tA3114其它焊接工藝 Ⅳ(電渣焊 、熱焊、高頻焊 )

1、國際焊接學(xué)會授權(quán)的培訓(xùn)機(jī)構(gòu)國際焊接學(xué)會授權(quán)的培訓(xùn)機(jī)構(gòu) 哈爾濱焊接技術(shù)培訓(xùn)中心哈爾濱焊接技術(shù)培訓(xùn)中心 harbin welding training institute 國際焊接工程師培訓(xùn)課程國際焊接工程師培訓(xùn)課程training course for international welding engineeriiw authorised training body其它焊接工藝其它焊接工藝 iwe-31.14 授課教師授課教師: : 元哲石元哲石吉林大學(xué)焊接技術(shù)培訓(xùn)基地吉林大學(xué)焊接技術(shù)培訓(xùn)基地iiw authorised training body電渣焊電渣焊 （res 72）一、一、電渣焊原

2、理及分類電渣焊原理及分類1. 電渣焊原理電渣焊原理 電渣焊是利用電電渣焊是利用電流通過液態(tài)熔渣時(shí)產(chǎn)流通過液態(tài)熔渣時(shí)產(chǎn)生的生的電阻熱作為焊接電阻熱作為焊接熱源熱源，將工件和填充，將工件和填充金屬熔合成焊縫的一金屬熔合成焊縫的一種垂直位置的熔化焊種垂直位置的熔化焊方法。方法。 渣池保護(hù)金屬熔池不渣池保護(hù)金屬熔池不被空氣污染，被空氣污染，水冷成型滑水冷成型滑塊保證熔池金屬凝固成型塊保證熔池金屬凝固成型。iiw authorised training body1）電渣焊過程）電渣焊過程 引弧造渣階段引弧造渣階段 在電極和起弧槽之間引出電弧，熔化焊劑形成液態(tài)渣池，當(dāng)在電極和起弧槽之間引出電弧，熔化焊劑形

3、成液態(tài)渣池，當(dāng) 渣池達(dá)到一定深度后，渣池達(dá)到一定深度后，電弧熄滅電弧熄滅，轉(zhuǎn)入電渣過程。，轉(zhuǎn)入電渣過程。 正常焊接階段正常焊接階段 當(dāng)電渣過程穩(wěn)定后，當(dāng)電渣過程穩(wěn)定后，焊接電流通過渣池產(chǎn)生的熱焊接電流通過渣池產(chǎn)生的熱（1600 2000）電極和被焊工件熔化形成熔池，液態(tài)金屬逐漸凝固）電極和被焊工件熔化形成熔池，液態(tài)金屬逐漸凝固 成形焊縫。成形焊縫。 引出階段引出階段 將渣池和在停止焊接時(shí)產(chǎn)生的將渣池和在停止焊接時(shí)產(chǎn)生的縮孔縮孔及及裂紋裂紋的部分金屬引出工件。的部分金屬引出工件。iiw authorised training body2 2）焊劑）焊劑 電渣焊焊劑的主要作用與一般電渣焊焊劑的主要

4、作用與一般埋弧焊焊劑不同埋弧焊焊劑不同。在電渣焊過程。在電渣焊過程中中焊劑被熔化成熔池后使電能轉(zhuǎn)換成熱能焊劑被熔化成熔池后使電能轉(zhuǎn)換成熱能。液態(tài)熔渣應(yīng)具有一定的。液態(tài)熔渣應(yīng)具有一定的導(dǎo)電性和粘度導(dǎo)電性和粘度。（熔渣太稠會產(chǎn)生夾雜和咬肉現(xiàn)象，太稀則會縫隙。（熔渣太稠會產(chǎn)生夾雜和咬肉現(xiàn)象，太稀則會縫隙中流失。）中流失。）不需對焊縫金屬滲合金作用不需對焊縫金屬滲合金作用。 一般焊劑由硅、錳、鈦、鈣、鎂和鋁的一般焊劑由硅、錳、鈦、鈣、鎂和鋁的復(fù)合氧化物組成復(fù)合氧化物組成，焊劑，焊劑量僅為熔敷金屬的量僅為熔敷金屬的15%。類型類型sio2al2o3caomgocaf2na3alf4a1520151535

