焊接第二章-埋弧焊課件

1、第二章埋弧焊第一節(jié)概述一、埋弧焊過(guò)程 所謂埋弧焊，在無(wú)說(shuō)明情況下均指埋弧自動(dòng)焊，它的電弧引燃、焊絲送進(jìn)和使電弧沿焊接方向移動(dòng)等過(guò)程都是由機(jī)械裝置自動(dòng)完成的。埋弧焊的焊接過(guò)程如圖所示。焊接時(shí)電源的兩極分別接在導(dǎo)電嘴和焊件上，焊絲通過(guò)導(dǎo)電嘴與焊件接觸，在焊絲周?chē)錾虾竸?，然后起?dòng)電源，電流經(jīng)過(guò)導(dǎo)電嘴、焊絲與焊件構(gòu)成焊接回路。第一節(jié)概述圖-埋弧焊焊接過(guò)程a)焊接過(guò)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10送絲滾輪11導(dǎo)電嘴第一節(jié)概述二、埋弧焊的特點(diǎn)1.埋弧焊的主要優(yōu)點(diǎn)(1)焊縫質(zhì)量高1)埋弧焊的電弧被掩埋在顆粒狀焊劑及其熔渣之下，電弧及熔池均處在渣相

2、保護(hù)中，保護(hù)效果比氣渣保護(hù)的焊條電弧焊好。2)大大降低了焊接過(guò)程對(duì)焊工操作技能的依賴(lài)程度，焊縫化學(xué)成分和力學(xué)性能的穩(wěn)定性較好。第一節(jié)概述(2)生產(chǎn)率高 1)電流從導(dǎo)電嘴導(dǎo)入焊絲，與焊條電弧焊的焊條導(dǎo)電位置相比，導(dǎo)電的焊絲長(zhǎng)度(伸出長(zhǎng))短而穩(wěn)定，又不存在焊條藥皮成分受熱分解的限制，因此埋弧焊時(shí)焊接電流和電流密度均較焊條電弧焊明顯提高，使其電弧功率、熔深能力、焊絲熔化速度都相應(yīng)增大。 2)焊劑和熔渣的隔熱保護(hù)作用使電弧熱輻射散失極小，飛濺損失也受到有效制約，電弧熱效率大大提高，因此，埋弧焊的焊接效率明顯高于焊條電弧焊。(3)勞動(dòng)條件好這是因?yàn)槁窕『笩o(wú)弧光輻射，焊工的主要作用只是操縱焊機(jī)，使埋弧焊成

3、為電弧焊方法中操作條件較好的一種方法。第一節(jié)概述2.埋弧焊的主要缺點(diǎn)(1)難以在空間位置施焊這主要是因?yàn)椴捎妙w粒狀焊劑，埋弧焊通常只適用于平焊或傾斜度不大的位置及角焊位置的焊接。(2)難以焊接易氧化的金屬材料這是因?yàn)楹竸┑闹饕煞譃镸nO、SiO2等金屬和非金屬氧化物，具有一定的氧化性，故難以焊接鋁、鎂等對(duì)氧化性敏感的金屬及其合金。(3)對(duì)焊件裝配質(zhì)量要求高由于電弧埋在焊劑層下，操作人員不能直接觀(guān)察電弧與坡口的相對(duì)位置，當(dāng)焊件裝配質(zhì)量不好時(shí)易焊偏而影響焊接質(zhì)量。(4)不適合焊接薄板和短焊縫這是因?yàn)槁窕『鸽娀〉碾妶?chǎng)強(qiáng)度較高，電流小于100A時(shí)電弧穩(wěn)定性不好，故不適合焊接太薄的焊件。第一節(jié)概述三、

