變極性等離子焊接

VariablePolarityPlasma

ArcWelding－VPPAW與常規TIG焊相比，PAW具有更優秀的工藝品質，如對于中厚度（3-20mm）金屬材料，在不填絲、不開坡口、不需背面強制成形保護條件下，可以實現單面一次焊雙面良好成形，極大地提高了焊接生產率，尤其適用于密閉容器、小直徑管焊縫等背面難于施焊的結構件。等離子弧焊工藝方法主要有兩種，熔入法和小孔法。當被焊工件較薄時，往往采用熔入法進行施焊；當被焊工件較厚時，常采用小孔法進行焊接。采用小孔法進行焊接時，等離子弧將工件完全熔透，并在等離子流力的作用下形成一個穿透工件的小孔，熔化金屬被排擠在小孔周圍、隨著等離子弧在焊接方向上的移動，熔化金屬沿著電弧周圍的熔池壁向熔池后方移動，并在正反面結晶成形，實現了單面焊雙面成形。

缺點：焊接規范和工藝參數匹配范圍窄，焊縫成形穩定性差。交流焊鋁鎢極燒損嚴重，熱效率低。PAW簡單回顧LIBURDILTP400-VP型VPPA焊接電源，變極性頻率0~200Hz，調制頻率0~1kHz，電流占空比

5~95%。計算機通過隔離型HY-6050板（D/A卡）對變極性焊接電源提供0-10V的電壓可設定正極性電流。DCEP電流按DCEN電流的百分比設定輸出。

變極性焊接電源變極性焊接電流輸出波形

什么是VPPAW變極性：變極性電源就是正負半波時間和正負半波電流幅值可以任意調節的一種特殊的方波電源變極性電源具有很多獨特的優點：陰極清理去除鋁合金表面氧化膜發生在負半波，此時正離子撞擊氧化膜使之破碎、氣化，隨著半波電流幅值持續增大，清理作用增強，清理區寬度增大。在變極性電源中，通過減少負半波時間、增大負半波電流幅值能獲得合理的陰極清理區寬度，而整個焊接過程更接近直流鎢極接負方法，這比常規的幅值對稱方波電源性能更優異。通過研究電流正負半波時間對氧化膜清理、母材熔化情況及鎢極燒損情況得影響，可以在保證獲得足夠的陰極清理區條件下，最大限度地減少鎢極為正的時間，進而減小對鎢極的燒損。變極性等離子電弧焊工藝的主要特點是把等離子弧和變極性兩項技術有機結合起來。焊接循環從正極性開始。正極性時，電子撞擊工件，工件獲得較大的熱量；負極性時，正離子轟擊工件表面，消除了工件表面上的氧化膜和吸附氣體，從而改善了焊接熔池的流動性和焊縫質量。根據研究，最佳的極性周期為：工件為正時間19ms，工件為負時間4ms，頻率約為43.5Hz。負極性半周電流幅值大，時間短，既可保證足夠的陰極清理作用，又可減少鎢極燒損，增加工件最大熔深。負半波時間增大，陰極清理寬度顯著增加，當tn：tp=50：6時，焊縫一側的富余清理寬度大于3mm，已經可以達到均勻的、合理的陰極清理效果。負半波時間增大，熔寬緩慢增加，熔深緩慢下降。陰極清理寬度、熔深、熔寬隨Tp變化的關系VPTIG變換不同的負半波時間Tp，持續焊接3min后鎢極燒損程度，隨負半波時間的增大，鎢極的燒損越來越嚴重。變極性TIG焊試驗研究

變換Tp試驗后的鎢極燒損情況（時間3min）f)Tp=50msb)Tp=5msc)Tp=10msd)Tp=15mse)Tp=30msa)Tp=0ms負半波電流幅值的影響變極性TIG焊試驗研究