5、b55540常用電渣焊焊劑成常用電渣焊焊劑成iiw authorised training body2. 2. 電渣焊分類電渣焊分類 在生產(chǎn)應(yīng)用中，根據(jù)采用在生產(chǎn)應(yīng)用中，根據(jù)采用電極的形狀電極的形狀和和是否固定是否固定，電渣焊方法可，電渣焊方法可分為三大類。分為三大類。 絲極電渣焊絲極電渣焊（單絲、雙絲、多絲）（單絲、雙絲、多絲） 熔嘴電渣焊熔嘴電渣焊（熔嘴可做成各種形狀，以適于曲面焊接）（熔嘴可做成各種形狀，以適于曲面焊接）板極電渣焊板極電渣焊（適于大厚板）（適于大厚板）1）絲極電渣焊（單絲、雙絲、多絲）絲極電渣焊（單絲、雙絲、多絲）應(yīng)用范圍應(yīng)用范圍工件間隙寬度：工件間隙寬度：3035mmm

6、m焊焊 縫縫 位位 置：垂直置：垂直工工 件件 板板 厚：厚：30 mmmm材材 料：碳鋼、低合金鋼、料：碳鋼、低合金鋼、 高合金鋼等。高合金鋼等。電極送入速度：至電極送入速度：至400m/400m/小時(shí)小時(shí) 焊絲通過不熔化的導(dǎo)電嘴送入熔池，焊絲通過不熔化的導(dǎo)電嘴送入熔池，導(dǎo)電嘴隨金屬熔池的升高而向上移動導(dǎo)電嘴隨金屬熔池的升高而向上移動。 iiw authorised training body2）熔嘴電渣焊熔嘴電渣焊熔化極送入導(dǎo)管和送進(jìn)的焊絲一起構(gòu)成電極被熔化熔化極送入導(dǎo)管和送進(jìn)的焊絲一起構(gòu)成電極被熔化。 應(yīng)用范圍：應(yīng)用范圍： 焊縫位置：垂直、曲線、曲面焊縫焊縫位置：垂直、曲線、曲面焊縫工件

7、板厚：工件板厚： 1515mmmm材材 料：碳鋼、低合金鋼、高合金鋼等料：碳鋼、低合金鋼、高合金鋼等電電 極：絲極極：絲極2.52.54 mm4 mm帶極帶極60600.5 0.5 mmmm板極板極80806060至至1010120 120 mmmm熔化極送入導(dǎo)管：熔化極送入導(dǎo)管：101015 15 mmmmiiw authorised training body3）板極電渣焊 板極可以是板極可以是鑄造鑄造的也的也可以是可以是鍛造鍛造的。板極電渣的。板極電渣焊適于不宜拉成焊絲的合焊適于不宜拉成焊絲的合金鋼材料的焊接和堆焊。金鋼材料的焊接和堆焊。應(yīng)用范圍應(yīng)用范圍目前多用于模具鋼的堆焊、軋輥的堆焊

8、等。目前多用于模具鋼的堆焊、軋輥的堆焊等。iiw authorised training body 二、二、電渣焊設(shè)備及電源特性電渣焊設(shè)備及電源特性 一臺完整的電渣焊設(shè)備主要包括三部分：一臺完整的電渣焊設(shè)備主要包括三部分： 1. 電渣焊執(zhí)行機(jī)構(gòu)電渣焊執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括送絲機(jī)構(gòu)、擺動機(jī)構(gòu)、上下行走機(jī)構(gòu)等。包括送絲機(jī)構(gòu)、擺動機(jī)構(gòu)、上下行走機(jī)構(gòu)等。 由于電渣焊過程無電弧放電，過程較穩(wěn)定，所以由于電渣焊過程無電弧放電，過程較穩(wěn)定，所以一般采用平特一般采用平特性電源加上等速送絲系統(tǒng)性電源加上等速送絲系統(tǒng)也能保證焊接電流、電壓穩(wěn)定不變。也能保證焊接電流、電壓穩(wěn)定不變。 3. 焊接過程自動調(diào)節(jié)及控制電參數(shù)控制器焊

