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1、国际焊接学会授权的培训机构国际焊接学会授权的培训机构 哈尔滨焊接技术培训中心哈尔滨焊接技术培训中心 Harbin Welding Training Institute 国际焊接工程师培训课程国际焊接工程师培训课程Training Course for International Welding EngineerIIW Authorised Training Body其它焊接工艺其它焊接工艺 IWE-31.14 授课教师授课教师:元哲石元哲石吉林大学焊接技术培训基地吉林大学焊接技术培训基地IIW Authorised Training Body电渣焊电渣焊（RES 72）一、一、电渣焊原理及分类
2、电渣焊原理及分类1.电渣焊原理电渣焊原理 电渣焊是利用电电渣焊是利用电流通过液态熔渣时产流通过液态熔渣时产生的生的电阻热作为焊接电阻热作为焊接热源热源，将工件和填充，将工件和填充金属熔合成焊缝的一金属熔合成焊缝的一种垂直位置的熔化焊种垂直位置的熔化焊方法。方法。渣池保护金属熔池不渣池保护金属熔池不被空气污染，被空气污染，水冷成型滑水冷成型滑块保证熔池金属凝固成型块保证熔池金属凝固成型。IIW Authorised Training Body1）电渣焊过程）电渣焊过程 引弧造渣阶段引弧造渣阶段 在电极和起弧槽之间引出电弧，熔化焊剂形成液态渣池，当在电极和起弧槽之间引出电弧，熔化焊剂形成液态渣池，
3、当 渣池达到一定深度后，渣池达到一定深度后，电弧熄灭电弧熄灭，转入电渣过程。，转入电渣过程。正常焊接阶段正常焊接阶段 当电渣过程稳定后，当电渣过程稳定后，焊接电流通过渣池产生的热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）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。成形焊缝。引出阶段引出阶段 将渣池和在停止焊接时产生的将渣池和在停止焊接时产生的缩孔缩孔及及裂纹裂纹的部分金属引出工件。的部分金属引出工件。IIW Authorised Training Body2 2）焊剂）焊剂电电渣渣焊焊焊焊剂剂的的主主要要作作用用与与一一般般埋埋弧弧
4、焊焊焊焊剂剂不不同同。在在电电渣渣焊焊过过程程中中焊焊剂剂被被熔熔化化成成熔熔池池后后使使电电能能转转换换成成热热能能。液液态态熔熔渣渣应应具具有有一一定定的的导导电电性性和和粘粘度度。（熔熔渣渣太太稠稠会会产产生生夹夹杂杂和和咬咬肉肉现现象象，太太稀稀则则会会缝缝隙隙中流失。）中流失。）不需对焊缝金属渗合金作用不需对焊缝金属渗合金作用。一一般般焊焊剂剂由由硅硅、锰锰、钛钛、钙钙、镁镁和和铝铝的的复复合合氧氧化化物物组组成成，焊焊剂剂量仅为熔敷金属的量仅为熔敷金属的15%。类型类型SiO2Al2O3CaOMgOCaF2Na3AlF4A1520151535B55540常用电渣焊焊剂成常用电渣焊焊
5、剂成IIW Authorised Training Body2.2.电渣焊分类电渣焊分类 在生产应用中，根据采用在生产应用中，根据采用电极的形状电极的形状和和是否固定是否固定，电渣焊方法可，电渣焊方法可分为三大类。分为三大类。丝极电渣焊丝极电渣焊（单丝、双丝、多丝）（单丝、双丝、多丝）熔嘴电渣焊熔嘴电渣焊（熔嘴可做成各种形状，以适于曲面焊接）（熔嘴可做成各种形状，以适于曲面焊接）板极电渣焊板极电渣焊（适于大厚板）（适于大厚板）1）丝极电渣焊（单丝、双丝、多丝）丝极电渣焊（单丝、双丝、多丝）应用范围应用范围工件间隙宽度：工件间隙宽度：3035mmmm焊焊 缝缝 位位 置：垂直置：垂直工工 件件
6、板板 厚：厚：30 mmmm材材 料：碳钢、低合金钢、料：碳钢、低合金钢、高合金钢等。高合金钢等。电极送入速度：至电极送入速度：至400400M/M/小时小时 焊丝通过不熔化的导电嘴送入熔池，焊丝通过不熔化的导电嘴送入熔池，导电嘴随金属熔池的升高而向上移动导电嘴随金属熔池的升高而向上移动。IIW Authorised Training Body2）熔嘴电渣焊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：应用范围：焊缝位置：垂直、曲线、曲面焊缝焊缝位置：垂直、曲线、曲面焊缝工件板厚：工件板厚：1515mmmm材材 料：碳钢、低合金钢