其他參數固定，隨著負半波電流幅值的增大，陰極清理區的寬度顯著增加，熔深、熔寬略有增加。但鎢極的燒損情況并不嚴重。

陰極清理寬度、熔深、熔寬隨Ip變化的關系Ip=120AIp=150AIp=180AIp=210A

VPPA焊接是利用小孔效應實現單面焊雙面成形的弧焊方法，用于焊接的轉移型等離子弧，其功率密度一般在5×108-5×1010W/m2范圍，由于能量密度大、射流速度高，被歸入高能密度焊接。

小孔效應：小孔在等離子流的前方形成，隨后熔池中純凈的熔化金屬將小孔填滿并凝固。這種沖刷作用使工件完全焊透，排除了內部缺陷；沖刷的另一附加作用是防止氣體從工件背面進入焊縫。焊接時建立穩定的“小孔效應”是保證焊接穩定性的重要因素。鋁合金變極性等離子小孔焊在水平位置焊接，一次可焊接厚度極限為6mm，且焊接規范區間窄，過程不易控制。采用立向上焊接，改變了熔融金屬的受力狀態，克服了普通方法存在的問題，一次可焊最大厚度達25mm。VPPAW立向上焊，既有利于焊縫的正面成形，又有利于熔池中氫的逸出，減少氣孔缺陷，因此被稱為“零缺陷焊接”。

變極性等離子焊在工藝上具有許多突出的特點：（1）可焊厚度范圍寬。等離子弧熔透能力強，對于6mm厚鋁合金可以實現各種位置的焊接。研究結果表明，如果不填充焊絲，平板對焊，單道焊最大厚度是8mm，若焊接更厚的材料，必須采用立焊方法。對于15.9mm以下的鋁合金，采用等離子弧立焊的方法，可以一次性焊透，對于15.9mm以上的鋁合金通常要制備較為復雜焊接接頭，并已經實現了25.4mm厚鋁合金的一次性穿透焊接。（2）可實現無缺陷焊接。在小孔型等離子弧焊接過程中，等離子弧以及離子氣流穿過小孔起著一定的沖刷作用，在其它焊接方法中殘留在熔化金屬中生成氣孔的氣體會被等離子弧以及離子氣流通過小孔帶走，夾渣也同樣被沖刷掉。（3）焊后工件變形小。由于等離子弧熔透能力強，加熱集中，熔化區域小，而且小孔型焊接對工件正、反面加熱均勻，減少了焊后工件的撓曲變形，與TIG焊相比工件的撓曲變形明顯減小。（4）效率高、成本低。由于等離子弧能量密度高，穿透能力強，因此，小孔型等離子弧焊可焊厚度大，特別對于厚板焊接，焊道次數大大減少，焊縫內部氣孔、夾渣等缺陷少。焊接接頭變形小，減少了焊后檢驗工作和修補工作量，對接頭可采用I型坡口，而且對油污的敏感性小，焊前準備工作量少，無論是在時間上還是在費用上明顯少于TIG焊和MIG焊，是一種高效率、低成本的焊接方法。由于等離子弧的穩定性、熔池液態金屬的流動性、穿孔熔池受力狀態及平衡性等多方面因素的影響，焊縫成形的穩定性較差，對焊接工藝和規范參數的變化比較敏感，獲得良好接頭質量的合理規范參數區間窄，可采用填雙絲的方式從電弧兩側等速對稱送絲，以降低單側送絲速度，提高整個VPPA焊接過程的穩定性。焊接參數焊接參數程序曲線（有收弧）

VPPA焊接工藝

參數多，匹配復雜，區間窄離子氣流量的調節與控制

控制電壓和氣體流量之間的標定曲線

氣體流量控制器

美國BROOKS先進的氣體流量控制器MODEL5850E。外部提供0-5V的電壓命令，實時控制離子氣流量，氣流平穩且帶有過濾裝置，而且具備快速響應的特點。

在土星系列火箭的貯箱以及航天飛機貯箱中，使用VPPA焊接2219鋁合金，焊縫經100％X射線檢測，未發現任何內部缺陷，焊接質量比GTAW多層焊明顯提高。在洛-馬公司的新一代貯箱(2195材料)中也采用了VPPA方法，設備由Hobart公司開發，在平焊位置焊接筒體縱縫和環縫。采用的焊槍鎢極不是內縮，而是伸出一部分，稱為SPAW(soft-plasmaarc)。在國際空間站的焊接中，VPPA也成為首選的焊接方法。在DeltaV火箭中，貯箱的環縫和封頭采用了VPPA焊接。

