第5章 埋弧自動焊

第5章埋弧焊

掌握埋弧焊的原理、特點、應(yīng)用.掌握自動調(diào)節(jié)過程,焊接工藝.了解埋弧焊焊機結(jié)構(gòu)，掌握焊機的電氣原理圖5.1埋弧焊的原理、特點和應(yīng)用一、埋弧焊過程：

電弧是在掩埋在顆粒狀焊劑下引燃的，電弧熱使焊件、焊絲、焊劑熔化、以致部分蒸發(fā)，電弧在蒸發(fā)的氣體形成的氣泡內(nèi)燃燒，氣泡上部一層熔化的焊劑─熔渣所包圍，這層外模隔離空氣、屏蔽弧光輻射的作用。埋弧焊的基本形式有兩種：

埋弧自動焊和埋弧半自動焊。

二、埋弧焊的特點:優(yōu)點：1)質(zhì)量好

屬氣-渣聯(lián)合保護.保護效果好.自動送絲，均勻，成份、力學性能穩(wěn)定。2)生產(chǎn)率高

L伸↓.Ｊ↑.Ｉ↑，電弧功率↑，熔深大，V↑，單絲焊Ｖ＝30--50m/h，最高V＝150m/h，手弧焊Ｖ＝6--8m/h。3)勞動條件好

自動化，無弧光，放出煙霧少4)成本低.節(jié)能

缺陷少品質(zhì)穩(wěn)定，降低了成本。材料損失少.缺點：1)難以空間位置施焊2)對焊接坡口和裝配要求嚴格.3)難以焊接易氧化的金屬材料（Al、Ti等）、（焊劑成份MnO、SiO2，具有氧化性，使Mg、Al氧化）。4)不適與薄板和短焊縫

J增大，1mm以下板不適用自動焊，不適用短焊縫.采用特殊裝置保證焊劑在焊接不落下。(磁性焊劑)。三、埋弧焊分類及應(yīng)用１.分類：按送絲方式(1)等速---細絲焊大電流、(2)變速---粗絲焊小電流。按焊絲數(shù)目和形狀分：單絲埋弧焊；雙........；多........；帶極......。按成形條件分：雙面埋弧焊.單面焊.雙面成形埋弧焊。2、應(yīng)用：由于H增大，高效率，所以應(yīng)用廣泛，橋梁、船舶、容器等大型工件。低合金鋼,不銹鋼，高溫合金鋼，高C鋼等。5.2埋弧焊的冶金特點1）機械保護作用好；氣--渣聯(lián)合保護2）冶金反應(yīng)充分；液態(tài)金屬時間長3）焊縫的化學成分穩(wěn)定；影響因素：焊接材料穩(wěn)定；焊接參數(shù)波動??；4）焊縫組織易粗大溫度高，時間長，冷卻慢。5.3埋弧焊用焊接材料埋弧焊用的焊接材料是焊劑和焊絲。焊劑的作用:焊接時形成熔渣．一方面起著隔離空氣、保護焊接金屬不受空氣侵害的作用；另一方面起著對熔化金屬進行冶金處理的作用，即通過冶金反應(yīng)清除有害的雜質(zhì)和過渡有益的合金元素。焊絲的作用：焊接時熔化進入熔池，起到填充和合金化的作用；另外，尚未熔化的焊絲還起著導電的作用。這兩種材料都直接參與焊接化學冶金過程，因此對焊縫的化學成分能產(chǎn)生很大影響。當被焊材料確定以后，焊縫的化學成分在很大程度上取決于焊劑和焊絲的選配，

正確選配焊劑和焊絲是埋弧焊工藝的一項重要內(nèi)容。5.3.1焊劑1．焊劑的分類焊劑的分類有許多方法，比較常用的是按照制造方法?；虬椿瘜W成分，或按顆粒結(jié)構(gòu)等方法來分類．圖5．5所示．按照制造方法分類:(兩大類)