4、埋弧焊的應(yīng)用范圍(1)焊縫類(lèi)型和焊件厚度凡是焊縫可以保持在水平位置或傾斜度不大的焊件，不管是對(duì)接、角接和搭接接頭，都可以用埋弧焊焊接，如平板的拼接縫、圓筒形焊件的縱縫和環(huán)縫、各種焊接結(jié)構(gòu)中的角接縫和搭接縫等。 埋弧焊可焊接的焊件厚度范圍很大。一般厚度在5mm以上的焊件都適用于埋弧焊焊接。目前，埋弧焊焊接的最大厚度已達(dá)650mm。第一節(jié)概述(2)材料焊接種類(lèi)隨著焊接冶金技術(shù)和焊接材料生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展，適合埋弧焊的材料已從碳素結(jié)構(gòu)鋼發(fā)展到低合金結(jié)構(gòu)鋼、不銹鋼、耐熱鋼以及某些非鐵金屬，如鎳基合金、銅合金等。 鑄鐵一般不能用埋弧焊焊接。因?yàn)槁窕『鸽娀」β蚀?，產(chǎn)生的熱收縮應(yīng)力很大，鑄鐵焊后很容易形成裂紋。

5、鋁、鈦及其合金因還沒(méi)有適當(dāng)?shù)暮竸?，目前還不能使用埋弧焊焊接。鉛、鋅等低熔點(diǎn)金屬材料也不適合用埋弧焊焊接。第二節(jié)埋弧焊的冶金過(guò)程特點(diǎn)及焊接材料一、冶金過(guò)程特點(diǎn) 1)電弧和焊接熔池在熔化了的焊劑所形成熔渣包圍下獲得可靠保護(hù)，有效地防止了空氣的入侵，使焊縫金屬中含氧量及含氮量均降低，因而焊縫金屬塑性良好。 2)渣相反應(yīng)能有效地控制焊縫金屬的化學(xué)成分。滲錳滲硅：當(dāng)焊劑中MnO、SiO2含量足夠高時(shí)，下列冶金反應(yīng)可使焊縫金屬的Mn、Si含量明顯提高，因而焊縫的抗裂性和力學(xué)性能提高。2Fe+(SiO2)2(FeO)+Si第二節(jié)埋弧焊的冶金過(guò)程特點(diǎn)及焊接材料脫碳：由于焊劑中不含碳的成分，高溫下碳與氧的親和力

6、介于錳與硅之間，因此埋弧焊冶金過(guò)程會(huì)造成一定量碳元素?zé)龘p，且隨焊絲中含碳量的增大而加劇，過(guò)量時(shí)會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)生CO氣孔。脫氫：母材、焊絲表面的銹污及焊劑吸潮增加的水分是埋弧焊產(chǎn)生氫氣的主要原因。3)焊劑中含硫、磷量稍高時(shí)，會(huì)造成焊縫金屬含硫、磷量的增加而導(dǎo)致熱裂、冷裂傾向增強(qiáng)，為此焊劑中含硫量(wS)、含磷量(wP)均應(yīng)嚴(yán)格控制在0.10%以下。第二節(jié)埋弧焊的冶金過(guò)程特點(diǎn)及焊接材料二、焊接材料及選用 埋弧焊的焊接材料包括焊絲和焊劑。正確地選擇焊絲、焊劑并合理地配合使用，是埋弧焊技術(shù)的一項(xiàng)重要內(nèi)容。(1)焊絲焊絲在埋弧焊中是作為填充金屬而成為焊縫金屬的組成部分，所以對(duì)焊縫質(zhì)量有直接影響。 埋弧焊焊接低

7、碳鋼時(shí)，常用的焊絲牌號(hào)有H08、H08A、H15Mn等，其中以H08A的應(yīng)用最為普遍。當(dāng)焊件厚度較大或?qū)αW(xué)性能的要求較高時(shí)，則可選用含Mn量較高的焊絲。(2)焊劑焊劑在埋弧焊中的主要作用是造渣，以隔絕空氣對(duì)熔池金屬的污染，控制焊縫金屬的化學(xué)成分，保護(hù)焊縫金屬的力學(xué)性能，防止氣孔、裂紋和夾渣等缺陷的產(chǎn)生。第二節(jié)埋弧焊的冶金過(guò)程特點(diǎn)及焊接材料 埋弧焊的焊劑按制造方法主要有熔煉焊劑、燒結(jié)焊劑兩大類(lèi)。熔煉焊劑是按配方比例將原料干混均勻后入爐熔煉，然后經(jīng)過(guò)水冷?；⒑娓伞⒑Y選而成為成品的焊劑；燒結(jié)焊劑屬于非熔煉焊劑，也是將原料粉按配方比例混拌均勻后，加入粘結(jié)劑調(diào)制濕料，再經(jīng)烘干、粉碎、篩選而成。所不同

