材料连接设备及工艺 教学课件 作者 杨立军_ 第8章.ppt

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1、第8章电渣焊CollegeofMaterialsScienceandEngineeringTianjinUniversity8.1电渣焊概述8.1.1电渣焊的基本原理电渣焊(ESW，electroslagwelding)是利用电流通过液体熔渣所产生的电阻热进行焊接的方法，图8-1为电渣焊示意图。图8-1电渣焊示意图1—焊件2—焊缝冷却成形滑块3—金属熔池4—渣池5—电极（焊丝）6—焊缝7—冷却水管8—金属熔滴9—焊件熔化金属8.1.2电渣焊的特点与一般的电弧焊相比，电渣焊具有以下特点。(1)大厚工件可以一次焊接成形，能耗低，生产率高(2)电渣焊焊缝产生气孔、夹杂的倾向较低，焊缝金

2、属的纯度较高(3)电渣焊可以在较大范围内调节焊缝的成形系数、化学成分及力学性能(4)电渣焊时，不宜产生淬硬组织，裂纹的产生倾向小，但晶粒易粗化(5)电渣焊要求连续性操作，中间不能停顿。因此不适合于焊接薄件和短焊缝。8.1.3电渣焊的分类及应用根据焊接时使用的电极形状，电渣焊可以分为丝极电渣焊、熔嘴电渣焊、板极电渣焊和带极电渣焊。各种电渣焊方法特点及应用范围如表8-1所示。表8-1各种电渣焊方法特点及适用范围焊接方法电极特点适用范围丝极电渣焊焊丝规范参数较多，调节方便，熔宽和熔深易控制；不适合于复杂结构的焊接焊接厚度≤450mm的普通结构钢、低合金钢、中高碳钢、合金钢等直缝、环缝、大

3、截面结构熔嘴电渣焊板状熔嘴（由钢板和钢管点焊成），固定在接头间隙送丝机安装在焊缝上部，适合复杂结构的焊接；设备简单，不易产生故障，操作方便，适合于大截面电渣焊。焊接厚度≥80mm的普通结构钢、低合金钢、中高碳钢等大截面结构、箱形结构管状由固定在接头间隙的涂料钢管和不断送进的焊丝构成管板表面涂有绝缘涂料，装配间隙可缩小，节省焊接材料，提高生产率，减轻工人劳动强度；适合于较薄的焊件及曲线、倾斜焊缝的焊接；通过管极涂料，可适当向焊缝金属渗合金焊接厚度≤120mm的普通结构钢、低合金钢、中碳钢等箱形结构板极电渣焊轧制板、铸造板、锻造板条等适合于拉轧材料的焊接；板极过长，设备过高，操作困难，

4、不适合长焊缝焊接。操作较复杂，普通材料焊接中应用不多。焊接合金钢、模具钢、铸铁、合金钢等的大截面结构及模具堆焊带极电渣焊带状电极堆焊层熔合好，表面光滑、平整，焊后不需机加工各种材料的核电站压力壳、蒸发器以及加氢反应器等化工容器的内壁不锈钢堆焊8.2电渣焊的热源及冶金特点8.2.1电渣焊的热源及结晶特点热源电流通过液态渣池所产生的大量电阻热作为电渣焊的热源，可以用于加热熔化焊丝和母材。与电弧相比，渣池的温度较低，热量分布均匀，体积较大。2.结晶特点结晶速度缓慢，焊缝的一次结晶组织为粗大的树枝状组织，焊接热影响区也严重过热，晶粒粗大，有魏氏组织产生，使焊接接头的塑性和韧性降低。8.2.

5、2电渣焊的冶金特点与电弧焊相比，电渣焊的温度较低且热量分布较为均匀，其冶金反应的剧烈程度较低。由于在熔滴穿过渣池时能与熔渣成分接触，且熔渣与金属熔池的上表面接触时间长，金属熔池的存在时间也较长，因此冶金反应进行的较为充分。在电渣焊中，由于渣池的温度较低，因此合金元素的烧损不严重，一般不需要通过焊剂或焊丝向熔池过渡合金元素进行渗合金。表8-2为采用碱性焊剂时合金元素的过渡情况，由表可以看出合金元素的烧损很轻微。表8-2采用Al2O3-CaF系统碱性焊剂电渣焊的合金元素过渡情况（%）名称CSiMnSPCrNiMoCu工件0.380.310.390.0100.0160.903.250.2

6、80.09板极0.370.300.390.0110.0140.953.00.290.10焊缝0.370.240.370.0060.0130.953.00.300.11表8-3焊剂成分与渣成分的比较熔渣成分/%SiO2Al2O3CaOMgOMnOFeOCaF2P焊剂36032.629.47.67.0225.31.615.90.038渣29.07.07.85.530.67.712.50.00748.3电渣焊的焊接材料8.3.1焊剂在电渣焊过程，焊剂熔化形成渣池，并起到热源作用；同时具有一定深度的液态渣池始终处于金属熔池上表面，可以隔离空气避免金属发生氧化和氮化反应，对金属熔池起到机械保

7、护作用；熔渣与液态金属间具有冶金作用。根据焊剂在电渣焊中的作用，为了使电渣焊过程稳定并能进行达到良好的焊接接头，对电渣焊焊剂的性能有如下要求。(1)导电性表8-4典型焊剂的熔化温度及电导率焊剂类型渣系熔化温度/℃2000℃时电导率/Ω-1•cm-1高锰高硅HJ431SiO2（40~44%）-MnO（34~38%）约11603.0~3.5HJ430SiO2（38~45%）-MnO（38~47%）-CaF2（5~9%）约11503.0低锰中硅中氟HJ250SiO2（18~