第七章 VPPAW和电渣焊

变极性等离子焊接

VariablePolarityPlasma

ArcWelding－VPPAW与常规TIG焊相比，PAW具有更优秀的工艺品质，如对于中厚度（3-20mm）金属材料，在不填丝、不开坡口、不需背面强制成形保护条件下，可以实现单面一次焊双面良好成形，极大地提高了焊接生产率，尤其适用于密闭容器、小直径管焊缝等背面难于施焊的结构件。等离子弧焊工艺方法主要有两种，熔入法和小孔法。当被焊工件较薄时，往往采用熔入法进行施焊；当被焊工件较厚时，常采用小孔法进行焊接。采用小孔法进行焊接时，等离子弧将工件完全熔透，并在等离子流力的作用下形成一个穿透工件的小孔，熔化金属被排挤在小孔周围、随着等离子弧在焊接方向上的移动，熔化金属沿着电弧周围的熔池壁向熔池后方移动，并在正反面结晶成形，实现了单面焊双面成形。

缺点：焊接规范和工艺参数匹配范围窄，焊缝成形稳定性差。交流焊铝钨极烧损严重，热效率低。PAW简单回顾LIBURDILTP400-VP型VPPA焊接电源，变极性频率0~200Hz，调制频率0~1kHz，电流占空比

5~95%。计算机通过隔离型HY-6050板（D/A卡）对变极性焊接电源提供0-10V的电压可设定正极性电流。DCEP电流按DCEN电流的百分比设定输出。

变极性焊接电源变极性焊接电流输出波形

什么是VPPAW变极性：变极性电源就是正负半波时间和正负半波电流幅值可以任意调节的一种特殊的方波电源变极性电源具有很多独特的优点：阴极清理去除铝合金表面氧化膜发生在负半波，此时正离子撞击氧化膜使之破碎、气化，随着半波电流幅值持续增大，清理作用增强，清理区宽度增大。在变极性电源中，通过减少负半波时间、增大负半波电流幅值能获得合理的阴极清理区宽度，而整个焊接过程更接近直流钨极接负方法，这比常规的幅值对称方波电源性能更优异。通过研究电流正负半波时间对氧化膜清理、母材熔化情况及钨极烧损情况得影响，可以在保证获得足够的阴极清理区条件下，最大限度地减少钨极为正的时间，进而减小对钨极的烧损。变极性等离子电弧焊工艺的主要特点是把等离子弧和变极性两项技术有机结合起来。焊接循环从正极性开始。正极性时，电子撞击工件，工件获得较大的热量；负极性时，正离子轰击工件表面，消除了工件表面上的氧化膜和吸附气体，从而改善了焊接熔池的流动性和焊缝质量。根据研究，最佳的极性周期为：工件为正时间19ms，工件为负时间4ms，频率约为43.5Hz。负极性半周电流幅值大，时间短，既可保证足够的阴极清理作用，又可减少钨极烧损，增加工件最大熔深。负半波时间增大，阴极清理宽度显著增加，当tn：tp=50：6时，焊缝一侧的富余清理宽度大于3mm，已经可以达到均匀的、合理的阴极清理效果。负半波时间增大，熔宽缓慢增加，熔深缓慢下降。阴极清理宽度、熔深、熔宽随Tp变化的关系VPTIG变换不同的负半波时间Tp，持续焊接3min后钨极烧损程度，随负半波时间的增大，钨极的烧损越来越严重。变极性TIG焊试验研究

变换Tp试验后的钨极烧损情况（时间3min）f)Tp=50msb)Tp=5msc)Tp=10msd)Tp=15mse)Tp=30msa)Tp=0ms负半波电流幅值的影响变极性TIG焊试验研究

其他参数固定，随着负半波电流幅值的增大，阴极清理区的宽度显著增加，熔深、熔宽略有增加。但钨极的烧损情况并不严重。

阴极清理宽度、熔深、熔宽随Ip变化的关系Ip=120AIp=150AIp=180AIp=210A

VPPA焊接是利用小孔效应实现单面焊双面成形的弧焊方法，用于焊接的转移型等离子弧，其功率密度一般在5×108-5×1010W/m2范围，由于能量密度大、射流速度高，被归入高能密度焊接。

