第十章爆炸焊接
第一节概述
爆炸焊接是利用炸药爆炸产生的冲击力造成焊件迅速碰撞，使两个金属件的待焊表面实现连接的方法。
爆炸焊接可将用传统方法不能焊接在一起的不同类金属焊接在一起。例如，钢和铝、钛和钢、铜和钢、钢和铅、铅和铝，用爆炸焊接就可焊在一起。因为在有些情况下，如果用传统的焊接方法，施加的热会引起两种金属熔化并形成一种脆性合金，使焊接无效。金属焊接中的困难，如铅的低熔点，用爆炸焊接就能消除。许多不同金属的无数次爆炸焊接试验都得到了良好的结果。
爆炸焊接的焊缝比熔接焊接的接缝强度高，且热处理材料可以用爆炸焊接而不引起性能的降低。
爆炸焊接基本上是一个“冷”焊过程，因为爆炸焊接中产生的热量可忽略不计且快速散失。这种特点使爆炸方法适用于焊接硬化加工过的和热处理过的材料而不影响它们的性质。
有些高强度和高硬度材料，如硬化工具钢、钨铬钴硬质合金和铍，因其撞击低强度而不适于爆炸焊接。
第二节爆炸焊接方法
爆炸焊接实施的方法通常有五种：平行安装法、夹角安装法、平行—夹角安装法、双夹角安装法和双面敷药法，如图10.1和图10.2所示。
按照爆炸焊接时焊件的布置方式、布药方式、能量传递介质条件及产品结构条件不同，爆炸焊接实施方法略有差异，图10.3为常见的焊件布置、布药、介质条件、产品结构形式及由此带来的不同实施方法。
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(c)平行-夹角安装法(d) 双夹角安装法
图10.1 爆炸焊接实施方法及过程
图10.2 多层爆炸焊接的两种方法
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图10.3 常见焊件布置、布药、介质条件、产品结构形式
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(a)～(h) 搭接；(i)、(j) 对接
图10.4 爆炸焊搭接和对接接头形式
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爆炸焊接适合于复合面连接，可焊面积范围为6.5cm2～28m2。基板厚度不受限制，覆板厚度范围为0.025～32mm，可制成各种双层及多层复合板、管、棒材。爆炸焊接也可用搭接、对接形式实现点焊、缝焊，适合于一些特殊过渡接头的焊接，如图10.4所示。
第三节爆炸焊接原理
爆炸焊接的原理不同于冶金焊接。冶金焊接是通过将两片金属的原子作用到紧密接触使原子相互间的法向吸引力变得相互作用而产生连接而实现的。此时如果金属表面覆盖的氧化、硝化和吸收气体的自然膜不从表面去除，那么即使在非常高的压力下金属也不能焊接上。爆炸焊接将两个金属面以高速和一定的角度相互碰撞，并在接触面处产生高压，通过这种行为，表面部分变成流体并流走，表面膜去除了，金属表面可以紧密接触。
图10.5 爆炸焊接过程中波浪形旋涡状锁合面的形成爆炸焊接的形成过程见图10.5所示。当炸药引爆时，瞬间释放的化学能直接传递到覆板并转化为冲击波，使覆板以极高的速度V p冲向基板，两金属板表面以极高速度相互碰撞。于是，一方面碰撞机械能转化为热能使界面区温度升高至产生局部熔化，另一方面冲击压力和温升破碎了界面上氧化膜，为两金属板表面连接准备了条件。同时引爆过程中所产生的冲击横波除使覆板弯曲变形
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外，还使相互接触的界面产生两股运动方向相反的金属射流。在碰撞点前方，自由金属射流向未结合的空间高速喷射出来时冲刷着金属表面，除去金属表面上的氧化膜及所有吸附物，使新的金属表面随后相互接触，在温度和压力作用下形成牢固的金属键合；而在碰撞点之后，两股运动方向相反的金属射流相互展平而形成旋涡状锁合。
试验证明，当碰撞速度V p高于某一个临界值，连接界面上出现许多微小波浪形旋涡状锁合面时爆炸焊结合最为牢固。这时界面上无均匀连续熔化层，熔化的界面结合物仅保留在微小的旋区。如果所连接两种金属配比能形成固溶体，旋涡区具有良好延性，即使两种金属配比会出现脆性金属间化合物或出现缺陷，因旋涡非常微小，也危害不大。碰撞速度太低，旋涡区不存在，界面上很少或不发生熔化，形成平坦结合面，容易因碰撞条件微小变化而出现未结合缺陷。碰撞速度过大，旋涡增大，甚至形成连续的熔化界面，容易形成缩孔等缺陷，使焊缝致密性、强度和延性也降低。
爆炸焊接是在500至1000英尺/秒（150～300m/s）的相对速度下得到的。它和金属的性质有关，撞击速度过高，接触面去除的金属在被另一种金属阻止住之前没有足够的时间移走，则结果就不会发生焊接。相反，如果撞击速度过低则接触面就不会达到相互作用。
图10.6 两个低碳钢零件爆炸焊接图10.7 铜零件(上)和钢零件爆炸交界面的金相照片焊接交界面的金相照片
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图10.8 黄铜(上和下)与铜(中) 图10.9 黄铜(上)、铜(中)和钢(下) 复合爆炸焊接的金相照片复合爆炸焊接的金相照片要焊接的金属的撞击在炸药的起始端开始并在形成焊接时沿接缝波动。结果，就得到一个波状接触面，它比传统连接的平整接触面优越，因有较大的连接面积，裂缝扩大的可能性最小，且结构接缝对热循环失效的抵抗力增加，因为金属接缝中的应力，在热膨胀中有很大的差别，它分布在一个较大的体积内。在典型的焊接接触面处，波纹高约0.002英寸（0.05mm），长约0.006英寸（0.15mm）。一些典型金属焊缝的金相照片如图10.6～10.9所示。
第四节爆炸焊工艺
一、焊前准备
爆炸焊过程中冲击波及金属射流虽有清除氧化膜作用，但只限于厚1～10μm氧化膜，因此焊前表面清理仍是十分重要的。表10.1列出常用清理方法。
基板和覆板的固定和支托应保证基板刚度、平行焊件表面之间的间距均匀性或预置角。基板较薄时，应采用质量较大的砧座作支托，以减小挠曲，焊前还应校直基板，保证其与砧座均匀接触。覆板较厚时，采用边缘支托即可；若覆板较薄，应采用金属波纹条做支托物，以防挠曲度太大。管子或圆筒连接时，应用芯轴或外套筒支托基层件。芯轴应设计成焊后易于拆除。
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应选择引爆速度适中、稳定可调、使用方便、价格低廉、安全无毒的炸药。一般应使炸药引爆速度低于被焊金属内部声速的120%。采用专门的设备和缓冲层材料。在有间距夹角或最小平行间距安装时，也可用高引爆速度的炸药。
炸药的引爆速度取决于成分、密度、堆敷厚度、炸药中惰性填料数量。密度与加工形态有关。一般随密度和厚度的增大，引爆速度增加。为了获得优良结合性能，引爆速度应接近覆层材料中的声速。引爆速度过高使碰撞角变小，冲击力过大，造成结合部位撕裂；过低则不能维持足够的冲击力，结合强度不高。因此装药时应注意保证厚度和密度均匀性。
合适的引爆方式也很重要。端部引爆、边缘线引爆、中心引爆、四周引爆是常用方式。为避免雷管周围出现不结合的圆形区域，可把雷管延伸到要求复合的金属区以外或附加一个炸药包。
为防止烧伤、压痕、起皮、撕裂等缺陷，炸药与覆层之间要用橡胶、沥青、油灰、软塑料、有机玻璃、马粪纸、油毡等材料作缓冲层。
平行安装时，间距是决定碰撞点弯折角的唯一因素，其大小对界面的波浪形尺寸有一定影响。通常根据覆板的厚度和密度确定初始安装间距，如表10.2所示，一般取0.5～1t为宜，引爆速度高时取下限（t为覆板厚度）。
夹角安装时，通常采用高引爆速度炸药，一般预置角α取5～10°，引爆
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速度高时取上限。
二、工艺参数
影响碰撞区最终状态及爆炸焊接过程能量耗散条件的可控参数主要有冲击速度V p 、碰撞点移动速度V c 、动态碰撞角βd 。
1、冲击速度Vp ，研究表明，只有Vp 足够大，使冲击压力p min ≈10σa 时（σa 为两金属强度高者的屈服点），爆炸焊才能获得可靠连接强度。由此得最低冲击速度
???
