不同可分为：丝极电渣焊、板极电渣焊和熔嘴电渣焊(包括管极电渣焊）。

1.丝极电渣焊

即用焊丝作为熔化电极的电渣焊。根据焊件的厚度不同可以用一根焊丝或多根焊丝焊接。焊丝还可作横向摆动，此方法一般适用于40~450mm厚度焊件及较长焊缝的焊接。

2.板极电渣焊

即用金属板条作为电极的电渣焊。其特点是设备简单，不需要电极横向摆动，可利用边料作电极。此法要求板极长度为焊缝长度的3~4倍，由于板极太长而造成操作不方便，因而使焊缝长度受到限制。故多用于大断面而长度小于1.5m的短焊缝及堆焊等。

3.熔嘴电渣焊

熔嘴电渣焊，其电极由固定在接头间隙中的熔嘴（由钢板钢管点焊而成）和焊丝构成。熔嘴起着导电、填充金属和送丝的导向作用。熔嘴电渣焊的特点是设备简单，可焊接大断面的长焊缝和变断面的焊缝，目前可焊焊件厚度达2m,焊缝长度达10m以上。当被焊工件较薄时，熔嘴可简化为涂有涂料的一根或两根管子，因此也可称为管极电渣焊，它是熔嘴电渣焊的特例。

三、电渣焊焊接材料

1.电渣焊焊剂

目前常用的电渣焊焊剂有HJ360、HJ170。HJ360是中锰高硅中氟焊剂，常用于焊接大型低碳钢和某些低合金结构。HJ170固态时具有导电性，用于电渣焊开始时形成渣池。除上述两种专用焊剂外，HJ431也广泛用于电渣焊焊接。

2.电渣焊的电极材料

电渣焊时，由于渣池的温度较低，熔渣与金属冶金反应较弱，焊剂的消耗量又少，故难以通过焊剂向焊缝渗合金，主要靠电极直接向焊缝渗合金。

电渣焊的电极有焊丝、熔嘴、板极等。生产中多采用低合金结构钢焊丝或材料作为电极，常用焊丝有H08MnA、H08Mn2SiA、H10Mn2等，板极和熔嘴板的材料通常为Q295(09Mn2)等，熔嘴管为20号无缝钢管。

四、电渣焊焊接工艺参数

电渣焊的工艺参数繁多，但对于焊缝成形影响比较大的主要是焊接电流、焊接电压、装配间隙、渣池深度。

焊接电流、焊接电压增大，渣池热量增多，故焊缝宽度增大。但焊接电流过大，焊丝熔化加快，使渣池上升速度增加，反而会使焊缝宽度减小。焊接电压过大会破坏电渣过程的稳定性。

装配间隙增大，渣池上升速度减慢，焊件受热增大，故焊缝宽度加大。但间隙过大会降低焊接生产率和提高成本。装配间隙过小，会给操作带来困难。

渣池深度增加，电极预热部分加长，熔化速度便增加，此时还由于电流分流的增加，降低了渣池温度，使焊件边缘的受热量减小，故焊缝宽度减小。但渣池过浅，易于产生电弧，而破坏电渣过程。

上述参数不仅对焊缝宽度有影响，而且对熔池形状也有明显的影响。如果要得到焊缝宽度大、焊缝厚度小的焊缝，可以增加焊接电压或减小电流，虽然减小渣池深度或增大间隙也可达到同样目的，但允许变化范围较小，一般不采用。