小孔效应：小孔在等离子流的前方形成，随后熔池中纯净的熔化金属将小孔填满并凝固。这种冲刷作用使工件完全焊透，排除了内部缺陷；冲刷的另一附加作用是防止气体从工件背面进入焊缝。焊接时建立稳定的“小孔效应”是保证焊接稳定性的重要因素。铝合金变极性等离子小孔焊在水平位置焊接，一次可焊接厚度极限为6mm，且焊接规范区间窄，过程不易控制。采用立向上焊接，改变了熔融金属的受力状态，克服了普通方法存在的问题，一次可焊最大厚度达25mm。VPPAW立向上焊，既有利于焊缝的正面成形，又有利于熔池中氢的逸出，减少气孔缺陷，因此被称为“零缺陷焊接”。

变极性等离子焊在工艺上具有许多突出的特点：（1）可焊厚度范围宽。等离子弧熔透能力强，对于6mm厚铝合金可以实现各种位置的焊接。研究结果表明，如果不填充焊丝，平板对焊，单道焊最大厚度是8mm，若焊接更厚的材料，必须采用立焊方法。对于15.9mm以下的铝合金，采用等离子弧立焊的方法，可以一次性焊透，对于15.9mm以上的铝合金通常要制备较为复杂焊接接头，并已经实现了25.4mm厚铝合金的一次性穿透焊接。（2）可实现无缺陷焊接。在小孔型等离子弧焊接过程中，等离子弧以及离子气流穿过小孔起着一定的冲刷作用，在其它焊接方法中残留在熔化金属中生成气孔的气体会被等离子弧以及离子气流通过小孔带走，夹渣也同样被冲刷掉。（3）焊后工件变形小。由于等离子弧熔透能力强，加热集中，熔化区域小，而且小孔型焊接对工件正、反面加热均匀，减少了焊后工件的挠曲变形，与TIG焊相比工件的挠曲变形明显减小。（4）效率高、成本低。由于等离子弧能量密度高，穿透能力强，因此，小孔型等离子弧焊可焊厚度大，特别对于厚板焊接，焊道次数大大减少，焊缝内部气孔、夹渣等缺陷少。焊接接头变形小，减少了焊后检验工作和修补工作量，对接头可采用I型坡口，而且对油污的敏感性小，焊前准备工作量少，无论是在时间上还是在费用上明显少于TIG焊和MIG焊，是一种高效率、低成本的焊接方法。由于等离子弧的稳定性、熔池液态金属的流动性、穿孔熔池受力状态及平衡性等多方面因素的影响，焊缝成形的稳定性较差，对焊接工艺和规范参数的变化比较敏感，获得良好接头质量的合理规范参数区间窄，可采用填双丝的方式从电弧两侧等速对称送丝，以降低单侧送丝速度，提高整个VPPA焊接过程的稳定性。焊接参数焊接参数程序曲线（有收弧）

VPPA焊接工艺

参数多，匹配复杂，区间窄离子气流量的调节与控制

控制电压和气体流量之间的标定曲线

气体流量控制器

美国BROOKS先进的气体流量控制器MODEL5850E。外部提供0-5V的电压命令，实时控制离子气流量，气流平稳且带有过滤装置，而且具备快速响应的特点。

在土星系列火箭的贮箱以及航天飞机贮箱中，使用VPPA焊接2219铝合金，焊缝经100％X射线检测，未发现任何内部缺陷，焊接质量比GTAW多层焊明显提高。在洛-马公司的新一代贮箱(2195材料)中也采用了VPPA方法，设备由Hobart公司开发，在平焊位置焊接筒体纵缝和环缝。采用的焊枪钨极不是内缩，而是伸出一部分，称为SPAW(soft-plasmaarc)。在国际空间站的焊接中，VPPA也成为首选的焊接方法。在DeltaV火箭中，贮箱的环缝和封头采用了VPPA焊接。

(直径28英尺，长度154英尺)