9、接過程自動調(diào)節(jié)及控制電參數(shù)控制器送絲電機(jī)的速度控制送絲電機(jī)的速度控制 器、機(jī)頭擺動控制器、升降機(jī)構(gòu)的控制器以及電流器、機(jī)頭擺動控制器、升降機(jī)構(gòu)的控制器以及電流 表、電壓表等。表、電壓表等。 2. 焊接電源焊接電源從經(jīng)濟(jì)方面考慮一般采用空載電壓低、感抗小的從經(jīng)濟(jì)方面考慮一般采用空載電壓低、感抗小的平平 特性交流電源特性交流電源。由于電渣焊焊接時(shí)間長，中間無停由于電渣焊焊接時(shí)間長，中間無停 頓，因此應(yīng)按頓，因此應(yīng)按暫載率暫載率100%考慮。目前國內(nèi)常用的有考慮。目前國內(nèi)常用的有 bpbp131000和和bp1bp13 330003000電渣焊變壓器。電渣焊變壓器。iiw authorised tr

10、aining body三、電渣焊的典型應(yīng)用及特點(diǎn)三、電渣焊的典型應(yīng)用及特點(diǎn)1) 1) 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn) 不開坡口不開坡口，僅留一定間隙一次可焊成大厚度的工件。如單絲，僅留一定間隙一次可焊成大厚度的工件。如單絲 電渣焊（焊絲沿工件厚度方向擺動）一次可焊厚度達(dá)電渣焊（焊絲沿工件厚度方向擺動）一次可焊厚度達(dá)200mmmm。 焊劑消耗量焊劑消耗量只有埋弧焊的只有埋弧焊的1/51/20，電能消耗量電能消耗量只有埋弧焊只有埋弧焊 的的1/21/3。 不易產(chǎn)生氣孔、夾渣、裂紋不易產(chǎn)生氣孔、夾渣、裂紋等工藝缺陷。等工藝缺陷。 原因原因：焊接時(shí)熔池有渣池保護(hù)，加熱均勻，冷卻速度慢，：焊接時(shí)熔池有渣池保護(hù)，加熱均勻，冷卻

11、速度慢， 液態(tài)金屬停留時(shí)間長，有利于焊縫結(jié)晶。液態(tài)金屬停留時(shí)間長，有利于焊縫結(jié)晶。2） 缺點(diǎn)缺點(diǎn) 焊接過程中焊縫和熱影響區(qū)焊接過程中焊縫和熱影響區(qū)在高溫停留時(shí)間長在高溫停留時(shí)間長，易產(chǎn)生晶粒，易產(chǎn)生晶粒 粗大和過熱組織，引起粗大和過熱組織，引起接頭力學(xué)性能降低接頭力學(xué)性能降低。因此焊后應(yīng)進(jìn)行。因此焊后應(yīng)進(jìn)行正火正火 和回火熱處理和回火熱處理，使工藝復(fù)雜化。，使工藝復(fù)雜化。1.電渣焊的特點(diǎn)電渣焊的特點(diǎn)iiw authorised training body2. 應(yīng)用應(yīng)用 電渣焊主要用于電渣焊主要用于大厚度，大截面的結(jié)構(gòu)大厚度，大截面的結(jié)構(gòu)，不僅可焊，不僅可焊碳鋼、合金鋼碳鋼、合金鋼，也能焊也能焊