熔煉焊劑和非熔煉焊劑。

熔煉焊劑是將一定比例的各種配料放在高溫爐內(nèi)熔煉．然后經(jīng)過水冷?；?、烘干、篩選而制成的一種焊劑。

非熔煉焊劑分為:粘結(jié)焊劑和燒結(jié)焊劑兩類。粘結(jié)焊劑是將一定比例的各種粉狀配料加入適量粘結(jié)劑(如水玻璃)．經(jīng)過混合攪拌、?；偷蜏?400?)以下)烘干而制成的一種焊劑，過去也稱為陶質(zhì)焊劑；

燒結(jié)焊劑是將一定比例的各種粉狀配料加入適量粘結(jié)劑(如水玻璃)，經(jīng)混合攪拌后，在高溫(400-1000C)下燒結(jié)成塊，然后粉碎、篩選而成的一種焊劑。2．對焊劑的要求1)焊劑應(yīng)具有良好的焊接工藝性能.即具有良好的穩(wěn)弧性、脫渣性、焊縫成形性等。2)焊劑應(yīng)具有良好的焊接冶金性能;即與合適的焊絲配合，焊縫能得到所需要的化學成分，足夠低的硫、磷、氧、氫等雜質(zhì)含量以及良好的力學性能，并具有較強的抗裂性和抗氣孔性。3)其他要求，要求焊劑顆粒應(yīng)具有所要求的尺寸，顆粒強度要足夠高，吸潮性要小，焊劑中夾雜物含量要少等。5.3.2焊絲焊絲主要是按照被焊材料的種類進行分類:碳素結(jié)構(gòu)鋼焊絲、合金結(jié)構(gòu)鋼焊絲、不銹鋼焊絲、有色金屬焊絲、堆焊用的特殊合金焊絲等。

5.3.3焊劑與焊絲的匹配埋弧焊焊劑與焊絲的匹配是獲得高質(zhì)量焊縫的關(guān)鍵，在生產(chǎn)中應(yīng)正確地選用焊劑和焊絲。埋弧焊焊劑和焊絲的匹配主要依據(jù)為:

1.被焊材料的類別及對焊接接頭性能的要求當被焊材料的種類不同時，或?qū)附咏宇^性能的要求不同時，應(yīng)選擇不同的焊劑與焊絲組合。1)焊接低碳鋼和強度等級較低的低合金鋼時，按等強原則選用與母材相匹配的焊接材料，可選用高錳高硅焊劑(HJ431、HJ433、HJ430)與低碳鋼焊絲(H08A)或含錳的焊絲(H08MnA)相配合，或用中錳、低錳或無錳焊劑與含錳量較高的焊絲(H08MnA、Hl0Mn2)相配合。2)在焊接低合金高強鋼時，除要使焊縫與母材等強度外，還要特別注意保證焊縫的塑性和韌度，可選用中錳中硅或低錳中硅型焊劑，配合相應(yīng)的合金鋼焊絲。當焊接強度級別比較高的鋼時，為了得到高韌度，一般選用堿度高的燒結(jié)焊劑。3)在焊接耐熱鋼、低溫鋼和耐蝕鋼時，除了要使焊縫與母材等強度外，還要保證焊縫具有與母材相同或相近的耐熱性、耐低溫性或耐蝕性，可選用中硅或低硅型焊劑與相應(yīng)的合金鋼焊絲相配合。4)焊接奧氏體或鐵素體高合金鋼時，主要是保證焊縫與母材有相近的化學成分，使焊縫具有與母材相匹配的特殊性能(如耐蝕性等)，同時也要滿足力學性能和抗裂性能等方面的要求。

2．埋弧焊的工藝特點(1)稀釋率高

在進行不開坡口的對接焊縫單道焊或雙面焊，以及開坡口的對接焊縫根部焊道焊接時，焊縫熔透深度大，母材熔化量大，焊縫的稀釋率可高達70％，這使得焊縫的成分在很大程度上取決于母材的成分。(2)熱輸入高

焊接接頭的冷卻速度比較慢，焊接接頭組織易粗大，強度和韌度降低。為了提高接頭的強度和韌度，在焊接厚板坡口的填充焊道時，應(yīng)選用合金成分略高于母材的焊絲并配用中性焊劑焊接。(3)焊接速度快