8、的是燒結(jié)焊劑是在4001000的較低溫度下烘干而成的。第二節(jié)埋弧焊的冶金過(guò)程特點(diǎn)及焊接材料 熔煉焊劑成分均勻、顆粒強(qiáng)度高、吸水性小、易儲(chǔ)存，是國(guó)內(nèi)生產(chǎn)中應(yīng)用最多的一類(lèi)焊劑。其缺點(diǎn)是焊劑中無(wú)法加入脫氧劑和鐵合金，因?yàn)槿蹮掃^(guò)程中燒損十分嚴(yán)重。非熔煉焊劑由于制造過(guò)程中未經(jīng)高溫熔煉，焊劑中加入的脫氧劑和鐵合金等幾乎沒(méi)有損失，可以通過(guò)焊劑向焊縫過(guò)渡大量合金成分，補(bǔ)充焊絲中合金元素的燒損。國(guó)外非熔煉焊劑，特別是燒結(jié)焊劑的應(yīng)用較多，常用來(lái)焊接高合金鋼和進(jìn)行堆焊。另外，燒結(jié)焊劑脫渣性能好，所以大厚度焊件窄間隙埋弧焊時(shí)均用燒結(jié)焊劑。第二節(jié)埋弧焊的冶金過(guò)程特點(diǎn)及焊接材料(3)焊絲、焊劑的選用與配合焊絲與焊劑的正確

9、選用及二者之間的合理配合，是獲得優(yōu)質(zhì)焊縫的關(guān)鍵，所以必須按工件的成分、性能和要求，正確、合理地選配焊絲和焊劑。 在焊接低碳鋼和強(qiáng)度等級(jí)較低的合金鋼時(shí)，選配焊絲、焊劑通常以滿(mǎn)足力學(xué)性能要求為主，使焊縫強(qiáng)度達(dá)到與母材金屬等強(qiáng)度，同時(shí)要滿(mǎn)足其他力學(xué)性能指標(biāo)要求。在此前提下，即可選用下面兩種配合方式中的任何一種：低錳或含錳焊絲，配合高錳高硅焊劑，如H08A或H08MnA焊絲配HJ431、HJ430焊劑。采用高錳焊絲配合無(wú)錳高硅或低錳高硅焊劑，如H10Mn2焊絲配HJ130、HJ230焊劑。第二節(jié)埋弧焊的冶金過(guò)程特點(diǎn)及焊接材料表-常用埋弧焊焊劑用途及配用焊絲第三節(jié)埋弧焊工藝一、焊前準(zhǔn)備 埋弧焊的焊前準(zhǔn)備

10、包括焊件的坡口加工、焊件的清理與裝配、焊絲表面清理及焊劑烘干、焊機(jī)檢查與調(diào)整等工作。1.坡口的選擇 由于埋弧焊可使用較大的電流焊接，電弧具有較強(qiáng)穿透力，所以當(dāng)焊件厚度不太大時(shí)，一般不開(kāi)坡口也能將焊件焊透。但隨著焊件厚度的增加，不能無(wú)限地提高焊接電流，為了保證焊件焊透，并使焊縫有良好的成形，應(yīng)在焊件上開(kāi)坡口，坡口可用氣割或機(jī)械加工方法制備。埋弧焊焊縫坡口的基本形式已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，各種坡口適用的厚度、基本尺寸和標(biāo)注方法見(jiàn)GB/T 98522008埋弧焊的推薦坡口規(guī)定。第三節(jié)埋弧焊工藝2.焊件的清理與裝配 焊件裝配前，需將坡口及附近區(qū)域表面上的銹蝕、油污、氧化物、水分等清理干凈。大量生產(chǎn)時(shí)可用噴丸處理方

