搜索
11.埋弧焊原理、特点及应用2.埋弧焊用焊接材料3.埋弧焊的冶金特点4.埋弧焊设备5.埋弧焊焊接工艺6.埋弧焊的其它方法2埋弧焊31.埋弧焊工作原理焊接电源的两极分别接至导电嘴和焊件。焊接时，颗粒状焊剂由焊剂漏斗经软管均匀地堆敷到焊件的待焊处，焊丝由焊丝盘经送丝机构和导电嘴送入焊接区，电弧在焊剂下面的焊丝与母材之间燃烧。4⑴生产效率高⑵焊接质量好⑶劳动条件好⑷节约金属及电能3.1埋弧焊原理、特点及应用53.埋弧焊的应用埋弧焊具有生产效率高、焊缝质量好、焊接熔深大、机械化程度高等特点可焊接的钢种有：碳素结构钢、低合金结构钢、不锈钢、耐热钢以及复合钢等。此外，用埋弧焊堆焊耐热、耐腐蚀合金或焊接镍基合金、铜基合金等也能获得很好的效果。广泛应用于锅炉、压力容器、船舶、桥梁、起重机械、工程机械、冶金机械以及海洋结构、核电设备等制造，特别是当用于中厚板、长焊缝的焊接时具有明显的优越性。3.1埋弧焊原理、特点及应用63.2埋弧焊用焊接材料当被焊材料确定以后，焊缝的化学成分在很大程度上取决于焊剂和焊丝的选配，因此，正确选配焊剂和焊丝是埋弧焊工艺的一项重要内容。埋弧焊用的焊接材料是焊剂和焊丝。焊剂的作用起着隔离空气、保护焊接金属不受空气侵害的作用对熔化金属进行冶金处理的作用焊丝的作用焊接时熔化进入熔池，起到填充和合金化的作用尚未熔化的焊丝还起着导电的作用71.焊剂1)焊剂的分类（1）按照制造方法分类熔炼焊剂非熔炼焊剂粘结焊剂烧结焊剂熔炼焊剂是将一定比例的各种配料放在高温炉内熔炼，然后经过水冷粒化、烘干、筛选而制成的一种焊剂粘结焊剂是将一定比例的各种粉状配料加入适量粘结剂（如水玻璃），经过混合搅拌、粒化和低温（一般在500℃以下）烘干而制成的一种焊剂烧结焊剂是将一定比例的各种粉状配料加入适量粘结剂（如水玻璃），经混合搅拌后，在高温（750℃～1000℃）下烧结成块，然后粉碎、筛选而成的一种焊剂3.2埋弧焊用焊接材料8（2）按照化学成分分类根据SiO2的含量，分为高硅焊剂（SiO2≥30％）、中（SiO2=10～30％）、低（SiO210％）；根据MnO的含量，分为高锰焊剂（MnO≥30％）、中（MnO=10～30％）、低（MnO10％）和无锰焊剂（MnO2％）；根据CaF2的含量，可分为高氟焊剂（CaF2≥30％）、中氟焊剂（CaF2=10～30％）和低氟焊剂（CaF210％）。此外，根据焊剂的碱度B，可以分为:酸性焊剂（BI1）、中性焊剂（B≈1~1.5）和碱性焊剂（B1.5）。3.2埋弧焊用焊接材料B=[CaO+MgO+BaO+SrO+Na2O+K2O+CaF2+0.5(MnO+FeO)]/[SiO2+0.5(Al2O3+TiO2+ZrO2)]9（3）按照焊剂的化学性质分类可以分为氧化性焊剂、弱氧化性焊剂和惰性焊剂。（4）按照颗粒结构分类可以分为：玻璃状焊剂、结晶状焊剂和浮石状焊剂等。3.2埋弧焊用焊接材料102)对焊剂的要求（1）应具有良好的焊接冶金性能，即与合适的焊丝配合，焊缝能得到所需要的化学成分，足够低的硫、磷、氧、氢等杂质含量以及良好的力学性能，并具有较强的抗裂性和抗气孔性。（2）具有良好的焊接工艺性能，即具有良好的稳弧性、脱渣性、焊缝成形性等。其它要求，要求焊剂颗粒应具有所要求的尺寸，颗粒强度要足够高，吸潮性要小，焊剂中夹杂物含量要少等。3.2埋弧焊用焊接材料112.焊丝焊丝主要是按照被焊材料的种类进行分类，可以分为碳素结构钢焊丝、合金结构钢焊丝、不锈钢焊丝、有色金属焊丝和堆焊用的特殊合金焊丝等。焊丝除要求其化学成分符合要求外，还要求其外观质量满足要求，即焊丝直径及其偏差应符合相应标准规定，焊丝表面应无锈蚀、氧化皮等。此外，为了便于机械送丝，焊丝还应具有足够的挺度。3.2埋弧焊用焊接材料123.焊剂与焊丝的选配1依据被焊材料的类别及对焊接接头性能的要求2依据埋弧焊的工艺特点3.2埋弧焊用焊接材料131依据被焊材料的类别及对焊接接头性能的要求这是选配焊剂和焊丝的主要根据。