带极堆焊的技术.pptx

会计学1带极堆焊的技术带极堆焊的技术1.带极埋弧带极埋弧/电渣堆焊的电渣堆焊的起源起源n n带极埋弧堆焊由带极埋弧堆焊由Campbell,H.C.and Campbell,H.C.and Johnson,W.C.Johnson,W.C.发明，发明，并于并于19561956年取得了年取得了专利，开始应用。专利，开始应用。n n带极电渣堆焊带极电渣堆焊1971 1971 年由德国人年由德国人SeidelSeidel G G 和和HessHess H H发明，发明，并开始逐步取代带并开始逐步取代带极埋弧堆焊。极埋弧堆焊。第1页/共30页2.带极堆焊与丝极堆焊的带极堆焊与丝极堆焊的对比对比 带极堆焊的原理与丝极堆焊基本相同。最主要的区别在于使用宽带带极堆焊的原理与丝极堆焊基本相同。最主要的区别在于使用宽带极取代了丝极。同时，增加一套带极堆焊机头，机头通过拓宽导电嘴极取代了丝极。同时，增加一套带极堆焊机头，机头通过拓宽导电嘴宽度来保证连续的焊带进给并提供有效的工作电流。宽度来保证连续的焊带进给并提供有效的工作电流。带极相对丝极的主要的优势可以归纳为：带极相对丝极的主要的优势可以归纳为：n n非常均匀的焊道熔深非常均匀的焊道熔深n n更低的母材稀释率水平，允许以更少的堆焊层达到化学成分及性能要更低的母材稀释率水平，允许以更少的堆焊层达到化学成分及性能要求求n n更高的熔敷效率，意味着更高的生产率更高的熔敷效率，意味着更高的生产率n n均匀的熔敷金属的化学成分均匀的熔敷金属的化学成分n n因为堆焊层没有集中的凝固线，因为堆焊层没有集中的凝固线，所以堆焊层具有更小的裂纹敏感性所以堆焊层具有更小的裂纹敏感性n n非常平滑的堆焊层表面，可减少堆焊焊道数量及搭接数量非常平滑的堆焊层表面，可减少堆焊焊道数量及搭接数量n n高的可重复生产力高的可重复生产力带极相对丝极，较少的一些不足如下：带极相对丝极，较少的一些不足如下：n n更高的焊接热输入更高的焊接热输入n n工件的尺寸有限制（母材的厚度限制或者母材的内径要求）工件的尺寸有限制（母材的厚度限制或者母材的内径要求）n n要求增加电源容量（更高的电流）。要求增加电源容量（更高的电流）。第2页/共30页3.带极埋弧堆焊的原理带极埋弧堆焊的原理焊带送进焊剂母材金属焊缝金属凝固渣壳液态熔渣导电嘴焊带通过电弧进给到熔池中，电弧所产生的热用来熔融焊带、焊剂及母材。在熔池上方熔融的焊剂形成一个保护渣壳.第3页/共30页4.带极电渣堆焊的原理带极电渣堆焊的原理送进焊带焊剂母材金属焊缝金属凝固渣壳液态熔渣水冷导电嘴带极电渣堆焊非常类似于带极埋弧堆焊。但不需要电弧，焊带就进给到熔池中。而且，焊剂也形成了保护渣壳。与埋弧带极堆焊的渣壳不同，电渣带极堆焊的渣壳在液态时是可导电的。凝固状的渣壳电阻热效应提供该焊接方法所必需的热量。而仅当电渣带极堆焊起始时，电弧会出现。因为只要产生了足够的具备电导性的渣壳，同时渣壳的电阻比电弧的电阻更小，那么电弧就会消失。在电渣带极堆焊中，焊剂仅仅供给在焊带的前方。在焊带的后面，可以看见敞开熔池，并可看见红外线。第4页/共30页5.带极堆焊具有较低的熔带极堆焊具有较低的熔深深带极埋弧堆焊带极电渣堆焊焊带送进堆焊方向干伸长焊剂斗母材熔融渣凝固渣堆焊方向焊带送进干伸长母材熔融渣凝固渣带极埋弧堆焊的母材熔深一般11.5mm带极电渣堆焊的母材熔深一般0.30.4mm焊剂斗焊剂斗第5页/共30页6.