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电渣焊工艺
电渣焊工艺
电渣焊是一种50年代开始应用于工业生产的熔化焊方法，它可以“以小拼大”，将较小的铸件、锻件、钢板拼焊成大型机器产品零件。
在大厚度焊接结构的焊接中，具有生产率高、自动化程度高、工人劳动强度低等优点，它在大型压机、大型锅炉、远洋船舶、大型水轮机、大型转炉等产品制造中，发挥了重要作用。
近年来，随着钢结构的不断发展，箱形梁（柱）的隔板焊接，广泛采用了小孔熔嘴电渣焊工艺、使电渣焊得到了近一步的发展。
一、电渣焊原理
电渣焊是一种高效熔化焊方法，它利用电流通过高温液体熔渣产生的电阻热做为热源，将被焊的工件（钢板、铸件、锻件）和填充金属（焊丝、熔嘴、板极）熔化，而熔化金属以熔滴状通过液体渣池，汇集于渣池下部形成金属熔池。
由于填充金属的不断送进和熔化，金属熔池不断上升，熔池下部金属逐渐远离热源，在冷却滑块（或固定成形块）冷却下，逐渐凝固形成焊缝，见图1。
二、电渣焊特点
与其他熔化焊相比，电渣焊有以下特点：
1）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，便可一次焊接成形，生产率高。
2）电渣焊一般在垂直或接近垂直的位置焊接，整个焊过程中金属熔池上部始终在液体渣池，夹杂物及气体有较充分的时间浮至渣池表面或逸出，故不易产生气孔和夹渣；熔化的金属熔滴通过一定距离的渣池落至金属熔池。
渣池对金属熔有一定的冶金作用，焊缝金属的纯净度较高。
3）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。
4）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，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。
5）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，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。
三、电渣焊的分类
电渣焊一般根据时所采用的电极种类进行分类，见图2。
四、电渣焊的焊接材料
电渣焊用焊丝、焊剂推荐表见下表1：
表1各钢种电渣焊的焊接材料推荐表
钢号
电极材料
焊剂
注
10、Q235A
H10MnA
电渣焊接低合金结构钢时、
20、25、20g、20R、22g
H10Mn2
应优先采用HJ360焊剂
Q235-A·F
H10MnSi
35、ZG35
H10MnA
16Mn、16MnCu、16MnRe、
16MnC、16Mng、16MnR
δ≤60mm
H10Mn2、H10MnSi
HJ360
δ≤60mm
H08MnMoA、H10MnMo
15MnV、15MnVg
15MnVR、15MnTi
H08MnMoA
H10MnMo
引弧剂采用YF-151或自制铁砂。
熔嘴用XTH·SES-1X或用无缝钢管自制涂药皮。
五、电渣焊设备
采用ZH-1250电渣焊机。
主要技术参数见表2。
表2主要技术参数
型号
技术参数
ZH-1250
额定电流
1250A
电流调节范围
250A-1250A
电压调节范围
30V-48V
负载持续率
100%
机头调节距离
X：
100mmY：
100mmZ：
140mm
机头绕X轴转角