VPPAW应用情况3mm厚度试板焊接结果焊道正面

焊道背面

平板堆焊试件

VPPA焊缝成形

正面

背面

对接试件

6mm厚度试板焊接结果平板对焊试件（LD10）

焊道正面

焊道正面

焊道背面

焊道背面

平板堆焊试件（LD10）

试板焊接-3mm厚度2219试板

焊缝X光检查a)平板堆焊焊道X光照片b)对缝焊接焊缝X光照片焊缝质量-无缺陷焊接1、铝合金VPPA焊接获得稳定成形需要三个基本条件：起始穿孔熔池的可靠建立、穿孔熔池的动态保持和穿孔熔池液态金属的平衡流动。2、最主要的参数有：焊接电流（包括In、Ip、tn、tp）、离子气流量、焊接速度、送丝量。必须有严格的匹配，并在焊接中保持数值的稳定。3、焊枪喷嘴参数、电极状况、喷嘴高度、焊丝对中、工件表面状态等对焊接成形及稳定性有很大的作用。4、焊件对缝间隙、错边、散热条件的变化影响很大。5、铝合金VPPA立焊焊缝成形稳定性远不如TIG焊接。要获得稳定的焊缝，必须有好的焊接规范、稳定的焊接工艺和严格的装备。6、起弧非常重要。主要措施是需要有合适的参数缓升过程，以电流和离子气流量联合递增的效果最佳，形成一个合适的小孔，并顺利地转入随后的主焊接过程。小孔形成后需要掌握好行走、填丝的时刻。VPPA焊接工艺研究

7、对工件预热和形成一个合适的温度场也很重要，还需要深入研究。8、对焊接参数的衰减能够实现收弧弧坑的填满，但在环缝最后搭接时要获得饱满的收弧焊缝需要有弧长高度的配合调节，需要继续探索。9、铝合金VPPA焊接冷热裂纹倾向小，未出现焊接裂纹。试板焊接-接头强度测试机械性能试板条件：2219，厚度6mm，平板对接焊丝条件：ER2319，直径1.6mm；试件条件：拉伸标准试件试件母材应力最大负载

最大应力

延伸率

强度系数1430MPa19.7kN

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

266.0MPa15.4%61.9%拉伸试件形貌

VPPA焊缝测试与分析

1)去除了焊缝的加强高后所做拉伸：将试板加工成5mm厚，宽15mm的拉伸试件，即去除了焊缝的加强高后做常温拉伸。

试板焊接-接头强度测试2)未去除焊缝的加强高所做拉伸：焊后的试板进行X光检查后做常温拉伸。

编号厚度

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编号厚度

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常温状态下焊接接头的强度系数分别为65.4%和66.1%(母材应力为430MPa)，接头延伸率为4%和5.3%。焊缝测试与分析

主要结论1、2219铝合金VPPA焊缝窄、变形小，使用焊缝出现气孔倾向小。2、焊缝拉伸强度和硬度不是很高，拉伸强度可以达到母材的60％~65%左右，硬度可达母材的70％左右，韧性比较好。3、接头拉伸强度大于母材的65%，拉伸多出现韧性断裂，搭缝处机械性能略低于正常焊缝。4、提高焊缝性能的措施：利用线能量小的焊接工艺，如降低焊接电流、提高焊速，减小热输入量；背面加保护气、提高焊速等方法提高冷却速度可以减小凝固区域，减小产生缩孔的倾向性；焊后人工时效是提高焊缝性能的措施之一。视觉传感系统

正反面同步传感穿孔熔池

VPPA焊缝成形过程控制研究

摄象机/图象卡/窄带滤光片

填丝等离子焊接穿孔熔池图象

a)

穿孔熔池初始建立时b)正常焊接过程中c)切割开始时d)切割过程中从熔池图象上可以比较清晰地看到熔池的变化过程。如穿孔熔池的建立、正常焊接状态、切割的产生。正常焊接时，图象上可视小孔上方熔池表面存在一个灰度明显增高的区域，定义为高亮区。随着焊接电流的增加可视小孔增大，高亮区减小。可视小孔增大到一定程度时，高亮区消失，焊接过程变成切割。