带极堆焊具有低的稀释率带极堆焊具有低的稀释率稀释率=B/(A+B)焊接方法焊接方法稀释率稀释率SMAWSMAW2530%2530%SAWSAW2535%2535%带极带极SAWSAW1825%1825%带极带极ESWESW812%812%金属熔焊或堆焊时，熔敷金属被稀释的程度，用母材或预先堆焊层金属在焊缝焊缝金属中所占的百分比(即熔合比)来表示。带极堆焊的焊缝一般高度为35mm，可以从焊缝的厚度快速地推断出稀释率。如带极埋弧堆焊的焊缝高度为4mm时，其稀释率为(11.5)/(4+11.5)20%。第6页/共30页7.带极堆焊具有高的熔敷效率带极堆焊具有高的熔敷效率焊接电流焊接电流熔敷效率熔敷效率 焊带宽度焊带宽度平均焊接电流平均焊接电流焊道宽度焊道宽度焊道厚度焊道厚度熔敷效率熔敷效率15mm15mm200A/350A200A/350A1819mm1819mm35mm35mm20mm20mm250A/400A250A/400A2324mm2324mm35mm35mm30mm30mm370A/600A370A/600A3237mm3237mm35mm35mm710Kg/h,1016Kg/h710Kg/h,1016Kg/h60mm60mm750A/1200A750A/1200A6368mm6368mm35mm35mm1216Kg/h,1530Kg/h1216Kg/h,1530Kg/h90mm90mm1100A/1800A1100A/1800A9399mm9399mm35mm35mm1524Kg/h,2840Kg/h1524Kg/h,2840Kg/h120mm120mm1400A/2400A1400A/2400A124128mm124128mm35mm35mm2332Kg/h,3952kG/h2332Kg/h,3952kG/h第7页/共30页8.带极堆焊层熔敷金属的均匀同一性带极堆焊层熔敷金属的均匀同一性熔敷金属距熔合线的距离合金成分的百分比母材金属n n研究表明研究表明(用用EDAX)EDAX)，对于埋弧带极堆焊层及对于埋弧带极堆焊层及电渣带极堆焊层熔合线电渣带极堆焊层熔合线上分别在上分别在250m 250m 及及 150 150 mm处，其化学成分已经处，其化学成分已经达到了堆焊层的平均水达到了堆焊层的平均水平。平。意味着要带极堆焊意味着要带极堆焊满足堆焊层下满足堆焊层下3mm 3mm 处的处的化学成分达到石化行业化学成分达到石化行业中相关技术规范要求是中相关技术规范要求是很轻易的。很轻易的。第8页/共30页9.带极电渣堆焊与带极埋弧堆焊相比带极电渣堆焊与带极埋弧堆焊相比n n特殊焊剂特殊焊剂(高的高的CaF2CaF2比例比例,一般一般 30%)30%)。n n单侧焊剂供给单侧焊剂供给(后方不加焊剂后方不加焊剂)。n n没有电弧，没有紫外线产生。没有电弧，没有紫外线产生。n n敞开式焊接熔池允许焊道排出杂质、气体。敞开式焊接熔池允许焊道排出杂质、气体。n n相对埋弧焊，更低的焊道熔深及更小的母材稀释率相对埋弧焊，更低的焊道熔深及更小的母材稀释率水平。水平。n n在连续的焊接热输入情况下，电渣焊的熔敷效率几在连续的焊接热输入情况下，电渣焊的熔敷效率几乎两倍于埋弧焊。乎两倍于埋弧焊。n n相对埋弧焊，更低的焊剂消耗。相对埋弧焊，更低的焊剂消耗。第9页/共30页10.典型的带极堆焊机头结构典型的带极堆焊机头结构焊剂斗焊剂斗导电嘴导电嘴磁极磁极送丝电极送丝电极磁控线圈磁控线圈送丝轮送丝轮电渣堆焊的导电嘴为整体水冷式。