???
?
+≈对同种金属
对异种金属
a a a a a
b b a a a p E V V V V ρσρρρσ20)/1(10min
式中：ρa 、ρb ——两种金属密度，kg/m 3； V a 、V b ——两种金属中声速，m/s ；
σa 、E a ——强度高的那种金属屈服点及杨氏模量，N/mm 2。
表10.3列出按上式得出的估算值及实际测量的最低冲击速度，实际采用的冲击速度远远高于这些数值，最高已达400～600m/s 。
V P 实际数值取决于炸药的爆炸动能，有许多经验公式，著名的格氏修正公式如下
)4
53(22
2
++=R R R E V p φ 式中：R=m c /m p ——单位面积炸药质量/单位面积覆板质量； φ——二维引爆修正系数； E ——爆炸动能。
2、碰撞点移动速度Vc 取决于引爆速度和安装条件
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??
?
??+==夹角安装
平行安装)]arcsin /[sin(sin /D P
p
D p c V V V V V V αβ
式中：V p ——引爆速度，m/s ； α——安装夹角，度； β——碰撞角，度。
为了保证碰撞点前缘出现塑性金属射流，碰撞点移动速度V c 应小于金属中声速。当其他条件相同时，夹角安装采用比平行安装更高的引爆速度。 表10.3 爆炸焊接的最低冲击速度
3、动态碰撞角βd 按下式求得
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???
?
?
?
?
+=+==夹角安装
平行安装
βααββD P D p d V V V V arcsin arcsin
显然，βd 有一个由V pmin 和声速决定的最小值，只有达到这一最小值，才能获得满意的爆炸焊接头质量。
由上述可知，爆炸焊工艺参数的数值随炸药性能、用量和焊件安装几何尺寸而变化，目前很难完全从理论上确定和预测。但上述准则及经验公式将有助于通过焊接试验确定在各种应用条件下的工艺参数数值。 4、爆炸爆接所需的单位面积装药量为
221ρδρ?=K 式中： δ2——覆板厚度； ρ2——覆板密度；
K ——与炸药和覆板材料有关的系数（参见表10.4）。 表10.4 计算单位面积药量的系数K
三、缺陷及质量检验
爆炸焊接的缺陷主要有：局部未焊合，在覆板较厚时特别易出现在边界区；基板或覆板的烧伤、压痕、起皮、撕裂；内覆法时基材在强脉冲冲击下变形、破裂；接合强底低等。防止上述缺陷的途径是调整工艺参数，改进支托和起爆方式，改善基、覆板缓冲保护，表面处理，校平等。
（a）剪切试样；（b）剪切试验法；（c）拉剪试样（d）拉伸分离试样；（e）拉伸分离试验法
图10.10 爆炸焊接头强度试样及试验方法
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爆炸焊接的外观检验与一般焊缝检验相同，用目视、磁粉、着色检验及变形测量等。无损检验一般只能用超声波法，根据焊件具体要求进行全面积、局部或矩形网格检验。金属密度差异很大的接头且具有大波浪形界面时，也可采用X射线检验。结合强度检验采用图10.10所示的试样和试验方法。必要时进行焊缝金相分析，显微硬度测定，以及疲劳性能、导电性、气密性、高低温性能等试验。
第五节爆炸焊接的应用情况
复合双金属平板、管、棒材已经获得应用的实例有：（a）高温化学反应器中覆铜不锈钢蒸发器；（b）覆铜不锈钢、覆铜镍低碳钢水或核废物容器；（c）覆钛低碳钢制含铬离子城市废水处理容器；（d）铜-不锈钢、铜-低碳钢-不锈钢、低碳钢-不锈钢制热性能、韧性、外观均优良的烹饪用器；（e）双硬度防弹板；（f）Hastelloy B-低碳钢制工具、挖掘机及工厂设备的超硬耐磨件；（g）热起动器用α黄铜-铁镍合金双金属带；（h）爆炸焊接后从38mm厚轧制成0.5mm厚的金合金-镍装饰金属箔。（i）耐腐蚀、抗高温的双金属、三金属管及异型管。图10.11为双金属管爆炸焊接法。
图10.11 双金属管爆炸焊接
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图10.12 特殊接头爆炸焊接
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表10.5 已实现爆炸焊接的金属材料组合
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应用于异种金属过渡接头的如汇流排铝-铜过渡接头、上层建筑为铝船体为钢的铝-钢过渡接头、电气化铁道的铜-钢路轨等。图10.12为特殊接头的爆炸焊接法。
可用于爆炸焊接的金属种类很多，表10.5列出了已经实现了爆炸焊接的许多金属材料的组合。
第六节应急修复—钢板与钢管的无损爆炸焊接
一、概述
因地震灾害损坏的水管和气管必须紧急修复。目前用于修复钢管的方法是将整个管子挖出来，去除被损坏的部分。但是该方法需要建筑机械和电气工具。然而在某些情况下，由于道路的毁坏，建筑机械可能到达不了工作现场，由于电力线也可能被切断而电气工具不可能正常进行工作。为此，一种容易携带并在没有任何外来动力源的情况下也能工作的烟火装置便被制造出来。
图10.13为烟火装置的示意图，爆炸焊接技术用于该装置。一块钢板由爆炸力驱动并被焊接到钢管上。通过对一系列实验结果的分析，找到了可牢固焊接并对钢管无损伤的条件。
图10.13 烟火装置示意图
二、实验
通过实验确定将钢板焊接到钢管上的条件。用具有中等气体压力的钢管用
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作基础钢管。钢管内径205mm、外径215mm和厚5mm。试验前，将钢管的焊接面抛光。由炸药推动焊接到钢管上的钢板由SS400钢组成。钢板尺寸为25mm ×100m和厚1.5mm。钢板和钢管之间的距离称为“炸高”。炸高是爆炸焊接的一个重要因素。实验采用了一种乳胶炸药。因为乳胶炸药容易处理，并且比用于爆炸焊接的粉末炸药安全。
图10.14显示试验方案，炸高和药量是可变的。用两块定位卡板支撑固定钢板和炸药在任一炸高上。这两块卡板对爆炸焊接似乎没有影响。可用药量来调整炸药的厚度。通过离子隙法测定炸药的爆轰速度。离子隙置于雷管端部50mm、70mm和90mm处，离子隙的信号贮存在数字式示波器内，测量每个缩减的离子隙之间的时间周期。然后由离子隙之间的时间和距离计算出爆轰速度。
图10.14 实验方案
实验之后，从外侧观察焊接的情况，并用普通的直尺测量钢管内侧的凹部。
三、结果和讨论
焊接的结果见图10.15。钢管的凹痕表示其损伤。焊接的成功或失败与炸高和炸药量有关。炸高为0mm时，任何量的炸药也不能保障成功焊接。用20g 炸药，炸高为2mm时，焊接失败。当炸高大于2mm时，几乎任意量的炸药都可使焊接成功。实验结果表明：炸药数量愈少；对钢管的损伤愈小；炸高大于2mm时，损伤变为常数；将厚4mm宽5mm的聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）条状物放在乳胶炸药内中心位置，以降低中心处炸药的能量，使钢板在到达钢管前的弯曲状况得到改善，并降低了对钢管的损伤（见图10.16）。