7、、高合金钢等料：碳钢、低合金钢、高合金钢等电电 极：丝极极：丝极2.52.54 mm4 mm带极带极600.5 600.5 mmmm板极板极80608060至至10120 10120 mmmm熔化极送入导管：熔化极送入导管：101015 15 mmmmIIW Authorised Training Body3）板极电渣焊 板极可以是板极可以是铸造铸造的也的也可以是可以是锻造锻造的。板极电渣的。板极电渣焊适于不宜拉成焊丝的合焊适于不宜拉成焊丝的合金钢材料的焊接和堆焊。金钢材料的焊接和堆焊。应用范围应用范围目前多用于模具钢的堆焊、轧辊的堆焊等。目前多用于模具钢的堆焊、轧辊的堆焊等。IIW Auth
8、orised Training Body 二、二、电渣焊设备及电源特性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：一台完整的电渣焊设备主要包括三部分：1.电渣焊执行机构电渣焊执行机构包括送丝机构、摆动机构、上下行走机构等。包括送丝机构、摆动机构、上下行走机构等。由由于于电电渣渣焊焊过过程程无无电电弧弧放放电电，过过程程较较稳稳定定，所所以以一一般般采采用用平平特特性电源加上等速送丝系统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。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送丝电机的速度控制 器、
9、机头摆动控制器、升降机构的控制器以及电流器、机头摆动控制器、升降机构的控制器以及电流 表、电压表等。表、电压表等。2.焊接电源焊接电源从经济方面考虑一般采用空载电压低、感抗小的从经济方面考虑一般采用空载电压低、感抗小的平平 特性交流电源特性交流电源。由于电渣焊焊接时间长，中间无停由于电渣焊焊接时间长，中间无停 顿，因此应按顿，因此应按暂载率暂载率100%考虑。目前国内常用的有考虑。目前国内常用的有 BPBP131000和和BP133000BP133000电渣焊变压器。电渣焊变压器。IIW Authorised Training Body三、电渣焊的典型应用及特点三、电渣焊的典型应用及特点1)1
10、)优点优点 不开坡口不开坡口，仅留一定间隙一次可焊成大厚度的工件。如单丝，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）一次可焊厚度达电渣焊（焊丝沿工件厚度方向摆动）一次可焊厚度达200mmmm。焊剂消耗量焊剂消耗量只有埋弧焊的只有埋弧焊的1/51/20，电能消耗量电能消耗量只有埋弧焊只有埋弧焊 的的1/21/3。不易产生气孔、夹渣、裂纹不易产生气孔、夹渣、裂纹等工艺缺陷。等工艺缺陷。原因原因：焊接时熔池有渣池保护，加热均匀，冷却速度慢，：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。液态金属停留时间长，有利于焊缝结晶。2）缺点缺
11、点 焊接过程中焊缝和热影响区焊接过程中焊缝和热影响区在高温停留时间长在高温停留时间长，易产生晶粒，易产生晶粒 粗大和过热组织，引起粗大和过热组织，引起接头力学性能降低接头力学性能降低。因此焊后应进行。因此焊后应进行正火正火 和回火热处理和回火热处理，使工艺复杂化。，使工艺复杂化。1.电渣焊的特点电渣焊的特点IIW Authorised Training Body2.应用应用 电渣焊主要用于电渣焊主要用于大厚度，大截面的结构大厚度，大截面的结构，不仅可焊，不仅可焊碳钢、合金钢碳钢、合金钢，也能焊也能焊铸铁以及铜铝等有色金属铸铁以及铜铝等有色金属。电渣焊特别适于焊一些。电渣焊特别适于焊一些曲面、圆
12、筒型曲面、圆筒型结构部件结构部件。1 1）环形焊缝的电渣焊）环形焊缝的电渣焊2 2）电渣带极堆焊）电渣带极堆焊IIW Authorised Training Body3 3）电渣压力焊）电渣压力焊IIW Authorised Training Body4 4）铝的电渣焊）铝的电渣焊可焊材料：纯铝可焊材料：纯铝LlLl99.5%99.5%（铝合金用电渣焊时材料的铝合金用电渣焊时材料的 强度和变形能力达不到要求）强度和变形能力达不到要求）工件厚度：工件厚度：5050mmmm熔池保护：熔池保护：石墨板石墨板（铜板的熔池保护会吸收过多的热量，（铜板的熔池保护会吸收过多的热量，易产生未熔合现象）易产生未