(直徑28英尺，長度154英尺)

VPPAW應用情況3mm厚度試板焊接結果焊道正面

焊道背面

平板堆焊試件

VPPA焊縫成形

正面

背面

對接試件

6mm厚度試板焊接結果平板對焊試件（LD10）

焊道正面

焊道正面

焊道背面

焊道背面

平板堆焊試件（LD10）

試板焊接-3mm厚度2219試板

焊縫X光檢查a)平板堆焊焊道X光照片b)對縫焊接焊縫X光照片焊縫質量-無缺陷焊接1、鋁合金VPPA焊接獲得穩定成形需要三個基本條件：起始穿孔熔池的可靠建立、穿孔熔池的動態保持和穿孔熔池液態金屬的平衡流動。2、最主要的參數有：焊接電流（包括In、Ip、tn、tp）、離子氣流量、焊接速度、送絲量。必須有嚴格的匹配，并在焊接中保持數值的穩定。3、焊槍噴嘴參數、電極狀況、噴嘴高度、焊絲對中、工件表面狀態等對焊接成形及穩定性有很大的作用。4、焊件對縫間隙、錯邊、散熱條件的變化影響很大。5、鋁合金VPPA立焊焊縫成形穩定性遠不如TIG焊接。要獲得穩定的焊縫，必須有好的焊接規范、穩定的焊接工藝和嚴格的裝備。6、起弧非常重要。主要措施是需要有合適的參數緩升過程，以電流和離子氣流量聯合遞增的效果最佳，形成一個合適的小孔，并順利地轉入隨后的主焊接過程。小孔形成后需要掌握好行走、填絲的時刻。VPPA焊接工藝研究

7、對工件預熱和形成一個合適的溫度場也很重要，還需要深入研究。8、對焊接參數的衰減能夠實現收弧弧坑的填滿，但在環縫最后搭接時要獲得飽滿的收弧焊縫需要有弧長高度的配合調節，需要繼續探索。9、鋁合金VPPA焊接冷熱裂紋傾向小，未出現焊接裂紋。試板焊接-接頭強度測試機械性能試板條件：2219，厚度6mm，平板對接焊絲條件：ER2319，直徑1.6mm；試件條件：拉伸標準試件試件母材應力最大負載

最大應力

延伸率

強度系數1430MPa19.7kN

264.6MPa16.2%61.5%2430MPa20.1kN

266.0MPa15.4%61.9%拉伸試件形貌

VPPA焊縫測試與分析

1)去除了焊縫的加強高后所做拉伸：將試板加工成5mm厚，寬15mm的拉伸試件，即去除了焊縫的加強高后做常溫拉伸。

試板焊接-接頭強度測試2)未去除焊縫的加強高所做拉伸：焊后的試板進行X光檢查后做常溫拉伸。

編號厚度

σb/MPaδ5/%6-1-1-16mm281.04.06-1-1-2279.54.06-1-1-3281.54.06-1-1-4281.54.06-1-1-5281.54.0平均281.24.0編號厚度

σb/MPaδ5/%3-1-2-13mm289.05.03-1-2-2274.05.03-1-2-3277.55.53-1-2-4295.55.53-1-2-5284.05.5平均284.05.3常溫狀態下焊接接頭的強度系數分別為65.4%和66.1%(母材應力為430MPa)，接頭延伸率為4%和5.3%。焊縫測試與分析

