埋弧焊工艺参数及焊接技术

1、埋弧焊工艺参数及焊接技术1. 3. 1?影响焊缝形状、性能的因素埋弧焊主要适用于平焊位置焊接，如果采用一定工装辅具也可以实现角焊和横焊 位置的焊接。埋弧焊时影响焊缝形状和性能的因素主要是焊接工艺参数、工艺条件等。 本节主要讨论平焊位置的情况。(1)焊接工艺参数的影响影响埋弧焊焊缝形状和尺寸的焊接工艺参数有焊接电流、 电弧电压、焊接速度和焊丝直径等。1) 焊接电流当其他条件不变时，增加焊接电流对焊缝熔深的影响(如图1所示)，无论是丫形坡口还是I形坡口，正常焊接条件下，熔深与焊接电流变化成正比，即状 的影响，如图2所示。电流小，熔深浅，余高和宽度不足；电流过大，熔深大，余高 过大，易产生咼温裂纹a

2、l电洗阳足电涼逋半电流过大图1焊接电流与熔深的关系()图2焊接电流对焊缝断面形状的影响a)I形接头 b) Y形接头2) 电弧电压电弧电压和电弧长度成正比，在相同的电弧电压和焊接电流时，如果 选用的焊剂不同，电弧空间电场强度不同，则电弧长度不同。如果其他条件不变，改 变电弧电压对焊缝形状的影响如图 3所示。电弧电压低，熔深大，焊缝宽度窄，易产 生热裂纹：电弧电压高时，焊缝宽度增加，余高不够。埋弧焊时，电弧电压是依据焊 接电流调整的，即一定焊接电流要保持一定的弧长才可能保证焊接电弧的稳定燃烧， 所以电弧电压的变化范围是有限的图3电弧电压对焊缝断面形状的影响a)I形接头 b) Y形接头3) 焊接速度

3、？?焊接速度对熔深和熔宽都有影响，通常焊接速度小，焊接熔池大， 焊缝熔深和熔宽均较大，随着焊接速度增加，焊缝熔深和熔都将减小，即熔深和熔宽 与焊接速度成反比，如图4所示。焊接速度对焊缝断面形状的影响，如图 5所示。焊 接速度过小，熔化金属量多，焊缝成形差：焊接速度较大时，熔化金属量不足，容易产生咬边。实际焊接时，为了提高生产率，在增加焊接速度的同时必须加大电弧功率， 才能保证焊缝质量。图4焊接速度对焊缝形成的影响H熔深 E熔宽图5 焊接速度对焊缝断面形状的影响a)I形接头 b) Y形接头4) 焊丝直径？?焊接电流、电弧电压、焊接速度一定时，焊丝直径不同，焊缝形状 会发生变化。表1所示的电流密度

4、对焊缝形状尺寸的影响，从表中可见，其他条件不 变，熔深与焊丝直径成反比关系，但这种关系随电流密度的增加而减弱，这是由于随 着电流密度的增加，熔池熔化金属量不断增加，熔融金属后排困难，熔深增加较慢， 并随着熔化金属量的增加，余高增加焊缝成形变差，所以埋弧焊时增加焊接电流的同 时要增加电弧电压，以保证焊缝成形质量。表1电流密度对焊缝形状尺寸的影响？( U=30-32V, U=33cm/ min)项目焊接电流/ A7007501000110013001400焊丝直径/ mm65465465平均电流密度/ A- mm-22636583852844868熔深H/ mm7. 08 . 511 . 510.

5、 512. 016. 517. 519. 0熔宽B/ mm2221192624222724形状系数B/ H3. 12 . 51 . 72. 52. 01 . 31 . 51, 3(2)工艺条件对焊缝成形的影响1)对接坡口形状、间隙的影响？?在其他条件相同时，增加坡口深度和宽度，焊 缝熔深增加，熔宽略有减小，余高显着减小，如图 6所示。在对接焊缝中，如果改变 间隙大小，也可以调整焊缝形状，同时板厚及散热条件对焊缝熔宽和余高也有显着影 响，如表2所示。表2?焊缝间隙对对接焊尺寸的影响工艺参数熔深/ mm熔宽/ mm余高/ mm熔合比(%)板厚 / mn电流/ A1电弧电 压/ V焊接速度/cm.