擇適宜快速焊的焊劑，例如鋁鈦型的燒結(jié)焊劑SJ501、SJ502等。常用鋼材埋弧焊焊絲與焊劑選配組合見表5-7

5.4埋弧焊設(shè)備1.分類1）按行走機構(gòu)形式分：①小車式：如圖3-23，應(yīng)用對接縫，再接，外縱環(huán)縫。②門架式：(大車式)應(yīng)用大型平板拼接,單面焊雙面成形。③懸臂式：應(yīng)用各種容器的環(huán)縫，與搖避鉆床類似。

2）按送絲分：①等速細絲大電流流度。②變速粗絲小電流流度。2.埋弧自動焊機的組成及作用組成：見表3─61）送絲機構(gòu)作用：焊絲通過焊絲盤經(jīng)過導電阻送到電弧區(qū)。2）行走機構(gòu)：行走速度＝焊接速度。行走輪是絕緣軸與導電阻絕緣。3）埋弧焊電源可用交流電和直流電：要求：U。＝70～80(ｖ)，負載持續(xù)率100％Ｉ＝700～1000Ａ以上。直流電流：易控制焊道形狀，用于低Ｍn低Ｓi高Ｆ焊劑，采用反極性熔深大；正接熔深淺。交流電源：可減少磁偏吹,用H430,H431焊劑BX2-10004）控制系統(tǒng)：送絲、行走、引弧、自動控制（控制盒安裝在小車上）。5）機頭調(diào)節(jié)機構(gòu)。如圖3－30。為了使焊絲對準焊縫,焊絲機頭應(yīng)有足夠的自由度180度。6）易損件輔助裝置：①導電咀：三種形式：管式，滾輪式，瓦片式，（Cu制Φ2mm以管式），Φ3以上角輪式或互片式。②送絲滾輪：單主動Φ2mm以下，開Ｖ型槽雙主動Φ2mm以上，齒輪嚙合,推力↑,摩擦力↑。③導向滾輪：可做為簡易式機械跟蹤裝置.④焊絲盤。⑤其它：焊劑回收器（吸入式和吸壓式）電纜滑動支架3.埋弧設(shè)備MZ-1000,電弧電壓反饋自動調(diào)節(jié)式（發(fā)電機-電動機系統(tǒng)）MZ-1000.自身調(diào)節(jié)式。（交流異步電機等速送絲式）NZA-1000，NZC-1000氣保護、埋弧焊兩用機。主要介紹，MZ-1000焊機,用途：對接角接.開坡口.不開坡口，15％傾斜面技術(shù)規(guī)格：電壓380（V），I＝400-1200（Ａ）控制電壓：交流36（V）直流18（V）Φ＝3-6mm，v送＝0.5-2M／分。Ｖh＝15-70m/h.焊絲盤容量12kg.焊劑漏斗容量12kg.2.MZ─1000工作原理：

(1)組成：控制；焊絲拖動；小車拖動電路。①.焊接電源控制回路：②.送絲拖動回路：Ｐ113中間部分。③.小車拖動電路：L5，L7它激線圈。(2)焊機操作：①.準備：閉合SA1：M4啟動風扇抽動機；M3啟動C1，C2，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動；TC1，TC2獲的電壓，VC1直流輸出。RP1調(diào)Ｖ焊，SB3，SB5，SB4，SB6─調(diào)Ｉh。RP2調(diào)ＶL，SB1焊絲向下，SB2焊絲向上。②.焊接：起動：接SB7→KA3→KA3-2-KM2通┬KM2合.電壓通.├KA3-1│┌──────────┘│KM8合→L1通→焊絲回抽→引弧同時→│KM3合→L2通→焊絲下送→送絲─┐│KM4合→M2轉(zhuǎn)動→小車行走→焊接│KM5合→R5短路.│KM6合→防止誤按SB1出現(xiàn)事故.│KM7合→L3起激磁作用.③.停止：按SB8┬前半│M1斷→送絲漸停止→電弧熄滅→└后半KM3斷→KA3-2開→KM斷┤電壓停│小車停在按停止同時，關(guān)閉焊劑漏斗閥門。5.5埋弧焊工藝：