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图10.15 焊接结果和对钢管的损伤
图10.16 钢板的弯曲情况（炸药：25g）
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点焊方法和工艺 一、点焊方法： 点焊通常分为双面点焊和单面点焊两大类。双面点焊时，电极由工件的两侧向焊接处馈电。典型的双面点焊方式如图11-5所示。图中a是最常用的方式，这时工件的两侧均有电极压痕。图中b表示用大焊接面积的导电板做下电极，这样可以消除或减轻下面工件的压痕。常用于装饰性面板的点焊。图中c为同时焊接两个或多个点焊的双面点焊，使用一个变压器而将各电极并联，这时，所有电流通路的阻抗必须基本相等，而且每一焊接部位的表面状态、材料厚度、电极压力都需相同，才能保证通过各个焊点的电流基本一致。图中d为采用多个变压器的双面多点点焊，这样可以避免c的不足。 单面点焊时，电极由工件的同一侧向焊接处馈电，典型的单面点焊方式如图11-6所示，图中a为单面单点点焊，不形成焊点的电极采用大直径和大接触面以减小电流密度。图中b为无分流的单面双点点焊，此时焊接电流全部流经焊接区。图中C有分流的单面双点点焊，流经上面工件的电流不经过焊接区，形成风流。为了给焊接电流提供低电阻的通路，在工件下面垫有铜垫板。图中d为当两焊点的间距l很大时，例如在进行骨架构件和复板的焊接时，为了避免不适当的加热引起复板翘曲和减小两电极间电阻，采用了特殊的铜桥A，与电极同时压紧在工件上。
在大量生产中，单面多点点焊获得广泛应用。这时可采用由一个变压器供电，各对电极轮流压住工件的型式（图11-7a,也可采用各对电极均由单独的变压器供电，全部电极同时压住工件的型式（图11-7b.后一型式具有较多优点，应用也较广泛。其优点有：各变压器可以安置得离所联电极最近，因而。 其功率及尺寸能显著减小；各个焊点的工艺参数可以单独调节；全部焊点可以同时焊接、生产率高；全部电极同时压住工件，可减少变形；多台变压器同时通电，能保证三相负荷平衡。 二、点焊工艺参数选择 通常是根据工件的材料和厚度，参考该种材料的焊接条件表选取，首先确定电极的端面形状和尺寸。其次初步选定电极压力和焊接时间，然后调节焊接电流，以不同的电流焊接试样，经检查熔核直径符合要求后，再在适当的范围内调节电极压力，焊接时间和电流，进行试样的焊接和检验，直到焊点质量完全符合技术条件所规定的要求为止。最常用的检验试样的方法是撕开法，优质焊点的标志是：在撕开试样的一片上有圆孔，另一片上有圆凸台。厚板或淬火材料有时不能撕出圆孔和凸台，但可通过剪切的断口判断熔核的直径。必要时，还需进行低倍测量、拉抻试验和X 光检验，以判定熔透率、抗剪强度和有无缩孔、裂纹等。 以试样选择工艺参数时，要充分考虑试样和工件在分流、铁磁性物质影响，以及装配间隙方面的差异，并适当加以调整。
电池点焊机原理 焊件组合后通过电极施加压力，利用电流通过接头的接触面及邻近区域产生的电阻热进行焊接的方法称为电阻焊。电阻焊具有生产效率高、低成本、节省材料、易于自动化等特点，因此广泛应用于航空、航天、能源、电子、汽车、轻工等各工业部门，是重要的焊接工艺之一。 一、焊接热的产出及影响因素 点焊时产生的热量由下式决定：Q=IIRt（J）————（1） 式中：Q——产生的热量（J）、I——焊接电流（A）、R——电极间电阻（欧姆）、t——焊接时间（s） 1.电阻R及影响R的因素 电极间电阻包括工件本身电阻Rw，两工件间接触电阻Rc，电极与工件间接触电阻Rew.即R=2Rw+Rc+2Rew——（2）如图. 当工件和电极一定时，工件的电阻取决与它的电阻率.因此，电阻率是被焊材料的重要性能.电阻率高的金属其导电性差（如不锈钢）电阻率低的金属其导电性好（如铝合金）。因此，点焊不锈钢时产热易而散热难，点焊铝合金时产热难而散热易.点焊时，前者可用较小电流（几千安培），而后者就必须用很大电流（几万安培）。电阻率不仅取决与金属种类，还与金属的热处理状态、加工方式及温度有关。 接触电阻存在的时间是短暂，一般存在于焊接初期，由两方面原因形成： 1）工件和电极表面有高电阻系数的氧化物或脏物质层，会使电流遭到较大阻碍。过厚的氧化物和脏物质层甚至会使电流不能导通。 2）在表面十分洁净的条件下，由于表面的微观不平度，使工件只能在粗糙表面的局部形成接触点。在接触点处形成电流线的收拢。由于电流通路的缩小而增加了接触处的电阻。
电极与工件间的电阻Rew与Rc和Rw相比，由于铜合金的电阻率和硬度一般比工件低，因此很小，对熔核形成的影响更小，我们较少考虑它的影响。 2.焊接电流的影响 从公式（1）可见，电流对产热的影响比电阻和时间两者都大。因此，在焊接过程中，它是一个必须严格控制的参数。引起电流变化的主要原因是电网电压波动和交流焊机次级回路阻抗变化。阻抗变化是因为回路的几何形状变化或因在次级回路中引入不同量的磁性金属。对于直流焊机，次级回路阻抗变化，对电流无明显影响。 3.焊接时间的影响 为了保证熔核尺寸和焊点强度，焊接时间与焊接电流在一定范围内可以相互补充。为了获得一定强度的焊点，可以采用大电流和短时间（强条件，又称硬规范），也可采用小电流和长时间（弱条件，也称软规范）。选用硬规范还是软规范，取决于金属的性能、厚度和所用焊机的功率。对于不同性能和厚度的金属所需的电流和时间，都有一个上下限，使用时以此为准。 4.电极压力的影响 电极压力对两电极间总电阻R有明显的影响，随着电极压力的增大，R显著减小，而焊接电流增大的幅度却不大，不能影响因R减小引起的产热减少。因此，焊点强度总随着焊接压力增大而减小。解决的办法是在增大焊接压力的同时，增大焊接电流。 5.电极形状及材料性能的影响 由于电极的接触面积决定着电流密度，电极材料的电阻率和导热性关系着热量的产生和散失，因此，电极的形状和材料对熔核的形成有显著影响。随着电极端头的变形和磨损，接触面积增大，焊点强度将降低。
