埋弧自动焊 朱军内容概述:1.原理和特点2.埋弧焊的分类及应用范围3.埋弧焊自动调节系统4.生产率的提高高效焊接技术5.SAW的熔敷率6.焊接参数对焊缝成形的影响焊接参数对焊缝成形的影响7.焊接过程中需要注意的问题 埋弧焊示意图埋弧焊示意图埋弧自动焊工艺过程埋弧自动焊工艺过程1:原理:焊丝与母材之间引燃电弧，电弧热使母材、焊丝和焊剂熔化，以致部分蒸发，熔化的金属和焊剂蒸发的气体形成了气泡，电弧在气泡中燃烧。气泡上部被一层熔化的焊剂-熔渣所覆盖，不仅隔绝了空气与电弧和熔池的接触，而且隔绝了电弧弧光辐射出来。同时，也起到稳定电弧的作用。电弧燃烧后，熔池金属被电弧气体排挤向电弧燃烧后，熔池金属被电弧气体排挤向电弧燃烧后，熔池金属被电弧气体排挤向电弧燃烧后，熔池金属被电弧气体排挤向后堆积形成焊缝。焊缝上没有涂料，允许提后堆积形成焊缝。焊缝上没有涂料，允许提后堆积形成焊缝。焊缝上没有涂料，允许提后堆积形成焊缝。焊缝上没有涂料，允许提高电流密度，电流密度增加，电弧吹力也增高电流密度，电流密度增加，电弧吹力也增高电流密度，电流密度增加，电弧吹力也增高电流密度，电流密度增加，电弧吹力也增加，同时热量也增加，熔池深度大，熔池体加，同时热量也增加，熔池深度大，熔池体加，同时热量也增加，熔池深度大，熔池体加，同时热量也增加，熔池深度大，熔池体积也大。积也大。积也大。积也大。由于高温焊剂被熔化成熔渣，与熔池金属由于高温焊剂被熔化成熔渣，与熔池金属由于高温焊剂被熔化成熔渣，与熔池金属由于高温焊剂被熔化成熔渣，与熔池金属发生物理化学作用。部分焊剂被蒸发形成气发生物理化学作用。部分焊剂被蒸发形成气发生物理化学作用。部分焊剂被蒸发形成气发生物理化学作用。部分焊剂被蒸发形成气体。将电弧周围熔渣排开，形成一个封闭的体。将电弧周围熔渣排开，形成一个封闭的体。将电弧周围熔渣排开，形成一个封闭的体。将电弧周围熔渣排开，形成一个封闭的熔渣泡。它具有一定粘度，能承受一定压力，熔渣泡。它具有一定粘度，能承受一定压力，熔渣泡。它具有一定粘度，能承受一定压力，熔渣泡。它具有一定粘度，能承受一定压力，保护了熔池，不与空气接触，又防止了金属保护了熔池，不与空气接触，又防止了金属保护了熔池，不与空气接触，又防止了金属保护了熔池，不与空气接触，又防止了金属飞溅飞溅飞溅飞溅特点:n生产率高生产率高电流大，可以达到2000A，熔深大，一次不开坡口可焊20mm熔渣去处容易速度快，6-8mm钢板，30-50m/hn 质量高质量高 保护好，电弧区主要成分CO，焊缝金属O, N低，规范稳定 机械性能好n环保环保 几乎没有烟尘容易操作特点:n只能平焊和横焊n不能焊接Al、Ti等活性金属n机动性差，设备成本高、复杂n适合于长直焊缝，短焊缝效率不明显n小电流稳定性差，电场强度大，不适合焊接薄板适宜焊接: 碳素结构钢、低合金结构钢、不锈钢、耐热钢以及某些有色金属。 此外，埋弧焊还可在基体金属表面堆焊耐磨或耐腐蚀的合金层。 不适宜焊接： 铸铁因不能承受高热输入量引起的热应力，一般不能用埋弧焊焊接。 铝、镁及其合金因没有适用的焊剂，目前还不能使用埋弧焊焊接。 铅、锌等低熔点金属材料也不适合用埋弧焊焊接。埋弧焊的工艺埋弧焊的工艺n(1)焊前准备焊前准备n板厚小于板厚小于14mm时，可不开坡口；时，可不开坡口；n板厚为板厚为1422mm时，应开时，应开Y型坡口；型坡口；n板厚为板厚为2250mm时，可开双时，可开双Y型或型或U型坡口。型坡口。nY型和双型和双Y型坡口的角度为型坡口的角度为5060（图图12-46）。）。焊缝间隙应均匀，焊直缝时，应安装焊缝间隙应均匀，焊直缝时，应安装引弧板引弧板和熄弧板和熄弧板（图（图12-4712-47），以防止起弧和熄弧时），以防止起弧和熄弧时产生的气孔、夹杂、缩孔、缩松等缺陷进入产生的气孔、夹杂、缩孔、缩松等缺陷进入工件焊缝之中工件焊缝之中n(2)平板对接焊平板对接焊 一般采用双面焊，可不留间隙直接进行双面焊接，也一般采用双面焊，可不留间隙直接进行双面焊接，也可采用打底焊或焊剂垫或垫板。