埋弧自动焊(1)

1、埋埋弧弧自自动动焊焊重点埋弧焊原理及应用、埋弧焊冶金及焊接材料、自动调节原理、埋弧焊机结构及使用、埋弧焊工艺难点埋弧焊焊接材料、自动调节原理、埋弧焊工艺应知埋弧焊原理及应用、埋弧焊冶金及焊接材料、自动调节原理、埋弧焊机结构、埋弧焊工艺应会埋弧焊参数调节、设备操作及埋弧焊工艺实施电弧在焊剂层下燃烧进行焊接的电弧焊方法称为埋弧焊埋弧焊弧原理及特点埋弧焊弧原理及特点一、埋弧焊原理一、埋弧焊原理二、埋弧焊特点二、埋弧焊特点焊接生产率高焊缝质量好焊接成本较低、劳动条件好难以在空间位置施焊对焊件装配质量要求高不适合焊接薄板和短焊缝 ，一般只适合焊接长直焊缝或大型环焊缝。三、埋弧焊应用三、埋弧焊应用 应用于

2、造船、锅炉、压力容器、大型金属结构等工业制造部门5mm以上碳素钢、低合金钢、不锈钢、耐热钢等金属的对接、角接、搭接接头的焊接埋弧焊弧设备埋弧焊弧设备一、设备分类一、设备分类按电源分交流埋弧焊机和直流埋弧焊机按送丝方式分等速送丝式（MZ1-）和变速送丝式（MZ-）按结构方式分焊车式、悬挂式、车床式、门架式和悬臂式二、焊机结构二、焊机结构1、焊接小车小车行走机构：包括行走电动机、传动系统、行走轮及离合器等送丝机构：包括送丝电动机及传动系统、送丝滚轮和矫直滚轮等机头调整机构导电嘴2、焊接电源3、控制箱焊接漏斗三、参数自动调节三、参数自动调节1、电弧稳定燃烧 电弧静特性曲线与焊接电源外特性曲线必须有交

3、点，而且在交点处电源外特性曲线的斜率必须小于电弧静特性曲线的斜率，该点为电弧燃烧的稳定工作点。 网压变化造成电源外特性曲线的变化及由于工件装配质量不好使弧长波动而引起电弧静特性曲线变化时，会使两条曲线的交点改变，从而引起参数变化。2、调节方式稳定燃烧时，焊丝的送进速度等于熔化速度（Vf=Vm）,弧长不变等速送丝式：送丝速度不变，调节焊丝的熔化速度，使二者相等变速送丝式：熔化速度不变，调节焊丝的送丝速度，使二者相等3、等速送丝埋弧自动焊调节系统（电弧的自身调节系统）1）电弧自身调节系统的静特性曲线该曲线近似垂直于电流轴，焊丝越细，曲线越垂直曲线上各点Vf=Vm，每条曲线对应于一个确定的送丝速度；

4、曲线左侧各点VfVm；曲线右侧各点VfVm；曲线右下方各点VfVm2）发电机-电动机电弧电压反馈自动调节器图2-7 发电机-电动机电弧电压反馈自动调节系统电路原理图当 1单独作用时，发电机输出的电动势使电动机M向退丝方向转动；当2 单独作用时，发电机输出的电动势使电动机M向送丝方向转动。 1与2 合成磁通方向和大小将决定发电机M输出电动势的方向和大小，并随之决定电动机 的转向与转速。Vf=k（Ua-Ug） 弧长波动引起的变化可以消除，网压波动引起的变化无法消除。这种调节系统宜配用具有陡降外特性的焊接电源，在网路电压波动时引起的焊接电流波动小比较内容调 节 方 法电弧自身调节作用电弧电压反馈自动

5、调节作用调节曲线近似垂直于电流轴近似垂直于电压轴调节原理改变Vm 使 = Vf=Vm改变Vf 使 = Vf=Vm控制电路及机构简单复杂采用的送丝方式等速送丝变速送丝采用的电源外特性平特性或缓降特性陡降或垂降特性电弧电压调节方法改变电源外特性改变送丝系统的给定电压焊接电流调节方法改变送丝速度改变电源外特性控制弧长恒定的效果好好网路电压波动的影响产生静态电弧电压误差产生静态焊接电流误差适用的焊丝直径/mm细丝，0.83.0粗丝，3.06.0mvfvmvfvfvmv表表2-5 2-5 两种调节系统的特点比较两种调节系统的特点比较四、埋弧焊机的使用1、检查焊机接线是否牢靠、是否可靠接地2、 焊前调试1

6、）安装焊丝2）安装工件，松开离合器，拖动焊机沿工件移动，检查焊丝与工件的接触情况3）调节电压、电流、焊接速度4）将焊机移到起焊位置，闭合离合器，按“向上”、“向下”按钮使焊丝和工件轻微接触；将控制盒上相应开关拨到 “焊接”位置将换向开关 拨到相应的焊接。5）开启焊剂漏斗阀门使焊剂堆敷在预焊位置3、按下“启动”按钮开始焊接4、先按下双程停止按钮的第一程或“停止1”按钮，再按下双程停止按钮的第二程或“停止2”按钮，关闭焊剂漏斗的阀门，停止焊接。图2-1 埋弧焊焊接过程）焊接过程 b）纵向剖面 c）横向剖面1-焊剂 2-焊丝 3-电弧 4-金属熔池 5-熔渣 6-焊缝7-工件 8-渣壳 9-焊剂漏斗