电渣堆焊的导电嘴为整体水冷式。第10页/共30页11.带极堆焊的重要焊接参数带极堆焊的重要焊接参数电流电流焊接电流和电流密度：焊接电流和电流密度：n n为获取最佳的操作工艺性能，埋弧带极堆焊及电渣带极为获取最佳的操作工艺性能，埋弧带极堆焊及电渣带极堆焊均采用直流反接（堆焊均采用直流反接（DCEPDCEP）的电流极性。）的电流极性。n n如采用直流正接（如采用直流正接（DCEN)DCEN)，将导致更浅的熔深及更厚，将导致更浅的熔深及更厚的堆焊层，则提升在焊道搭接处出现焊接缺陷的风险。的堆焊层，则提升在焊道搭接处出现焊接缺陷的风险。同时，直流正接极性将导致更高的飞溅从而影响熔合。同时，直流正接极性将导致更高的飞溅从而影响熔合。n n对于埋弧带极堆焊，标准的电流密度（每个焊带单位上对于埋弧带极堆焊，标准的电流密度（每个焊带单位上的电流通量）应为的电流通量）应为 2025 A/mm2,2025 A/mm2,同时对于电渣带极堆同时对于电渣带极堆焊，标准的电流密度应该为焊，标准的电流密度应该为 4045 A/mm24045 A/mm2。对于埋弧。对于埋弧带极堆焊及电渣带极堆焊时采用带极堆焊及电渣带极堆焊时采用60mm 60mm 带宽焊带情况下，带宽焊带情况下，标准的工作电流分别为标准的工作电流分别为750A 750A 及及1250A 1250A。n n必须指出的是电流密度和焊接电流是两个相对独立的参必须指出的是电流密度和焊接电流是两个相对独立的参数。如其它工艺参数保持不变，为保证连续的焊道，采数。如其它工艺参数保持不变，为保证连续的焊道，采用大电流时必须采用高速焊。显然这个高速也不是没有用大电流时必须采用高速焊。显然这个高速也不是没有极限，因为太高的电流和焊接速度会增加稀释率和飞溅极限，因为太高的电流和焊接速度会增加稀释率和飞溅水平。同时也会影响焊道的成型。对于水平。同时也会影响焊道的成型。对于60mm 60mm 带宽焊带，带宽焊带，极限电流为极限电流为2000A2000A，极限电流密度为，极限电流密度为67 A/mm267 A/mm2。熔深熔深稀释率稀释率熔敷效率熔敷效率电流电流电流电流电流电流熔深熔深稀释率稀释率第11页/共30页12.带极堆焊的重要焊接参数带极堆焊的重要焊接参数电压电压工作电压：工作电压：n n对于埋弧带极堆焊和电渣带极堆焊来说，对于埋弧带极堆焊和电渣带极堆焊来说，很重要的一点是要保证尽可能连续的电压很重要的一点是要保证尽可能连续的电压(电源应为恒压或平特性电源应为恒压或平特性)，一般来说：允，一般来说：允许最大的电压波动为许最大的电压波动为1 V1 V。n n电压的合理选择取决于带极堆焊中所采用电压的合理选择取决于带极堆焊中所采用的焊剂。的焊剂。n n 过高的电压将导致突然的飞溅及不稳定过高的电压将导致突然的飞溅及不稳定的熔合。的熔合。n n同时过低的电压将增加短路的风险，而短同时过低的电压将增加短路的风险，而短路的话焊带将连在母材上。路的话焊带将连在母材上。n n非常关键的一点是工作电压应为在机头导非常关键的一点是工作电压应为在机头导电嘴与工件间的实测值，因为伏特表上所电嘴与工件间的实测值，因为伏特表上所显示的数值可能没有考虑到电缆线上的电显示的数值可能没有考虑到电缆线上的电压损失。压损失。熔深熔深熔敷效率熔敷效率稀释率稀释率熔熔深深稀稀释释率率电压电压电压电压电压电压第12页/共30页13.