当被焊材料的种类不同时，或对焊接接头性能的要求不同时，应选择不同的焊剂和焊丝组合。（1）在焊接低碳钢和强度等级较低的低合金钢时，应按等强原则选用与母材相匹配的焊接材料。（2）在焊接低合金高强钢时，除要使焊缝与母材等强度外，还要特别注意保证焊缝的塑性和韧度。高锰高硅焊剂（如HJ431、HJ433、HJ430）+低碳钢焊丝（如H08A）或含锰的焊丝（如H08MnA）中锰、低锰或无锰焊剂+含锰量较高的焊丝（如H08MnA、H10Mn2）相配合中锰中硅或低锰中硅型焊剂，配合相应的合金钢焊丝。当焊接强度级别比较高的钢时，为了得到高韧度，一般选用碱度高的烧结焊剂。3.2埋弧焊用焊接材料14（3）在焊接耐热钢、低温钢和耐蚀钢时，除了要使焊缝与母材等强度外，还要保证焊缝具有与母材相同或相近的耐热性、耐低温性或耐腐蚀性。可选用中硅或低硅型焊剂与相应的合金钢焊丝相配合。（4）焊接奥氏体或铁素体高合金钢时，主要是保证焊缝与母材有相近的化学成分，使焊缝具有与母材相匹配的特殊性能（如耐腐蚀性等）。同时也要满足力学性能和抗裂性能等方面的要求。3.2埋弧焊用焊接材料152依据埋弧焊的工艺特点（1）稀释率高在进行不开坡口的对接焊缝单道焊或双面焊，以及开坡口的对接焊缝根部焊道焊接时，由于埋弧焊焊缝熔透深度大，母材熔化量大，焊缝的稀释率高达,选用合金元素含量低于母材的焊丝焊接并不降低焊接接头的强度。例如，焊接不开破口的Q345（16Mn）钢的对接接头时，选用含锰量低于母材的H08MnA焊丝和HJ431焊剂，能够获得足够的接头强度。3.2埋弧焊用焊接材料16（2）热输入高埋弧焊是一种高效的焊接方法，为了获得高的熔敷率，通常选用大电流焊接，这导致焊接接头的焊接热输入比较大，焊接接头的冷却速度比较慢。带来的后果是焊接接头组织易粗大，强度和韧度降低。为了提高接头的强度和韧度，在焊接厚板坡口的填充焊道时，应选用合金成分略高于母材的焊丝并配用中性焊剂焊接。3.2埋弧焊用焊接材料17（3）焊接速度快埋弧焊的焊接速度一般为25m/h左右，最高时可达100m/h。在这种情况下，焊缝良好的成形不仅取决于焊接参数的合理调整，而且取决于焊剂的特性，应选择适宜快速焊的焊剂用于焊接，例如铝钛型的烧结焊剂SJ501、SJ502等。3.2埋弧焊用焊接材料183.3埋弧焊的冶金特点1.冶金特点（1）机械保护作用好保护作用好于焊条电弧焊时由焊条药皮提供的气－渣联合保护，这可以从焊缝中的含氮量得到证明。（2）冶金反应充分焊接热输入大，焊接区的金属处于液态的时间长（比焊条电弧焊长几倍），使得液态金属、液态熔渣和气相之间的化学冶金反应更充分，有利于焊缝得到预期的化学成分。熔池中的气、夹杂物容易逸出，利于消除气孔、夹杂缺陷。19（3）焊缝的化学成分稳定在母材一定的情况下，焊缝的化学成分主要受两方面因素影响：一个是焊接材料，即焊丝和焊剂，能够决定焊缝的合金系统；另一个是焊接参数。当焊接参数变化时，一方面要影响熔合比，使母材熔入的量变化，进而影响焊缝的化学成分；另一方面能够影响焊剂的熔化率，影响化学冶金反应进行的程度，从而使焊缝的化学成分受到影响。由于埋弧焊时的焊接参数稳定，因此当焊接材料、母材和焊接参数确定以后，焊缝的化学成分波动较小。（4）焊缝的组织易粗化热输入大，熔池的体积大，熔池金属高温停留时间长，冷却速度慢，这些因素都使得埋弧焊焊缝晶粒容易长大，因此，在许多情况下需要考虑通过焊接材料向焊缝中渗入微量合金元素（如Ti、B等）以抑制组织粗化，获得比较好的韧性。3.3埋弧焊的冶金特点202.以低碳钢埋弧焊为例，主要发生以下反应：1).锰、硅的还原反应锰、硅的还原反应锰和硅均是低碳钢埋弧焊焊缝中的基本成分。其中，锰可以提高焊缝金属的强度和韧度，并能提高焊缝的抗热裂性能；硅能镇静熔池，有利于获得致密的焊缝。[Fe]+(MnO)⇌[Mn]+(FeO)2[Fe]+(SiO2)⇌[Si]+2(FeO)3.3埋弧焊的冶金特点212)碳的氧化烧损焊剂中一般不含有碳，焊缝中的碳只能来自焊丝和母材。