7、 10-送丝滚轮 11-导电嘴一、焊接电弧物理基础一、焊接电弧物理基础（一）带电粒子的产生1、气体电离在外加能量作用下，使中性的气体分子或原子分离成电子和正离在外加能量作用下，使中性的气体分子或原子分离成电子和正离子的过程称为气体电离子的过程称为气体电离。1电离电位Ui（压）：反映气体电离的难易程度，单位为伏；数值大小与电离能相等，有Ui1、Ui2。H：13.5v；Na：5.1v；Fe：7.9v;O：13.5v2实效电离电位：电弧空间存在多种气体时，电离电位最低的的气体粒子的电离电位。电离种类热电离热电离：中性气体粒子受热作用产生的电离场致电离场致电离：中性气体粒子在两极间电场作用下产生的电离

8、粒子间的碰撞使能量发生传递，当粒子接收的能量大于其电离电位时，产生电离光电离光电离：中性气体粒子受到光辐射作用下产生的电离。K、Na、Ca等金属蒸汽产生，所占比例较少。2、阴极电子发射阴极表面受到外加能量的作用，使其内部电子冲破电极表阴极表面受到外加能量的作用，使其内部电子冲破电极表面束缚跑到电弧空间的现象称为阴极电子发射面束缚跑到电弧空间的现象称为阴极电子发射1逸出电位UW（压）：反映阴极材料电子发射的难易程度；单位为伏；数值大小与逸出功相等，移出电位的大小与阴极材料及其表面状态有关金属种类WFeAlCuKCaMgUw/V纯金属4.544.484.254.362.022.123.73表面有氧

9、化物3.923.93.850.461.83.312阴极斑点：阴极上电子集中发射的烁亮区域，正离子从此处进入阴极。阴极破碎（清理）：在惰性气体保护作用阴极破碎（清理）：在惰性气体保护作用下，阴极斑点在有氧化物处产生，正离子下，阴极斑点在有氧化物处产生，正离子撞击使氧化物汽化、蒸发，露出纯撞击使氧化物汽化、蒸发，露出纯金属，阴极斑点向有氧化物处移动金属，阴极斑点向有氧化物处移动电子发射种类热发射：热发射：阴极表面因受热的作用而使其内部的自由电子逸出的现象场致发射：场致发射：在阴极表面正电场作用下产生的发射。粒子碰撞发射：粒子碰撞发射：阴极表面受到高速运动的粒子撞击产生的发射。光发射：光发射：阴极表

10、面受到光辐射产生的发射。冷阴极冷阴极：由钢、铜、铝等低熔、沸点材料所做的阴极，场发射为主热阴极热阴极：由钨、碳等高熔、沸点材料所做的阴极，热发射为主焊接过程中，几种电子发射是同时存在焊接过程中，几种电子发射是同时存在的，在不同条件下所起作用各不相同的，在不同条件下所起作用各不相同（二）带电粒子的消失扩散：带电粒子从高浓度向低浓度迁移复合：正负带电粒子相遇结合成中性粒子释放能量的过程负离子的形成：中性原子或分子吸附电子的过程，F、Cl等与电子亲和能大的元素易形成负离子。负离子的质量远大于自由电子，负离子的质量远大于自由电子，运动速度慢，电弧空间有运动速度慢，电弧空间有F、Cl等元素时电弧稳定性较

11、差等元素时电弧稳定性较差电弧的燃烧过程实际上就是带电粒子的不断产生及电弧的燃烧过程实际上就是带电粒子的不断产生及消失，并保持动态的平衡消失，并保持动态的平衡（三）电弧构成图1-1 电弧构成和压降分布示意图阴极附近的区域为阴极区，其电压 Uk称为阴极电压降；阳极附近的区域为阳极区，其电压Ua 称为阳极电压降；阴极区和阳极区中间部分为弧柱区，其电压Uc 称为弧柱电压降二、焊接电弧的工艺特性二、焊接电弧的工艺特性（一）焊接电弧温度分布图1-4 电弧温度、电流密度和能量 密度的轴向温度分布示意图熔化极气体保护电弧焊及埋弧自动焊，低熔沸点的材料作阴极，阴极压降大，阴极区产热多、阴极温度比阳极温度高；焊条

12、电弧焊采用碱性焊条时，焊条中含有高电离能的物质，阴极压降大，阴极区产热多、阴极温度比阳极温度高。焊条电弧焊采用酸性焊条时，焊条中含有低电离能的物质，阴极压降小，阴极区产热少，阳极温度比阴极温度高。对于非熔化极电弧焊，采用正接法时，高熔沸点的材料作阴极，阴极压降小，阴极区产热少，阳极温度比阴极温度高。焊接过程中，金属熔化所需热量主要由阴焊接过程中，金属熔化所需热量主要由阴极区和阳极区提供，弧柱区温度虽然最高，极区和阳极区提供，弧柱区温度虽然最高，但其能量大多向周围散失，只有很少一部分但其能量大多向周围散失，只有很少一部分通过对流、辐射传递给金属通过对流、辐射传递给金属（二）焊接电弧的力学特性1、