主要結論1、2219鋁合金VPPA焊縫窄、變形小，使用焊縫出現氣孔傾向小。2、焊縫拉伸強度和硬度不是很高，拉伸強度可以達到母材的60％~65%左右，硬度可達母材的70％左右，韌性比較好。3、接頭拉伸強度大于母材的65%，拉伸多出現韌性斷裂，搭縫處機械性能略低于正常焊縫。4、提高焊縫性能的措施：利用線能量小的焊接工藝，如降低焊接電流、提高焊速，減小熱輸入量；背面加保護氣、提高焊速等方法提高冷卻速度可以減小凝固區域，減小產生縮孔的傾向性；焊后人工時效是提高焊縫性能的措施之一。視覺傳感系統

正反面同步傳感穿孔熔池

VPPA焊縫成形過程控制研究

攝象機/圖象卡/窄帶濾光片

填絲等離子焊接穿孔熔池圖象

a)

穿孔熔池初始建立時b)正常焊接過程中c)切割開始時d)切割過程中從熔池圖象上可以比較清晰地看到熔池的變化過程。如穿孔熔池的建立、正常焊接狀態、切割的產生。正常焊接時，圖象上可視小孔上方熔池表面存在一個灰度明顯增高的區域，定義為高亮區。隨著焊接電流的增加可視小孔增大，高亮區減小。可視小孔增大到一定程度時，高亮區消失，焊接過程變成切割。

正反面穿孔熔池圖象特征參數

對穿孔熔池圖象進行處理，獲得可描述穿孔熔池狀態的特征參數，用來進行焊縫穩定成形的控制，也就是通過控制這些參數的穩定來控制焊縫成形的穩定。

a）穿孔熔池圖象b）特征參數示意圖穿孔熔池圖象及特征參數示意圖正面反面

穿孔熔池圖象處理

去噪聲濾波

對比度增強

邊緣檢測

二值化邊緣點擬合隨后研究了穿孔熔池小孔直徑、可視小孔面積、可視小孔寬度、可視小孔高度隨焊接時間的變化規律及關系。

可視小孔幾何信息與小孔直徑的神經網絡模型

模型的輸入參數：可視小孔面積、寬度、高度、小孔邊緣與熔池前沿的兩個交點坐標、小孔邊緣對稱中心線的交點坐標模型的輸出參數：可視小孔直徑網絡誤差驗證實驗：對小孔實測寬度和BP網絡模型計算結果進行比較。結果：根據神經網絡原理建立的穿孔熔池正面圖象可視小孔幾何信息與可視小孔直徑之間的映射模型，能夠準確地反映小孔直徑的變化，使利用小孔直徑作為焊縫穩定成形的特征信號從而實現鋁合金VPPA焊縫穩定成形閉環控制成為可能。變焊接電流堆焊小孔直徑尺寸與網絡模型輸出比較

送絲速度是鋁合金VPPAW焊縫穩定成形閉環控制的一個非常重要的控制變量。因此，首先利用BP神經網絡原理建立填絲平板堆焊和對接焊條件下焊縫穩定成形時送絲速度與穿孔熔池可視小孔直徑之間的對應關系模型，然后，以這種對應關系模型作為調節器的控制策略來實時調整送絲速度從而實現變散熱條件焊縫穩定成形閉環控制。在此基礎上，設計焊接電流控制策略，配合送絲速度調節進行變散熱條件焊縫穩定成形閉環控制研究。

圖象法VPPAW焊縫穩定成形閉環控制

VPPA焊接過程多變量模糊控制系統多變量模糊控制器設計變散熱試件照片正面背面變散熱條件下多變量模糊控制變間隙條件下多變量模糊控制變間隙試件照片正面背面變錯邊條件下多變量模糊控制變錯邊試件照片正面背面正在研究—控制起弧溫度場，從而控制VPPAW焊縫成形簡單、有效、實用VPPA焊縫成形過程控制研究