带极堆焊的重要焊接参数带极堆焊的重要焊接参数速度速度堆焊速度：堆焊速度：n n堆焊速度和焊接电流同时发生作用，这个参数对堆焊层的尺寸，熔深，稀释率及焊接热输入都有相当关堆焊速度和焊接电流同时发生作用，这个参数对堆焊层的尺寸，熔深，稀释率及焊接热输入都有相当关键的影响。键的影响。n n对于埋弧带极堆焊，焊接速度介于对于埋弧带极堆焊，焊接速度介于1010到到18cm/Mmin18cm/Mmin之间，这个焊接参数可以堆出之间，这个焊接参数可以堆出35mm35mm厚的焊道。厚的焊道。n n对于电渣带极堆焊，焊接速度介于对于电渣带极堆焊，焊接速度介于1515到到25 cm/min25 cm/min之间，同时采用普通的电流密度之间，同时采用普通的电流密度 (40A/mm2)(40A/mm2)，不采用更不采用更进一步的特定的焊接工艺来矫正，这个焊接参数可以堆出进一步的特定的焊接工艺来矫正，这个焊接参数可以堆出35.5mm35.5mm厚的焊道，因此可以运用到电渣带极厚的焊道，因此可以运用到电渣带极堆焊工业应用中。堆焊工业应用中。n n当堆焊层低于当堆焊层低于3 mm3 mm时时,稀释率的水平将显著增加，同时焊道成型将变差，还可能出现咬边并增加飞溅。稀释率的水平将显著增加，同时焊道成型将变差，还可能出现咬边并增加飞溅。n n而当堆焊层厚度高于而当堆焊层厚度高于5.5 mm5.5 mm时，将很难在搭接处保证良好的熔合并更难脱渣。时，将很难在搭接处保证良好的熔合并更难脱渣。焊接速度与稀释率的关系焊接速度与稀释率的关系(ESW)(ESW)稀释率稀释率速度速度焊接速度与熔深的关系焊接速度与熔深的关系(ESW)(ESW)溶深溶深 速度速度可以看出，速度越快，焊道的厚度越薄，稀释率也越高。采用过高的焊接速度得到薄的焊道，可能会使焊缝的化学成分不合格。可以看出，速度越快，焊道的厚度越薄，稀释率也越高。采用过高的焊接速度得到薄的焊道，可能会使焊缝的化学成分不合格。第13页/共30页14.带极堆焊的重要焊接参数带极堆焊的重要焊接参数干伸长干伸长干伸长度：干伸长度：n n干伸长度表示导电嘴与焊带端部之间的长度。埋干伸长度表示导电嘴与焊带端部之间的长度。埋弧带极堆焊的干伸长度一般介于弧带极堆焊的干伸长度一般介于20mm 20mm 到到35 mm 35 mm 之间，同时电渣带极堆焊的干伸长度介于之间，同时电渣带极堆焊的干伸长度介于 25 mm 25 mm 到到 40 mm 40 mm 之间。之间。一般这个因素的影响比较小：一般这个因素的影响比较小：即增加干伸长度时，稀释率会轻微下降，同时熔即增加干伸长度时，稀释率会轻微下降，同时熔敷效率会轻微增加。敷效率会轻微增加。n n在工业应用中，为避免虚焊及未熔合建议保证最在工业应用中，为避免虚焊及未熔合建议保证最低低56%56%的稀释率。的稀释率。干伸长干伸长稀释率稀释率SAWSAWESWESW30mm30mm25%25%9%9%40mm40mm20%20%6.4%6.4%50mm50mm15%15%4.2%4.2%第14页/共30页15.15.带极堆焊的重要焊接参数带极堆焊的重要焊接参数带极堆焊的重要焊接参数带极堆焊的重要焊接参数焊剂高度焊剂高度焊剂高度焊剂高度焊剂覆盖厚度：焊剂覆盖厚度：n n典型情况下，焊剂典型情况下，焊剂覆盖厚度比带极的覆盖厚度比带极的干伸长度要高大约干伸长度要高大约5 mm5 mm。n n在埋弧带极堆焊过在埋弧带极堆焊过程中，如果焊剂覆程中，如果焊剂覆盖厚度过低，电弧盖厚度过低，电弧会变得不稳定同时会变得不稳定同时飞溅情况增加。