为提高生产率，也可采可采用打底焊或焊剂垫或垫板。为提高生产率，也可采用水冷铜成型底板进行单面焊双面成型。用水冷铜成型底板进行单面焊双面成型。n(3) 环焊缝环焊缝 焊接环焊缝时，焊丝起弧点应与环的中心线偏离一距焊接环焊缝时，焊丝起弧点应与环的中心线偏离一距离离e，以防止熔池金属的流淌。一般偏离距离为，以防止熔池金属的流淌。一般偏离距离为2040mm，直径小于，直径小于250mm的环缝一般不采用埋弧自动焊。的环缝一般不采用埋弧自动焊。n(4)多丝埋弧焊多丝埋弧焊 同时有两个以上焊丝起弧焊接，焊接速度高，焊缝成同时有两个以上焊丝起弧焊接，焊接速度高，焊缝成型好。前一电弧保证熔深，后续电弧调节熔宽，使熔池型好。前一电弧保证熔深，后续电弧调节熔宽，使熔池形状及焊缝成型较为合理。形状及焊缝成型较为合理。各种埋弧焊工艺各种埋弧焊工艺n埋弧焊的应用埋弧焊的应用 埋弧焊主要用于压力容器的埋弧焊主要用于压力容器的环缝焊和环缝焊和直缝焊直缝焊，锅炉冷却壁的长直焊缝焊接，锅炉冷却壁的长直焊缝焊接，船舶和潜艇壳体的焊接，起重机械船舶和潜艇壳体的焊接，起重机械（行车）和冶金机械（高炉炉身）的（行车）和冶金机械（高炉炉身）的焊接。焊接。2: 埋弧焊的分类及应用范围 （1）、分类）、分类分类依据 分类名称 应用范围 按送丝方式 等速送丝埋弧焊细丝高电流密度变速送丝埋弧焊粗丝低电流密度按焊丝数目或形状 单丝埋弧焊常规对接、角接、筒体纵缝、环缝焊双丝埋弧焊高生产率对接、角接焊多丝埋弧焊螺旋焊管等超高生产率对接焊带极埋弧焊耐磨、耐蚀合金堆焊按焊缝成形条件 双面埋弧焊常规对接焊单面焊双面成形埋弧焊高生产率对接焊，难以双面焊的对接焊应用：平焊，长直焊缝，大直径焊缝。应用：平焊，长直焊缝，大直径焊缝。 不适合薄板、曲线焊缝。不适合薄板、曲线焊缝。（3）设备焊接实例2:3: 埋弧焊自动调节系统n调节的必要性要保持焊接参数稳定，要保持焊接参数稳定，必须要有一种自动调必须要有一种自动调节系统，来消除或减节系统，来消除或减弱外界干扰的影响，弱外界干扰的影响，尤其是弧长的干扰，尤其是弧长的干扰，因为弧长的微小变化因为弧长的微小变化会带来电弧电压的明会带来电弧电压的明显变化，所以自动调显变化，所以自动调节弧长就成为自动焊节弧长就成为自动焊机的特有任务。机的特有任务。电弧静态工作点的波动电弧静态工作点的波动 3: 埋弧焊自动调节系统电弧电压均匀调节电弧电压均匀调节由于系统对粗丝的调节灵由于系统对粗丝的调节灵敏度低反应慢，无法满敏度低反应慢，无法满足参数稳定的要求；足参数稳定的要求；弧长变动时和调节过程中弧长变动时和调节过程中焊接电流有较大的变动焊接电流有较大的变动将造成焊缝成形不均，将造成焊缝成形不均，这一点对于埋弧焊这种大这一点对于埋弧焊这种大热输入量的焊接在保证熔热输入量的焊接在保证熔透稳定性方面是极为不利透稳定性方面是极为不利的。的。电弧调节电弧调节灵敏度角灵敏度角度考虑度考虑，电弧自身电弧自身调节系统调节系统不适合使不适合使用粗焊丝用粗焊丝它主要用在变速送丝并匹配陡降外特性的粗丝熔化焊。它主要用在变速送丝并匹配陡降外特性的粗丝熔化焊。 电弧电压均匀调节原理电弧电压均匀调节原理n当弧长波动引起焊接规范参数波动时，它当弧长波动引起焊接规范参数波动时，它是利用电弧电压作为反馈量，并通过一个是利用电弧电压作为反馈量，并通过一个专门的自动调节装置，强迫送丝速度发生专门的自动调节装置，强迫送丝速度发生变化。因为一般焊接规范下电弧电压和弧变化。因为一般焊接规范下电弧电压和弧长是呈正比的，如果弧长增加，电弧电压长是呈正比的，如果弧长增加，电弧电压就增大，通过反馈作用使送丝速度相应增就增大，通过反馈作用使送丝速度相应增加，就会强迫弧长恢复到原来的长度从而加，就会强迫弧长恢复到原来的长度从而保持焊接工艺参数稳定。保持焊接工艺参数稳定。电弧电压均匀调节和电弧自身调节作用的不同之处电弧电压均匀调节和电弧自身调节作用的不同之处电流与电压的调整方法通过调节电源外特性来调整焊接电流；通过调节送丝绐定电压来调整电弧电压。