13、熔合现象）焊焊 剂：剂：NaFNaF18.5%18.5%（铝焊接时）铝焊接时）LiFLiF30%30%NaCl NaCl45%SiO26.5%45%SiO26.5%焊丝直径：焊丝直径：5mm 5mm 焊接电流：焊接电流：100010001100011000A A 焊接电压：焊接电压：35354242V VIIW Authorised Training Body铝热焊（热剂焊）铝热焊（热剂焊）一、铝热焊原理及设备一、铝热焊原理及设备 铝热焊是铝热焊是利用金属氧化物与铝之间的铝热利用金属氧化物与铝之间的铝热反应所产生的过热反应所产生的过热，熔融金属来加热工件和填，熔融金属来加热工件和填充接头而完成
14、焊接的一种方法。充接头而完成焊接的一种方法。1.1.工作原理工作原理焊接前在坩埚中装以热剂，用高温火柴点燃，焊接前在坩埚中装以热剂，用高温火柴点燃，从而引起剧烈的从而引起剧烈的化学反应熔化钢水化学反应熔化钢水，反应结束后，反应结束后热剂钢水和熔渣分离热剂钢水和熔渣分离。熔渣浮在上面后，将。熔渣浮在上面后，将热剂热剂钢水浇注到铸型中，完成焊接钢水浇注到铸型中，完成焊接。IIW Authorised Training Body 化学反应产生的化学反应产生的热量温度可达热量温度可达3000。在高温下铝作为还。在高温下铝作为还原剂被氧化，形成氧化铝（原剂被氧化，形成氧化铝（Al2O3Al2O3）为基的
15、熔渣浮在上面。熔融为基的熔渣浮在上面。熔融金属形成钢水。金属形成钢水。铝能还原铁、钛、硅、锰、铬、钒、钨等。铝能还原铁、钛、硅、锰、铬、钒、钨等。热剂热剂由还原金属（铝）和氧化金属（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。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：它的化学反应的一般表示式是：金属氧化物金属氧化物+铝铝 氧化铝氧化铝+金属金属+热能热能IIW Authorised Training Body2.2.铝热焊设备铝热焊设备 铝热焊设备主要是造型设备、坩埚、预热工具、装卡工具、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
16、工具等。支架和整修工具等。IIW Authorised Training Body二、铝热焊的特点及应用二、铝热焊的特点及应用 1.1.特点特点 1 1）铝热焊设备简单，投资少，焊接操作简单，）铝热焊设备简单，投资少，焊接操作简单，不需电源不需电源。2 2）适合于）适合于野外作业野外作业。3 3）接头质量是通过填加物来控制接头质量是通过填加物来控制。4）缺点缺点是焊缝金属为相当大的是焊缝金属为相当大的铸造组织铸造组织，性能较差。，性能较差。2.2.应用应用 铝热焊主要用于钢轨焊接，钢筋对接，也用于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。较大面积修复
17、的焊接，可用母材是钢、铸铁、铜等。IIW Authorised Training Body举例钢筋热剂焊的套管接头钢筋热剂焊的套管接头钢筋热剂焊接钢筋热剂焊接IIW Authorised Training Body高高 频频 焊焊一、一、高频焊原理高频焊原理 1）高频焊是高频焊是利用流经工件连接面的高频电流所利用流经工件连接面的高频电流所 产生的电阻热产生的电阻热加热工件，并施加顶锻力的情加热工件，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况下，使工件金属间实现相互连接的一种焊 接方法。接方法。2）高频焊时，）高频焊时，焊接电流仅在工件上平行于接头焊接电流仅在工件上平行于接头 连
18、接表面流动连接表面流动，而不是垂直于接头界面流动。，而不是垂直于接头界面流动。3）高频电流）高频电流穿透工件的深度，取决于电流频率，穿透工件的深度，取决于电流频率，工件的电阻率及磁导率工件的电阻率及磁导率。通常采用的频率范。通常采用的频率范 围为围为300450KHzKHz。4）高频焊主要利用高频焊主要利用集肤效应集肤效应和和邻近效应邻近效应。IIW Authorised Training Body1.集肤效应集肤效应电流穿透深度与温度、频率的关系电流穿透深度与温度、频率的关系 集肤效应就是指向集肤效应就是指向导体通以高频率交流电导体通以高频率交流电流时，流时，大部分电流仅沿大部分电流仅沿着导
19、体表面层流动着导体表面层流动的一的一种现象。集肤效应通常种现象。集肤效应通常用电流的穿透深度来度量。用电流的穿透深度来度量。不同材料的电不同材料的电流穿流穿透深度和频率的关系。透深度和频率的关系。IIW Authorised Training Body2.邻近效应邻近效应 1）当高频电流在两）当高频电流在两导体中彼此反向流动或导体中彼此反向流动或在一个往复导体中流动在一个往复导体中流动时，时，电流集中流动于导电流集中流动于导体邻近侧的一种现象。体邻近侧的一种现象。如图所示，对高频如图所示，对高频 电流电流而言，外包的邻近导体而言，外包的邻近导体与金属板边缘间相当于与金属板边缘间相当于构成了往复