±90°
机头绕Y轴转角
±45°
机头绕Z轴转角
360°
焊机外部接线见图（3）
电渣小车安装示意见图（4）
焊机控面板示意见图（5）
1.电压表：
显示焊接电压；
2.电流表：
显示焊接电流；
3.启动按钮：
开始送丝和焊接；
4.停止按钮：
停止送丝和焊接；
5.控制箱电源开关：
打开控制箱有电可以工作，关闭控制箱断电停止工作；
6.急停按钮：
按停止按钮不能停车，请使用急停按钮，使用急停按钮后，请顺时针旋转按钮便其复位。
7.焊接电流给定钮：
顺时针为大，逆时针为小；
8.手动退丝按钮，按压为工作，松开为停止；
9.焊接电压给定钮：
顺时针为高，逆时针为低；
10.手动进丝按钮，按压为工作，松开为停止；
11.小车行走方式选择按钮：
上为手动行走，下为自动行走；
12.小车行走方向选择按钮：
上为左行，下为右行，中间为停止；
13.焊接速度给定钮：
顺时针为大，逆时针为小。
六、电渣焊缺陷及防止措施
电渣焊缺陷及时防止措施参见表3。
表3电渣焊缺陷及防止措施
序号
缺陷名称
缺陷特征
产生原因
防止措施
1
成形不良
1.表面不光滑
2.表面高低不平3.表面凹凸严重
1.焊缝冷却太快
2.模块间隙装配不定
3.模块有熔蚀状态
1.调整模块出水温度2.轻微震动模块使之贴紧
3.加强水流量
2
焊瘤
1.溢出焊缝的多余部份,点状金属物
2.片状金属物
3.堆状金属物
1.模块局部密封性差
2.模块有较大面积不密封
3.模块被熔蚀
1.可轻微鎚击使之密封
2.采用石棉绳或耐火泥堵塞
3.加强水流量
4．采用夹具夹紧模块
3
气孔
1.园形或椭圆形2.单个存在
3.密集蜂窝状
1.前者氢气孔、后者CO气孔
2.多为氢气孔，有水份进入
3.多为CO气孔,工件及焊丝不清洁有大量氧化物进入熔池
1.除尽工件及焊丝铁锈、油污
2.严格干燥焊剂
3.采用含硅焊丝
4
夹渣
1.表面渣
2.中心渣
3.周边渣
1.熔池温度不均匀成形过快
2.熔池浅金属熔化不充分
3.熔池深金属熔化不充分
1.适当摆动焊丝
2.添加焊剂提高渣池深度
3.降低渣池深度适当增大电流和电压。
5
未焊透
1.焊缝表面
2.焊缝中间
1.模块温度低、电流小电压低焊丝未摆动
2.送丝速度太快，冷凝成型时间大于电流熔蚀时间
1.增大焊接电流或使焊丝摆动
2.提高渣池深度、增加渣池温度
3.减慢送丝速度、降低冷却水流量
6
未熔合
1.表面未熔合
2.中心未熔合
1.电流太小，送丝速度太快
2.膜块水温太低、流量太大
3.渣池太浅、熔池温度太低
1.增大电流、降低送丝速度
2.降低水流量、检查水温
3.增加渣池深度、同时摆动焊丝
7
热裂纹
1.放射裂纹
2.表面裂纹
3.中心裂纹
1.存在低熔点化合物
2.工件淬硬性大、冷却太快
3.工件刚性大，内应力大
1.清洁干燥焊剂，降低S、P含量
2.选用抗裂性好的焊丝
3.加入脱S、P的化学元素
4.降低工件的内应力
8
冷裂纹
1.焊缝与母材交界处
2.纵向裂纹
3.横裂纹
1.工件拘束力大、焊缝不能收缩
2.工件结构复杂、刚性大
3.焊缝中存在气孔、未焊透等缺陷
1.降低工件的拘束力、改造接头形式
2.降低工件刚性，采取预热、缓冷措施
3.调整工艺参数消除工件缺陷
箱形梁（柱）小孔熔嘴电渣焊工艺
一、工件简图
二、焊接材料
一般箱形梁（柱）材料为：
Q235，Q345。
焊丝为：
Q235-08A，Q235-H08MnA，Q345-H10Mn2A。
焊剂为：
