电渣焊的原理、特点和应用范围

1.电渣焊的原理

电渣焊是在垂直位置或接近垂直位置进行的。在被焊工件的两端面保持一定的间隙，为了保持熔池的形状，需在间隙两侧使用中间通水冷却的成形铜滑块紧贴于工件，使被焊处构成一个方柱形的空腔，在空腔底部放上一层焊剂。焊接电源的一个极接在工件上，另一个极接在焊丝的导电嘴上，引弧后电弧首先对焊剂加热，使其熔化，形成具有一定导电性的液态熔渣熔池，然后电弧熄灭。焊丝通过导电嘴送入渣池中，焊丝和工件间的电流通过渣池产生很大的电阻热，使渣池达到1600～2000℃的高温。高温的渣池把热量传给工件和焊丝，使工件边缘和送入的焊丝熔化，由于液态金属的密度较熔渣大，沉于渣池下部，形成熔池。随着焊丝与工件边缘不断熔化，使熔池及渣池不断上升，金属熔池达到一定深度后，下部逐渐冷却凝固成焊缝，如图5-122所示，在焊接过程中水冷铜滑块应随熔池及熔渣一起上升。

2.电渣焊的特点

（1）主要优点

图5-122 电渣焊过程示意图

1—电极（焊丝） 2—渣池 3—金属熔池 4—焊缝 5—焊件 6—冷却水管 7—冷却滑块 8—高温锥体（熔滴）

1）适于焊缝处于垂直位置的焊接。垂直位置对于电渣焊形成熔池及焊缝的条件最好，也可用于倾斜焊缝（与地平面的垂直线夹角≤30°）的焊接。

2）焊件均可制成Ⅰ形坡口，只留一定尺寸的装配间隙便可一次焊接成形。特别适合于大厚度焊件的焊接，生产率高、劳动卫生条件较好。

3）焊接材料及电能消耗较少，如焊剂消耗量只有埋弧焊的1/15～1/20；电能消耗只有埋弧焊的1/2～1/3。

4）金属熔池的凝固速率低，熔池中的气体和杂质较易浮出，焊缝不易产生气孔和夹渣。

5）焊缝成形系数调节范围大，容易防止产生焊缝热裂纹。

6）焊缝及近缝区冷却速度缓慢，对碳当量高的钢材，不易出现淬硬组织和冷裂纹倾向，故焊接低合金高强度钢及中碳钢时，通常可以不预热。(www.xing528.com)

7）液相冶金反应比较弱，由于渣池温度低，熔渣的更新率也很低，液相冶金反应比较弱，所以焊缝化学成分主要通过填充焊丝或板极合金成分来控制。此外，渣池表面与空气接触，熔池中活性元素容易被氧化烧损。

8）渣池的热量大，对短时间的电流波动不敏感，使用的电流密度大，为0.2～300A/mm²。

（2）主要缺点

焊接热输入大，焊缝热影响区在高温停留时间长，易产生粗大晶粒和过热组织。焊缝金属呈铸态组织。焊接接头的冲击韧度低，一般焊后需要正火加回火处理，以改善接头的组织与性能。

3.电渣焊的应用范围

1）电渣焊主要用于厚壁压力容器纵缝和环焊缝，如原子能电站和热电站的大型压力容器焊接。

2）广泛应用于锅炉、重型机械和石油化工高压精炼设备及各种大型铸—焊、锻—焊、组合件焊接和厚板拼焊等大型结构件的制造。

3）广泛应用于碳钢，低合金高强度钢、合金钢、珠光体型耐热钢，还可用于焊接铬镍不锈钢、铝及铝合金、钛及钛合金、铜和铸铁等。

4）可焊工件厚度达2m，焊缝长度10m以上。焊件厚度为30～450mm的均匀断面（纵缝和环缝），多采用丝极电渣焊；焊件厚度大于450mm的均匀断面及变断面焊件可采用熔嘴电渣焊。各种类型电渣焊的特点及应用见表5-170。

表5-170 各类电渣焊的特点及应用