正反面穿孔熔池图象特征参数

对穿孔熔池图象进行处理，获得可描述穿孔熔池状态的特征参数，用来进行焊缝稳定成形的控制，也就是通过控制这些参数的稳定来控制焊缝成形的稳定。

a）穿孔熔池图象b）特征参数示意图穿孔熔池图象及特征参数示意图正面反面

穿孔熔池图象处理

去噪声滤波

对比度增强

边缘检测

二值化边缘点拟合随后研究了穿孔熔池小孔直径、可视小孔面积、可视小孔宽度、可视小孔高度随焊接时间的变化规律及关系。

可视小孔几何信息与小孔直径的神经网络模型

模型的输入参数：可视小孔面积、宽度、高度、小孔边缘与熔池前沿的两个交点坐标、小孔边缘对称中心线的交点坐标模型的输出参数：可视小孔直径网络误差验证实验：对小孔实测宽度和BP网络模型计算结果进行比较。结果：根据神经网络原理建立的穿孔熔池正面图象可视小孔几何信息与可视小孔直径之间的映射模型，能够准确地反映小孔直径的变化，使利用小孔直径作为焊缝稳定成形的特征信号从而实现铝合金VPPA焊缝稳定成形闭环控制成为可能。变焊接电流堆焊小孔直径尺寸与网络模型输出比较

送丝速度是铝合金VPPAW焊缝稳定成形闭环控制的一个非常重要的控制变量。因此，首先利用BP神经网络原理建立填丝平板堆焊和对接焊条件下焊缝稳定成形时送丝速度与穿孔熔池可视小孔直径之间的对应关系模型，然后，以这种对应关系模型作为调节器的控制策略来实时调整送丝速度从而实现变散热条件焊缝稳定成形闭环控制。在此基础上，设计焊接电流控制策略，配合送丝速度调节进行变散热条件焊缝稳定成形闭环控制研究。

图象法VPPAW焊缝稳定成形闭环控制

VPPA焊接过程多变量模糊控制系统多变量模糊控制器设计变散热试件照片正面背面变散热条件下多变量模糊控制变间隙条件下多变量模糊控制变间隙试件照片正面背面变错边条件下多变量模糊控制变错边试件照片正面背面正在研究—控制起弧温度场，从而控制VPPAW焊缝成形简单、有效、实用VPPA焊缝成形过程控制研究

1、采用特定中心波长窄带滤光片、中性减光片和普通CCD摄象机构成的窄带复合滤光视觉传感系统，可以从铝合金工件正反面提取到清晰的穿孔熔池图象。2、设计的可视小孔边缘提取方法可以准确检测可视小孔的多种几何信息。图象获取和处理所需时间控制在360ms以内，能够满足焊缝成形闭环实时控制对图象处理速度的要求。3、穿孔熔池小孔宽度、高度和面积能够良好地反映穿孔熔池的行为，能够区分稳定焊接和焊缝切割过程；从整体趋势上来看可视小孔面积、宽度、高度等几何尺寸都能较好地反映小孔的变化趋势。4、利用所建BP网络模型能够根据可视小孔几何信息准确提取出穿孔熔池的小孔直径尺寸，堆焊和对接焊时网络模型误差分别为6.51%和6.64%。主要结论

5、建立控制器模型，分别以送丝速度、送丝速度与焊接电流联合作控制变量，能有效防止焊缝发生切割，获得稳定的焊缝成形；送丝速度和焊接电流联合控制时焊缝成形稳定性更高，小孔直径的最大变化为1.8mm。6、以目前达到的研究结果尚不能完全满足可靠控制的要求。由于铝合金VPPA立焊难度大，涉及的影响因素多，尚有许多工作需要继续深入去做，如间隙、错边等的影响，以及设备的稳定性等等。7、要实现良好的稳定的焊接，最基本的是有先进的可靠的装备、再有好的工艺规范，然后再在控制上提高。正负半波时间的影响：变极性电源就是正负半波时间和正负半波电流幅值可以任意调节的一种特殊的方波电源，与TIG结合起来即为变极性TIG焊接工艺，具有很多独特的优点。阴极清理去除铝合金表面氧化膜发生在负半波，此时正离子撞击氧化膜使之破碎、气化，随着半波电流幅值持续增大，清理作用增强，清理区宽度增大。在变极性电源中，通过减少负半波时间、增大负半波电流幅值能获得合理的阴极清理区宽度，而整个焊接过程更接近直流钨极接负方法，这比常规的幅值对称方波电源性能更优异。研究电流正负半波时间对氧化膜清理、母材熔化情况及钨极烧损情况得影响，以求在保证获得足够的阴极清理区条件下，最大限度地减少钨极为正的时间，进而减小对钨极的烧损。

3.5mm厚的LD10铝合金，表面堆焊，焊接速度为20cm/min，正负半波电流幅值均为120A，正半波时间设置为50ms，变换负半波时间。变极性TIG焊试验研究