飞溅情况增加。n n如果焊剂覆盖厚度如果焊剂覆盖厚度过高，焊剂会压在过高，焊剂会压在熔池上，给焊道留熔池上，给焊道留下印记，同时会增下印记，同时会增加焊剂消耗量，并加焊剂消耗量，并抑制了熔池排气从抑制了熔池排气从而导致气孔产生。而导致气孔产生。5mm5mm以上以上干伸干伸长长母材母材焊剂斗焊剂斗焊接方向焊接方向焊带送进焊带送进熔渣熔渣凝固渣凝固渣焊剂斗焊剂斗第15页/共30页16.16.带极堆焊的重要焊接参数带极堆焊的重要焊接参数带极堆焊的重要焊接参数带极堆焊的重要焊接参数焊接位置焊接位置焊接位置焊接位置焊接位置焊接位置:n n焊接位置上所允许变动的空焊接位置上所允许变动的空间很小，因为焊接位置对间很小，因为焊接位置对于稀释率水平及焊道的尺于稀释率水平及焊道的尺寸起着相当关键的影响。寸起着相当关键的影响。另外尽管允许最大不超过另外尽管允许最大不超过33上坡堆焊和下坡堆焊，但上坡堆焊和下坡堆焊，但平焊还是最好的位置选择。平焊还是最好的位置选择。稀释率稀释率筒体的旋转筒体的旋转 母材的倾斜母材的倾斜 第16页/共30页17.磁控装置的正确使用磁控装置的正确使用南极电流北极磁场运动第17页/共30页18.磁控装置的正确安装磁控装置的正确安装焊接方向焊接方向第18页/共30页19.不正确的磁控装置电不正确的磁控装置电流设置流设置此边有咬边此时，应增加出现咬边侧的磁控装置电流或减少另一侧的磁控装置电流。此时，应增加出现咬边侧的磁控装置电流或减少另一侧的磁控装置电流。不正确的焊缝凝固纹理不正确的焊缝凝固纹理后凝固后凝固先凝固先凝固若后凝固侧的焊缝高，说明后凝固侧的高度低若后凝固侧的焊缝高，说明后凝固侧的高度低(筒体是倾斜的筒体是倾斜的)。第19页/共30页20.正确的磁控装置电流正确的磁控装置电流设置设置焊接时，磁控装置的起始电流焊接时，磁控装置的起始电流:北极北极3.5A3.5A南极南极3A3A。通常北极的电流应比南极高。通常北极的电流应比南极高0.51A0.51A加磁场前加磁场前加磁场后加磁场后正确的焊缝凝固纹理正确的焊缝凝固纹理第20页/共30页21.不正确的磁控装置电流设置不正确的磁控装置电流设置此为两侧磁控装置电流设置过高此为两侧磁控装置电流设置过高而产生的现象，此时应同时减小而产生的现象，此时应同时减小两侧磁控装置的电流。两侧磁控装置的电流。第21页/共30页22.常见的焊接缺陷常见的焊接缺陷成形不良成形不良产生原因产生原因:nn磁控装置设置错误。磁控装置设置错误。nn堆焊机头剧烈升堆焊机头剧烈升/降降(转胎不良转胎不良)。nn电流波动过大。电流波动过大。nn错误的焊道搭接。错误的焊道搭接。nn焊剂的高度太高焊剂的高度太高(气体逸出困难气体逸出困难)。解决对策解决对策解决对策解决对策:nn正确设置磁控装置。正确设置磁控装置。nn导电嘴表面抛光、压紧。导电嘴表面抛光、压紧。nn检查地线及电源。检查地线及电源。nn设定正确的电流及极性。设定正确的电流及极性。nn 精确设定焊道搭接量。精确设定焊道搭接量。nn 降低焊剂的高度。降低焊剂的高度。第22页/共30页23.常见的焊接缺陷常见的焊接缺陷夹渣夹渣产生原因：产生原因：n n焊道的焊趾部位，形状不良。焊道的焊趾部位，形状不良。n n焊道的搭接量不合适。焊道的搭接量不合适。n n焊前的焊道清理不足。焊前的焊道清理不足。解决对策：解决对策：n n调整焊接参数，已得到焊趾部位适当倾斜的焊道。