埋弧自動焊(1)

1、埋埋弧弧自自動動焊焊重點埋弧焊原理及應(yīng)用、埋弧焊冶金及焊接材料、自動調(diào)節(jié)原理、埋弧焊機結(jié)構(gòu)及使用、埋弧焊工藝難點埋弧焊焊接材料、自動調(diào)節(jié)原理、埋弧焊工藝應(yīng)知埋弧焊原理及應(yīng)用、埋弧焊冶金及焊接材料、自動調(diào)節(jié)原理、埋弧焊機結(jié)構(gòu)、埋弧焊工藝應(yīng)會埋弧焊參數(shù)調(diào)節(jié)、設(shè)備操作及埋弧焊工藝實施電弧在焊劑層下燃燒進(jìn)行焊接的電弧焊方法稱為埋弧焊埋弧焊弧原理及特點埋弧焊弧原理及特點一、埋弧焊原理一、埋弧焊原理二、埋弧焊特點二、埋弧焊特點焊接生產(chǎn)率高焊縫質(zhì)量好焊接成本較低、勞動條件好難以在空間位置施焊對焊件裝配質(zhì)量要求高不適合焊接薄板和短焊縫 ，一般只適合焊接長直焊縫或大型環(huán)焊縫。三、埋弧焊應(yīng)用三、埋弧焊應(yīng)用 應(yīng)用于

2、造船、鍋爐、壓力容器、大型金屬結(jié)構(gòu)等工業(yè)制造部門5mm以上碳素鋼、低合金鋼、不銹鋼、耐熱鋼等金屬的對接、角接、搭接接頭的焊接埋弧焊弧設(shè)備埋弧焊弧設(shè)備一、設(shè)備分類一、設(shè)備分類按電源分交流埋弧焊機和直流埋弧焊機按送絲方式分等速送絲式（MZ1-）和變速送絲式（MZ-）按結(jié)構(gòu)方式分焊車式、懸掛式、車床式、門架式和懸臂式二、焊機結(jié)構(gòu)二、焊機結(jié)構(gòu)1、焊接小車小車行走機構(gòu)：包括行走電動機、傳動系統(tǒng)、行走輪及離合器等送絲機構(gòu)：包括送絲電動機及傳動系統(tǒng)、送絲滾輪和矯直滾輪等機頭調(diào)整機構(gòu)導(dǎo)電嘴2、焊接電源3、控制箱焊接漏斗三、參數(shù)自動調(diào)節(jié)三、參數(shù)自動調(diào)節(jié)1、電弧穩(wěn)定燃燒 電弧靜特性曲線與焊接電源外特性曲線必須有交

3、點，而且在交點處電源外特性曲線的斜率必須小于電弧靜特性曲線的斜率，該點為電弧燃燒的穩(wěn)定工作點。 網(wǎng)壓變化造成電源外特性曲線的變化及由于工件裝配質(zhì)量不好使弧長波動而引起電弧靜特性曲線變化時，會使兩條曲線的交點改變，從而引起參數(shù)變化。2、調(diào)節(jié)方式穩(wěn)定燃燒時，焊絲的送進(jìn)速度等于熔化速度（Vf=Vm）,弧長不變等速送絲式：送絲速度不變，調(diào)節(jié)焊絲的熔化速度，使二者相等變速送絲式：熔化速度不變，調(diào)節(jié)焊絲的送絲速度，使二者相等3、等速送絲埋弧自動焊調(diào)節(jié)系統(tǒng)（電弧的自身調(diào)節(jié)系統(tǒng)）1）電弧自身調(diào)節(jié)系統(tǒng)的靜特性曲線該曲線近似垂直于電流軸，焊絲越細(xì)，曲線越垂直曲線上各點Vf=Vm，每條曲線對應(yīng)于一個確定的送絲速度；

4、曲線左側(cè)各點VfVm；曲線右側(cè)各點VfVm；曲線右下方各點VfVm2）發(fā)電機-電動機電弧電壓反饋自動調(diào)節(jié)器圖2-7 發(fā)電機-電動機電弧電壓反饋自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)電路原理圖當(dāng) 1單獨作用時，發(fā)電機輸出的電動勢使電動機M向退絲方向轉(zhuǎn)動；當(dāng)2 單獨作用時，發(fā)電機輸出的電動勢使電動機M向送絲方向轉(zhuǎn)動。 1與2 合成磁通方向和大小將決定發(fā)電機M輸出電動勢的方向和大小，并隨之決定電動機 的轉(zhuǎn)向與轉(zhuǎn)速。Vf=k（Ua-Ug） 弧長波動引起的變化可以消除，網(wǎng)壓波動引起的變化無法消除。這種調(diào)節(jié)系統(tǒng)宜配用具有陡降外特性的焊接電源，在網(wǎng)路電壓波動時引起的焊接電流波動小比較內(nèi)容調(diào) 節(jié) 方 法電弧自身調(diào)節(jié)作用電弧電壓反饋自動