负半波时间增大，阴极清理宽度显著增加，当tn：tp=50：6时，焊缝一侧的富余清理宽度大于3mm，即可达到均匀的阴极清理。负半波时间增大，熔宽缓慢增加，熔深缓慢下降。变极性TIG焊试验研究

阴极清理宽度、熔深、熔宽随Tp变化的关系变换不同的负半波时间Tp，持续焊接3min后钨极烧损程度，随负半波时间的增大，钨极的烧损越来越严重。变极性TIG焊试验研究

变换Tp试验后的钨极烧损情况（时间3min）f)Tp=50msb)Tp=5msc)Tp=10msd)Tp=15mse)Tp=30msa)Tp=0ms负半波电流幅值的影响变极性TIG焊试验研究

其他参数固定，随着负半波电流幅值的增大，阴极清理区的宽度显著增加，熔深、熔宽略有增加。但钨极的烧损情况并不严重。

阴极清理宽度、熔深、熔宽随Ip变化的关系Ip=120AIp=150AIp=180AIp=210A

在钨极氩弧焊工艺中，保持钨极短头形状的稳定性，减少烧损变形，对于电弧的稳定燃烧和焊接质量有很大的影响。一个新磨的钨极采用交流氩弧焊连续焊接300mm焊缝后，就不能保证工件焊透。钨极的尖端破坏与电极的开花及结瘤有关系，亦与钨极的加热和冷却有很大的关系。采用负半波大电流、小时间，正半波时间相对较长这种规范有利于保持钨极的端头形状，使变极性电源采用高度不对称的方波焊接时在减少钨极的烧损方面有独特的优越性。正半波幅值和时间对焊缝成形的影响很大，固定工件的负半波时间，也就固定了电弧负半波的能量，而增加正半波的时间(其幅值固定)或增加正半波幅值(其时间固定)，也就增加正半波电弧的能量，焊缝正反面的宽度减小，工件的熔透程度降低。变极性TIG焊试验研究