焊接工藝是指制造焊件所有關(guān)的加工方法和實施要求。焊接工藝內(nèi)容:焊接準備、材料選用、焊接方法、焊接參數(shù)、操作要求、工藝裝備、

焊接檢驗方法及修補技術(shù)等。一、焊前準備：坡口加工:(厚板)，坡口，厚度14-22，單面坡口；厚度22-50，雙面坡口；刨邊機，氣割機。表面清理:銹鐵，油污，水分等。焊劑烘干焊絲清理:HJ431;250℃,2h工件裝配:間隙均勻，無錯過，長度大于30mm加引弧板，引出板。二、工藝參數(shù)選擇：(Ｉ.V.U.ｄ.L伸.焊絲種類.焊劑等：)

1）Ｉ：Ｉ增大,熔深增大,過大易焊穿；Ｉ過小末熔透。

2）U：U增大，焊劑消耗量增大，焊道寬而平，過大出現(xiàn)裂紋凹形焊角，咬邊.U↓.剛性↓.改善熔深.清渣困難。一般情況Ｉ和U應(yīng)配合。3）VH：V↑，線能量↓，余高↓，熔深減小變窄。VH過高咬邊，氣孔等缺陷。V↓，出現(xiàn)氣孔可能性,減小過熱，易出現(xiàn)裂紋。

4）ｄ：Ｉ不變時，粗焊絲比細焊絲易焊接，細比粗對有高的熔化速度。ｄ↑，引弧困難，ｄ↓引弧容易，厚板用粗絲，生產(chǎn)率↑。

5）焊絲Ｌ伸：L↑.R↑.θ↑.L熔↑.生產(chǎn)率↑.L↓薄板易燒穿，焊絲對中困難。

6）焊接材料：①.焊劑牌號：焊劑431─焊劑編號│└──輔助特征，SiO2和氟化鈣含低硅中F。└───主要特征，焊劑類型（熔煉高錳的）②.焊劑堿度：BB＝堿性氧化物含量/酸性氧化物含量B<1，酸性；B>1.5，堿性；B＝1.0—1.5，中性。酸性焊劑，工藝性好，力學性↓（烘干250度）。堿性焊劑，工藝性差，力學性好（烘干350-400度）,8）焊絲與焊劑配合原則：

①高錳高硅焊劑配低錳低焊絲和含Mn焊絲。431，430；H08Ａ；H08MnA；去S作用↑，抗Ｈ氣孔力↑，抗裂↑。②無Mn高Si或低Mn中Si焊劑配高Mn焊絲。130；250；H10Mn2。應(yīng)用不多，成本高，脫渣性好，抗氣孔裂紋性差。

9）焊劑厚度：太厚.壓力↑.產(chǎn)生氣孔不逸出。太薄.出現(xiàn)閃光和飛濺.外觀不好.產(chǎn)生氣孔.回收焊劑。三、對接接頭埋弧自動工藝1）平板對接雙面焊：

①懸空雙面焊。（不加任何襯墊）間隙<1mm，防止燒穿和金屬流失。δ>20mm開坡口，鈍邊應(yīng)大于8mm，保證焊透。②焊劑墊法：先焊正面，后焊反面。焊劑墊結(jié)構(gòu)。焊劑與焊劑要貼合,壓力均勻，過松液態(tài)金屬下淌，引起燒穿。③工藝墊板法雙面焊：正面焊第一層。接頭留有足夠間隙，將細顆粒焊劑填滿，然后放工藝墊板。④焊條電弧焊封底法：先用焊條電弧打底，然后進行埋弧焊，防止埋弧焊燒穿。2）平板對接單面一次成形：要求大I，一次熔透.用強迫冷卻.強制成形襯墊。3）薄板焊接：厚度〈3mm.。采用Φ1.0-2.0mm直流反接，嚴格控制規(guī)范，4）厚板對焊接：δ〉40mm。采用多道多層焊。坡口U型反面V型坡口，反面V型坡口鈍邊為7mm，δ↑↑，采用雙型坡口。5）環(huán)縫對焊接：圓形筒體焊接結(jié)構(gòu)對接，采用滾輪架。采用雙面焊，光焊內(nèi)環(huán)縫。焊絲應(yīng)逆回轉(zhuǎn)方向，中心位置有一定距離L。

6）角