11、法；批量不大時(shí)也可用手工清理，即用鋼絲刷、風(fēng)動(dòng)、電動(dòng)砂輪或鋼絲輪等進(jìn)行清除；必要時(shí)還可用氧乙炔火焰烘烤焊接部位，以燒掉焊件表面的污垢和油漆，并烘干水分。機(jī)械加工的坡口容易在坡口表面污染切削用油或其它油脂，焊前也可用揮發(fā)性溶劑將污染部位清洗干凈。3.焊絲表面清理與焊劑烘干 埋弧焊用的焊絲要嚴(yán)格清理，焊絲表面的油、銹及拔絲時(shí)用的潤(rùn)滑劑都要清理干凈，以免污染焊縫造成氣孔。第三節(jié)埋弧焊工藝4.焊機(jī)的檢查與調(diào)試 焊前應(yīng)檢查接到焊機(jī)上的動(dòng)力線(xiàn)、焊接電纜接頭是否松動(dòng)，接地線(xiàn)是否連接妥當(dāng)。導(dǎo)電嘴是易損件，一定要檢查其磨損情況和是否夾持可靠。焊機(jī)要做空車(chē)調(diào)試，檢查儀表指針及各部分動(dòng)作情況，并按要求調(diào)好預(yù)定的焊接

12、參數(shù)。對(duì)于弧壓反饋式埋弧焊機(jī)或在滾輪架上焊接的其他焊機(jī)，焊前應(yīng)實(shí)測(cè)焊接速度。測(cè)量時(shí)標(biāo)出半分鐘或一分鐘內(nèi)焊車(chē)移動(dòng)或工件轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)的距離，計(jì)算出實(shí)際焊接速度。第三節(jié)埋弧焊工藝二、埋弧焊主要焊接參數(shù)的選擇 埋弧焊最主要的焊接參數(shù)是焊接電流、電弧電壓和焊接速度，其次是焊絲直徑、焊絲伸出長(zhǎng)度、焊劑和焊絲類(lèi)型、焊劑粒度和焊劑層厚度等。1.焊接參數(shù)對(duì)焊縫成形及質(zhì)量的影響 (1)焊接電流焊接電流是埋弧焊最重要的工藝參數(shù)，它直接決定焊絲熔化速度、焊縫熔深和母材熔化量的大小。圖-焊接電流對(duì)焊縫形狀的影響第三節(jié)埋弧焊工藝(2)電弧電壓電弧電壓與電弧長(zhǎng)度成正比。圖-電弧電壓對(duì)焊縫形狀的影響表-埋弧焊電流與電弧電壓的配合關(guān)

13、系(3)焊接速度焊接速度對(duì)熔寬、熔深有明顯影響，它是決定焊接生產(chǎn)率和焊縫內(nèi)在質(zhì)量的重要參數(shù)。圖-焊接速度對(duì)焊縫形狀的影響第三節(jié)埋弧焊工藝(4)焊絲直徑與伸出長(zhǎng)度焊絲直徑主要影響熔深。焊絲直徑應(yīng)與所用的焊接電流大小相適應(yīng)，如果粗焊絲用小電流焊接，會(huì)造成焊接電弧不穩(wěn)定；相反，細(xì)焊絲用大電流焊接，容易形成“蘑菇形”焊縫，而且熔池也不穩(wěn)定，焊縫成形差。不同直徑焊絲適用的焊接電流范圍見(jiàn)表。表-不同直徑焊絲適用的焊接電流(5)焊劑成分和性能焊劑成分影響電弧極區(qū)壓降和弧柱電場(chǎng)強(qiáng)度的大小。焊劑的顆粒度和焊劑層厚度也會(huì)影響焊縫的成形與質(zhì)量。當(dāng)焊劑的顆粒度較大或堆積的焊劑層較薄時(shí)，電弧四周的壓力低，弧柱膨脹，電弧