变极性频率：对阴极清理、熔深、熔宽没有明显影响。焊缝成形：a）焊缝正面

b）焊缝正面焊缝成形情况

对3.5mm厚LD10铝合金，用不锈钢垫板以减少热散失，加大熔深。在适当的参数下，焊缝成形良好，背面完全熔合，达到单面焊双面成形。

变极性TIG焊试验研究

X射线检测：焊缝中稀疏的存在一些气孔。焊缝X射线检测照片

对3.5mm厚LD10铝合金（310MPa），接头最大应力为母材的69.2％，延伸率达到母材的51.2％。接头拉伸性能及断口

VPTIG主要结论

1、变极性TIG焊接铝合金时，负半波电流幅值、时间值的增大都会使阴极清理区的宽度增大，负半波电流值的影响更大。在相同的极性时宽比下，频率对于清理区宽度影响不大。气流量对清理区宽度的影响可忽略。2、相同的负半波电流时间乘积下（Ip×Tp=常数），随着电流的减小、时间的增加，工件的焊缝宽度减少。3、焊接速度增加时，电弧的线能量相对减少而使得阴极清理作用相对减弱，阴极清理区的宽度相对减少，焊缝宽度也适当减少。4、3.5mm厚LD10铝合金变极性TIG焊，焊缝中有少量气孔存在，气孔量多于VPPA焊接。5、LD10铝合金变极性TIG焊焊缝强度高于VPPA焊接焊缝强度。VPTIG焊接铝合金特点（1）焊铝时电弧稳定，电流过零点时重新引弧容易，不必加特殊稳弧器；（2）通过调节正负半波时间比、幅值比，在保证阴极雾化作用的条件下，最大限度地减少钨极为正的时间使电弧具有直流负极性特点，从而获得较大的熔深，提高了生产率和延长钨极的寿命；（3）由于采用计算机编程，直流正接脉冲和基值电流、脉冲频率、脉冲循环周期、直流反接焊接电流、直流反接循环周期、引弧电流、收弧电流、缓升时间、缓降时间等都是可以调节的。可以方便控制输出电流，而且对于自动模式和手动模式来说都是在微处理器的控制之下。（4）阴极清理去除表面氧化膜是铝合金焊接中重要的一环，只有充分地去除焊道附近的氧化膜，才有可能获得优质的焊接接头。在变极性TIG焊接铝合金时，阴极清理作用只发生负半波，与负半波时间和电流幅值有关，而在正半波没有去除铝板表面氧化膜的作用。电渣焊1950年，前苏联发明。利用电流通过液态熔渣产生的电阻热进行焊接的方法。熔渣：熔融的盐和氧化物。两个池：渣池和熔池，合适的渣池深度是获得良好焊缝的重要条件。焊丝在自身电阻热和渣池热的作用下熔化，形成熔滴，穿过渣池进入熔池。在垂直或接近垂直位置施焊。为保持熔池形状，强制焊缝成型，接头两侧使用水冷铜滑块（或一侧使用固定垫板，用于长焊缝）作为成形器具，防止熔渣流失。铜滑块开有槽，保证焊缝具有一定余高。高温锥体：熔渣的电导率与成分有关，且随温度升高而增大。焊丝金属的导电率比高温熔渣的电导率高很多，因此电流主要是通过焊丝末端流向渣池，焊丝末端电流密度最大，通过焊丝侧壁的电流很小，熔池表面处电流密度最小。这样，在焊丝下部和熔池之间的这部分渣形成一个高温锥体，电流主要流经这部分渣，温度最高，电导率也最高。渣池最高温度约为2200K，位于渣池表面下30mm左右焊丝的端部，见下图；最低温度约为2000K，位于渣池表面。渣池内部有剧烈的涡流，使整个渣池温度相对比较均匀。涡流同时也使渣池流动，热量带到周边，使母材金属熔化，进入熔池。随焊接的进行，液面不断升高，熔池金属不断冷却形成焊缝。过程中，机头必须随液面上升，但要保证导电嘴与液面之间的相对高度不变。图a温差对流（浮力）作用，图b电磁力作用电磁力的作用更大，形成涡流，冲刷熔化工件边缘，形成第一张图所示的焊缝形状电磁力还使渣池凹陷，且凹陷深度随送丝速度（电流）增大而增大，熔池深度也因而增大，焊丝熔化效率提高。渣池受力分析电渣焊冶金结晶特点电渣焊热源（渣池）温度比电弧低很多，但焊接速度低，功率与埋弧焊相接近，所以线能量比埋弧焊高很多，热影响区宽，冷却速度低，焊缝区和母材高温停留时间长。焊缝一次结晶组织为粗大的铸造组织（0-1级树枝晶），热影响区过热严重。焊接低碳钢，焊缝和热影响区产生粗大魏氏体组织，冲击韧性低。通常焊后进行正火和随后的回火热处理。电渣焊缝容易出现对生柱状晶，焊缝中心偏析严重，热裂敏感性大。适当加大焊接速度，可以提高结晶速度，减小一次晶粒的尺寸，改善焊缝的塑性。可以加入变质剂（钛、铝、锆、钒等）细化晶粒。电渣焊焊剂要求：

1.合适的导电率。导电率影响热输入和熔透程度，太低不导电，无法焊接；太高，易打弧；

2.合适的粘度。太稀，渣池和熔池易流失；太粘，会将铜滑块推开，同时容易形成咬边；（SiO2使电导率降低，粘度增大；CaF2、TiO2等使电导率增大，粘度降低。）

3.合适的沸点。沸点低，容易产生电弧，破坏焊接过程稳定性并形成飞溅；

4.脱渣性好、低烟尘、无毒。焊剂选择：焊接较小工件，功率小，渣池体积小，选用熔点低、粘度小、导电性好的焊剂；反之亦然。焊接过程中要不时补充少量新焊剂，以补偿渣的损失（形成渣壳），维持渣池深度不变。随焊接过程进行，冶金反应产物积聚在渣池中，渣的成分与焊剂成分差别越来越大。一般用含锰焊丝焊钢时，渣中MnO、FeO含量增大，其中FeO含量可能增大四倍。可运用N2、Ar保护。焊钛合金，需用Ar保护。电渣焊电极形式：丝极、板极、管极、熔嘴丝极：一般为直径3mm焊丝，有一定挺度焊接低碳钢时，应选用含锰焊丝或硅锰焊丝保证焊缝强度可以多种成分焊丝共用，调整焊缝成分电渣焊的优点1.适用范围广，电渣过程可用于焊接、堆焊、补焊，还可用于金属精炼；2.使用金属种类多，各种钢铁之外，还可用于焊接铝、镁、钛、铜合金等；3.适于厚大件的焊接，生产效率高；4.不需开坡口，只要保证一定的装配间隙即可；多数情况下间隙要保持上宽下窄的形状，以补偿焊接收缩变形；5.能耗低（与埋弧焊相比）；6.熔池凝固速率低，气孔、夹渣易浮出；7.热容量大，对电流断时变化甚至中断不敏感；焊接容易淬火钢时，产生淬火裂纹倾向小。8.大部分情况下，不需预热。电渣焊过程分为建立渣池、正常焊接、收尾三个阶段