13、电磁收缩力使电弧产生电磁收缩效应的力称为电磁收缩力使电弧产生电磁收缩效应的力称为电磁收缩力1径向压力径向压力Fr：使电弧具有一定的挺直性图1-6 圆锥状电弧及其电磁力示意图2轴向推力轴向推力F2：在电弧不同截面上径向压力产生的压力差，从小截面指向大截面又称为电磁静压力。使熔池下凹，促使熔滴过渡，并对熔池金属产生搅拌作用2、等离子流力高温电离气流（等离子气流）的高速运动引起高温电离气流（等离子气流）的高速运动引起的力的力称为等离子流称为等离子流力，也称为电弧的电磁动压力力，也称为电弧的电磁动压力，等离子流力从电极指向工件。增大电弧的挺直性、促进熔滴轴向过渡，增大熔深并对熔池形成搅拌作用。 图1-

14、8 等离子流形成示意图图1-7 焊缝形状示意图a) 主要由电磁静压力决定的碗状熔深b) 主要由电磁动压力决定的指状熔深3、斑点力电极斑点处受到带电粒子的撞电极斑点处受到带电粒子的撞击或金属蒸发的反作用而对斑击或金属蒸发的反作用而对斑点产生压力，称为斑点压力或点产生压力，称为斑点压力或斑点力斑点力。阴极斑点力比阳极斑点力大，斑点力总是阻碍熔滴过渡.图1-9 斑点力阻碍熔滴过渡的示意图焊丝熔化与熔滴过渡焊丝熔化与熔滴过渡一、焊丝熔化热源一、焊丝熔化热源1电弧热：阴极区或阳极区产热，取决于电极材料、极性等2电阻热：取决于焊条（丝）种类，导电长度、直径。二、熔滴上作用力二、熔滴上作用力1、重力：平焊时

15、重力促进熔滴过渡、其他位置阻碍过渡2、表面张力：存在于固、液界面，从液态指向固态接触过渡时促进熔滴过渡，其他过渡方式时阻碍熔滴过渡表面张力系数的大小与材料成分、熔滴表面状态、温度有关，材料成分不同， 大小不同；同一种材料，当熔滴温度升高或熔滴表面含有活化物质（如O2、S）时， 减小图1-21 熔滴上重力和表面张力示意图3、电弧力：焊接电流较大时才对熔滴过渡起作用。4、熔滴爆破力：熔滴内部含有气体在电弧高温作用膨胀及熔滴金属短时间高温汽化产生的力。它在促使熔滴过渡的同时也产生飞溅。5、电弧的气体吹力三、熔滴过渡的形式三、熔滴过渡的形式（一）自由过渡 熔滴从焊条（丝）端部脱落进入熔池的过程称为熔滴

16、过渡熔滴从焊条（丝）端部脱落进入熔池的过程称为熔滴过渡 自由过渡是指熔滴经电弧空间自由飞行，焊丝端部和熔池之间不自由过渡是指熔滴经电弧空间自由飞行，焊丝端部和熔池之间不发生直接接触的过渡方式发生直接接触的过渡方式。1粗滴过渡：大电压、小电流时的过渡方式。熔滴过渡频率低、熔滴尺寸大、飞溅大，电弧的稳定性及焊缝成型都较差2细滴过渡：大电压、小电流时的过渡方式。熔滴过渡频率快、熔滴尺寸及飞溅小，电弧的稳定性及焊缝成型都较差1、滴状过渡2、喷射过渡 纯氩或富氩保护下，当电流超过某一临界电流时，电弧从熔滴根部跳到焊丝根部，细小颗粒的熔滴从铅笔尖状的焊丝端部高速喷出，沿电弧轴线冲向熔池的过渡方式。熔滴尺寸

17、小、飞溅少、过渡频率快、熔深大。图1-23 喷射过渡形成机理示意图（二）接触过渡小电流、小电压、细焊丝时焊丝（或焊条）端部的熔滴与熔池表面通过接触而过渡的方式。包括燃弧阶段和短路阶段。图1-24 短路过渡过程示意图1燃弧、熄弧交期进行，可以调节母材的热输入、控制焊缝形状2平均电流小、适用于薄板或全位置焊3加热集中、焊接热影响区及焊接变形小4容易产生飞溅1、短路过渡填充金属不通电，在重力、表面张力及电弧力作用下进入熔池，没有飞溅。（三）渣壁过渡每一种焊接方法，它的过渡方式每一种焊接方法，它的过渡方式不是唯一的，焊接参数不同，过不是唯一的，焊接参数不同，过渡方式会发生改变渡方式会发生改变2、搭桥过渡：母材熔化与焊缝成形母材熔化与焊缝成形一、母材熔化一、母材熔化熔池的体积主要由电弧的