12、鑄鐵以及銅鋁等有色金屬鑄鐵以及銅鋁等有色金屬。電渣焊特別適于焊一些。電渣焊特別適于焊一些曲面、圓筒型曲面、圓筒型結(jié)構(gòu)部件結(jié)構(gòu)部件。1 1）環(huán)形焊縫的電渣焊）環(huán)形焊縫的電渣焊2 2）電渣帶極堆焊）電渣帶極堆焊iiw authorised training body3 3）電渣壓力焊）電渣壓力焊iiw authorised training body4 4）鋁的電渣焊）鋁的電渣焊可焊材料：純鋁可焊材料：純鋁llll99.5% 99.5% （鋁合金用電渣焊時(shí)材料的（鋁合金用電渣焊時(shí)材料的 強(qiáng)度和變形能力達(dá)不到要求）強(qiáng)度和變形能力達(dá)不到要求）工件厚度：工件厚度：5050mmmm熔池保護(hù)：熔池保護(hù)：石墨

13、板石墨板（銅板的熔池保護(hù)會吸收過多的熱量，（銅板的熔池保護(hù)會吸收過多的熱量， 易產(chǎn)生未熔合現(xiàn)象）易產(chǎn)生未熔合現(xiàn)象）焊焊 劑：劑： nafnaf18.5% 18.5% （鋁焊接時(shí)）（鋁焊接時(shí)） liflif30% 30% nacl nacl45% sio245% sio26.5%6.5%焊絲直徑：焊絲直徑：5mm 5mm 焊接電流：焊接電流：100010001100011000a a 焊接電壓：焊接電壓：35354242v viiw authorised training body鋁熱焊（熱劑焊）鋁熱焊（熱劑焊） 一、鋁熱焊原理及設(shè)備一、鋁熱焊原理及設(shè)備 鋁熱焊是鋁熱焊是利用金屬氧化物與鋁之間的

14、鋁熱利用金屬氧化物與鋁之間的鋁熱反應(yīng)所產(chǎn)生的過熱反應(yīng)所產(chǎn)生的過熱，熔融金屬來加熱工件和填，熔融金屬來加熱工件和填充接頭而完成焊接的一種方法。充接頭而完成焊接的一種方法。1.1.工作原理工作原理 焊接前在坩堝中裝以熱劑，用高溫火柴點(diǎn)燃，焊接前在坩堝中裝以熱劑，用高溫火柴點(diǎn)燃，從而引起劇烈的從而引起劇烈的化學(xué)反應(yīng)熔化鋼水化學(xué)反應(yīng)熔化鋼水，反應(yīng)結(jié)束后，反應(yīng)結(jié)束后熱劑鋼水和熔渣分離熱劑鋼水和熔渣分離。熔渣浮在上面后，將。熔渣浮在上面后，將熱劑熱劑鋼水澆注到鑄型中，完成焊接鋼水澆注到鑄型中，完成焊接。iiw authorised training body 化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的熱量溫度可達(dá)熱量溫

15、度可達(dá)3000。在高溫下鋁作為還。在高溫下鋁作為還原劑被氧化，形成氧化鋁（原劑被氧化，形成氧化鋁（al2o3al2o3）為基的熔渣浮在上面。熔融）為基的熔渣浮在上面。熔融金屬形成鋼水。金屬形成鋼水。 鋁能還原鐵、鈦、硅、錳、鉻、釩、鎢等。鋁能還原鐵、鈦、硅、錳、鉻、釩、鎢等。 熱劑熱劑由還原金屬（鋁）和氧化金屬（氧化鐵）鐵合金和鐵屑等按一定比例組成。 鋁熱化學(xué)反應(yīng)是一個(gè)氧化還原反應(yīng)。鋁熱化學(xué)反應(yīng)是一個(gè)氧化還原反應(yīng)。它的化學(xué)反應(yīng)的一般表示式是：它的化學(xué)反應(yīng)的一般表示式是： 金屬氧化物金屬氧化物+鋁鋁 氧化鋁氧化鋁+金屬金屬+熱能熱能iiw authorised training body2.2.