20、导体，其间构成了往复导体，其间形成的感抗小，而形成的感抗小，而电流电流趋向走感抗最小的路径趋向走感抗最小的路径。邻近效应的产生邻近效应的产生IIW Authorised Training Body 2）邻近效应）邻近效应随频率而增随频率而增高，随邻近导体与工件的愈高，随邻近导体与工件的愈加靠近而愈加强烈加靠近而愈加强烈，从而使，从而使电流的集中与加热程度更加电流的集中与加热程度更加显著。如图所示。显著。如图所示。3）利用集肤效应又利用集肤效应又可控制可控制高频电流流动路线的位置和范围高频电流流动路线的位置和范围。如图所示。如图所示。邻近导体位置对邻近效应的影响邻近导体位置对邻近效应的影响 用邻
21、近导体控制高频电流流动的路线用邻近导体控制高频电流流动的路线 IIW Authorised Training Body4）在集肤效应和邻近效应的作用下，在集肤效应和邻近效应的作用下，相邻两边金属端部更会相邻两边金属端部更会迅速地被加热到熔化或焊接温度迅速地被加热到熔化或焊接温度，然后在外加压力作用下，两，然后在外加压力作用下，两零件就牢固地焊成一体。零件就牢固地焊成一体。长度较小零件的高频焊接原理长度较小零件的高频焊接原理IIW Authorised Training Body二、高频焊的分类二、高频焊的分类按高频电能导入方式可分：按高频电能导入方式可分：接触高频焊接触高频焊和和感应高频焊感应
22、高频焊。1.1.接触高频焊（滑动接触高频焊）及几种连接形式接触高频焊（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管材接触高频焊接原理图 IIW Authorised Training Body高频接触焊的几种连接形式高频接触焊的几种连接形式 IIW Authorised Training Body2.2.感应高频焊感应高频焊 环型感应器：中频或高频环型感应器：中频或高频线型感应器：中频（线型感应器：中频（10KHz）优点：优点：（1）工件表面光滑。）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。）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
23、在电极触头开路（脱离接触）问题。）不存在电极触头开路（脱离接触）问题。缺点：缺点：（1）焊接时无效电流大，）焊接时无效电流大，高频电能利用率和焊接效率降低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）由于较小的加热深度感应高频焊优先用于薄壁件的焊接。）由于较小的加热深度感应高频焊优先用于薄壁件的焊接。为了为了减小无效电流减小无效电流，在管子内安放，在管子内安放磁性材料磁性材料（铁氧体磁性），（铁氧体磁性），增加管内壁的电抗增加管内壁的电抗，减小无效电流，减小无效电流，提高焊接效率提高焊接效率。IIW Authorised
24、Training Body三、高频焊的特点及应用三、高频焊的特点及应用1.1.特点特点 优点：（优点：（1）焊接速度高焊接速度高。150200M/minM/min （2）热影响区小热影响区小。工件自冷作用强。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。）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、）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）。铝及铝合金、铜及铜合金、镍、钛、锆等金属）。缺点：缺点：（1）电源回路的高压部分）电源回路的高压部分对人身与设备的安全有威胁对人身与设备的安全有威胁。（2）维修费用高维修费用高。(振荡管等元件的工作寿命短振荡管等元件的工作寿命短)2.2.应用应用（1）高频焊广泛应用于管材的制造。如有缝管、异型管、）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。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。）生产各种断面的型材或双金属板和一些机械产品。