电渣焊工艺

熔嘴电渣焊工艺开发

1.前言

2.电渣焊原理、分类及特点

3.熔嘴电渣焊的焊接材料

4.熔嘴电渣焊设备及辅助机具

5.熔嘴电渣焊工艺方法

6.熔嘴电渣焊缺陷及防止措施

7.焊接试验设计安排

主要参考标准有：GB 14957-94《熔化焊用钢丝》

JBT 6967-1993 《电渣焊通用技术条件》

GBT 5293-1999 《埋弧焊用碳钢焊丝和焊剂》

CBZ 801-2007 《熔嘴电渣焊焊接工艺》

1．前言

随着近几年钢结构的快速发展，在建设领域钢结构工程得到广泛应用，箱型截面柱、梁也经常在实际工程中使用，箱型柱、梁横隔板与翼缘板、腹板之间焊缝设计一般均要求全熔透，这道焊缝的质量好坏往往成为工程质量好坏的关键点。

2．电渣焊原理、特点及分类

2.1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

和填充金属熔化形成焊缝的垂直位置焊接方法。

熔嘴电渣焊是一种利用电流通过导电的液体熔渣所产生的电阻热作为热源使金属熔化的熔焊方法，是电渣焊的一种。该方法焊接较厚的工件，只要求工件边缘保持一定的装配问隙，不需要坡口，就可以一次成形，效率高，金属熔池凝固速率低，熔池中的气体和杂质容易浮出，不易产生气孔和夹渣等缺陷，因此特别适用于建筑钢结构箱形梁(柱)隔板部位焊口的焊接。它利用焊丝和固定在工件间隙中并与工件绝缘的熔化嘴（俗称电渣焊条）共同作为熔化电极。当焊接启动后，焊丝与引弧板接触产生电弧，利用电弧的热量使助焊剂熔化并形成液态熔渣，熔池达到一定深度时降低焊接电压并增加焊丝送进速度，这样会使焊丝插入渣池熄灭电弧而转入电渣焊过程，熔化嘴和不断送入熔化嘴内的焊丝一起熔化作为填充金属，使渣池逐渐上升(因铁水重渣池轻，熔渣自然上升)而形成焊缝。详见图1.1所示。

图1电渣焊隔板部位焊口示意图

2.2与其他熔化焊相比，电渣焊有以下特点：

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不需要开坡口，便可一次焊接成形，生产率高。适合于18mm-50mm厚工件焊接，甚至更厚的工件焊接。

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。

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，一般不易产生气孔和夹渣等缺陷，焊接质量容易得到保证。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。

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，这是电渣焊的主要缺点。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。

2.3 电渣焊一般根据时所采用的电极种类进行分类，见图2。

电渣焊熔嘴电渣焊

板极电渣焊丝

极

电

渣

焊

板

状

熔

嘴

电

渣

焊

管

状

熔

嘴

电

渣

焊

接

触

电

渣

焊

带

极

电

渣

堆

焊图2电渣焊分类图

3．熔嘴电渣焊的焊接材料

电渣焊需要的焊接材料有：焊丝、焊剂、引弧剂、管状熔嘴

3.1 焊丝：选用与母材Q235相匹配的钢焊丝满足GB 14957-94《熔化焊用钢

丝》规定。焊丝直径的选择根据板厚确定，每个厂家有自己的经验和习惯，通常推荐20mm板厚选用直径2.4mm焊丝10mm熔嘴，25mm厚板选用直径3.2mm 焊丝12mm熔嘴。可以参考JBT 6967-1993 《电渣焊通用技术条件》表9和表10的规定。

3.2 焊剂：选用HJ431或SJ101,满足GBT 5293-1999 《埋弧焊用碳钢焊丝和

焊剂》规定。使用前应按规定进行烘干处理。

3.3 引弧剂：选用自制铁丸、自制的埋弧焊丝小颗粒等，也可以用专用引弧

剂YF-150。专用引弧剂配方：焊剂粉末50%、镁粉25%、硝酸钾25%。引弧剂的主要作用是在引弧板中形成电渣同时对母材进行预热。

3.4 管状熔嘴：管状熔嘴由钢管外面涂以药皮而成。钢管为20号无缝钢管，

可选14mm×4mm，12mm×3mm，10mm×3mm。药皮成分见表3，根据不同需要，可在药皮内添加合金元素。熔嘴外壁的药皮可以起自动补充熔渣和向焊接金属中过度一定量合金元素的作用，有利于化学成分的调节，而且可以细化晶粒，改善焊缝的组织和性能，若钢管无药皮，可以随时加入适量的专用焊剂。

详见JBT 6967-1993 《电渣焊通用技术条件》

表1熔嘴药皮成分

4．熔嘴电渣焊设备及辅助机具

熔嘴电渣焊设备及辅助机具主要包括焊接机架、电源、送丝机、机头、辅具。

4.1 焊接机架：以悬臂焊接机为基础模板，进行改装以满足电渣焊对焊枪位

置调整和熔嘴固定的需要。应包含控制系统和机械系统两部分。

4.2 电源：采用米勒直流电源SUBARC DC800进行调试，此电源具有CC、CV

模式可选，100%暂载率电流可达650A，44V 。通常电渣焊的电流要求

400A-600A，电压33V-46V，此电源基本可以满足电渣焊需要。

4.3 送丝机：采用米勒RAD400送丝机，送丝速度0.5-10m/min，承载能力100V、

1000A，具有两个方向调节功能，可以满足使用。

4.4 机头：熔嘴式电渣焊的熔嘴需要具有前后、左右、上下调整功能，熔嘴

需要能够固定到送丝机上，需要对公司现有机头进行改造以满足调节功能。

4.5 辅具：千斤顶或试件底部压紧固定装置、玻璃目镜、引弧板（引弧铜块

或钢板自制）、引出板（引出铜块、耐火砖或钢板自制）、砂轮机等。

图3引弧器、息弧器图样

图4引弧器收弧器的安装

5．熔嘴电渣焊工艺方法

5.1 熔嘴式电渣焊焊接过程可分为三个阶段：

引弧造渣阶段

开始电渣焊时，电极和起弧槽之间引出电弧，将不断加入的固体焊剂熔化，在起弧槽、挡板之间形成液态熔渣，当熔渣达到一定深度后，电弧熄灭，转入电渣焊过程。在引弧造渣阶段，电渣过程不够稳定，渣池温度不高，焊