14、燃燒的空間增大，所以使熔寬增大，熔熔略有減小，有利于改善焊縫成形。但焊劑顆粒度過(guò)大或焊劑層厚度過(guò)小時(shí)，不利于焊接區(qū)域的保護(hù)，使焊縫成形變差，并可能產(chǎn)生氣孔。第三節(jié)埋弧焊工藝2.焊接參數(shù)的選擇及匹配(1)選擇方法工藝參數(shù)的選擇可以通過(guò)計(jì)算法、查表法和試驗(yàn)法進(jìn)行(2)焊接參數(shù)之間的配合按上述方法選擇焊接參數(shù)時(shí)，必須考慮各種焊接參數(shù)之間的配合。1)焊縫的成形系數(shù)。 影響焊縫成形系數(shù)的主要焊接參數(shù)，是焊接電流和電弧電壓。埋弧焊時(shí)，與焊接電流相對(duì)應(yīng)的電弧電壓見(jiàn)表。第三節(jié)埋弧焊工藝2)熔合比。 埋弧焊的熔合比通常為30%60%，單道焊或多層焊中的第一層焊縫熔合比較大，隨焊接層數(shù)增加，熔合比逐漸減小。由于一

15、般母材中碳的含量和硫、磷雜質(zhì)的含量比焊絲高，所以熔合比大的焊縫，由母材帶入焊縫的碳量及雜質(zhì)量較多，對(duì)焊縫的塑性、韌性有一定影響。因此，對(duì)要求較高的多層焊焊縫應(yīng)設(shè)法減小熔合比，以防止第一層焊縫熔入過(guò)多的母材而降低焊縫的抗裂性能。此外，埋弧堆焊時(shí)為了減少堆焊層數(shù)和保證堆焊層成分，也必須減小熔合比。第三節(jié)埋弧焊工藝3)熱輸入。 所以，埋弧焊時(shí)必須根據(jù)母材的性能特點(diǎn)和對(duì)焊接接頭的要求選擇合適的熱輸入。而熱輸入與焊接電流和電弧電壓成正比，與焊接速度成反比。即焊接電流、電弧電壓越高，熱輸入越大；焊接速度越大，熱輸入越小。由于埋弧焊的焊接電流和焊接速度能在較大范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，故熱輸入的變化范圍比焊條電弧焊大得多

16、，能滿(mǎn)足不同焊件對(duì)焊接熱輸入的要求。第三節(jié)埋弧焊工藝圖-焊劑墊上焊接示意圖a)軟管式b)橡膠膜式1工件2焊劑3帆布4充氣軟管5橡皮膜6壓板7氣室三、埋弧焊技術(shù)1.對(duì)接接頭單面焊對(duì)接接頭單面焊可采用以下幾種焊接技術(shù)：(1)在焊劑墊上焊接用這種方法焊接時(shí)，焊縫成形的質(zhì)量主要取決于焊劑墊托力的大小和均勻度以及裝配間隙的均勻與否。第三節(jié)埋弧焊工藝(2)在焊劑銅墊板上焊接這種方法采用帶溝槽的銅墊板，溝槽中鋪撒焊劑。(3)在永久性墊板或鎖底上焊接當(dāng)焊件結(jié)構(gòu)允許焊后保留永久性墊板時(shí)，厚10mm以下的工件可采用永久性墊板單面焊方法。(4)在臨時(shí)性的襯墊上焊接這種方法采用柔性的熱固化焊劑襯墊貼合在接縫背面進(jìn)行焊