1、采用特定中心波長窄帶濾光片、中性減光片和普通CCD攝象機構成的窄帶復合濾光視覺傳感系統，可以從鋁合金工件正反面提取到清晰的穿孔熔池圖象。2、設計的可視小孔邊緣提取方法可以準確檢測可視小孔的多種幾何信息。圖象獲取和處理所需時間控制在360ms以內，能夠滿足焊縫成形閉環實時控制對圖象處理速度的要求。3、穿孔熔池小孔寬度、高度和面積能夠良好地反映穿孔熔池的行為，能夠區分穩定焊接和焊縫切割過程；從整體趨勢上來看可視小孔面積、寬度、高度等幾何尺寸都能較好地反映小孔的變化趨勢。4、利用所建BP網絡模型能夠根據可視小孔幾何信息準確提取出穿孔熔池的小孔直徑尺寸，堆焊和對接焊時網絡模型誤差分別為6.51%和6.64%。主要結論

5、建立控制器模型，分別以送絲速度、送絲速度與焊接電流聯合作控制變量，能有效防止焊縫發生切割，獲得穩定的焊縫成形；送絲速度和焊接電流聯合控制時焊縫成形穩定性更高，小孔直徑的最大變化為1.8mm。6、以目前達到的研究結果尚不能完全滿足可靠控制的要求。由于鋁合金VPPA立焊難度大，涉及的影響因素多，尚有許多工作需要繼續深入去做，如間隙、錯邊等的影響，以及設備的穩定性等等。7、要實現良好的穩定的焊接，最基本的是有先進的可靠的裝備、再有好的工藝規范，然后再在控制上提高。正負半波時間的影響：變極性電源就是正負半波時間和正負半波電流幅值可以任意調節的一種特殊的方波電源，與TIG結合起來即為變極性TIG焊接工藝，具有很多獨特的優點。陰極清理去除鋁合金表面氧化膜發生在負半波，此時正離子撞擊氧化膜使之破碎、氣化，隨著半波電流幅值持續增大，清理作用增強，清理區寬度增大。在變極性電源中，通過減少負半波時間、增大負半波電流幅值能獲得合理的陰極清理區寬度，而整個焊接過程更接近直流鎢極接負方法，這比常規的幅值對稱方波電源性能更優異。研究電流正負半波時間對氧化膜清理、母材熔化情況及鎢極燒損情況得影響，以求在保證獲得足夠的陰極清理區條件下，最大限度地減少鎢極為正的時間，進而減小對鎢極的燒損。

3.5mm厚的LD10鋁合金，表面堆焊，焊接速度為20cm/min，正負半波電流幅值均為120A，正半波時間設置為50ms，變換負半波時間。變極性TIG焊試驗研究

負半波時間增大，陰極清理寬度顯著增加，當tn：tp=50：6時，焊縫一側的富余清理寬度大于3mm，即可達到均勻的陰極清理。負半波時間增大，熔寬緩慢增加，熔深緩慢下降。變極性TIG焊試驗研究

陰極清理寬度、熔深、熔寬隨Tp變化的關系變換不同的負半波時間Tp，持續焊接3min后鎢極燒損程度，隨負半波時間的增大，鎢極的燒損越來越嚴重。變極性TIG焊試驗研究

變換Tp試驗后的鎢極燒損情況（時間3min）f)Tp=50msb)Tp=5msc)Tp=10msd)Tp=15mse)Tp=30msa)Tp=0ms負半波電流幅值的影響變極性TIG焊試驗研究

其他參數固定，隨著負半波電流幅值的增大，陰極清理區的寬度顯著增加，熔深、熔寬略有增加。但鎢極的燒損情況并不嚴重。

陰極清理寬度、熔深、熔寬隨Ip變化的關系Ip=120AIp=150AIp=180AIp=210A

在鎢極氬弧焊工藝中，保持鎢極短頭形狀的穩定性，減少燒損變形，對于電弧的穩定燃燒和焊接質量有很大的影響。一個新磨的鎢極采用交流氬弧焊連續焊接300mm焊縫后，就不能保證工件焊透。鎢極的尖端破壞與電極的開花及結瘤有關系，亦與鎢極的加熱和冷卻有很大的關系。采用負半波大電流、小時間，正半波時間相對較長這種規范有利于保持鎢極的端頭形狀，使變極性電源采用高度不對稱的方波焊接時在減少鎢極的燒損方面有獨特的優越性。正半波幅值和時間對焊縫成形的影響很大，固定工件的負半波時間，也就固定了電弧負半波的能量，而增加正半波的時間(其幅值固定)或增加正半波幅值(其時間固定)，也就增加正半波電弧的能量，焊縫正反面的寬度減小，工件的熔透程度降低。變極性TIG焊試驗研究