5、調(diào)節(jié)作用調(diào)節(jié)曲線近似垂直于電流軸近似垂直于電壓軸調(diào)節(jié)原理改變Vm 使 = Vf=Vm改變Vf 使 = Vf=Vm控制電路及機構(gòu)簡單復(fù)雜采用的送絲方式等速送絲變速送絲采用的電源外特性平特性或緩降特性陡降或垂降特性電弧電壓調(diào)節(jié)方法改變電源外特性改變送絲系統(tǒng)的給定電壓焊接電流調(diào)節(jié)方法改變送絲速度改變電源外特性控制弧長恒定的效果好好網(wǎng)路電壓波動的影響產(chǎn)生靜態(tài)電弧電壓誤差產(chǎn)生靜態(tài)焊接電流誤差適用的焊絲直徑/mm細(xì)絲，0.83.0粗絲，3.06.0mvfvmvfvfvmv表表2-5 2-5 兩種調(diào)節(jié)系統(tǒng)的特點比較兩種調(diào)節(jié)系統(tǒng)的特點比較四、埋弧焊機的使用1、檢查焊機接線是否牢靠、是否可靠接地2、 焊前調(diào)試1

6、）安裝焊絲2）安裝工件，松開離合器，拖動焊機沿工件移動，檢查焊絲與工件的接觸情況3）調(diào)節(jié)電壓、電流、焊接速度4）將焊機移到起焊位置，閉合離合器，按“向上”、“向下”按鈕使焊絲和工件輕微接觸；將控制盒上相應(yīng)開關(guān)撥到 “焊接”位置將換向開關(guān) 撥到相應(yīng)的焊接。5）開啟焊劑漏斗閥門使焊劑堆敷在預(yù)焊位置3、按下“啟動”按鈕開始焊接4、先按下雙程停止按鈕的第一程或“停止1”按鈕，再按下雙程停止按鈕的第二程或“停止2”按鈕，關(guān)閉焊劑漏斗的閥門，停止焊接。圖2-1 埋弧焊焊接過程）焊接過程 b）縱向剖面 c）橫向剖面1-焊劑 2-焊絲 3-電弧 4-金屬熔池 5-熔渣 6-焊縫7-工件 8-渣殼 9-焊劑漏斗

7、 10-送絲滾輪 11-導(dǎo)電嘴一、焊接電弧物理基礎(chǔ)一、焊接電弧物理基礎(chǔ)（一）帶電粒子的產(chǎn)生1、氣體電離在外加能量作用下，使中性的氣體分子或原子分離成電子和正離在外加能量作用下，使中性的氣體分子或原子分離成電子和正離子的過程稱為氣體電離子的過程稱為氣體電離。1電離電位Ui（壓）：反映氣體電離的難易程度，單位為伏；數(shù)值大小與電離能相等，有Ui1、Ui2。H：13.5v；Na：5.1v；Fe：7.9v;O：13.5v2實效電離電位：電弧空間存在多種氣體時，電離電位最低的的氣體粒子的電離電位。電離種類熱電離熱電離：中性氣體粒子受熱作用產(chǎn)生的電離場致電離場致電離：中性氣體粒子在兩極間電場作用下產(chǎn)生的電離

8、粒子間的碰撞使能量發(fā)生傳遞，當(dāng)粒子接收的能量大于其電離電位時，產(chǎn)生電離光電離光電離：中性氣體粒子受到光輻射作用下產(chǎn)生的電離。K、Na、Ca等金屬蒸汽產(chǎn)生，所占比例較少。2、陰極電子發(fā)射陰極表面受到外加能量的作用，使其內(nèi)部電子沖破電極表陰極表面受到外加能量的作用，使其內(nèi)部電子沖破電極表面束縛跑到電弧空間的現(xiàn)象稱為陰極電子發(fā)射面束縛跑到電弧空間的現(xiàn)象稱為陰極電子發(fā)射1逸出電位UW（壓）：反映陰極材料電子發(fā)射的難易程度；單位為伏；數(shù)值大小與逸出功相等，移出電位的大小與陰極材料及其表面狀態(tài)有關(guān)金屬種類WFeAlCuKCaMgUw/V純金屬4.544.484.254.362.022.123.73表面有氧