16、鋁熱焊設(shè)備鋁熱焊設(shè)備 鋁熱焊設(shè)備主要是造型設(shè)備、坩堝、預(yù)熱工具、裝卡工具、鋁熱焊設(shè)備主要是造型設(shè)備、坩堝、預(yù)熱工具、裝卡工具、支架和整修工具等。支架和整修工具等。iiw authorised training body二、鋁熱焊的特點(diǎn)及應(yīng)用二、鋁熱焊的特點(diǎn)及應(yīng)用 1.1.特點(diǎn)特點(diǎn) 1 1）鋁熱焊設(shè)備簡單，投資少，焊接操作簡單，）鋁熱焊設(shè)備簡單，投資少，焊接操作簡單，不需電源不需電源。2 2）適合于）適合于野外作業(yè)野外作業(yè)。3 3）接頭質(zhì)量是通過填加物來控制接頭質(zhì)量是通過填加物來控制。 4）缺點(diǎn)缺點(diǎn)是焊縫金屬為相當(dāng)大的是焊縫金屬為相當(dāng)大的鑄造組織鑄造組織，性能較差。，性能較差。2.2.應(yīng)用應(yīng)用

17、鋁熱焊主要用于鋼軌焊接，鋼筋對接，也用于鋁熱焊主要用于鋼軌焊接，鋼筋對接，也用于較大面積修復(fù)的焊接，可用母材是鋼、鑄鐵、銅等。較大面積修復(fù)的焊接，可用母材是鋼、鑄鐵、銅等。iiw authorised training body舉 例鋼筋熱劑焊的套管接頭鋼筋熱劑焊的套管接頭鋼筋熱劑焊接鋼筋熱劑焊接iiw authorised training body高高 頻頻 焊焊 一、一、高頻焊原理高頻焊原理 1） 高頻焊是高頻焊是利用流經(jīng)工件連接面的高頻電流所利用流經(jīng)工件連接面的高頻電流所 產(chǎn)生的電阻熱產(chǎn)生的電阻熱加熱工件，并施加頂鍛力的情加熱工件，并施加頂鍛力的情 況下，使工件金屬間實(shí)現(xiàn)相互連接的一種

18、焊況下，使工件金屬間實(shí)現(xiàn)相互連接的一種焊 接方法。接方法。2）高頻焊時(shí)，）高頻焊時(shí)，焊接電流僅在工件上平行于接頭焊接電流僅在工件上平行于接頭 連接表面流動連接表面流動，而不是垂直于接頭界面流動。，而不是垂直于接頭界面流動。3）高頻電流）高頻電流穿透工件的深度，取決于電流頻率，穿透工件的深度，取決于電流頻率， 工件的電阻率及磁導(dǎo)率工件的電阻率及磁導(dǎo)率。通常采用的頻率范。通常采用的頻率范 圍為圍為300450khzkhz。4）高頻焊主要利用高頻焊主要利用集膚效應(yīng)集膚效應(yīng)和和鄰近效應(yīng)鄰近效應(yīng)。iiw authorised training body1. 集膚效應(yīng)集膚效應(yīng) 電流穿透深度與溫度、頻率的關(guān)

19、系電流穿透深度與溫度、頻率的關(guān)系 集膚效應(yīng)就是指向集膚效應(yīng)就是指向?qū)w通以高頻率交流電導(dǎo)體通以高頻率交流電流時(shí)，流時(shí)，大部分電流僅沿大部分電流僅沿著導(dǎo)體表面層流動著導(dǎo)體表面層流動的一的一種現(xiàn)象。集膚效應(yīng)通常種現(xiàn)象。集膚效應(yīng)通常用電流的穿透深度來度量。用電流的穿透深度來度量。不同材料的電不同材料的電流穿流穿透深度和頻率的關(guān)系。透深度和頻率的關(guān)系。iiw authorised training body2. 鄰近效應(yīng)鄰近效應(yīng) 1）當(dāng)高頻電流在兩）當(dāng)高頻電流在兩導(dǎo)體中彼此反向流動或?qū)w中彼此反向流動或在一個(gè)往復(fù)導(dǎo)體中流動在一個(gè)往復(fù)導(dǎo)體中流動時(shí)，時(shí)，電流集中流動于導(dǎo)電流集中流動于導(dǎo)體鄰近側(cè)的一種現(xiàn)象。