變極性頻率：對陰極清理、熔深、熔寬沒有明顯影響。焊縫成形：a）焊縫正面

b）焊縫正面焊縫成形情況

對3.5mm厚LD10鋁合金，用不銹鋼墊板以減少熱散失，加大熔深。在適當的參數下，焊縫成形良好，背面完全熔合，達到單面焊雙面成形。

變極性TIG焊試驗研究

X射線檢測：焊縫中稀疏的存在一些氣孔。焊縫X射線檢測照片

對3.5mm厚LD10鋁合金（310MPa），接頭最大應力為母材的69.2％，延伸率達到母材的51.2％。接頭拉伸性能及斷口

VPTIG主要結論

1、變極性TIG焊接鋁合金時，負半波電流幅值、時間值的增大都會使陰極清理區的寬度增大，負半波電流值的影響更大。在相同的極性時寬比下，頻率對于清理區寬度影響不大。氣流量對清理區寬度的影響可忽略。2、相同的負半波電流時間乘積下（Ip×Tp=常數），隨著電流的減小、時間的增加，工件的焊縫寬度減少。3、焊接速度增加時，電弧的線能量相對減少而使得陰極清理作用相對減弱，陰極清理區的寬度相對減少，焊縫寬度也適當減少。4、3.5mm厚LD10鋁合金變極性TIG焊，焊縫中有少量氣孔存在，氣孔量多于VPPA焊接。5、LD10鋁合金變極性TIG焊焊縫強度高于VPPA焊接焊縫強度。VPTIG焊接鋁合金特點（1）焊鋁時電弧穩定，電流過零點時重新引弧容易，不必加特殊穩弧器；（2）通過調節正負半波時間比、幅值比，在保證陰極霧化作用的條件下，最大限度地減少鎢極為正的時間使電弧具有直流負極性特點，從而獲得較大的熔深，提高了生產率和延長鎢極的壽命；（3）由于采用計算機編程，直流正接脈沖和基值電流、脈沖頻率、脈沖循環周期、直流反接焊接電流、直流反接循環周期、引弧電流、收弧電流、緩升時間、緩降時間等都是可以調節的。可以方便控制輸出電流，而且對于自動模式和手動模式來說都是在微處理器的控制之下。（4）陰極清理去除表面氧化膜是鋁合金焊接中重要的一環，只有充分地去除焊道附近的氧化膜，才有可能獲得優質的焊接接頭。在變極性TIG焊接鋁合金時，陰極清理作用只發生負半波，與負半波時間和電流幅值有關，而在正半波沒有去除鋁板表面氧化膜的作用。電渣焊1950年，前蘇聯發明。利用電流通過液態熔渣產生的電阻熱進行焊接的方法。熔渣：熔融的鹽和氧化物。兩個池：渣池和熔池，合適的渣池深度是獲得良好焊縫的重要條件。焊絲在自身電阻熱和渣池熱的作用下熔化，形成熔滴，穿過渣池進入熔池。在垂直或接近垂直位置施焊。為保持熔池形狀，強制焊縫成型，接頭兩側使用水冷銅滑塊（或一側使用固定墊板，用于長焊縫）作為成形器具，防止熔渣流失。銅滑塊開有槽，保證焊縫具有一定余高。高溫錐體：熔渣的電導率與成分有關，且隨溫度升高而增大。焊絲金屬的導電率比高溫熔渣的電導率高很多，因此電流主要是通過焊絲末端流向渣池，焊絲末端電流密度最大，通過焊絲側壁的電流很小，熔池表面處電流密度最小。這樣，在焊絲下部和熔池之間的這部分渣形成一個高溫錐體，電流主要流經這部分渣，溫度最高，電導率也最高。渣池最高溫度約為2200K，位于渣池表面下30mm左右焊絲的端部，見下圖；最低溫度約為2000K，位于渣池表面。渣池內部有劇烈的渦流，使整個渣池溫度相對比較均勻。渦流同時也使渣池流動，熱量帶到周邊，使母材金屬熔化，進入熔池。隨焊接的進行，液面不斷升高，熔池金屬不斷冷卻形成焊縫。過程中，機頭必須隨液面上升，但要保證導電嘴與液面之間的相對高度不變。圖a溫差對流（浮力）作用，圖b電磁力作用電磁力的作用更大，形成渦流，沖刷熔化工件邊緣，形成第一張圖所示的焊縫形狀電磁力還使渣池凹陷，且凹陷深度隨送絲速度（電流）增大而增大，熔池深度也因而增大，焊絲熔化效率提高。渣池受力分析電渣焊冶金結晶特點電渣焊熱源（渣池）溫度比電弧低很多，但焊接速度低，功率與埋弧焊相接近，所以線能量比埋弧焊高很多，熱影響區寬，冷卻速度低，焊縫區和母材高溫停留時間長。焊縫一次結晶組織為粗大的鑄造組織（0-1級樹枝晶），熱影響區過熱嚴重。焊接低碳鋼，焊縫和熱影響區產生粗大魏氏體組織，沖擊韌性低。通常焊后進行正火和隨后的回火熱處理。電渣焊縫容易出現對生柱狀晶，焊縫中心偏析嚴重，熱裂敏感性大。適當加大焊接速度，可以提高結晶速度，減小一次晶粒的尺寸，改善焊縫的塑性。可以加入變質劑（鈦、鋁、鋯、釩等）細化晶粒。電渣焊焊劑要求：