9、化物3.923.93.850.461.83.312陰極斑點：陰極上電子集中發(fā)射的爍亮區(qū)域，正離子從此處進(jìn)入陰極。陰極破碎（清理）：在惰性氣體保護(hù)作用陰極破碎（清理）：在惰性氣體保護(hù)作用下，陰極斑點在有氧化物處產(chǎn)生，正離子下，陰極斑點在有氧化物處產(chǎn)生，正離子撞擊使氧化物汽化、蒸發(fā)，露出純撞擊使氧化物汽化、蒸發(fā)，露出純金屬，陰極斑點向有氧化物處移動金屬，陰極斑點向有氧化物處移動電子發(fā)射種類熱發(fā)射：熱發(fā)射：陰極表面因受熱的作用而使其內(nèi)部的自由電子逸出的現(xiàn)象場致發(fā)射：場致發(fā)射：在陰極表面正電場作用下產(chǎn)生的發(fā)射。粒子碰撞發(fā)射：粒子碰撞發(fā)射：陰極表面受到高速運動的粒子撞擊產(chǎn)生的發(fā)射。光發(fā)射：光發(fā)射：陰極表

10、面受到光輻射產(chǎn)生的發(fā)射。冷陰極冷陰極：由鋼、銅、鋁等低熔、沸點材料所做的陰極，場發(fā)射為主熱陰極熱陰極：由鎢、碳等高熔、沸點材料所做的陰極，熱發(fā)射為主焊接過程中，幾種電子發(fā)射是同時存在焊接過程中，幾種電子發(fā)射是同時存在的，在不同條件下所起作用各不相同的，在不同條件下所起作用各不相同（二）帶電粒子的消失擴散：帶電粒子從高濃度向低濃度遷移復(fù)合：正負(fù)帶電粒子相遇結(jié)合成中性粒子釋放能量的過程負(fù)離子的形成：中性原子或分子吸附電子的過程，F(xiàn)、Cl等與電子親和能大的元素易形成負(fù)離子。負(fù)離子的質(zhì)量遠(yuǎn)大于自由電子，負(fù)離子的質(zhì)量遠(yuǎn)大于自由電子，運動速度慢，電弧空間有運動速度慢，電弧空間有F、Cl等元素時電弧穩(wěn)定性較

11、差等元素時電弧穩(wěn)定性較差電弧的燃燒過程實際上就是帶電粒子的不斷產(chǎn)生及電弧的燃燒過程實際上就是帶電粒子的不斷產(chǎn)生及消失，并保持動態(tài)的平衡消失，并保持動態(tài)的平衡（三）電弧構(gòu)成圖1-1 電弧構(gòu)成和壓降分布示意圖陰極附近的區(qū)域為陰極區(qū)，其電壓 Uk稱為陰極電壓降；陽極附近的區(qū)域為陽極區(qū)，其電壓Ua 稱為陽極電壓降；陰極區(qū)和陽極區(qū)中間部分為弧柱區(qū)，其電壓Uc 稱為弧柱電壓降二、焊接電弧的工藝特性二、焊接電弧的工藝特性（一）焊接電弧溫度分布圖1-4 電弧溫度、電流密度和能量 密度的軸向溫度分布示意圖熔化極氣體保護(hù)電弧焊及埋弧自動焊，低熔沸點的材料作陰極，陰極壓降大，陰極區(qū)產(chǎn)熱多、陰極溫度比陽極溫度高；焊條

12、電弧焊采用堿性焊條時，焊條中含有高電離能的物質(zhì)，陰極壓降大，陰極區(qū)產(chǎn)熱多、陰極溫度比陽極溫度高。焊條電弧焊采用酸性焊條時，焊條中含有低電離能的物質(zhì)，陰極壓降小，陰極區(qū)產(chǎn)熱少，陽極溫度比陰極溫度高。對于非熔化極電弧焊，采用正接法時，高熔沸點的材料作陰極，陰極壓降小，陰極區(qū)產(chǎn)熱少，陽極溫度比陰極溫度高。焊接過程中，金屬熔化所需熱量主要由陰焊接過程中，金屬熔化所需熱量主要由陰極區(qū)和陽極區(qū)提供，弧柱區(qū)溫度雖然最高，極區(qū)和陽極區(qū)提供，弧柱區(qū)溫度雖然最高，但其能量大多向周圍散失，只有很少一部分但其能量大多向周圍散失，只有很少一部分通過對流、輻射傳遞給金屬通過對流、輻射傳遞給金屬（二）焊接電弧的力學(xué)特性1、

13、電磁收縮力使電弧產(chǎn)生電磁收縮效應(yīng)的力稱為電磁收縮力使電弧產(chǎn)生電磁收縮效應(yīng)的力稱為電磁收縮力1徑向壓力徑向壓力Fr：使電弧具有一定的挺直性圖1-6 圓錐狀電弧及其電磁力示意圖2軸向推力軸向推力F2：在電弧不同截面上徑向壓力產(chǎn)生的壓力差，從小截面指向大截面又稱為電磁靜壓力。使熔池下凹，促使熔滴過渡，并對熔池金屬產(chǎn)生攪拌作用2、等離子流力高溫電離氣流（等離子氣流）的高速運動引起高溫電離氣流（等離子氣流）的高速運動引起的力的力稱為等離子流稱為等離子流力，也稱為電弧的電磁動壓力力，也稱為電弧的電磁動壓力，等離子流力從電極指向工件。增大電弧的挺直性、促進(jìn)熔滴軸向過渡，增大熔深并對熔池形成攪拌作用。 圖1-