6、min-1间隙/ mm02402402402412700-7503234502021207464615713410111071462027272760575220800-85036382322226358491346. 51111107261452034333530900-100040-42302930134121212焊丝倾角和工件斜度的影响？?焊丝的倾斜方向分为前倾和后倾两种， 见图7。倾斜的方向和大小不同，电弧对熔池的吹力和热的作用就不同，对焊缝成形的影响也不同。 图7a为焊丝前倾，图7b为焊丝后倾。焊丝在一定倾角内后倾时，电弧力后排熔池金 属的作用减弱，熔池底部液体金属增厚，故熔深减小

7、。而电弧对熔池前方的母材预热 作用加强，故熔宽增大。图7c是后倾角对熔深、熔宽的影响。实际工作中焊丝前倾只 在某些特殊情况下使用，例如焊接小直径圆筒形工件的环缝等。图7焊丝倾角对焊缝形成的影响a）前倾b）后倾c）焊丝后倾角度对焊缝形成的影响工件倾斜焊接时有上坡焊和下坡焊两种情况，它们对焊缝成形的影响明显不同， 见图8。上坡焊时（图8a、b），若斜度B角?612，则焊缝余高过大，两侧出现 咬边，成形明显恶化。实际工作中应避免采用上坡焊。下坡焊的效果与上坡焊相反， 见图 8c）、d）。图8工件斜度对焊缝形成的影响a）上坡斜?b）上坡斜工件斜度的影响 c）下坡斜d）下坡斜工件斜度的影响3-工件斜度3

8、）焊剂堆高的影响？?埋弧焊焊剂堆高一般在2540mm应保证在丝极周围埋住电 弧。当使用粘结焊剂或烧结焊剂时，由于密度小，焊剂堆高比熔炼焊剂高出20%50% 焊剂堆咼越大，焊缝余咼越大，熔深越浅。? （3）焊接工艺条件对焊缝金属性能的影响？?当焊接条件变化时，母材的稀释 率、焊剂熔化比率（焊剂熔化量/焊丝熔化量）均发生变化，从而对焊缝金属性能产生 影响，其中焊接电流和电弧电压的影响较大。图9图11给出了焊接电流、电弧电压和焊接速度对焊剂熔化比率的影响。由于焊剂熔化比率的变化，焊缝金属的化学成分、 力学性能均发生变化，特别是烧结焊剂中合金元素的加入对焊缝金属化学成分的影响 最大。图12图14给出各

9、种焊接条件变化时对焊缝金属 Mn Si含量的影响。图9焊接电流对焊剂熔化比率的影响图10电弧电压对焊剂熔化比率的影响图11焊接速度对焊剂熔化比率的影响图12焊接电流对焊缝金属化学成分的影响120105202530354045焊接 度 /cmniin1110100i 80V* 7060图13电弧电压对焊缝金属化学成分的影响50图14焊接速度对焊缝金属化学成分的影响1.3.2埋弧焊实施方法及工艺参数选择（1）焊前准备?1）坡口设计及加工同其他焊接方法相比，埋弧焊接母材稀释率较大，母材成分对焊缝性能影响较大，埋弧焊坡口设计必须考虑到这一点。依据单丝埋弧焊使用电流范围，当板厚小于14mm可以不开坡口，

