带极电渣堆焊设备和材料的优越性

2023-06-26 理论教育版权反馈

【摘要】：焊剂带极电渣堆焊的热量来源于导电熔渣的电阻热，所以熔渣的导电性是建立稳定堆焊过程的一个关键因素。2）焊接电压：焊接电压也是带极电渣堆焊的一个重要参数。11）焊接位置：带极电渣堆焊的焊接位置即母材的倾斜方向对熔深、稀释率和焊道形状的影响较大，若母材倾斜角度不当会有产生未熔合的危险。带极电渣堆焊推荐采用平焊和略微倾斜的上坡焊。

1.弧焊电源

电渣堆焊工艺除了热源是熔渣的电阻热外，其他方面与埋弧堆焊工艺十分相似。因此可以将一般的埋弧堆焊焊机改造成电渣堆焊焊机。由于电渣堆焊采用较高的电流密度。所以电源容量应足够大。如60mm×0.5mm带极，焊接电流1500A，100%暂载率；90mm×0.5mm带极，焊接电流2000A，100%暂载率；120mm×0.5mm带极，焊接电流达2500A，100%暂载率。

弧焊电源采用恒压特性的直流电源。堆焊时采用直流反接，对于容量较小的电源，可采用并联连接，以获得足够的电流。

2.焊接材料

（1）带极电渣堆焊具有稀释率低的特点，为了获得特定成分和性能的堆焊层，与埋弧堆焊带极相比，所用带极的化学成分有所不同，一般第一层堆焊使用合金含量高的带极，以降低母材的稀释影响。按照所要求的堆焊层类型和厚度，可采用单层堆焊，也可采用多层堆焊。

（2）焊剂带极电渣堆焊的热量来源于导电熔渣的电阻热，所以熔渣的导电性是建立稳定堆焊过程的一个关键因素。焊剂中添加氟化物可以增加熔渣的导电性，电渣堆焊焊剂中含有大量的氟化物和氧化物，如CaF₂、NaF、Na₃AlF₆和AlF₃或TiO₂和FeO。电渣堆焊焊剂的导电性要比普通埋弧堆焊高5～6倍，但是焊剂中氟化物含量的增加会使熔渣的粘度降低。

焊剂中应保持较低的SiO₂含量，以防止产生SiF₄气体。焊剂颗粒尺寸控制在0.28～1.00mm（18～60目），即最少90%的焊剂要通过18目（约1mm），最多10%的焊剂通过60目（约0.28mm），而典型埋弧堆焊焊剂颗粒尺寸一般在0.45～1.42mm（14～40目）。

（3）带极电渣堆焊焊接参数主要焊接参数如下：

1）焊接电流：在带极电渣堆焊中电流是控制带材熔化速度的一个最重要的参数。熔敷速度和熔深随电流增大而线性增加，即在给定电压和焊接速度的前提下，随着焊接电流的增加，熔敷率增加，熔深、焊道宽度和厚度也随之增加，由于稀释率取决于熔敷率和熔深，综合效果是导致稀释率略有降低。在某一电流范围内，可达到平稳的堆焊过程，如对于60mm×0.5mm带极，焊接电流在1100～3000A之间；对于90mm×0.5mm带极，焊接电流在1650～4500A之间。焊接电流过大，在低电压时容易产生短路或在高电压下产生飞溅；焊接电流过小，则堆焊层易产生咬边。

2）焊接电压：焊接电压也是带极电渣堆焊的一个重要参数。电压控制着带极进入渣池的深度，由于渣池的深度一般较浅（3～6mm），所以要达到稳定的堆焊条件，焊接电压必须保持在一个很窄的范围内。低于24V时，带极容易粘在基本金属上，导致短路；高于28V时，带极会在焊剂表面燃弧，飞溅增加。焊接电压通常为24～28V。随着焊接电压增加，熔深、焊道宽度和厚度增加，熔敷率随电压的升高稍有增加，稀释率略有下降。

