埋弧焊§7-1埋弧焊的原理及特點§7-2

埋弧焊機§7-3埋弧焊的焊接材料§7-4埋弧焊工藝思考與練習12一、埋弧焊過程§7-1埋弧焊的原理及特點二、埋弧焊的特點三、埋弧焊自動調節(jié)3一、埋弧焊過程埋弧焊的工作過程如圖所示，先將焊絲由送絲機構送進，經導電嘴與焊件輕微接觸，焊劑由漏斗口經軟管流出后，均勻地堆敷在待焊處。引弧后電弧將焊絲和焊件熔化形成熔池，同時將電弧區(qū)周圍的焊劑熔化，有部分熔劑蒸發(fā)，形成一個封閉的電弧燃燒空間?！?-1埋弧焊的原理及特點埋弧焊的工作過程1—焊劑漏斗2—軟管3—坡口4—母材5—焊劑6—熔敷金屬7—渣殼8—導電嘴9—電源10—送絲機構11—焊絲4一、埋弧焊過程密度較低的熔渣浮在熔池表面，將液態(tài)金屬與空氣隔絕開來，有利于焊接冶金反應的進行。隨著電弧向前移動，熔池液態(tài)金屬隨之冷卻凝固而形成焊縫，浮在表面的液態(tài)熔渣也隨之冷卻而形成渣殼。如圖所示為埋弧焊焊縫斷面?！?-1埋弧焊的原理及特點埋弧焊焊縫斷面1—焊絲2—電弧3—熔池4—熔渣5—焊劑6—焊縫7—焊件8—渣殼5二、埋弧焊的特點（1）焊接生產效率高埋弧焊可采用較大的焊接電流，同時因電弧加熱集中，使熔深增加，單絲埋弧焊可一次焊透20mm以下不開坡口的鋼板。而且埋弧焊的焊接速度也比焊條電弧焊快，單絲埋弧焊的焊接速度可達30～50m/h，而焊條電弧焊的焊接速度不超過8m/h，從而提高了焊接生產效率?！?-1埋弧焊的原理及特點1．埋弧焊的優(yōu)點6（2）焊接質量好因熔池有熔渣和焊劑的保護，使空氣中的氮、氧難以侵入，提高了焊縫金屬的強度和韌性。（3）改善焊工的勞動條件由于實現了焊接過程機械化，操作較簡便，而且電弧在焊劑層下燃燒沒有弧光的有害影響，焊工操作時可省去面罩，同時放出煙塵也少，因此，焊工的勞動條件得到了改善?！?-1埋弧焊的原理及特點1．埋弧焊的優(yōu)點7（4）節(jié)約焊接材料及電能由于熔深較大，埋弧焊時可不開或少開坡口，減少了焊縫中焊絲的填充量，也節(jié)省了因加工坡口而消耗掉的母材。（5）焊接范圍廣泛埋弧焊不僅能焊接碳鋼、低合金鋼、不銹鋼，還可以焊接耐熱鋼及銅合金、鎳基合金等有色金屬?！?-1埋弧焊的原理及特點1．埋弧焊的優(yōu)點8（1）埋弧焊采用顆粒狀焊劑進行保護，一般只適用于平焊或傾斜度不大的位置及角焊位置焊接，其他位置的焊接則需采用特殊裝置來保證焊劑對焊縫區(qū)的覆蓋及防止熔池金屬的漏淌。（2）焊接時不能直接觀察電弧與坡口的相對位置，容易產生焊偏及未焊透等缺欠，不能及時調整工藝參數，故需要采用焊縫自動跟蹤裝置來保證焊炬對準焊縫而不焊偏。§7-1埋弧焊的原理及特點2．埋弧焊的缺點9（3）埋弧焊使用電流較大，電弧的電場強度較高，電流小于100A時，電弧穩(wěn)定性較差，因此，不適宜焊接厚度小于1mm的薄件。（4）焊接設備比較復雜，維修及保養(yǎng)工作量比較大，且僅適用于直的長焊縫和環(huán)形焊縫的焊接，對于一些形狀不規(guī)則的焊縫無法焊接。§7-1埋弧焊的原理及特點2．