其它焊接工艺Ⅳ(电渣焊、铝热焊、高频焊).ppt

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1、其它焊接工艺 IWE-31.14 授课教师:元哲石,吉林大学焊接技术培训基地,电渣焊（RES 72）,一、电渣焊原理及分类,1.电渣焊原理,电渣焊是利用电流通过液态熔渣时产生的电阻热作为焊接热源，将工件和填充金属熔合成焊缝的一种垂直位置的熔化焊方法。,渣池保护金属熔池不被空气污染，水冷成型滑块保证熔池金属凝固成型。,1）电渣焊过程,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 渣池达到一定深度后，电弧熄灭，转入电渣过程。,正常焊接阶段 当电渣过程稳定后，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 成形焊缝。,引出阶段 将渣池

2、和在停止焊接时产生的缩孔及裂纹的部分金属引出工件。,2）焊剂,电渣焊焊剂的主要作用与一般埋弧焊焊剂不同。在电渣焊过程中焊剂被熔化成熔池后使电能转换成热能。液态熔渣应具有一定的导电性和粘度。（熔渣太稠会产生夹杂和咬肉现象，太稀则会缝隙中流失。）不需对焊缝金属渗合金作用。,一般焊剂由硅、锰、钛、钙、镁和铝的复合氧化物组成，焊剂量仅为熔敷金属的15%。,常用电渣焊焊剂成,2.电渣焊分类,在生产应用中，根据采用电极的形状和是否固定，电渣焊方法可分为三大类。,丝极电渣焊（单丝、双丝、多丝）熔嘴电渣焊（熔嘴可做成各种形状，以适于曲面焊接）板极电渣焊（适于大厚板）,1）丝极电渣焊（单丝、双丝、多丝）,应用范

3、围工件间隙宽度：3035mm焊 缝 位 置：垂直工 件 板 厚：30 mm材 料：碳钢、低合金钢、高合金钢等。电极送入速度：至400M/小时,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。,2）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。,应用范围：,焊缝位置：垂直、曲线、曲面焊缝工件板厚：15mm材 料：碳钢、低合金钢、高合金钢等电 极：丝极2.54 mm带极600.5 mm板极8060至10120 mm熔化极送入导管：1015 mm,3）板极电渣焊,板极可以是铸造的也可以是锻造的。板极电渣焊适于不宜拉成焊丝的合金钢材料的焊接和堆焊。,应用范围,目前多用于模

4、具钢的堆焊、轧辊的堆焊等。,二、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：,1.电渣焊执行机构包括送丝机构、摆动机构、上下行走机构等。,由于电渣焊过程无电弧放电，过程较稳定，所以一般采用平特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。,3.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 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。,2.焊接电源从经济方面考虑一般采用空载电压低、感抗小的平 特性交流电源。由于电渣焊焊接时间长，中间无停 顿，因此应按暂载率100%考虑。目前国内常用的有 BP131000和BP133000电渣焊变压器。,三、电渣焊的典

5、型应用及特点,1)优点,不开坡口，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200mm。焊剂消耗量只有埋弧焊的1/51/20，电能消耗量只有埋弧焊 的1/21/3。不易产生气孔、夹渣、裂纹等工艺缺陷。原因：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。,2）缺点 焊接过程中焊缝和热影响区在高温停留时间长，易产生晶粒 粗大和过热组织，引起接头力学性能降低。因此焊后应进行正火 和回火热处理，使工艺复杂化。,1.电渣焊的特点,2.应用,电渣焊主要用于大厚度，大截面的结构，不仅可焊碳钢、合金钢，也能焊铸铁以及铜铝等有色金