HJ431，SJ101，H152等。
引弧剂为：
YF-150或自制铁丸。
熔嘴为：
XTH·SES-1X或用无缝钢管涂药皮。
三、焊前准备
1.坡口按图7执行。
2.钻孔（上、下）要求在焊缝的正中位置，孔径≥20mm。
3.成形板应与侧板,隔板贴紧,一般情况下,成形板要求机械加工。
若隔板厚度小于16mm，成形板应加垫板，如图8所示。
4.焊剂、熔嘴按要求烘干。
5.熔嘴要夹持紧,熔嘴尽可能在焊缝中心。
6.焊丝伸出熔嘴长度一般在20mm左右。
7.熔嘴长度=焊缝长度+150～200mm。
8.箱型梁焊接工艺流程:
下料开坡口U型组立将组立好的隔板装入U型工件内将隔板三周双面焊接将箱型梁盖板封上用埋弧自动焊焊接箱型梁四周四条直缝钻孔（电渣焊预制焊孔电渣焊接端面铣后续加工；
隔板拼装时，如精度较差，需要将隔板用铣床加工，以达到组装时无间隙；
电渣焊预制焊孔根据不同工件的钢板厚度而定。
四、焊接参数
表4焊接参数
板厚
装配间隙
熔嘴直径
焊接电压
焊接电流
12～18
20
φ8～φ10
30～36
200～300
20～30
25～30
φ10～φ12
38～42
300～450
32～60
30
φ12
38～46
500～600
五、操作步骤
安装引弧槽、熄弧槽→安装熔嘴→手动送焊丝→放入引弧剂→放入焊剂→引弧建渣池→正常焊接→收弧。
六、注意事项
1.在焊接过程中，应根据熔池情况补充少量焊剂。
2.焊接过程中，如出现异常有断弧的可能，调整熔嘴的高度。
3.随时观察熔嘴是否在焊缝中心，随时进行调整，以免熔嘴与侧壁短路，造成断弧。
4.随时观察侧板的红热状态，如有异常，随时进行规范参数的调整。
高炉炉壳纵缝电渣焊工艺
一、焊接材料
1.母材钢种：
Q235A；
2.焊丝：
φ3.0H08A，符合GB/T14957-1994；
3.焊管：
φ12×4mm，10#钢，符合GB/T13793-1992；
4.管状焊条药皮配方（见表5）；
表5药皮配方
母材
焊丝
药皮中各成分的质量分数%
锰铁粉
滑石粉
石英粉
英石粉
金红石
钛白粉
白云石粉
Q235
H08A
36
21
19
14
3
5
2
5.药皮中铁合金加入量（见表6）。
表6药皮中铁合金加入量
每千克药皮中铁合金加入量m/g
中碳锰铁
硅铁
钼铁
钛铁
合计
100
150
140
100
495
二、焊前准备
1.母材切割
采用半自动气割，以保证割面平整。
为了使焊口两侧能贴严铜冷滑块，其表面要修理平整.无须另外加工坡口。
2.工件装配间隙及焊接收缩量的预留
对接焊缝的变形主要表现为横向收缩。
为了保证焊后工件的尺寸精度，在装配时应考虑预留焊缝收缩量。
考虑到施焊过程中焊缝的收缩，3m长度以下焊缝在装配时预留收缩量为下焊口1.5～2mm,上焊口为3～4mm。
3.焊接工件装配
按工件装配图对工件进行装配（如图9所示）。
U形固定板采用单边焊，焊角为6mm。
U
形固定数量和位置根据焊缝长度和铜冷滑块结晶器长度而定。
三、焊接工艺参数
焊接工艺参数见表7。
表7焊接工艺参数
板厚
δ/mm
装配间隙
b/mm
焊管直径
/mm
焊接电压
U/V
焊接电流
I/A
25～60
22～28
φ12×4
38～42
500～600
焊接速度
v/m·h-1
线能量
E1/cm-1
初始加入焊药量
m/g
渣池深度
h/mm
焊丝直径
D/mm
0.7
81×104
200
35～55
3.0
四、操作步骤
1.检查焊管孔