埋弧焊的缺點10三、埋弧焊自動調節(jié)合理地選擇焊接參數，并保證預定的焊接參數在焊接過程中穩(wěn)定，是獲得優(yōu)質焊縫的重要條件。焊條電弧焊通過人工調節(jié)來保證選定的焊接參數穩(wěn)定，即依靠焊工的肉眼觀察焊接過程，經分析比較，然后用手調整焊條的運條動作來完成。離開這種人工調節(jié)作用，焊條電弧焊的質量是無法保證的?！?-1埋弧焊的原理及特點11三、埋弧焊自動調節(jié)在焊接過程中，當弧長變化時希望能迅速得到調整，恢復到原來的長度，而電弧長度是由焊絲送給速度和焊絲熔化速度決定的，只有使送絲的速度等于焊絲熔化的速度，電弧長度才有可能保持穩(wěn)定不變。因此，當電弧長度發(fā)生變化時，為了恢復弧長，可通過兩種方法來實現：一是調節(jié)焊絲送絲速度；二是調節(jié)焊絲熔化速度?！?-1埋弧焊的原理及特點12一、埋弧焊機的分類§7-2埋弧焊機二、等速送絲式埋弧焊機三、變速送絲式埋弧焊機四、等速送絲式埋弧焊機與變速送絲式埋弧焊機的比較13一、埋弧焊機的分類埋弧焊機按用途可分為專用焊機和通用焊機兩種，通用焊機如小車式的埋弧焊機，專用焊機如埋弧角焊機、埋弧堆焊機等。常用的小車式埋弧焊機的組成如圖所示?！?-2埋弧焊機小車式埋弧焊機的組成1—弧焊電源2—控制箱3—焊絲盤4—控制盤5—焊接小車6—焊件7—焊劑8—焊縫9—導軌14二、等速送絲式埋弧焊機（1）電弧自身調節(jié)作用如圖所示，曲線C為等熔化速度曲線（又稱電弧自身調節(jié)系統(tǒng)靜特性曲線），在曲線C上焊絲的熔化速度是不變的，且恒等于送絲速度?！?-2埋弧焊機1．等速送絲式埋弧焊機的工作原理弧長變化時的電弧自身調節(jié)過程15（2）影響電弧自身調節(jié)性能的因素1）焊接電流。當電弧長度改變的條件相同時，選用大電流焊接的電流變化值（ΔI1）要大于選用小電流焊接的電流變化值（ΔI2），如圖所示?！?-2埋弧焊機1．等速送絲式埋弧焊機的工作原理焊接電流和電源外特性的影響162）電源外特性。從圖中還可以看出，當電弧長度改變相同時，較為平坦的下降外特性曲線1的電流變化值要比陡降的電源外特性曲線2的電流變化值大些。這說明下降的電源外特性曲線越平坦，焊接電流變化就越大，電弧自身調節(jié)作用就越強。因此，等速送絲式埋弧焊機的焊接電源要求具有緩降的電源外特性?！?-2埋弧焊機1．等速送絲式埋弧焊機的工作原理17（1）焊接小車焊接小車如圖所示。交流電動機為送絲機構和行走機構共同使用，電動機有兩個輸出軸，一頭經送絲機構減速器送給焊絲，另一頭經行走機構減速器帶動焊接小車?！?-2埋弧焊機2．MZ1-1000型埋弧焊機的組成焊接電流和電源外特性的影響18（2）控制箱控制箱內裝有電源接觸器、中間繼電器、降壓變壓器、電流互感器等電氣元件，在外殼上裝有控制電源的轉換開關、接線板及多芯插座等。（3）弧焊電源常見的埋弧焊交流電源采用BX2-1000型同體式弧焊變壓器，有時也采用具有緩降外特性的弧焊整流器。§7-2埋弧焊機2．MZ1-1000型埋弧焊機的組成19三、變速送絲式埋弧焊機（1）變速送絲式埋弧焊機的電氣原理如圖所示，送絲電動機M是他勵式直流電動機，它通過減速機構帶動送絲滾輪進行焊絲送給?！?-2埋弧焊機1．變速送絲式埋弧焊機的工作原理變速送絲式埋弧自動焊機電氣原理圖G—他勵式直流發(fā)電機M—他勵式直流電動機Rp—電位器U—橋式整流器Uh—電弧電壓Ug—給定電壓W1、W2—勵磁線圈Φ1、Φ2—勵磁線圈W1、W2