6、属。电渣焊特别适于焊一些曲面、圆筒型结构部件。,1）环形焊缝的电渣焊,2）电渣带极堆焊,3）电渣压力焊,4）铝的电渣焊,可焊材料：纯铝Ll99.5%（铝合金用电渣焊时材料的 强度和变形能力达不到要求）工件厚度：50mm熔池保护：石墨板（铜板的熔池保护会吸收过多的热量，易产生未熔合现象）焊 剂：NaF18.5%（铝焊接时）LiF30%NaCl45%SiO26.5%焊丝直径：5mm 焊接电流：100011000A 焊接电压：3542V,铝热焊（热剂焊）,一、铝热焊原理及设备,铝热焊是利用金属氧化物与铝之间的铝热反应所产生的过热，熔融金属来加热工件和填充接头而完成焊接的一种方法。,1.工作原理,焊接

7、前在坩埚中装以热剂，用高温火柴点燃，从而引起剧烈的化学反应熔化钢水，反应结束后热剂钢水和熔渣分离。熔渣浮在上面后，将热剂钢水浇注到铸型中，完成焊接。,化学反应产生的热量温度可达3000。在高温下铝作为还原剂被氧化，形成氧化铝（Al2O3）为基的熔渣浮在上面。熔融金属形成钢水。铝能还原铁、钛、硅、锰、铬、钒、钨等。,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。它的化学反应的一般表示式是：金属氧化物+铝 氧化铝+金属+热能,2.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、支架和整修工具等。,二、铝热焊的特点及应用,1.

8、特点,1）铝热焊设备简单，投资少，焊接操作简单，不需电源。2）适合于野外作业。3）接头质量是通过填加物来控制。4）缺点是焊缝金属为相当大的铸造组织，性能较差。,2.应用,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。,举 例,钢筋热剂焊的套管接头,钢筋热剂焊接,高 频 焊,一、高频焊原理,1）高频焊是利用流经工件连接面的高频电流所 产生的电阻热加热工件，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 接方法。2）高频焊时，焊接电流仅在工件上平行于接头 连接表面流动，而不是垂直于接头界面流动。3）高频电流穿透工件的深度，取决于电流频率，工件的电阻

9、率及磁导率。通常采用的频率范 围为300450KHz。4）高频焊主要利用集肤效应和邻近效应。,1.集肤效应,电流穿透深度与温度、频率的关系,集肤效应就是指向导体通以高频率交流电流时，大部分电流仅沿着导体表面层流动的一种现象。集肤效应通常用电流的穿透深度来度量。不同材料的电流穿透深度和频率的关系。,2.邻近效应,1）当高频电流在两导体中彼此反向流动或在一个往复导体中流动时，电流集中流动于导体邻近侧的一种现象。如图所示，对高频 电流而言，外包的邻近导体与金属板边缘间相当于构成了往复导体，其间形成的感抗小，而电流趋向走感抗最小的路径。,邻近效应的产生,2）邻近效应随频率而增高，随邻近导体与工件的愈加

10、靠近而愈加强烈，从而使电流的集中与加热程度更加显著。如图所示。,3）利用集肤效应又可控制高频电流流动路线的位置和范围。如图所示。,邻近导体位置对邻近效应的影响,用邻近导体控制高频电流流动的路线,4）在集肤效应和邻近效应的作用下，相邻两边金属端部更会迅速地被加热到熔化或焊接温度，然后在外加压力作用下，两零件就牢固地焊成一体。,长度较小零件的高频焊接原理,二、高频焊的分类,按高频电能导入方式可分：接触高频焊和感应高频焊。,1.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,高频接触焊的几种连接形式,2.感应高频焊,环型感应器：中频或高频,线型感应器：中频（10KHz）,优点：,

11、（1）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。（3）不存在电极触头开路（脱离接触）问题。,缺点：,（1）焊接时无效电流大，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。,为了减小无效电流，在管子内安放磁性材料（铁氧体磁性），增加管内壁的电抗，减小无效电流，提高焊接效率。,三、高频焊的特点及应用,1.特点,优点：（1）焊接速度高。150200M/min（2）热影响区小。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。（4）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）。,缺点：（1）电源回路的高压部分对人身与设备的安全有威胁。（2）维修费用高。(振荡管等元件的工作寿命短),2.应用,（1）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。（2）生产各种断面的型材或双金属板和一些机械产品。,