14、8 等離子流形成示意圖圖1-7 焊縫形狀示意圖a) 主要由電磁靜壓力決定的碗狀熔深b) 主要由電磁動壓力決定的指狀熔深3、斑點力電極斑點處受到帶電粒子的撞電極斑點處受到帶電粒子的撞擊或金屬蒸發(fā)的反作用而對斑擊或金屬蒸發(fā)的反作用而對斑點產(chǎn)生壓力，稱為斑點壓力或點產(chǎn)生壓力，稱為斑點壓力或斑點力斑點力。陰極斑點力比陽極斑點力大，斑點力總是阻礙熔滴過渡.圖1-9 斑點力阻礙熔滴過渡的示意圖焊絲熔化與熔滴過渡焊絲熔化與熔滴過渡一、焊絲熔化熱源一、焊絲熔化熱源1電弧熱：陰極區(qū)或陽極區(qū)產(chǎn)熱，取決于電極材料、極性等2電阻熱：取決于焊條（絲）種類，導(dǎo)電長度、直徑。二、熔滴上作用力二、熔滴上作用力1、重力：平焊時

15、重力促進(jìn)熔滴過渡、其他位置阻礙過渡2、表面張力：存在于固、液界面，從液態(tài)指向固態(tài)接觸過渡時促進(jìn)熔滴過渡，其他過渡方式時阻礙熔滴過渡表面張力系數(shù)的大小與材料成分、熔滴表面狀態(tài)、溫度有關(guān)，材料成分不同， 大小不同；同一種材料，當(dāng)熔滴溫度升高或熔滴表面含有活化物質(zhì)（如O2、S）時， 減小圖1-21 熔滴上重力和表面張力示意圖3、電弧力：焊接電流較大時才對熔滴過渡起作用。4、熔滴爆破力：熔滴內(nèi)部含有氣體在電弧高溫作用膨脹及熔滴金屬短時間高溫汽化產(chǎn)生的力。它在促使熔滴過渡的同時也產(chǎn)生飛濺。5、電弧的氣體吹力三、熔滴過渡的形式三、熔滴過渡的形式（一）自由過渡 熔滴從焊條（絲）端部脫落進(jìn)入熔池的過程稱為熔滴

16、過渡熔滴從焊條（絲）端部脫落進(jìn)入熔池的過程稱為熔滴過渡 自由過渡是指熔滴經(jīng)電弧空間自由飛行，焊絲端部和熔池之間不自由過渡是指熔滴經(jīng)電弧空間自由飛行，焊絲端部和熔池之間不發(fā)生直接接觸的過渡方式發(fā)生直接接觸的過渡方式。1粗滴過渡：大電壓、小電流時的過渡方式。熔滴過渡頻率低、熔滴尺寸大、飛濺大，電弧的穩(wěn)定性及焊縫成型都較差2細(xì)滴過渡：大電壓、小電流時的過渡方式。熔滴過渡頻率快、熔滴尺寸及飛濺小，電弧的穩(wěn)定性及焊縫成型都較差1、滴狀過渡2、噴射過渡 純氬或富氬保護(hù)下，當(dāng)電流超過某一臨界電流時，電弧從熔滴根部跳到焊絲根部，細(xì)小顆粒的熔滴從鉛筆尖狀的焊絲端部高速噴出，沿電弧軸線沖向熔池的過渡方式。熔滴尺寸

17、小、飛濺少、過渡頻率快、熔深大。圖1-23 噴射過渡形成機理示意圖（二）接觸過渡小電流、小電壓、細(xì)焊絲時焊絲（或焊條）端部的熔滴與熔池表面通過接觸而過渡的方式。包括燃弧階段和短路階段。圖1-24 短路過渡過程示意圖1燃弧、熄弧交期進(jìn)行，可以調(diào)節(jié)母材的熱輸入、控制焊縫形狀2平均電流小、適用于薄板或全位置焊3加熱集中、焊接熱影響區(qū)及焊接變形小4容易產(chǎn)生飛濺1、短路過渡填充金屬不通電，在重力、表面張力及電弧力作用下進(jìn)入熔池，沒有飛濺。（三）渣壁過渡每一種焊接方法，它的過渡方式每一種焊接方法，它的過渡方式不是唯一的，焊接參數(shù)不同，過不是唯一的，焊接參數(shù)不同，過渡方式會發(fā)生改變渡方式會發(fā)生改變2、搭橋過渡：母材熔化與焊縫成形母材熔化與焊縫成形一、母材熔化一、母材熔化熔池的體積主要由電弧的