点焊方法和工艺 点焊方法和工艺 一、点焊方法： 点焊通常分为双面点焊和单面点焊两大类。双面点焊时，电极由工件的两侧向焊接处馈电。典型的双面点焊方式如图11-5所示。图中a是最常用的方式，这时工件的两侧均有电极压痕。图中b表示用大焊接面积的导电板做下电极，这样可以消除或减轻下面工件的压痕。常用于装饰性面板的点焊。图中c为同时焊接两个或多个点焊的双面点焊，使用一个变压器而将各电极并联，这时，所有电流通路的阻抗必须基本相等，而且每一焊接部位的表面状态、材料厚度、电极压力都需相同，才能保证通过各个焊点的电流基本一致。图中d为采用多个变压器的双面多点点焊，这样可以避免c的不足。 单面点焊时，电极由工件的同一侧向焊接处馈电，典型的单面点焊方式如图11-6所示，图中a为单面单点点焊，不形成焊点的电极采用大直径和大接触面以减小电流密度。图中b 为无分流的单面双点点焊，此时焊接电流全部流经焊接区。图中C有分流的单面双点点焊，流经上面工件的电流不经过焊接区，形成风流。为了给焊接电流提供低电阻的通路，在工件下面垫有铜垫板。图中d为当两焊点的间距l很大时，例如在进行骨架构件和复板的焊接时，为了避免不适当的加热引起复板翘曲和减小两电极间电阻，采用了特殊的铜桥A，与电极同时压紧在工件上。 在大量生产中，单面多点点焊获得广泛应用。这时可采用由一个变压器供电，各对电极轮流压住工件的型式（图11-7a),也可采用各对电极均由单独的变压器供电，全部电极同时压住工件的型式（图11-7b).后一型式具有较多优点，应用也较广泛。其优点有：各变压器可以安置得离所联电极最近，因而。 其功率及尺寸能显著减小；各个焊点的工艺参数可以单独调节；全部焊点可以同时焊接、生产率高；全部电极同时压住工件，可减少变形；多台变压器同时通电，能保证三相负荷平衡。 二、点焊工艺参数选择 通常是根据工件的材料和厚度，参考该种材料的焊接条件表选取，首先确定电极的端面形状和尺寸。其次初步选定电极压力和焊接时间，然后调节焊接电流，以不同的电流焊接试样，经检查熔核直径符合要求后，再在适当的范围内调节电极压力，焊接时间和电流，进行试样的焊接和检验，直到焊点质量完全符合技术条件所规定的要求为止。最常用的检验试样的方法是撕开法，优质焊点的标志是：在撕开试样的一片上有圆孔，另一片上有圆凸台。厚板或淬火材料有时不能撕出圆孔和凸台，但可通过剪切的断口判断熔核的直径。必要时，还需进行低倍测量、拉抻试验和X光检验，以判定熔透率、抗剪强度和有无缩孔、裂纹等。 以试样选择工艺参数时，要充分考虑试样和工件在分流、铁磁性物质影响，以及装配间隙方面的差异，并适当加以调整。 三、不等厚度和不同材料的点焊 当进行不等厚度或不同材料点焊时，熔核将不对称于其交界面，而是向厚板或导电、导热性差的一边偏移，偏移的结果将使薄件或导电、导热性好的工件焊透率减小，焊点强度降低。熔核偏移是由两工件产热和散热条件不相同引起的。厚度不等时，厚件一边电阻大、交界面离电极远，故产热多而散热少，致使熔核偏向厚件；材料不同时，导电、导热性差的材料产热易而散热难，故熔核也偏向这种材料（见图11-8） 调整熔核偏移的原则是：增加薄板或导电、导热性好的工件的产热而减少其散热。常用的方法有： （1）采用强条件使工件间接触电阻产热的影响增大，电极散热的影响降低。电容储能焊机采用大电流和短的通电时间就能焊接厚度比很大的工件就是明显的例证。
第十章爆炸焊接 第一节概述 爆炸焊接是利用炸药爆炸产生的冲击力造成焊件迅速碰撞，使两个金属件的待焊表面实现连接的方法。 爆炸焊接可将用传统方法不能焊接在一起的不同类金属焊接在一起。例如，钢和铝、钛和钢、铜和钢、钢和铅、铅和铝，用爆炸焊接就可焊在一起。因为在有些情况下，如果用传统的焊接方法，施加的热会引起两种金属熔化并形成一种脆性合金，使焊接无效。金属焊接中的困难，如铅的低熔点，用爆炸焊接就能消除。许多不同金属的无数次爆炸焊接试验都得到了良好的结果。 爆炸焊接的焊缝比熔接焊接的接缝强度高，且热处理材料可以用爆炸焊接而不引起性能的降低。 爆炸焊接基本上是一个“冷”焊过程，因为爆炸焊接中产生的热量可忽略不计且快速散失。这种特点使爆炸方法适用于焊接硬化加工过的和热处理过的材料而不影响它们的性质。 有些高强度和高硬度材料，如硬化工具钢、钨铬钴硬质合金和铍，因其撞击低强度而不适于爆炸焊接。 第二节爆炸焊接方法 爆炸焊接实施的方法通常有五种：平行安装法、夹角安装法、平行—夹角安装法、双夹角安装法和双面敷药法，如图10.1和图10.2所示。 按照爆炸焊接时焊件的布置方式、布药方式、能量传递介质条件及产品结构条件不同，爆炸焊接实施方法略有差异，图10.3为常见的焊件布置、布药、介质条件、产品结构形式及由此带来的不同实施方法。 164
(c)平行-夹角安装法(d) 双夹角安装法 图10.1 爆炸焊接实施方法及过程 图10.2 多层爆炸焊接的两种方法 165
图10.3 常见焊件布置、布药、介质条件、产品结构形式 166
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(a)～(h) 搭接；(i)、(j) 对接 图10.4 爆炸焊搭接和对接接头形式 168
铝电解工换极操作教程 一、目的：预焙电解槽在生产当中，阳极的使用是半连续作业，当用 到一定周期时，需要将残极更换出，重新安装上新极；使电解槽能够正常平稳的运行。 二、质量控制点：与槽控箱联系，捞净结壳快，新极安装精度。 三、时间要求：从打开槽罩到整形完毕盖好槽罩时间控制在30分钟以 内。 四、使用设备和工具：多功能天车、大耙、钩子、撬杠、（长、短）柄 大锤、料斗、扁平铲、漏铲、铁锹、扫把、测定钎、直尺、粉笔、扳手、钢丝绳、吊耳、管销、拐尺、钢板等。 五、作业准备： 1、新极检查。 ◆爆炸焊口完整 ?爆炸焊片外观规整严密； ?爆炸焊口不能有开裂现象； ?爆炸焊块的熔接面不小于98%； ◆铝焊口完整 ?铝-铝焊口外观整齐饱满，与基体融合良好； ?焊缝下边缘距爆炸焊块边缘＜5mm，咬边深度≤0.5mm； ?铝-铝焊口无明显砂眼和夹渣，无裂纹； ◆新极碳块高度一致无裂纹 ?新极碳块表面明显裂纹；
?碳碗内或孔边缘不能有明显裂纹； ?碳碗孔之间不允许有连通裂纹 ◆浇铸饱满钢爪不松动 2、清洁接触面的阳极导杆，极上加足破碎块。 ◆新极上槽前导杆打磨到位 ?新极上槽前，换极人员使用角磨机进行导杆打磨； ?导杆打磨到位的标准：无毛刺、无灰尘； ?打磨范围：从爆炸焊口50公分开始往上打磨130公分； 3、确认槽号，极号，并记入作业组记录。 4、在准备交换残极的导杆上标识划线。 ◆换极专人划线 把角尺挨着阳极导杆平行地放至横梁母线底面，然后用粉笔 在导杆上划线； 5、把铁皮铺在该换极的大面风格板上，附近短路口上安装护板。 六、操作步骤： 1、揭开换极处的五块槽盖板，两块放到邻槽对应处，另三块分别 放到左右两侧相邻的炉罩上。 2、用料耙扒净阳极中缝及极间缝浮料。 ◆换极扒料彻底
沈阳骏瀚焊接设备有限公司系列中频直流逆变式点凸焊机 ?是目前国际先进的电阻焊产品； ?具有无可比拟的焊接稳定性； ?低运行成本： ◆三相电源平衡输入，功率因数高达95％； ◆次级回路几乎没有感应能量损失； ◆较低的焊接电流和电极压力； ◆节约能量达30％以上； ◆电极寿命提高1倍以上，减少电极修磨时间； ◆大幅度节约电力安装和水、气等辅助设施的安装成本； ?更准确、更快速、更全面地控制和分析焊接参数； ?更短的焊接时间，提高生产效率。 ?应用于大部分金属材料焊接效果会更好，特别在焊接铝，铝合金和铜等导热性高的金属效果 更好，质量更稳定可靠。 中频逆变电源与其它电源的对比 ?三种焊接电源的原理简图
单相交流焊机 ?最常见的电阻焊机型式； ?一般用可控硅移相控制。由于工作频率（50Hz）的限制，其焊接电流的最小调节周期需0.02s （即一个周波）； ?每个周波都有过零区，特别在小焊接规范时，过零时间可能高达预定焊接时间的50%以上。 热量损失严重，这对于热导性良好的材料（如Al、Cu及其合金）和热强钢等的焊接是极为不利的。而在连续缝焊的情况下则会限制焊接速度的提高。 ?交流电流在通过焊接区时，由于趋表效应而出现发散现象，显然能量利用不充分。 ?电阻焊的对象大多是钢铁之类的铁磁材料，工件进入焊机的电极臂间就会引起次级回路电感 量的变化，引起焊接电流的不稳定，从而导致焊接质量的波动； ?强大的焊接电流使电极臂受到交变电磁力的干扰，从而导致电极压力的不稳定，影响焊接质 量。