1.合適的導電率。導電率影響熱輸入和熔透程度，太低不導電，無法焊接；太高，易打弧；

2.合適的粘度。太稀，渣池和熔池易流失；太粘，會將銅滑塊推開，同時容易形成咬邊；（SiO2使電導率降低，粘度增大；CaF2、TiO2等使電導率增大，粘度降低。）

3.合適的沸點。沸點低，容易產生電弧，破壞焊接過程穩定性并形成飛濺；

4.脫渣性好、低煙塵、無毒。焊劑選擇：焊接較小工件，功率小，渣池體積小，選用熔點低、粘度小、導電性好的焊劑；反之亦然。焊接過程中要不時補充少量新焊劑，以補償渣的損失（形成渣殼），維持渣池深度不變。隨焊接過程進行，冶金反應產物積聚在渣池中，渣的成分與焊劑成分差別越來越大。一般用含錳焊絲焊鋼時，渣中MnO、FeO含量增大，其中FeO含量可能增大四倍。可運用N2、Ar保護。焊鈦合金，需用Ar保護。電渣焊電極形式：絲極、板極、管極、熔嘴絲極：一般為直徑3mm焊絲，有一定挺度焊接低碳鋼時，應選用含錳焊絲或硅錳焊絲保證焊縫強度可以多種成分焊絲共用，調整焊縫成分電渣焊的優點1.適用范圍廣，電渣過程可用于焊接、堆焊、補焊，還可用于金屬精煉；2.使用金屬種類多，各種鋼鐵之外，還可用于焊接鋁、鎂、鈦、銅合金等；3.適于厚大件的焊接，生產效率高；4.不需開坡口，只要保證一定的裝配間隙即可；多數情況下間隙要保持上寬下窄的形狀，以補償焊接收縮變形；5.能耗低（與埋弧焊相比）；6.熔池凝固速率低，氣孔、夾渣易浮出；7.熱容量大，對電流斷時變化甚至中斷不敏感；焊接容易淬火鋼時，產生淬火裂紋傾向小。8.大部分情況下，不需預熱。電渣焊過程分為建立渣池、正常焊接、收尾三個階段