20、體鄰近側(cè)的一種現(xiàn)象。如圖所示，對高頻如圖所示，對高頻 電流電流而言，外包的鄰近導(dǎo)體而言，外包的鄰近導(dǎo)體與金屬板邊緣間相當(dāng)于與金屬板邊緣間相當(dāng)于構(gòu)成了往復(fù)導(dǎo)體，其間構(gòu)成了往復(fù)導(dǎo)體，其間形成的感抗小，而形成的感抗小，而電流電流趨向走感抗最小的路徑趨向走感抗最小的路徑。鄰近效應(yīng)的產(chǎn)生鄰近效應(yīng)的產(chǎn)生 iiw authorised training body 2）鄰近效應(yīng)）鄰近效應(yīng)隨頻率而增隨頻率而增高，隨鄰近導(dǎo)體與工件的愈高，隨鄰近導(dǎo)體與工件的愈加靠近而愈加強(qiáng)烈加靠近而愈加強(qiáng)烈，從而使，從而使電流的集中與加熱程度更加電流的集中與加熱程度更加顯著。如圖所示。顯著。如圖所示。 3） 利用集膚效應(yīng)又利用集膚

21、效應(yīng)又可控制可控制高頻電流流動路線的位置和范圍高頻電流流動路線的位置和范圍。如圖所示。如圖所示。鄰近導(dǎo)體位置對鄰近效應(yīng)的影響鄰近導(dǎo)體位置對鄰近效應(yīng)的影響 用鄰近導(dǎo)體控制高頻電流流動的路線用鄰近導(dǎo)體控制高頻電流流動的路線 iiw authorised training body4） 在集膚效應(yīng)和鄰近效應(yīng)的作用下，在集膚效應(yīng)和鄰近效應(yīng)的作用下，相鄰兩邊金屬端部更會相鄰兩邊金屬端部更會迅速地被加熱到熔化或焊接溫度迅速地被加熱到熔化或焊接溫度，然后在外加壓力作用下，兩，然后在外加壓力作用下，兩零件就牢固地焊成一體。零件就牢固地焊成一體。長度較小零件的高頻焊接原理長度較小零件的高頻焊接原理 iiw au

22、thorised training body二、高頻焊的分類二、高頻焊的分類 按高頻電能導(dǎo)入方式可分：按高頻電能導(dǎo)入方式可分：接觸高頻焊接觸高頻焊和和感應(yīng)高頻焊感應(yīng)高頻焊。1. 1. 接觸高頻焊（滑動接觸高頻焊）及幾種連接形式接觸高頻焊（滑動接觸高頻焊）及幾種連接形式管材接觸高頻焊接原理圖管材接觸高頻焊接原理圖 iiw authorised training body高頻接觸焊的幾種連接形式高頻接觸焊的幾種連接形式 iiw authorised training body2.2.感應(yīng)高頻焊感應(yīng)高頻焊 環(huán)型感應(yīng)器：中頻或高頻環(huán)型感應(yīng)器：中頻或高頻線型感應(yīng)器：中頻（線型感應(yīng)器：中頻（10khz）優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： （1）工件表面光滑。）工件表面光滑。（2）無電極觸頭，節(jié)省銅。無電極壓力不會引起局部失穩(wěn)變形。）無電極觸頭，節(jié)省銅。無電極壓力不會引起局部失穩(wěn)變形。（3）不存在電極觸頭開路（脫離接觸）問題。）不存在電極觸頭開路（脫離接觸）問題。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)： （1）