检查焊管孔是否通畅，并将焊管引弧端做收口处理，以保证焊丝通行流畅，收口处接触良好，顺利引弧。
2.接长焊条
可根据焊缝长度选择管状焊条长度（见图10）。
L=L0+L1+L2，
式中L为焊条总长度（单位：
mm）;L0为引弧板槽深（80mm）；L1为焊缝长度即工件高度（单位：
mm）；L2为工件上部预留长度（单位：
mm）。
焊缝过短可以用钢锯截短，过长则一般用手工电弧焊接长。
为了保持接长管的同心度，焊前用一比孔径略细的焊丝放入孔中作为定心棒，将被焊的局部药皮除去，每侧约15mm，焊后不必再涂药。
3.冷滑块结晶器的安装
铜冷结晶器是强迫焊缝成形的工具，在焊前按焊缝长度配置好。
钢板背面（即非操作面）的铜冷结晶器一次安装到顶。
钢板正面采用2个结晶器轮流向上倒换，以便焊接过程中观察渣池深度，可以随时测量。
结晶器安装时尽量贴严钢板表面，防止焊渣的流失和钢水外溢，如发现间隙大于0.5处，可用耐火泥塞缝。
4.药粉添加
药粉配方同表5中管状焊条涂层配方所列组成成分.在引弧前要事先加入一定量的焊药粉,以便在引弧段建立稳定的渣池。
初始加入量见表6。
在焊接过程中，要勤于观察。
随时补充药粉，以使渣池深度保持在35～55mm之间。
5.引弧
为了引弧方便,焊丝端可剪成尖状。
采用高电压短路引弧。
开始时送丝速度要慢，即电流小些，以便于造渣。
初始过程是弧焊过程，电流波动大，随着药粉的熔化，形成有一定深度的熔化渣池，温度升高，电流增大，电弧开始消失而转入电渣焊过程，电流和电压逐渐趋于稳定。
随着电渣焊过程的稳定，可将电流和电压调至表7中所列数值。
6.焊接
焊接过程中要密切注意焊机表盘的动态电流和电压的变化，根据情况随时调节，并注意测量渣池的深度以保证渣池温度，确保焊接质量。
7.收尾
要保证焊缝顶端进入引出板，焊接结束，沿工件上表面将引出板和多余焊缝部分一并割除。
五、注意事项
1.渣池深度
渣池太深，焊接电流大部分经渣池直接流入母材，以致只有少量电流经渣池下部流到金属熔池。
因此，渣池下部温度较低，被焊接边缘也加热不足，容易产生未熔和缺陷；渣池太浅，则使焊接电流增大，电压减小，电渣过程不稳定，渣池深度继续减小，焊丝就会触到金属熔池发生短路，产生电弧，并伴随有大量飞溅，迫使焊接中断。
因此，保持渣池深度十分重要。
应经常测量渣池深度。
当需要添加焊药时，要避免一次加入量过大，要徐徐不断，少量加入。
不能加入太多太快，否则会造成未焊透缺陷。
2.焊接电压
电渣焊是一种电阻性负载，一般来说，焊接电压高低直接影响焊缝的熔宽，电压越高，熔宽越大，反之越小。
焊接回路中的电压主要由渣池和焊条电压降2部分组成。
焊条中压降随着焊条长度的变化而变化（如图11所示）。
因此，焊缝下部焊接电压选用比焊缝上部要高，
以补偿焊条上所引起的电压降。
3.焊接电流
电流通过渣池产生的热量为Q=0.24I2RT，在正常情况下，渣池电阻变化很小。
热量Q主要取决于电流I。
电流过大，焊缝成形不好，而且焊管截面承受电流范围受到一定限制（如φ14×4mm，截面积为100mm2只能为500～600A的电流），电流过小，生产率低。
因此，必须适当控制电流范围。
开始电流相对小些，然后逐渐加大，接近终了最大。
（经验公式：
I=（5～7）F，F：
熔嘴钢管的截面积——mm2）
4.冷却水温度
循环冷却水温度最好控制在40～60ºC，不可太高。
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