电容储能焊机 ?焊接时间很短，一般只有0.003~0.006s(通常放电时间不作控制)。焊点表面氧化和变形很少； ?特别适用于厚度差别大的材料焊接； ?输出和输入完全分隔，不受外部电源变化影响，保持恒定功率输出； ?对大多数材料来说，储能焊机的焊接规范太硬了； ?设备价格比较高； ?电容器寿命相对较短。
点焊培训资料 1.1点焊 利用电流通过圆柱形电极和搭接的两焊件产生电阻热，将焊件加热并局部熔化，形成一个熔核（其周围为塑性状态），然后在压力作用下熔核结晶，形成一个焊点。 1.2气动式交流点焊机 电极的运动和对焊件的加压，均由气路系统来实现，采用交流电，实现点焊功能的机械设备。 2设备结构 主要由机身、焊接变压器、压力传动装置、气路、水路系统、上下电极以及脚踏开关等部分组成。 2.1机身 机身用箱体式结构，全部结构件均由钢板折弯成型后焊接而成。该结构体积小、重量轻，能承受较大的冲击力，上悬臂安装加压传动装置及上电极部分，下悬臂安装有下电极部分，机身内部装有焊接变压器、进出水管、机身上面装有电磁气阀及气动三大件，机身下部的底脚上设有四个地脚安装孔，正常焊接时，必须装上4只 M10以上的地螺栓紧固后，方可使用。 2.2焊接变压器 焊接变压器为单相壳式结构，变压器的次级线圈由单只内置冷却铜水管的铸铜绕组组成，通过软铜带与上电极相联接，紫铜板与下电极相联接，焊接 1
变压器采用调节可控硅导通角来调节焊接变压器的初级电压，从而达到调节次级电压的目的，同时改变了焊接电流，适应不同的焊接规范，次级电压的调节范围，按焊接规范要求可连续可调。 2.3压力传动装置 压力传动装置主要由活塞、气缸、支承座与滑块下端与上电极部分相联，活塞杆与上电极连为一体，当活塞杆上下移动时，使上电极在支承座导轨内上下移动。气缸供气采用电磁气阀控制，推出或推进气缸右侧的行程插销，可调节二档上电极的工作行程。而三气室工作头则可在0~100mm行程范围内无级可调。 2.4气路系统 点焊机电极的运动和对焊件的加压，均由气路系统来实现，气路系统由带有气压表的减压阀和电磁阀等组成。从而达到控制上电极上下运动，电极压力的大小根据工件厚度和相应工艺规范确定。 2.5上下电极部分 电极部分由电极压块、电极座、端头、电极杆及电极头组成，电极压块内部通有冷却水，它的后端分别由软铜带和导电排与焊接变压器次级线圈相连接。电极杆紧固在电极臂与端头之间，凸焊机还带有上、下电极平台。与工件直接接触的上下电极头材料采用铬锆铜。 2.6冷却系统 点焊机在工作过程中会产生大量热量，需要循环水进行充分冷却，否则将严重影响焊接质量。 2
第一章点焊方法和工艺 一、点焊方法： 点焊通常分为双面点焊和单面点焊两大类。双面点焊时，电极由工件的两侧向焊接处馈电。典型的双面点焊方式如图1所示。图中1a是最常用的方式。这时，工件的两侧均有电极压痕。图中1b表示用大接触面积的导电板做下电极，这样可以消除或减轻下面工作的压痕，常用于装饰性面板的点焊。图1c为，同时焊接两个或多个焊点的双面点焊，使用一个变压器而将各电极并联。这时，所有电流通路的阻抗必须基本相等，而且每一焊接部位的表面状态，材料厚度、电极压力都必须相同，才能保证通过各个焊点的电流基本一致。图中1d为采用多个变压器的双面多点点焊，这样可以避免1c的不足。 单面点焊时，电极由工件的同一侧向焊接处馈电。典型的单面点焊方式如图2所示。图中2a为单面单点点焊，不形成焊点的电极采用大直径和大接触面以减小电流密度。图中2b为无分流的单面双点点焊，此时焊接电流全部流经焊接区。图中2c 为有分流的单面双点点焊，流经上面工件的电流不经过焊接区，形成分流。为了给焊接电流提供低电阻的通路，在工件下面垫有铜垫板。图中2d为当两焊点的间距l很大，例如在进行骨架构件和复板的焊接时，为了避免不适当的加热引起复板翘曲和减小两电极间电阻，采用了特殊的铜桥A与电极同时压紧在工件上。 图1不同形式的双面点焊
图2 不同形式的单面点焊 采用铜芯棒的点焊是单面点焊的特殊形一个点，也可焊两个点。这种形式特别适于点焊结构空间狭小，电极难于或根本不能接近的工件。图3a中的芯棒实际是一块几毫米厚的铜板。图3b、c是同类工件的两种结构，结构b不如结构c，因为前者通过工件2的分流，不经过两工件的接触面，会减少焊接区的产热，因而需要增大焊接电流，这样就会增加工件2与两电极间接触面的产热，并且可能使工件烧穿。当芯棒断面较大时，为了节约铜料和制作方便，可以在夹布胶木或硬木制成的芯棒上包覆铜板或嵌入铜棒(图3d、e)。 由于芯棒与工件的接触面远大于电极与工件的接触面，熔核将偏向与电极接触的工件一侧。如果两工件的厚度不同，将厚件置于芯棒接触的一侧，则可减轻熔核偏移程度。
阻焊resistance welding (RW) 点焊spot welding; resistance spot welding 凸焊projection welding 缝焊seam welding 滚点焊roll-spot welding 连续点焊stitch welding 多点 焊multiple spot welding 手压点焊push welding; poke welding 单面点焊indirect spot welding 双面点焊direct spot welding 脉冲点焊pulsation spot welding; multiple-impulse welding （）串联点焊series spot welding 多点凸焊multiple projection welding 频道进缝焊step-by-step seam welding 压平缝焊mash seam welding 串联缝焊series seam welding 对接缝焊butt seam welding; foil-butt seam 电阻对焊upset butt welding 闪光对焊flash butt welding (FBW) 储能焊stored energy welding 电容储能点焊condenser discharge spot welding 高频电阻焊high frequency resistance welding 冲击电阻焊percussion welding 胶接点焊spot weld-bonding; weld-bonding 闪光flashing; flash 过梁bridge; lintel 顶锻upsetting; upset 夹紧力clamping force 顶锻力upsetting force; upset force 电极压力electrode force; electrode pressure 电极滑移electrode skid 焊接循环welding cycle 预压时间squeeze time 锻压时间forge-delay time; forge time 焊接通电时间（电阻焊）welding time (resistance