17、接。(5)懸空焊當(dāng)工件裝配質(zhì)量良好并且沒(méi)有間隙的情況下，可以采用不加墊托的懸空焊。圖-鎖底對(duì)接接頭第三節(jié)埋弧焊工藝2.對(duì)接接頭雙面焊 工件厚度1214mm的對(duì)接接頭，通常采用雙面焊。這種方法對(duì)焊接參數(shù)的波動(dòng)和工件裝配質(zhì)量都較不敏感，一般都能獲得較好的焊接質(zhì)量。(1)懸空焊裝配時(shí)不留間隙或只留很小的間隙(一般不超過(guò)1mm)。(2)在焊劑墊上焊接焊接第一面時(shí)，采用預(yù)留間隙不開(kāi)坡口的方法最為經(jīng)濟(jì)。(3)在臨時(shí)襯墊上焊接采用此法焊接第一面時(shí)，一般都要求接頭處留有一定間隙，以保證焊劑能填滿(mǎn)其中。圖-在臨時(shí)襯墊上焊接a)薄鋼帶墊b)石棉繩墊c)石棉板墊第三節(jié)埋弧焊工藝3.對(duì)接接頭環(huán)縫埋弧焊 環(huán)縫埋弧焊是制

18、造圓柱形容器最常用的一種焊接形式，它一般是先在專(zhuān)用的焊劑墊上焊接內(nèi)環(huán)縫，如圖所示，然后再在滾輪轉(zhuǎn)胎上焊接外環(huán)縫，如圖所示。由于筒體內(nèi)部通風(fēng)較差，為改善勞動(dòng)條件，環(huán)縫坡口通常不對(duì)稱(chēng)布置，將主要焊接工作量放在外環(huán)縫，內(nèi)環(huán)縫主要起封底作用。焊接時(shí)，通常采用機(jī)頭不動(dòng)，讓焊件勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的方法進(jìn)行焊接。焊件轉(zhuǎn)動(dòng)的切線(xiàn)速度即是焊接速度。環(huán)縫埋弧焊的焊接條件可參照平板雙面對(duì)接的焊接條件選取，焊接操作技術(shù)也與平板對(duì)接時(shí)的基本相同。第三節(jié)埋弧焊工藝圖-內(nèi)環(huán)縫焊接示意圖1焊絲2工件3輥輪4焊劑墊5傳動(dòng)帶圖-環(huán)縫自動(dòng)焊焊絲偏移位置示意圖第三節(jié)埋弧焊工藝4.角焊縫焊接 焊接“T”形接頭或搭接接頭的角焊縫時(shí)，通?？刹捎么?/p>

19、焊和平角焊兩種方法。(1)船形焊將工件角焊縫的兩邊置于垂直線(xiàn)各成45的位置，如圖-所示，可為焊縫成形提供最有利的條件。圖-船形焊a)T形接頭b)搭接接頭第三節(jié)埋弧焊工藝(2)平角焊當(dāng)工件不可能或不便于采用船形焊時(shí)，可采用平角焊來(lái)焊接角焊縫，如圖-所示。圖-平角焊a)示意圖b)焊絲與立板間距過(guò)大c)焊絲與立板間距過(guò)小第三節(jié)埋弧焊工藝四、埋弧焊的常見(jiàn)缺陷及防止方法 埋弧焊常見(jiàn)缺陷有焊縫成形不良、咬邊、未焊透、氣孔、裂紋、夾渣、焊穿等。現(xiàn)將它們產(chǎn)生的原因及防止的方法列于表中。表-埋弧焊常見(jiàn)缺陷的產(chǎn)生原因及防止方法第四節(jié)高效埋弧焊技術(shù)第四節(jié)高效埋弧焊技術(shù)一、多絲埋弧焊 多絲埋弧焊是一種既能保證合理的焊縫成形和良好的焊接質(zhì)量，又可以提高焊接生產(chǎn)率的有效方法。采用多絲單道埋弧焊焊接厚板時(shí)可實(shí)現(xiàn)一次焊透，其總的熱輸入量要比單絲多層焊時(shí)少。因此，多絲埋弧焊與普通埋弧焊相比