10、装配时留有一定间隙：板厚为1422mm般开V形坡口；板厚22-50mm时开X形坡口。对于锅炉汽包等压力容器通常采用U形或双U形坡口，以确保底层熔透和消除夹渣。埋弧焊焊缝坡口的基本形式和尺寸设计时，请查阅GB/ T9861988。坡口加工方法常采用刨边机和气割机，加工精度有一定要求。?2）装配点固埋弧焊要求接头间隙均匀无错边，装配时需根据不同板厚进行定间 距、定位焊，如表3所示。另外直缝接头两端尚需加引弧板和熄弧板，以减少引弧和 引出时产生缺陷。表3埋弧焊装配标准板厚t/mm焊缝长度/mm定位长度/mm2530050050 702520050070 1003）焊前清理坡口内水锈、夹杂铁末，点焊后

11、放置时间较长而受潮氧化等焊接时容 易产生气孔，焊前需提高工件温度或用喷砂等方法进行处理。?（2）对接接头单面焊对接接头埋弧焊时，工件可以开坡口或不开坡口。开坡口不 仅为了保证熔深，而且有时还为了达到其他的工艺目的。如焊接合金钢时，可以控制 熔合比；而在焊接低碳钢时，可以控制焊缝余高等。在不开坡口的情况下，埋弧焊可 以一次焊透20mm以下的工件，但要求预留56mm勺间隙，否则厚度超过14 16mmt勺 板料必须开坡口才能用单面焊一次焊透。对接接头单面焊可采用以下几种方法：在焊剂垫上焊，在焊剂铜垫板上焊，在永 久性垫板或锁底接头上焊，以及在临时衬垫上焊和悬空焊等。分述如下：在焊剂垫上焊接用这种方法

12、焊接时，焊缝成形的质量主要取决于焊剂垫托力的大 小和均匀与否，以及装配间隙的均匀与否。图14说明焊剂垫托力与焊缝成形的关系。板厚28mm勺对接接头在具有焊剂垫的电磁平台上焊接所用的参数列于表4。电磁平台在焊接中起固定板料的作用。图15在焊剂垫上对焊接a）焊接情况b）焊剂托力不足c）焊剂拖力很大d）焊剂拖力过大表4对接接头在电磁平台-焊剂垫上单面焊的焊接条件板厚/mm装配间隙/mm焊丝直径/mm焊接电流/A电弧电压/V焊接速度/cm min 1电流种类焊剂垫 中焊剂颗 粒焊接垫软管中的空气压力/kPa2012024 2873直流反接细小813027530028 30交流细小81227530028

13、 30340042525 2811740237540028 30交流细小101152452555028 3010150242545032 34交流细小101152457562528 3060247532 3450交流正常1011524600 65028 3270465070030 34交流正常10115280472577530 36交流正常101152板厚10 20mm勺I形坡口对接接头预留装配间隙并在焊剂垫上进行单面焊的焊接参数，见表5。所用的焊剂垫应尽可能选用细颗粒焊剂。表5板厚/mm装配间隙/mm焊接电流/A电弧电压/V焊接速度 /cm min -1交流直流103470075034 36

14、32 3450124575080036 4034 3645144585090036 4034 36421656900 95038 4236 38331856950100040 4436 40282056950100040 4436 4025在焊剂铜垫板上焊接这种方法采用带沟槽的铜垫板，沟槽中铺撒焊剂，焊接时， 这部分焊剂起焊剂垫的作用，同时又保护铜垫板免受电弧直接作用。沟槽起焊缝背面 成形作用。这种工艺对工件装配质量、垫板上焊剂托力均匀与否均不敏感。板料可用电磁平台固定，也可用龙门压力架固定。铜垫板的尺寸见图16和表6。在龙门架焊剂铜垫板上的焊接参数见表7。表6铜垫板断面尺寸1（单位：mm）焊