welding) 预热时间preheat time 加热时间heat time 冷却时间cool time 间歇时间quench time; chill time 回火时间temper time 维持时间hold time 休止时间off time 闪光时间flash time; flashing time 顶锻时间upset time; upsetting time 有电顶锻时间upset current time 无电顶锻时间upset current-off time 闪光速度flashing speed 闪光电流flashing current; flash current 顶锻电流upset current 预热电流preheat current 回火电流temper current 调伸长度initial overhange; extension 闪光留量flash allowance 顶锻留量upset allowance 顶锻速度upset speed 电极接触面electrode contact surface 贴合面faying surface 焊点welding spot 熔核nugget 熔核直
500kA铝电解槽炭阳极理论压降及影响因素 一、钢——铝爆炸焊块压降 500kA铝电解槽使用的爆炸焊块规格一般有两种：用于钢爪、铝导杆连接的爆炸焊块规格为235mm×215mm×52mm；复合层中铝的厚度约为20mm。 高温、腐蚀环境和强电流冲击因素会使钢——铝爆炸焊块压降增大。研究表明，钢——铝爆炸焊块压降的设计经验值约为10mV。 二、阳极钢爪的压降 500kA铝电解槽与其它电流等级槽型一样，采用消失模工艺生产的ZG230-450阳极钢爪。国内部分企业为了提高钢爪的铸造、力学性能和导电能力，还在钢液中添加了稀土元素。 但是，实践证明，铸钢阳极钢爪在使用过程中，存在内部夹杂、气孔等缺陷，严重时刚爪甚至发生断裂问题，且钢爪在使用过程中的表面氧化、脱层问题也尤为严重。 通常，规格为890mm×150mm×80mm铸钢钢爪设计压降为27mV。某500kA铝电解系列铸钢阳极钢爪理论设计压降约为60mV。 三、铁——炭压降 阳极钢爪与阳极炭块之间的铁——炭压降，与钢爪表面质量、磷生铁化学成分、浇铸质量等因素有关，尤其是C、S、P元素含量对其流动性和石墨化度存在明显影响。在较理想状态下，磷生铁应该有好的流动性，冷却时收缩率要小，尤其是不应在与钢爪表面接触位置形成较大的收缩缝或塌陷。
以某500kA铝电解系列使用的磷生铁为例，其C元素含量为2.6%左右，S元素含量为0.28%,磷元素含量1.21%,3项数据均低于预期指标，浇铸出的磷铁环存在不饱满、易裂纹等问题。某500kA铝电解系列实测出的铁——炭压降理论设计值约为112mV。 四、阳极炭块压降 阳极炭块以电煅石油焦为骨料，沥青为粘结剂，经混捏、挤压和焙烧成型。阳极炭块本身的压降与化学成分、致密程度、厚度等有关。在实践过程中，普遍认为阳极炭块的灰分应保持在较低水平，且气孔率不能过大。 某500kA铝电解槽使用的阳极炭块，厚度为620mm,阳极电流密度接近0.804A/mm2,且在400~900℃温度区间内，阳极炭块的电阻系数为55×10-4Ω·cm。 通过计算，其阳极炭块压降V炭为： V炭＝d·ρ·h ＝1.0502·A·cm2·55×10-4 Ω·cm·33.25cm ＝192mV ρ：阳极炭块电阻系数(单位：Ω·cm) d：阳极炭块平均电流密度(单位：A/mm2) h：阳极炭块有效导电高度(单位：Ω·cm) 综上，炭阳极不同的组成部位其压降的影响因素不同，高温、腐蚀环境及强电流冲击因素会使钢——铝爆炸焊块压降增大；钢爪表面质量、磷生铁化学成分、浇铸质量等关系着铁——炭压降；而阳极炭块本身的压降又与化学成分、致密程度及厚度有关。
水下焊接原理 内容来源网络，由“深圳机械展（11万㎡，1100多家展商，超10万观众）”收集整理！ 更多cnc加工中心、车铣磨钻床、线切割、数控刀具工具、工业机器人、非标自动化、数字化无人工厂、精密测量、3D打印、激光切割、钣金冲压折弯、精密零件加工等展示，就在深圳机械展. 水下焊接 水下焊接由于水的存在，使焊接过程变得更加复杂，并且会出现各种各样陆地焊接所未遇到的问题，目前，世界各国正在应用和研究的水下焊接方法种类繁多，应用较成熟的是电弧焊。随着水下焊接技术的发展，除了常用的湿法水下焊接、局部干法水下焊接和干法水下焊接以外，又出现了一些新的水下焊接方法。但是，从各国海洋开发的前景来看，水下焊接的研究远远不能适应形势发展的需要。因此，加强这方面的研究，无论是对现在或将来，都将是一项非常有意义的工作。 作用 水下焊接与切割是水下工程结构的安装、维修施工中不可缺少的重要工艺手段。它们常被用于海上救捞、海洋能源、海洋采矿等海洋工程和大型水下设施的施工过程中。 水下焊接有干法、湿法和局部干法三种。 干法焊接 这是采用大型气室罩住焊件、焊工在气室内施焊的方法，由于是在干燥气相中焊接，其安全性较好。在深度超过空气的潜入范围时，由于增加了空气环境中局部氧气的压力，容易产生火星。因此应在气室内使用惰性或半惰性气体。干法焊接时，焊工应穿戴特制防火、耐高温的防护服。 与湿法和局部干法焊接相比，干法焊接安全性最好，但使用局限性很大，应用不普遍。 局部干法焊接 局部干法是焊工在水中施焊，人为地将焊接区周围的水排开的水下焊接方法，其安全措施与湿法相似。
由于局部干法还处于研究之中，因此使用尚不普遍。 湿法焊接 湿法焊接是焊工在水下直接施焊，而不是人为地将焊接区周围的水排开的水下焊接方法。 电弧在水下燃烧与埋弧焊相似，是在气泡中燃烧的。焊条燃烧时焊条上的涂料形成套筒使气泡稳定存在，因而使电弧稳定，如图所示。要使焊条在水下稳定燃烧，必须在焊条芯上涂一层一定厚度的涂药，并用石蜡或其他防水物质浸渍的方法，使焊条具有防水性。气泡由氢、氧、水蒸气和由焊条药皮燃烧产生的气泡;浑浊的烟雾生的其他氧化物。为克服水的冷却和压力作用造成的引弧及稳弧困难，其引弧电压要高于大气中的引弧电压，其电流较大气中焊接电流大15%~20%。 水下湿法焊接与干法和局部干法焊接相比，应用最多，但安全性最差。由于水具有导电性，因此防触电成为湿法焊接的主要安全问题之一。 运用 1、建议50平方以上专用焊线所有水线以下的和水下的电缆部件必须完全绝缘。 2、开始操作之前，检查所有电缆和连机器有无损坏了的绝缘。损坏的必须更换，有缺陷的要修理。 3、电缆的能力必须能满足工件的最大电流的要求。连机器的能力至少应该等于电缆的能力。 4、所有连机器必须紧固和彻底绝缘。所以水下连机器最后应该用橡胶袋紧紧藵住，以防电流损失。 5、要确定距离电焊钳十英尺以内的电缆是没有接头的。 6、这样布置接地电缆到工件，使潜水员的身体绝不会处于电焊条与焊接电路接地侧之间。 7、要保持电源电缆与焊接电缆分开。 内容来源网络，由“深圳机械展（11万㎡，1100多家展商，超10万观众）”收集整理！ 更多cnc加工中心、车铣磨钻床、线切割、数控刀具工具、工业机器人、非标自动化、数字化无人工厂、精密测量、3D打印、激光切割、钣金冲压折弯、精密零件加工等展示，就在深圳机械展.