调整焊接参数，已得到焊趾部位适当倾斜的焊道。n n堆焊前，保持精确的焊道搭接量堆焊前，保持精确的焊道搭接量(若焊趾部位不良，应采用若焊趾部位不良，应采用25mm25mm的小的小焊道搭接量焊道搭接量)。n n使用钢丝刷或角磨清理焊道。使用钢丝刷或角磨清理焊道。易于产生夹渣易于产生夹渣不易产生夹渣不易产生夹渣第23页/共30页24.常见的焊接缺陷常见的焊接缺陷中心裂纹中心裂纹产生原因产生原因产生原因产生原因:n n使用了不正确的焊带。使用了不正确的焊带。n n使用了不正确的焊剂。使用了不正确的焊剂。n n搭接区域的不规则焊道斜坡。搭接区域的不规则焊道斜坡。n n焊剂高度过低。焊剂高度过低。n n不合适的焊接参数设置。不合适的焊接参数设置。n n不规则的焊道表面清理。不规则的焊道表面清理。n n使用了过高的电流。使用了过高的电流。n n层间温度过高。层间温度过高。解决对策解决对策解决对策解决对策:n n焊接前检查所使用的焊带和焊剂。焊接前检查所使用的焊带和焊剂。n n精确控制焊道的搭接量。精确控制焊道的搭接量。n n焊剂的高度应比焊带干伸长高焊剂的高度应比焊带干伸长高+5mm+5mm。n n开始焊接前，应固定焊接参数。开始焊接前，应固定焊接参数。n n表面应该清理干净。层间温度过高。表面应该清理干净。层间温度过高。第24页/共30页24.常见的焊接缺陷常见的焊接缺陷气孔气孔产生原因产生原因产生原因产生原因:n n焊剂潮湿。焊剂潮湿。n n焊剂不干净。焊剂不干净。n n堆焊前的表面不干净。堆焊前的表面不干净。n n熔池保护不良。熔池保护不良。解决对策解决对策解决对策解决对策:n n 确保焊剂已烘干。确保焊剂已烘干。n n 使用再循环焊剂之前，确认清洁。使用再循环焊剂之前，确认清洁。n n 焊前，清理待堆焊的表面。焊前，清理待堆焊的表面。n n 注意熔池的保护。注意熔池的保护。第25页/共30页25.常见的焊接缺陷常见的焊接缺陷咬边咬边产生原因产生原因产生原因产生原因:n n不正确的焊接参数不正确的焊接参数(电压电压过高，焊接速度过快过高，焊接速度过快)。解决对策：解决对策：解决对策：解决对策：n n使用正确的焊接参数使用正确的焊接参数(降低电压，降低焊降低电压，降低焊接速度接速度)。第26页/共30页26.常见的焊接缺陷常见的焊接缺陷沟槽沟槽产生原因产生原因产生原因产生原因:n n筒体旋转中发生漂移。筒体旋转中发生漂移。n n错误的磁控装置设置。错误的磁控装置设置。解决对策解决对策解决对策解决对策:n n抵消筒体旋转中的漂移。抵消筒体旋转中的漂移。n n正确设置磁控装置。正确设置磁控装置。第27页/共30页27.新进展新进展高速带极电渣堆焊高速带极电渣堆焊n要提高熔敷效率(千克/小时,平方米/小时)，必须提高堆焊速度，从而单位时间内更多的焊带被熔化，则焊接电流要相应提高。电流增加了，堆焊速度不变的话，堆焊层厚度会增加，所以为保持堆焊层的厚度不变，必须相应增加堆焊速度。然而对于不同种焊剂所允许承载的最大堆焊速度是不同的。解决的方法就是在焊剂中加入更多的CaF2，最高的速度可达45cm/min。n与普通焊剂相比，高速电渣焊焊剂可以在相同时间内堆焊出两倍数量的堆焊层。堆焊的高熔敷效率甚至可高达26 千克/小时 及1.1 平方米/小时。n如采用正确的参数，最低可在5mm 厚的板材上带极堆焊。第28页/共30页问题？问题？谢谢!第29页/共30页