1.建立渣池：在起焊槽內進行

1）利用“焊劑170”（固態導電）建立渣池：在起焊槽內灑入一層焊劑170，焊絲和焊劑接觸，利用電阻熱熔化后，加入正常焊接焊劑；

2）在起焊槽內灑入一層正常焊接焊劑和鐵屑，引燃電弧加熱使焊劑熔化，渣池達到一定深度后轉入正常焊接。2.正常焊接階段：定期檢查渣池，均勻添加焊劑，防止漏渣、漏水。3.收尾階段：在引出板內進行，采用斷續送絲和逐漸減小焊接規范的方式進行，防止縮孔和火口裂紋；結束后不要把渣立即放掉，以免產生裂紋。焊后及時切除引出部位（該部位縮孔、裂紋、雜質等較多），防止一旦產生裂紋，擴展到焊縫上。焊接結束后切除Π形鐵。工藝因素對電渣焊的影響1.電流：電流增大，熱功率增大，電流與自身磁場作用增大，渣池流動加快，凹陷深度增大，熔深熔寬皆增大，但有一個限度，超過一定值，I增大，熔深熔寬開始減小；2.電壓：電壓增大，熱功率增大，熔深熔寬稍有增大；電壓過高，易打弧，破壞穩定，造成未焊透；電壓過小，焊絲與熔池短路，引起渣的飛濺，危險；3.渣池深度：對熔池寬度影響大，渣池深度增大，熔池寬度減小，深度也稍有減小，因為熱量散入工件中；4.間隙寬度：間隙寬度增大，熔池深度基本不變，寬度增大。其它參數不變，間隙寬度增大，線能量要變大；間隙一般為25-40mm，過小，易打弧，導向困難；5.干伸長L：從導電嘴到渣池表面的距離。影響不大，L增大，熔池寬度深度減小。L過大需導向機構，L過小，導電嘴容易過熱；6.焊絲數目n：n增大，電流、功率增大，熔池深寬增大，焊接速度也要增大；渣池深度也要增大，以免過熱；7.焊絲擺動：單根焊絲，焊縫斷面呈現腰鼓形，中間寬兩端窄，由于兩端的冷卻裝置所致，焊絲擺動，焊縫成型均勻。電渣焊電源多采用交流電源，多絲時用三相電源，減小對電網的沖擊，使電網三相負荷均勻；小焊縫可用直流電源，更平穩；一般用平特性電源，下降特性也可用；因為電渣焊不需要高的空載電壓，并且平特性電源對電網電壓波動不敏感，而電壓穩定是獲得高質量的電渣焊縫的重要條件；平特性電源匹配等速送絲，調節方便，調節送絲速度即可調節電流。電渣焊常見缺陷常見缺陷：1.裂紋：焊縫中心或晶界上，一般不延伸的表面（奧氏體鋼除外）。探測返修困難。與雜質偏析和拘束、應力狀態有關。應限制碳、硫、磷含量，并避免剛性過大的焊縫；2.氣孔：一般很少。多為氫氣孔和CO氣孔。關鍵是防止漏水（很危險），焊前清理干凈，烘干焊劑，石棉泥堵漏時，不要太潮濕；3.夾渣：規范變動較大或過程不穩定時，母材熔深突然減小，容易形成滯留性夾渣。4.未焊透：送絲不穩、規范不當（功率不足）或波動、漏渣等易產生這種缺陷。電渣焊的應用廣泛應用于鍋爐制造、重型機械、石油化工等行業。從根本上改善了大型結構的制造和安裝過程，可用鑄-焊、鍛-焊代替大型鑄件、鍛件，減少鑄鍛車間和裝備。前一個階段電渣焊研究、應用走入低谷，有被SAW、MAW取代的趨勢，但近年來應用又逐漸多起來例：雷峰塔的重建，很多大型建筑物的鋼骨架等環焊縫電渣焊簡介