点焊机原理 焊件组合后通过电极施加压力，利用电流通过接头的接触面及邻近区域产生的电阻热进行焊接的方法称为电阻焊。电阻焊具有生产效率高、低成本、节省材料、易于自动化等特点，因此广泛应用于航空、航天、能源、电子、汽车、轻工等各工业部门，是重要的焊接工艺之一。 一、焊接热的产出及影响因素 点焊时产生的热量由下式决定：Q=IIRt（J）————（1） 式中：Q——产生的热量（J）、I——焊接电流（A）、R——电极间电阻（欧姆）、t——焊接时间（s） 1.电阻R及影响R的因素 电极间电阻包括工件本身电阻Rw，两工件间接触电阻Rc，电极与工件间接触电阻Rew.即R=2Rw+Rc+2Rew——（2）如图. 当工件和电极一定时，工件的电阻取决与它的电阻率.因此，电阻率是被焊材料的重要性能.电阻率高的金属其导电性差（如不锈钢）电阻率低的金属其导电性好（如铝合金）。因此，点焊不锈钢时产热易而散热难，点焊铝合金时产热难而散热易.点焊时，前者可用较小电流（几千安培），而后者就必须用很大电流（几万安培）。电阻率不仅取决与金属种类，还与金属的热处理状态、加工方式及温度有关。 接触电阻存在的时间是短暂，一般存在于焊接初期，由两方面原因形成： 1）工件和电极表面有高电阻系数的氧化物或脏物质层，会使电流遭到较大阻碍。过厚的氧化物和脏物质层甚至会使电流不能导通。 2）在表面十分洁净的条件下，由于表面的微观不平度，使工件只能在粗糙表面的局部形成接触点。在接触点处形成电流线的收拢。由于电流通路的缩小而增加了接触处的电阻。 电极与工件间的电阻Rew与Rc和Rw相比，由于铜合金的电阻率和硬度一般比工件低，因此很小，对熔核形成的影响更小，我们较少考虑它的影响。
摘要： 一、了解铝的性质、用途、发展和铝电解原理 二、学习阳极组装工艺知识和成品阳极的使用 阳极组装工艺知识 1.碳素材料发展 1.1碳素材料是指是指选用有机碳质物料或石墨作为主要固体原料，铺以其他原料，经过特定的生产工艺而制得的无机非金属材料，历史100多年，在中国30多年。 1896年美国人艾奇逊发明人造石墨电极。 1.2碳用途 第一种：作为结构用碳制品，如高炉内衬等。 第二种：化学工业用制品，如耐腐蚀、耐热性好的材料。 第三种：密封材料。 2.阳极组装工艺 2.1预焙阳极构成： 阳极本体、阳极导杆、爆炸焊、磷生铁、钢爪 2.2预焙阳极的组装 预焙阳极碳块组有3个不同材质的部分组合而成：铝质导杆、铸钢爪头、经过焙烧的阳极碳块，他们之间通过焊接和浇注连接为一体，形成阳极碳块组，有单组的和双组的，还有三组的等。 铝导杆一般用一级铝及铝镁合金拉铸而成（一铸造目前为电解四期备导杆），长度2000-2200mm,尺寸以通过它的电流大小而定，一般电流密度为35-40A/ cm2.铝导杆与水平大母线接触面需要加工，要求平直二光滑，表面少氧化膜，目的：降低接触电阻（压降），电解车间考核该压降≤12毫伏。 钢爪为ZG25材质的铸钢件。爪头有三爪、四爪、六爪，爪头排列有直线排列或矩形排列。铝导杆通过爆炸焊块与钢爪连接，或将导杆与钢爪爆炸连接后焊接。爆炸焊块是引爆炸药的方式将钢与铝焊接为一体的双材质结合材料，它可以实现钢-铝，铝-铝焊接的过渡。特点：焊接牢固、表面接触电阻小、机械强度大。焊块上表面与导杆采用氩弧焊或碳弧焊焊接，下表面与钢爪采用电弧焊焊接。爪头组装前应砂洗或涂石墨，目的：防止铁水对钢爪头的侵蚀，改善钢爪与铸铁的接触状态，降低接触压降（二电解厂钢碳压降≤80（100）毫伏），并有利于导杆循环使用时磷铁的脱环作业（二电解厂磷铁压脱机冲头经常断，加工一根费用高）。阳极炭块上有炭碗：振动成型的炭块振膜上有专门制炭碗的装置。炭碗为圆形，深度大约80-120毫米。为了加强钢爪和炭碗的结合力，可以在炭碗内内壁加工斜槽，一般斜槽数量为4-6道，槽呈上宽下窄的楔形，槽深20-25毫米，倾斜角为70-75度。 浇注阳极用低磷生铁，磷含量一般为0.8%-1.2%，目的：磷生铁成分对于铸造性能和钢碳接触压降关系密切。浇注用磷生铁应具有流动性好、热膨胀性强、电阻率低、冷态下易碎裂等特点。 磷生铁用冲天炉（电解一厂用过，淘汰）或中频炉融化（二电解厂目前使用，国内
点焊基本原理 1．1 点焊接头的形成 电阻点焊原理和接头形成如图1所示。可简述为：将焊件3压紧在两电极2之间，施加电极压力后，阻焊变压器1向焊接区通过强大的焊接电流，在焊件接触面上形成真实的物理接触点，并随着通电加热的进行而不断扩大。塑变能与热能使接触点的原子不断激活，消失了接触面，继续加热形成熔化核心4，简称熔核。熔核中的液态金属在电动力作用下发生强烈搅拌，熔核内的金属成分均匀化，结合界面迅速消失。加热停止后，核心液态金属以自由能最低的熔核边界半熔化晶粒表面为晶核开始结晶，然后沿与散热相反方向不断以枝晶形式向中间延伸。通常熔核以柱状晶形式生长，将合金浓度较高的成分排至晶叉及枝晶前端，直至生长的枝晶相互抵住，获得牢固的金属键合，接合面消失了，得到了柱状晶生长较充分的焊点，如图2所示。或因合金过冷条件不同，核心中心区同时形成等轴晶粒，得到柱状晶与等轴晶两种凝固组织并存的焊点，如图3所示。同时，液态熔核周围的高温固态金属，在电极压力作用下产生塑性变形和强烈再结晶而形成塑性环①〔注：塑性环（corona bond）熔核周围具有一定厚度的塑性金属区域称为塑性环，它也有助于点焊接头承受载荷〕，该环先于熔核形成且始终伴随着熔核一起长大，如图4所示。它的存在可防止周围气体侵入和保证熔核液态
金属不至于沿板缝向外喷溅。 熔核凝固组织为全部柱状晶者，以65Mn熔核为例，其形成过程模型如图5所示。图中： 图5a 凝固前，在熔合线上（固－液相界面）有许多晶粒处于半熔化状态，显然熔核的液态金属能很好的润湿取向不同的半熔化晶粒表面，为异质成核进行结晶提供了有利条件。 图5b 液态熔核的温度降低时，由于成分过冷较大，以半熔化晶粒作底面沿<100>向长出枝晶束。 在电极与母材的急冷作用下，凝固界面前形成较大的温度梯度，因而使枝晶主干伸入液体中较远，枝晶生长很快，枝晶臂间距H与冷却速度V间存在以下关系。 一次枝晶臂间距H1∝V-? 二次枝晶臂间距H2∝V-（?～?） 由于薄件脉冲点焊熔核尺寸小，电极与母材的急冷作用强，液体金属的冷却速度极快，因此枝晶臂的间距甚小。 图5c 枝晶继续生产、凝固层向前推进，液体向枝晶间充填。 枝晶间的液体逐渐向枝晶上凝固，使枝晶变长变粗，靠近母材处由于温度低，液体向枝晶上凝固快，以至形成连续的凝固层。由于65Mn合金具有较宽的凝固温度范围，故凝固层呈锯齿形起状，由于晶界在凝固层内形成，这就造成柱状