的磁通20（2）電弧電壓自動調節(jié)作用如圖所示，曲線A為電弧電壓自動調節(jié)靜特性曲線，在該曲線上任意一點焊絲的熔化速度等于焊絲的送絲速度?！?-2埋弧焊機1．變速送絲式埋弧焊機的工作原理弧長變化時電弧電壓的自動調節(jié)過程21（3）影響電弧電壓自動調節(jié)性能的因素如圖所示，當網絡電壓升高時，電源外特性曲線相應上移，在網絡電壓變化瞬間，弧長尚未變動，使電弧從原來的穩(wěn)定燃燒點O′1

暫時移到O′1，由于電流增大，送絲速度小于熔化速度，電弧變長直至新的穩(wěn)定燃燒點O2?！?-2埋弧焊機1．變速送絲式埋弧焊機的工作原理網絡電壓波動對焊接參數的影響22（1）焊接小車焊接小車如圖所示，小車的橫臂上懸掛著機頭、焊劑漏斗、焊絲盤和控制盤。機頭的功能是送給焊絲，它由一臺直流電動機、減速機構和送絲滾輪組成，焊絲從滾輪中送出，經過導電嘴進入焊接區(qū)，焊絲直徑為3～6mm，焊絲送給速度可在0.5～2m/min范圍內調節(jié)?！?-2埋弧焊機2．MZ-1000型埋弧焊機的組成網絡電壓波動對焊接參數的影響23（2）控制箱控制箱內裝有電動機—發(fā)電機組，還有接觸器、中間繼電器、降壓變壓器、電流互感器等電氣元件。（3）弧焊電源一般選用BX2-1000型弧焊變壓器，或選用具有陡降外特性的弧焊整流器?！?-2埋弧焊機2．MZ-1000型埋弧焊機的組成24四、等速送絲式埋弧焊機與變速送絲式埋弧焊機的比較MZ1-1000型等速送絲式埋弧焊機與MZ-1000型變速送絲式埋弧焊機特性的比較見表?！?-2埋弧焊機MZ1-1000型埋弧焊機與MZ-1000型埋弧焊機特性的比較25一、焊絲§7-3埋弧焊的焊接材料二、焊劑三、焊劑與焊絲的選配26一、焊絲埋弧焊中焊絲既作為導電的電極，又作為填充金屬的金屬絲。目前，埋弧焊普遍使用的是實心焊絲。埋弧焊的焊絲與焊條電弧焊焊條的焊芯同屬一個國家標準。焊絲按照成分和用途不同，主要有碳素結構鋼、合金結構鋼、不銹鋼等焊絲。對埋弧焊所用焊絲的要求與焊條的焊芯基本相同。常用的焊絲直徑有2mm、3mm、4mm、5mm和6mm等。焊絲在使用時表面要清潔，不應有氧化皮、鐵銹及油污等雜質?！?-3埋弧焊的焊接材料27二、焊劑（1）焊接時熔化的焊劑產生氣體和熔渣，有效地保護電弧和熔池，防止空氣中氮、氧等有害氣體侵入熔池。焊后熔渣覆蓋在焊縫上，減緩了焊縫金屬的冷卻速度，改善焊縫的結晶狀況及氣體逸出的條件。（2）對焊縫金屬滲合金，改善焊縫的化學成分，提高其力學性能。（3）改善焊接工藝性能，使電弧穩(wěn)定燃燒，脫渣容易，焊縫成形美觀?！?-3埋弧焊的焊接材料1．焊劑的作用28（1）焊劑按制造方法不同主要有熔煉焊劑和燒結焊劑。熔煉焊劑是將原料混合后入爐熔煉，經水冷?；⒑娓啥傻?。（2）焊劑按化學成分不同有高錳焊劑、中錳焊劑、低錳焊劑和無錳焊劑等，并可根據焊劑中二氧化硅和氟化鈣的含量高低分成不同的類型?！?