15、件厚度槽宽b槽深h沟槽曲率半径r461068128101412 141812表7在龙门架焊剂铜垫板上单面焊的焊接条件1板厚/mm装配间隙/mm焊丝直径/mm焊接电流/A电弧电压/V焊接速度/cm min -132338042027 29423445050029 3168523452056031 336363455060033 356373464068035 3758834468072035 37934472078036 3846104478082038 4046125485090039 4138145488092039 41363）在永久性垫板或锁底接头上焊接当焊件结构允许焊后保留永久性垫板时

16、，厚10mn以下的工件可采用永久性垫板单面焊方法。永久性钢垫板的尺寸如表8所示。垫板必须紧贴在待焊板缘上，垫板与工件板面间的间隙不得超过1mm表8对接用的永久性钢垫板1（单位：mm）板厚垫板厚度垫板宽度264S +5610（）S厚度大于10mm勺工件，可采用锁底接头焊接方法，如图17所示（详见GB/T986-1988）。此法用于小直径厚壁圆筒形工件的环缝焊接，效果很好。?4）在临时性的衬垫上焊接这种方法采用柔性的热固化焊剂衬垫贴合在接缝背面 进行焊接。衬垫材料需要专门制造或由焊接材料制造部门供应。另外还有采用陶瓷材 料制造的衬垫进行单面焊的方法。5）悬空焊当工件装配质量良好并且没有间隙的情况下

17、，可以采用不加垫板的悬空焊。用这种方法进行单面焊时，工件不能完全熔透。一般的熔深不超过2/3板厚，否则容易烧穿。这种方法只用于不要求完全焊透的接头。（3）对接接头双面焊一般工件厚度从 1040mm勺对接接头，通常采用双面焊。接 头形式根据钢种、接头性能要求的不同，可采用图18所示的I形、丫形、X形坡口。这种方法对焊接工艺参数的波动和工件装配质量都不敏感，其焊接技术关键是保 证第一面焊的熔深和熔池的不流溢和不烧穿。焊接第一面的实施方法有悬空法、加焊 剂垫法以及利用薄钢带、石棉绳、石棉板等做成临时工艺垫板法进行焊接。1）悬空焊装配时不留间隙或只留很小的间隙（一般不超过lmm）0第一面焊接达到的 熔

18、深一般小于工件厚度的一半。反面焊接的熔深要求达到工件厚度的 60%70%，以 保证工件完全焊透。不开坡口的对接接头悬空焊的焊接参数，如表 9所示。表9不开口对接接头悬空双面焊的焊接条件工件厚度/mm焊丝直径/mm焊接顺序焊接电流/A电弧电压N焊接速度/64正3804203058反430470305584正4404803050反4805303150104正5305703146反590 6403346124正6206603542反6807203541144正6807203741反7307704038165正80085034663反85090036843175正85090035 3760反900 9

19、5037 3948185正85090036 3860反900 95038 4040205正85090036 3842反900100038 4040225正900 95037 39453反1000105038 40402）在焊剂垫上焊接如图19所示，焊接第一面时采用预留间隙不开坡口的方法最为经济。第一面的焊接参数应保证熔深超过工件厚度的60%70%。焊完第一面后翻转工件，进行反面焊接，其参数可以与正面的相同以保证工件完全焊透。预留间隙双面焊的焊接条件依工件的不同而异，表10a b分别为两组数据，可供参考。在预留间隙的重形坡口内，焊前均匀塞填干净焊剂，然后在焊剂垫上施焊，可减少产生夹渣的可 能，并

20、可改善焊缝成形。第一面焊道焊接后，是否需要清根，视第一道焊缝的质量而定。图19焊剂垫的结构实例a）软管气压式b）皮膜气压式C ）平带张紧式1焊件4 充气软管 7气室2焊剂5橡皮膜8平带3帆布6压板9带轮表10a对接接头预留间隙双面焊的焊接条件采用交流电，HJ431，第一面在焊剂焊剂垫上焊工件厚度/mm装配间隙/mm焊丝直径/mm焊接电流/A焊接电压/V焊接速度/1434570075034 36501634570075034 36451845575080036 40452045585090036 404524455900 95038 424228565900 95038 423330675950