Explosion welding From Wikipedia, the free encyclopedia Unlike other forms of welding such as arc welding (which was developed in the late 19th century), explosion welding was developed relatively recently, in the decades after World War II. Its origins, however, go back to World War I, when it was observed that pieces of shrapnel sticking to armor plating were not only embedding themselves, but were actually being welded to the metal. Since the extreme heat involved in other forms of welding did not play a role, it was concluded that the phenomenon was caused by the explosive forces acting on the shrapnel. These results were later duplicated in laboratory tests and, not long afterwards, the process was patented and put to use. In 1962, DuPont applied for a patent on the explosion welding process, which was granted on June 23, 1964 under US Patent 3,137,937[2] and resulted in the use of the Detaclad trademark to describe the process. On July 22, 1996, Dynamic Materials Corporation completed the acquisition of DuPont's Detaclad operations for a purchase price of $5,321,850. Recently, the response of inhomogeneous plates undergoing explosive welding was analytically modeled.[3]
第一节阳极组装设备简介 概述 预焙阳极电解槽所用的阳极是由铝导杆、钢爪和焙烧好的碳素阳极块等组成. 铝导杆和钢爪的联接是通过一个钢铝爆炸焊块（爆炸法将铝板和钢板焊接在一起），进行铝导杆－钢铝爆炸焊块－钢焊接使其形成一个整体，铝导杆和钢爪在电解过程中不消耗,只存在搬运过程中的机械损坏或偶尔将钢抓损坏,因此可以长期的循环使用. 碳素阳极块在电解过程中将逐渐被损耗,当损耗到一定程度(残留约150mm 左右叫做”残极”)后,便从电解槽上取下,送往阳极组装车间除去残极和粘在其外的电解质,再与新的阳极碳块组成新的阳极. 除掉残极和组装成新的阳极都是从一条生产线上进行的,其流程如图1-1所示,从电解槽上卸下的残极粘附着电解质一并运到阳极组装车间,运来的残极在装卸站挂到积放式悬链上,首先到电解质清理站,以清除残极上表面堆积的电解质,然后送到残极压脱站,将残极压脱下后,运到磷铁环压脱站，将磷铁环与钢爪剥离。剥离后的钢爪进行钢爪清刷。钢爪如有烧损或铝导杆弯曲时，要进行修理或校直，然后对铝导杆进行清刷将其与电解槽上阳极母线接触部分表面的氧化物或附着物清除掉，以减少其接触电阻。将清刷后的铝导杆送至钢爪涂石墨机站将钢爪下部涂以石墨，以利于下次磷铁环的剥离。涂石墨的钢爪再经过烘干处理送到磷铁浇铸站，将其插入碳块顶面的孔内，浇铸磷生铁，将两者固定在一起。 清理下来的电解质经破碎筛分(１mm以下)后返回电解槽，压脱下来的残极用皮带运至到颚式破碎机进行一次破碎,再送到反击碎机进行二次破碎.破碎后的残极送到碳素原料仓库.重新进入阳极车间作原料制备.阳极组装设备分为空中输送和地面作业两大部分，地面又分为线上和线下设备。空中输送设备为积放式悬挂输送机，地面的线上设备有装卸站、电解质清理机、残极抛丸机、残极压脱机、
科技名词定义 中文名称：水下焊接 英文名称：underwater welding 定义：在水下焊接金属的工艺。 应用学科：海洋科技（一级学科）；海洋技术（二级学科）；海洋工程（三级 学科 。 ） 水下焊接水下焊接与切割是水下工程结构的安装、维修施工中不可缺少的重要工艺手段。它们常被用于海上救捞、海洋能源、海洋采矿等海洋工程和大型水下设施的施工过程中。 1．1湿法水下焊接 湿法水下焊接具有设备简单、成本低廉、操作灵活、适应 性强等优点，最常用的是焊条电弧焊和药芯焊丝电弧焊。目 前，国内外都有采用水下湿法焊条电弧焊技术进行水下焊接 施工的范例。例如，英国T．ⅣI与乌克兰巴顿研究所成功开发 r 7套水下湿法药芯焊丝焊接的送丝机构、控制系统及其焊 囱Water Power V01．35．No．3 接工艺：我国刘桑、钟继光等人开发了一种药芯焊丝微型排 水罩水下焊接方法。使电弧能稳定地燃烧：梁明等采用Bub． bIe函数过零点检测来提取焊缝图像边缘的小波多尺度方 法．较好地保持r焊缝边缘细节．并在焊缝检测中获得较好 的效果。在焊条方面。比较先进的有英国的Hydro weld FS水 下焊条．德国Hanover大学所开发的双层自保护药芯焊条。 另外，Stephen“u等人在焊条药皮中加入Mn，Ti，B和稀土 元素，改善了焊接过程中的焊接性能，细化r焊缝微观组织。 1．2局部干法水下焊接 干法水下焊接自20世纪60年代发展以来．其种类包括 局部排水熔化极惰性气体保护焊的MIG焊接、钢刷式水下 焊接、十点式焊接等等。20世纪70年代哈尔滨焊接研究所． 通过对C0：气体排水的研究，成功研制了LD—CO，焊接方 法．在国内进行了多次成功施焊：张旭东等人采用填丝热导 焊的方法证明了在良好保护条件下的水下焊缝的力学性能 收稿日期：2008一11一06
常见焊接方法 埋弧焊--是以连续送时的焊丝作为电极和填充金属。 优点: 1）熔敷速度高，生产效率高；2）焊接质量好，容易实现机械化、自动化；3）无辐射和噪音，是一种安全、绿色的焊接方法。 缺点: 1）受焊接位置限制，常用于平焊和平角焊位置的焊接，不适合焊小、薄件；2）不便观察，需要焊缝自动跟踪装置，对装配精度要求高；3）设备一次性投资大。 应用： 埋弧焊已广泛用于碳钢、低合金结构钢和不锈钢的焊接。由于熔渣可降低接头冷却速度，故某些高强度结构钢、高碳钢等也可采用埋弧焊焊接。 钨极气体保护电弧焊（TIG）--是一种不熔化极气体保护电弧焊，是利用钨极和工件之间的电弧使金属熔化而形成焊缝的。
优点： a、惰性气体不与金属发生任何化学反应，也不溶于金属，为获得高质量的焊缝提供了良好条件。 b、焊接工艺性能好，明弧，能观察电弧及熔池，即使在小的电流下电弧仍然燃烧稳定，焊接过程无飞溅，焊缝成型美观。 c、容易调节和控制焊接热输入，适合于薄板或对热敏感材料的焊接。 d、电弧具有阴极清理作用。 e、适用于全位置焊，是实现单面焊双面成型的理想方法。 缺点： a、熔深较浅，焊接速度较慢，焊接生产率较低。 b、钨极载流能力有限，过大的电流会使焊接接头的力学性能降低，特别是塑性和冲击韧度降低。 c、对工件的表面要求较高。 d、焊接时气体的保护效果受周围气流的影响较大，需采取防护措施。 f、生产成本较高。 应用： 这种方法几乎可以用于所有金属的连接，尤其适用于焊接铝、镁这些能形成难熔氧化物的金属以及象钛和锆这些活泼金属。这种焊接方法的焊缝质量高，但与其它电弧焊相比，其焊接速度较慢。 等离子弧焊--是一种不熔化极电弧焊。