-3埋弧焊的焊接材料2．焊劑的分類29（1）熔煉焊劑牌號的表示方法焊劑牌號表示為“HJ×××”，HJ后面有三位數字，具體內容如下：1）第一位數字表示焊劑中氧化錳的平均含量，見表?！?-3埋弧焊的焊接材料3．焊劑的牌號焊劑牌號與氧化錳的平均含量302）第二位數字表示焊劑中二氧化硅、氟化鈣的平均含量，見表?！?-3埋弧焊的焊接材料3．焊劑的牌號焊劑牌號與二氧化硅、氟化鈣的平均含量313）第三位數字表示同一類型焊劑的不同牌號。對同一種牌號，焊劑生產有兩種顆粒度，在細顆粒產品后面加“X”?！?-3埋弧焊的焊接材料3．焊劑的牌號32（2）燒結焊劑牌號的表示方法焊劑牌號表示為“SJ×××”，SJ后面有三位數字，具體內容如下：1）第一位數字表示焊劑熔渣的渣系類型，見表?！?-3埋弧焊的焊接材料3．焊劑的牌號燒結焊劑牌號及其渣系類型332）第二、第三位數字表示同一渣系類型焊劑中的不同牌號，按01、02、…、09順序排列?！?-3埋弧焊的焊接材料3．焊劑的牌號34焊劑型號由以下四部分組成：第一部分表示焊劑適用的焊接方法，S表示適用于埋弧焊，ES表示適用于電渣焊。第二部分表示焊劑制造方法，F表示熔煉焊劑，A表示燒結焊劑，M表示混合焊劑。第三部分表示焊劑類型代號，見表。§7-3埋弧焊的焊接材料4．焊劑的型號焊劑類型代號及主要化學成分35第四部分表示焊劑適用范圍代號，見表?！?-3埋弧焊的焊接材料4．焊劑的型號焊劑適用范圍代號36三、焊劑與焊絲的選配為保證焊縫金屬的化學成分和力學性能與基體金屬相近，埋弧焊時，合理地選配焊絲和焊劑極為重要。焊接低碳鋼和強度較低的低合金高強度結構鋼時，為保證焊縫金屬的力學性能，宜采用低錳或含錳焊絲，配合高錳高硅焊劑，如HJ431、HJ430配焊絲H08A或H08MnA，例如：或采用高錳焊絲配合無錳高硅或低錳高硅焊劑，如HJ130、HJ230配焊絲H10Mn2?！?-3埋弧焊的焊接材料37三、焊劑與焊絲的選配焊接有特殊要求的合金鋼，如低溫鋼、耐熱鋼、耐蝕鋼等，為保證焊縫金屬的化學成分，要選用相應的合金鋼焊絲，配合堿性較強的中硅、低硅型焊劑。常用焊劑與焊絲的選配及用途見表?！?-3埋弧焊的焊接材料焊劑適用范圍代號38一、埋弧焊焊接參數§7-4埋弧焊工藝二、埋弧焊技術三、高效埋弧焊技術39一、埋弧焊焊接參數焊接時若其他因素不變，焊接電流增大，則電弧吹力增強，焊縫厚度增大。焊接電流對焊縫成形的影響如圖所示?！?-4埋弧焊工藝1．焊接電流焊接電流對焊縫成形的影響a）影響規(guī)律b）焊縫成形的變化H—焊縫厚度c—焊縫寬度h—余高40在其他因素不變的條件下，增大電弧長度，則電弧電壓增大。然而電弧長度增大以后，電弧熱量損失加大，所以，用來熔化母材和焊絲的熱量減少，使焊縫厚度和余高減小，如圖所示?！?-4埋弧焊工藝2．電弧電壓電弧電壓對焊縫成形的影響a）影響規(guī)律b）焊縫成形的變化H—焊縫厚度c—焊縫寬度h—余高41由此可見，電流是決定焊縫厚度的主要因素，而電壓則是影響焊縫寬度的主要因素。為了獲得良好的焊縫成形，焊接電流必須與電弧電壓進行良好的匹配，見表。