3）焊接速度：只有当熔融的渣池和带极之间保持足够的接触面积时，电渣堆焊过程才能稳定。焊接速度对堆焊焊道几何形状和稀释率有很大的影响。焊接速度过快会造成带极与未经充分加热过的渣相接触，导致断续的埋弧燃弧和焊接过程的不稳定；同时速度过快使堆焊层厚度低于4mm，会引起咬边。焊接速度过慢，而使堆焊层厚度高于6mm，堆焊层金属对基体的润湿角过陡，在焊道搭边处容易引起夹渣；焊接速度增加，焊道宽度和堆焊层厚度降低，熔深和稀释率增加。最佳焊接速度范围为152～203mm/min，对应的稀释率约为11%。

4）带极伸出长度：带极伸出长度可在25～40mm之间变化而不影响工艺稳定性，对焊道几何形状、熔深、稀释率和熔敷率的影响不是很大。

5）焊剂堆敷层厚度：通常焊剂层厚度应该大于带极伸出长度0～5mm。焊剂堆敷层厚度增加，稀释率和焊剂消耗将有适当增加，飞溅减小。焊剂堆敷层厚度一般为30～35mm。

6）焊道搭边量：为了得到平整的焊道表面，应严格控制焊道搭边量、焊道厚度和边缘润湿角度。焊道越厚，润湿角越陡，所需搭边量就越小，对厚4～5mm的焊道，焊道搭边量至少为8～9mm。

7）带极厚度：因为带极的电阻与横截面积成反比，故薄带比厚带产生的热较多。因此，薄的带极可以在电流值低的情况下产生稍高的熔敷率。随着带极厚度的减小，熔深稍有降低，稀释率略有下降，其原因是对于相同的热输入，薄的带极所产生的熔敷金属量要比厚的带极多，但是在较高的电流下采用较厚的带极可以获得更高的生产率。

8）带极宽度：电渣堆焊通常使用宽带极以提高生产率。然而，宽度超过60mm的带极可能造成咬边。在采用相同电流密度情况下，随着带宽的增加，熔敷率近似线性地增加。熔敷率的效率（熔敷率除以热输入）随带极宽度的增加而趋于降低，这是由于带极两侧转化成熔化电极的热能较小，熔深也随带极宽度的增加而稍有下降，熔深在堆焊层的两侧稍大些，因此，稀释随着带极宽度的增加而减小。

9）焊带表面粗糙度：带极表面粗糙度值越小，则其表面吸附的杂质就越少，有利于提高堆焊层的质量。

10）带极和母材的化学成分：带极的物理特性如电阻率和热焓是化学成分的函数，电阻率高则热焓变化低，而使熔敷率高，熔深浅，稀释率降低。母材成分对熔深有一定影响。对于同一类型的焊材和母材，成分的适当变化所产生的影响不是很大。

11）焊接位置：带极电渣堆焊的焊接位置即母材的倾斜方向对熔深、稀释率和焊道形状的影响较大，若母材倾斜角度不当会有产生未熔合的危险。为避免产生未熔合，平面堆焊熔深应超过5%，曲面堆焊熔深应超过10%。从下坡焊、平焊到上坡焊，母材稀释随之增大。与平焊比较，下坡焊时焊层较薄，呈凹形，且焊道较宽，上坡焊时焊层较厚，呈凸形，且焊道较窄。带极电渣堆焊推荐采用平焊和略微倾斜的上坡焊（0°～2°）。但为了进一步降低稀释，轻微的下坡焊（≥-1°）也是可以的。

（4）外加磁控装置的作用在带极堆焊（直流反接）过程中，电流自身磁场产生的电磁力驱使熔渣和熔融金属流动到焊道中心，这种“收缩效应”导致咬边缺陷，特别是对于宽度大于60mm的带极。为了得到满意的焊道成形，可以通过附加外磁场，产生与焊接电流产生的电磁力方向相反的电磁力来抵消“收缩效应”，防止咬边的产生。

磁控装置产生的外加磁场方向对焊道成形十分重要，磁场装置的S极必须位于带极堆焊方向的左侧。外加磁场能够控制熔池的流动方向和速度，同样也影响焊道宽度、厚度和边缘润湿角，影响熔深和焊道截面形状。

实际上往往在磁控装置的两线圈中通入不同的电流值，以获得截面对称、尾部平整或微凹的堆焊焊道，可以用焊道截面的形状来评判外加磁场强度是否合适。

带极电渣堆焊设备和材料的优越性

相关推荐