帶極電渣堆焊是在帶極埋弧堆焊基礎上發展起來的，它利用導電熔渣的電阻熱熔化母材和焊帶。和帶極埋弧堆焊相比，帶極電渣堆焊有更高的熔敷率，更快的堆焊速度，更低的稀釋率，更低的焊劑消耗和更純淨的堆焊金屬。
基本介紹
- 中文名：帶極電渣堆焊
- 外文名：Electroslag surfacing with electrode
- 學科：機械工程
- 領域：工程技術
- 基礎：帶極埋弧堆焊
- 優點：更高的熔敷率等
簡介,工作原理,帶極電渣焊特徵,工藝參數,帶極電渣堆焊焊劑,磁控裝置,
簡介
帶極電渣堆焊是在帶極埋弧堆焊基礎上發展起來的，它利用導電熔渣的電阻熱熔化母材和焊帶。和帶極埋弧堆焊相比，帶極電渣堆焊有更高的熔敷率，更快的堆焊速度，更低的稀釋率，更低的焊劑消耗和更純淨的堆焊金屬。
工作原理
帶極電渣堆焊是把持電流利過液態熔渣所發作的電阻熱作為熱源，焊條將電極（焊絲或板極）和焊件概略消融，冷卻後組成堆焊層的工藝法子。起頭先在極板與評論底部之間引燃電弧，把持電弧熱使焊劑消融組成渣池後，電弧燃燒，熱源廉價由電弧熱過渡到熔渣電阻熱。因為消融的金屬密度大，下沉組成液體金屬熔池，熔渣密度小，浮於熔池下面，渣池籠蓋在金屬熔池概略，保護金屬熔池不被氣氛淨化。跟著電極的不竭消融，熔池中液體金屬和熔渣均不竭上升，離熱源較遠的下部液體金屬，在冷卻成形水套的強制冷卻下凝聚成堆焊層。電渣槽中產生的熱量熔化伸進電渣槽內的基體金屬和焊帶，電渣焊原理如圖1。
圖1電渣焊原理圖
圖1電渣焊原理圖
水冷夾鉗與埋弧帶極堆焊相比，熔融電渣良好的熱導率避免了電弧飛濺。焊劑的成分對熱導率、固化和粘性等都有影響。為了提高大電流下的熔敷層厚度，焊劑鹼度和氟化物含量通常很高，使其具有較高的導電性和較低的粘性。電渣槽的溫度大約為2300℃，形成了薄層的導電液態熔渣，並能熱輻射。由於大量的熱量積累，採用水冷夾鉗是非常有必要的。由於電流很大，所以ESW焊接機頭比帶極埋弧堆焊機頭重很多。
帶極電渣焊特徵
與帶極埋弧堆焊相比，ESW具有如下特點：
(1)熔敷率提高了60%-80%。
(2)由於熔深很淺(大約10%-15%的稀釋率)，只有一半稀釋到母材中。
(3)焊接電壓低(24-26V)。
熔敷率示意圖
熔敷率示意圖(4)電流和電流密度大(60 rain寬焊帶通過電流為1000-1250A，相應電流密度為33-42A/mm2)，尤其是高速焊劑允許焊接電流超過2000A，相應電流密度為70A/ram2。
(5)提高了焊接速度(50%-200%)，導致覆蓋面積提高。
(6)熱輸入量大致相同。
(7)焊劑燒損低(大約0.4-0.5kg/kg)。
(8)ESW焊焊縫金屬的固化速率很低，有利於氣孔逸出，減少氣孔缺陷。氧氣能夠從熔融的電渣池中逸出到表面；堆焊層金屬表面相當乾淨，從冶金學角度看，減少了熱裂和晶間腐蝕傾向。工業生產實際套用中，產品的焊縫表面相對基體金屬，具有較高的熔敷率和較低的稀釋率是非常重要的。帶極埋弧堆焊已經廣泛套用於表面大面積堆焊，但是電渣堆焊技術正在逐漸占據主導地位。
工藝參數
① 精確控制焊接電壓對帶極電渣堆焊具有重要意義，當電壓太低，有帶極粘連母材的傾向。電壓太高，電弧現象明顯增加，熔池不穩定，飛濺也增大，推薦的焊接電壓可在20～30V之間優選。
② 焊接電流對帶極電渣堆焊質量影響也較大。焊接電流增加，焊道的熔深、熔寬、堆高均隨這增加，而稀釋率略有下降，但電流過大，飛濺會增加。不同寬度的帶極應選擇不同的焊接電流，比如對φ75mm×0.4mm的帶極，電流可在1000～1300A之間優選。
③ 隨著焊接速度的增加，焊道的熔寬和堆高減小，熔深和稀釋率增加，焊速過高，會使電弧發生率增加，為控制一定的稀釋率，保證堆焊層性能，焊接速度一般控制在15～425px/min。
④ 帶級電渣堆焊時，母材傾角會影響稀釋率和焊道成形，一般推薦採用水平位置或稍帶坡度（1º～2º）的上坡焊為宜。
⑤ 其他一些參數的推薦值為：帶極伸出長度為25～35mm，焊劑厚度25～35mm，焊道搭接量5～10mm。
帶極電渣堆焊焊劑
獲得穩定電渣過程的另一個必要條件是焊劑必須具有良好的導電性。一般電渣堆焊焊劑的電導率需達2～3Ω-25px-1，為普通埋弧焊焊劑的4～5倍。國內外採用的電渣焊劑多為燒結型。焊劑電導率的大小，取決於焊劑組分中氯化物（NaF、CaF2、Na3AIF6等）的多少，當氯化物（質量分數）少於40%，堆焊過程為電弧過程，在40%～50%範圍大致是電弧、電渣聯合過程；當氯化物大於50%後，可形成全電渣過程。CaF2既是良好的導電材料又是主要的造渣劑，因此CaF2通常是電渣堆焊焊劑的主要成分。
帶極電渣堆焊焊劑
帶極電渣堆焊焊劑除了導電性外，焊劑還需有良好的堆焊工藝性（脫渣、成形、潤濕性）及良好的冶金特性（合金元素燒損小，不利元素增量少），適宜的粒度（一般比埋弧焊焊劑粒度細）。滿足上述要求，已用於生產的焊劑種類很多，如有國外的FJ-1（日本）、EST122（德國）、Sandvik37S（美國）；國產的SJ15、SHD202等等。
比如，ESAB公司生產的OKFlux 10.10用於60*0.5mm焊帶焊接電流可達1800A， OK Flux 10.14用於60*0.5mm焊帶焊接電流可達2300A，適用於奧氏體不鏽鋼的堆焊。OK Flux 10.11特別適合鎳基合金的堆焊. OK Flux 10.12特別適用於小直徑圓柱形物體的表面堆焊。
磁控裝置
對於寬頻極（帶極寬度大於60mm）電渣堆焊，由於磁收縮效應，會使堆焊層產生咬邊，隨著帶極寬度增加，堆焊電流增大，咬邊現象越重，因此必須採用外加磁場的方法來防止咬邊的產生（磁控法）。同時必須合理布置磁極位置，選擇合理的激磁電流大小，外加磁場太強或太弱均會影響堆焊焊道的成形。二個磁極的磁控電流應可分別調整。比如對於非預熱的平焊位置的工件，當帶極為60mm×0.5mm時，磁控裝置的南、北極控制電流分別為1.5A和3.5A；對於90mm×0.5mm的帶極則分別為3A和3.5A。