4:生产率的提高高效焊接技术为了提高生产效率，多丝埋弧焊出现n Twin-arc: 两个焊丝，共用一个电源n Tandem: 两个焊丝，各用自己独立的电源两个电源Twin - arc weldingTandem arc WeldingTandem arc WeldingA6 Tandem Subarc5: SAW的熔敷率对于不同直径的焊丝，推荐的电流和熔敷率对于不同直径的焊丝，推荐的电流和熔敷率焊剂的消耗kg/mWelding speed in m/h6: 焊接参数对焊缝成形的影响焊接参数对焊缝成形的影响n焊接电流、焊接电压焊接电流、焊接电压n焊丝干伸长焊丝干伸长n极性极性n焊丝直径焊丝直径n焊接速度焊接速度n焊丝倾角焊丝倾角n焊件倾斜焊件倾斜n坡口形状和间隙大小坡口形状和间隙大小n焊件厚度和焊件散热条件焊件厚度和焊件散热条件焊接参数对焊缝成形的影响焊接参数对焊缝成形的影响焊接电流和电弧电压的影响nHigher amperage gives deeper penetrationnHigher voltage gives wider penetration. The arc length gets extended.焊接参数对焊缝成形的影响焊接参数对焊缝成形的影响焊接电流和电弧电压的影响图图3-7 焊接电流对焊缝成形的影响焊接电流对焊缝成形的影响 图图3-8 电弧电压对焊缝成形的影响电弧电压对焊缝成形的影响B-熔宽；熔宽；H-熔深；熔深；a-余高余高焊接参数对焊缝成形的影响焊接参数对焊缝成形的影响干伸长的影响nLonger stick-out gives higher deposition rate, but also more shallow penetration.焊接参数对焊缝成形的影响焊接参数对焊缝成形的影响极性和焊丝直径nDeepest penetration with positive electrode. Normally, the welding machine is equipped with DC positive electrode.nAt constant amperage, the penetration gets deeper with smaller wire diameter, due to the higher current density.焊接参数对焊缝成形的影响焊接参数对焊缝成形的影响焊丝倾角对焊缝成形的影响焊丝倾角对焊缝成形的影响图图3-9 焊丝倾角对焊缝成形的影响焊丝倾角对焊缝成形的影响(a)前倾；前倾；(b)后倾；后倾；(c)后倾角度的影响后倾角度的影响焊接参数对焊缝成形的影响焊接参数对焊缝成形的影响焊件倾斜焊件倾斜 图图3-10 焊件斜度对焊缝成形的影响焊件斜度对焊缝成形的影响a）上坡焊；）上坡焊；b）上坡焊焊件斜度的影响；）上坡焊焊件斜度的影响；c）下坡焊；）下坡焊；d）下坡焊焊件斜度的影响）下坡焊焊件斜度的影响焊接参数对焊缝成形的影响焊接参数对焊缝成形的影响坡口形状和间隙大小坡口形状和间隙大小坡口形状和间隙大小对焊缝成形的影响坡口形状和间隙大小对焊缝成形的影响7: 焊接过程中需要注意的问题n焊缝必须是直的n焊缝必须干净，事先用砂轮打磨n焊丝的位置非常重要n焊剂应该覆盖整个电弧n焊剂应该干燥人有了知识，就会具备各种分析能力，明辨是非的能力。所以我们要勤恳读书，广泛阅读，古人说“书中自有黄金屋。”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识，培养逻辑思维能力；通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平，培养文学情趣；通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。有许多书籍还能培养我们的道德情操，给我们巨大的精神力量，鼓舞我们前进。