21、100040 4427408951100120040 44205010 1151200130044 4817表10b对接接头预留间隙双面焊的焊接条件根据上海锅炉厂提供的资料。工件厚度/mm装配间隙/mm焊丝直径/mm焊接电流/A焊接电压N焊接速度/60+1338040030 3257 60440055028 3263 7380+1340042030 3253 574500 60036 4063 6710214500 60034 3850 60560070038 4058 671221455058034 3850 57560070034v3858 67143455072038 4250 5356

22、5075036 4050 57 100C?焊条-E5015J507） ,?定位焊层数：1层?2）埋弧焊?预热温度：TPr 180C?焊机：国产ZMZH 500马鞍形连接管埋弧?焊丝：H08Mn2MoA;?焊剂：HJ330;?焊接工艺参数：?底层焊道：电流 350370A;电压2830V;焊接速度3昂40cm/min；?坡口内焊道：电流 430450A;电压，3234V;焊接速度3337cm/min；?补强层焊道：电流 350370A;电压2830V;?焊接速度 3740cm/min；?表面补焊用 E6015, （J607） 焊条。?3）内壁趁热或预热（Tp180C）碳弧气刨清根。?4）立即进行

23、中间（去应力）热处理：（530560E） X 3h?5） 内壁底层打磨，进行 100的磁粉检验。 ?6）内侧焊条电弧焊?预热温度：TPF 180C ;焊条：E6015（ J607）,?7）焊缝经 100的超声波检验和磁粉检验。?8）去氢处理：350 Ex （1 2）h?例2. 4300kW/电动机空心轴环缝焊接（ 1 ）工件结构与材料 ?如图 35所示。?（ 2）工件组装?1）在可转动的立式工作台上，U段在下，1段在上。每条环缝圆周围上放4块工艺垫块,以保证坡口尺寸。?2）预热用工频感应加热，电源为 400KVA可调变压器。预热至200250E，均 可温12h。整个工件用玻璃棉包裹保温。?3）

24、焊条电弧焊封底?焊条：E6016 （J606）, , 4mn两人对称同步焊接，焊时工件转动。焊接工艺 参数：封底焊共 3 层，?第 1 层： ,1=（100 130）A;第 2、3 层： 4mm 1=（150 170）A;焊完 3 层后， 工件加热到300E，然后将工件移至卧式转胎上进行埋弧焊。（3）环缝埋弧焊?1）预热温度：TPr 150E；?2）焊机： MZ21500;?3）焊丝： H08MnMo，A 5mm;?4）焊剂 HJ350：?5）焊接工艺参数：?直流反接，电流 700750A;?电压 3640V：?焊接速度 49 50cmmin：?共焊 8 道，底层焊道电压取低值，焊接速度取高值

25、。?（4） 焊后处理?1）去氢处理：450Cx（ 12） h,焊后立即进行。?2）工件去应力处理（轴上其他部件全部焊完后进行）。处理参数如下：以小于（或 等于）200 C/h的速度升温至560600C ;在此温度均温15h，然后保温2. 5h;随之 炉温冷至300C以下出炉。?（5）焊后检验焊缝经100%的超声检验。?例3厚板全焊特级吊车粱焊接?（1）工件结构和尺寸工件材料?工件材料：16Mnq:结构与尺寸如图36所示。工件由上、下翼板、腹板、纵向筋 板、横向筋板、端部筋板组成。图吧區板吊车梁结构圏幻工件结构尺寸b） 一蔓板对接坡Cl c）腹板对協坡El d）腹板与聲板T図坡口1 F翼板2 一腹板3-槪向加前4 一纵向加肋6 上展板6 端部加威（2）工件装配及焊前准备（筋板装配及焊接从略）?1）翼板和腹板的对接采用直线对接，翼板对接坡口如图36b所示，装配不留间隙。腹板对接坡