1.建立渣池：在起焊槽内进行

1）利用“焊剂170”（固态导电）建立渣池：在起焊槽内洒入一层焊剂170，焊丝和焊剂接触，利用电阻热熔化后，加入正常焊接焊剂；

2）在起焊槽内洒入一层正常焊接焊剂和铁屑，引燃电弧加热使焊剂熔化，渣池达到一定深度后转入正常焊接。2.正常焊接阶段：定期检查渣池，均匀添加焊剂，防止漏渣、漏水。3.收尾阶段：在引出板内进行，采用断续送丝和逐渐减小焊接规范的方式进行，防止缩孔和火口裂纹；结束后不要把渣立即放掉，以免产生裂纹。焊后及时切除引出部位（该部位缩孔、裂纹、杂质等较多），防止一旦产生裂纹，扩展到焊缝上。焊接结束后切除Π形铁。工艺因素对电渣焊的影响1.电流：电流增大，热功率增大，电流与自身磁场作用增大，渣池流动加快，凹陷深度增大，熔深熔宽皆增大，但有一个限度，超过一定值，I增大，熔深熔宽开始减小；2.电压：电压增大，热功率增大，熔深熔宽稍有增大；电压过高，易打弧，破坏稳定，造成未焊透；电压过小，焊丝与熔池短路，引起渣的飞溅，危险；3.渣池深度：对熔池宽度影响大，渣池深度增大，熔池宽度减小，深度也稍有减小，因为热量散入工件中；4.间隙宽度：间隙宽度增大，熔池深度基本不变，宽度增大。其它参数不变，间隙宽度增大，线能量要变大；间隙一般为25-40mm，过小，易打弧，导向困难；5.干伸长L：从导电嘴到渣池表面的距离。影响不大，L增大，熔池宽度深度减小。L过大需导向机构，L过小，导电嘴容易过热；6.焊丝数目n：n增大，电流、功率增大，熔池深宽增大，焊接速度也要增大；渣池深度也要增大，以免过热；7.焊丝摆动：单根焊丝，焊缝断面呈现腰鼓形，中间宽两端窄，由于两端的冷却装置所致，焊丝摆动，焊缝成型均匀。电渣焊电源多采用交流电源，多丝时用三相电源，减小对电网的冲击，使电网三相负荷均匀；小焊缝可用直流电源，更平稳；一般用平特性电源，下降特性也可用；因为电渣焊不需要高的空载电压，并且平特性电源对电网电压波动不敏感，而电压稳定是获得高质量的电渣焊缝的重要条件；平特性电源匹配等速送丝，调节方便，调节送丝速度即可调节电流。电渣焊常见缺陷常见缺陷：1.裂纹：焊缝中心或晶界上，一般不延伸的表面（奥氏体钢除外）。探测返修困难。与杂质偏析和拘束、应力状态有关。应限制碳、硫、磷含量，并避免刚性过大的焊缝；2.气孔：一般很少。多为氢气孔和CO气孔。关键是防止漏水（很危险），焊前清理干净，烘干焊剂，石棉泥堵漏时，不要太潮湿；3.夹渣：规范变动较大或过程不稳定时，母材熔深突然减小，容易形成滞留性夹渣。4.未焊透：送丝不稳、规范不当（功率不足）或波动、漏渣等易产生这种缺陷。电渣焊的应用广泛应用于锅炉制造、重型机械、石油化工等行业。从根本上改善了大型结构的制造和安装过程，可用铸-焊、锻-焊代替大型铸件、锻件，减少铸锻车间和装备。前一个阶段电渣焊研究、应用走入低谷，有被SAW、MAW取代的趋势，但近年来应用又逐渐多起来例：雷峰塔的重建，很多大型建筑物的钢骨架等环焊缝电渣焊简介