由于碳与氧的亲和力大于硅、锰与氧的亲和力，因此很容易被氧化烧损，在熔滴和熔池中的碳均能与氧发生以下反应：C+O═CO由于熔滴的温度高，因此，在熔滴形成和过渡过程中氧化最为剧烈，熔池中氧化弱一些。碳的氧化结果使焊缝中的含碳量降低。熔化金属中的合金成分对碳的氧化有一定影响，硅的含量增加，能抑制碳的氧化；锰的含量增加，对碳的氧化无明显影响；当碳的含量增加时，碳的氧化烧损会增大。3.3埋弧焊的冶金特点223)去氢反应氢是导致焊接接头产生冷裂纹的因素之一，同时也是埋弧焊焊缝产生气孔的主要原因（CO气孔被认为不是主要的），因此必须减少焊缝中的氢。减少的措施主要有两方面：一是焊前清除铁锈、水分和有机物等，以杜绝氢的来源；二是通过冶金反应将氢结合成不溶于熔池的化合物，并排出熔池。3.3埋弧焊的冶金特点234).脱硫和脱磷反应硫和磷都是促使焊缝产生热裂纹的有害杂质，此外，硫还会降低焊缝金属的冲击韧度和抗蚀性，磷还会增加焊缝金属的冷脆性。两个途径减少硫、磷的含量：一是严格限制焊接材料和被焊材料中硫、磷的含量，这是最根本的途径；二是通过以下冶金反应减少硫、磷的含量增加焊丝中的含锰量，或增加焊剂中的CaO、MnO等碱性氧化物含量，可以减少焊缝中的含硫量:[FeS]+[Mn]═(MnS)+[Fe][FeS]+(CaO)═(CaS)+(FeO)[FeS]+(MnO)═(MnS)+(FeO)增加焊剂中的CaO等碱性氧化物的含量也可以减少焊缝中磷的含量，反应如下：2[Fe3P]+5(FeO)+3(CaO)⇌((CaO)3·P2O5)+11[Fe]2[Fe3P]+5(FeO)+4(CaO)⇌((CaO)4·P2O5)+11[Fe]3.3埋弧焊的冶金特点243.4埋弧焊设备1.埋弧焊设备的分类与组成埋弧焊设备的分类（1）按照用途通用焊接设备和专用焊接设备。（2）按电源类型交流和直流。（3）按行走机构形式焊车式、悬挂式、机床式、悬臂式以及门架式等。（4）按送丝方式等速送丝式和变速送丝式。（5）按焊丝数量和截面形状单丝、双丝、多丝和带状电极等设备。25常见埋弧焊设备的形式a)焊车式b)悬挂式c)车床式d)门架式e)悬臂式26埋弧焊设备的组成埋弧焊设备各种辅助设备埋弧焊机机械系统焊接电源控制系统27典型的焊车式埋弧焊设备构成3.4埋弧焊设备285.MZ-1000型埋弧焊机MZ-1000型埋弧焊机是国内拥有量最多、使用最广泛的埋弧焊机。它是根据电弧电压反馈调节原理设计的变速送丝式焊机，有交流和直流两种，适合于焊接水平位置或与水平面倾斜不大于15°的开坡口和不开坡口的平板对接、角接和搭接的焊缝，借助于转胎或滚轮架等辅助设备也可以焊接圆筒件的内、外环缝。适用的焊丝直径为3～6mm。3.4埋弧焊设备29焊机结构MZ-1000型埋弧焊机主要由焊车、焊接电源和控制箱三部分组成，相互之间由焊接电缆和控制电缆连接在一起。（1）焊车焊机配用的是MZT-1000型焊车。焊机机械系统的各个组成部分都集中在焊车上，其中，送丝机构采用直流电动机拖动，其传动系统如图3-8所示，焊车行走机构传动系统如图3-10所示，机头调节机构如图3-11所示。此外，还装有焊丝盘、控制盒、焊剂漏斗等。3.4埋弧焊设备30（2）焊接电源MZ-1000型埋弧焊机可配用交流电源，也可配用直流电源。配用交流电源时，一般用BX2-1000型弧焊变压器，空载电压分为69V和78V两档，可根据网压的实际情况和焊接参数的要求选用，工作电流调节范围为400～1200A，额定负载持续率为60％；配用直流电源时，常用ZXG-1000型弧焊整流器，空载电压为95V，工作电流调节范围为250～1200A，额定负载持续率为60％。上述电源的输出特性均为陡降外特性。（3）控制系统配用BX2-1000型弧焊变压器作为电源的MZ-1000型交流埋弧焊机的电气原理图如图3-13所示。3.4埋弧焊设备313.5埋弧焊焊接工艺1.埋弧焊焊接工