§7-4埋弧焊工藝2．電弧電壓焊接電流與電弧電壓的匹配關系42焊接速度對焊縫厚度和焊縫寬度有明顯的影響，如圖所示。當焊接速度提高時，焊縫厚度和焊縫寬度都大為減小?！?-4埋弧焊工藝3．焊接速度焊接速度對焊縫成形的影響43不同直徑的焊絲所適用的焊接電流見表。§7-4埋弧焊工藝4．焊絲直徑焊絲直徑與焊接電流的關系44一般將導電嘴出口到焊絲端部的長度稱為焊絲伸出長度。當焊絲伸出長度增大時，則電阻熱作用增大，使焊絲熔化速度加快，以致焊縫厚度稍有減小，余高略有增大；若焊絲伸出長度太短，則易燒壞導電嘴。焊絲伸出長度隨焊絲直徑的增大而增大，一般在15～40mm之間。§7-4埋弧焊工藝5．焊絲伸出長度45埋弧焊的焊絲位置通常垂直于焊件，但有時也采用焊絲傾斜方式。焊絲傾角對焊縫成形的影響如圖所示。§7-4埋弧焊工藝6．焊絲傾角焊絲傾角對焊縫成形的影響a）焊絲后傾b）焊絲前傾c）焊絲后傾角對焊縫厚度和焊縫寬度的影響46焊件有時因處于傾斜位置，因而有上坡焊和下坡焊之分，如圖所示。上坡焊與焊絲后傾作用相似，焊縫厚度和余高增大，焊縫寬度減小，形成窄而高的焊縫，甚至產生咬邊?！?-4埋弧焊工藝7．焊件傾斜焊件傾斜對焊縫成形的影響a）上坡焊b）上坡焊焊件傾角的影響c）下坡焊d）下坡焊焊件傾角的影響47當其他焊接工藝條件不變時，焊件裝配間隙與坡口角度的增大使焊縫厚度增大，而余高減小，但焊縫厚度加上余高的焊縫總厚度大致保持不變。因此，為了保證焊縫的質量，埋弧焊對焊件裝配間隙與坡口加工的工藝要求較嚴格?！?-4埋弧焊工藝8．裝配間隙與坡口角度48二、埋弧焊技術（1）I形坡口預留間隙雙面埋弧焊在焊劑墊上進行I形坡口的雙面埋弧焊時，為保證焊透，必須預留間隙，鋼板厚度越大，其間隙也應越大。I形坡口預留間隙雙面埋弧焊參數見表?！?-4埋弧焊工藝1．對接焊縫焊接技術I形坡口預留間隙雙面埋弧焊參數49如圖所示，焊接內環(huán)縫時，焊絲的偏移是使焊絲處于上坡焊的位置，其目的是使焊縫有足夠的熔透程度；焊接外環(huán)縫時，焊絲的偏移是使焊絲處于下坡焊的位置，這樣一是可避免燒穿，二是使焊縫成形美觀?！?-4埋弧焊工藝1．對接焊縫焊接技術開坡口預留間隙雙面埋弧焊參數50（1）船形焊船形焊時由于焊絲為垂直狀態(tài)，熔池處于水平位置，容易保證焊縫質量。但當焊件間隙大于1.5mm時，則易出現燒穿或熔池金屬溢漏的現象，故船形焊要求嚴格的裝配質量，或者在焊縫背面設襯墊。（2）平角焊當工件不便采用船形焊時，對角焊縫采用平角焊的方法，即焊絲傾斜?！?-4埋弧焊工藝2．角焊縫焊接技術51三、高效埋弧焊技術目前工業(yè)中應用最多的是雙絲埋弧焊和三絲埋弧焊。多絲埋弧焊按焊絲排列方式不同可分為縱列式、橫列式和直列式三種，如圖所示?！?-4埋弧焊工藝1．多絲埋弧焊雙絲埋弧焊原理a）縱列式b）橫列式c）直列式52多絲埋弧焊主要用于厚板的焊接，通常采用在焊件背面使用襯墊的單面焊雙面成形工藝。多絲埋弧焊與常規(guī)埋弧焊相比具有焊接速度快、耗能低、填充金屬少等優(yōu)點。如圖所示為采用多絲埋弧焊機進行厚壁壓力容器的焊接。§7-4埋弧焊工藝1．多絲埋弧焊采用多絲埋弧焊機進行厚壁壓力容器