第5章 埋弧自动焊

第5章埋弧焊

掌握埋弧焊的原理、特点、应用.掌握自动调节过程,焊接工艺.了解埋弧焊焊机结构，掌握焊机的电气原理图5.1埋弧焊的原理、特点和应用一、埋弧焊过程：

电弧是在掩埋在颗粒状焊剂下引燃的，电弧热使焊件、焊丝、焊剂熔化、以致部分蒸发，电弧在蒸发的气体形成的气泡内燃烧，气泡上部一层熔化的焊剂─熔渣所包围，这层外模隔离空气、屏蔽弧光辐射的作用。埋弧焊的基本形式有两种：

埋弧自动焊和埋弧半自动焊。

二、埋弧焊的特点:优点：1)质量好

属气-渣联合保护.保护效果好.自动送丝，均匀，成份、力学性能稳定。2)生产率高

L伸↓.Ｊ↑.Ｉ↑，电弧功率↑，熔深大，V↑，单丝焊Ｖ＝30--50m/h，最高V＝150m/h，手弧焊Ｖ＝6--8m/h。3)劳动条件好

自动化，无弧光，放出烟雾少4)成本低.节能

缺陷少品质稳定，降低了成本。材料损失少.缺点：1)难以空间位置施焊2)对焊接坡口和装配要求严格.3)难以焊接易氧化的金属材料（Al、Ti等）、（焊剂成份MnO、SiO2，具有氧化性，使Mg、Al氧化）。4)不适与薄板和短焊缝

J增大，1mm以下板不适用自动焊，不适用短焊缝.采用特殊装置保证焊剂在焊接不落下。(磁性焊剂)。三、埋弧焊分类及应用１.分类：按送丝方式(1)等速---细丝焊大电流、(2)变速---粗丝焊小电流。按焊丝数目和形状分：单丝埋弧焊；双........；多........；带极......。按成形条件分：双面埋弧焊.单面焊.双面成形埋弧焊。2、应用：由于H增大，高效率，所以应用广泛，桥梁、船舶、容器等大型工件。低合金钢,不锈钢，高温合金钢，高C钢等。5.2埋弧焊的冶金特点1）机械保护作用好；气--渣联合保护2）冶金反应充分；液态金属时间长3）焊缝的化学成分稳定；影响因素：焊接材料稳定；焊接参数波动小；4）焊缝组织易粗大温度高，时间长，冷却慢。5.3埋弧焊用焊接材料埋弧焊用的焊接材料是焊剂和焊丝。焊剂的作用:焊接时形成熔渣．一方面起着隔离空气、保护焊接金属不受空气侵害的作用；另一方面起着对熔化金属进行冶金处理的作用，即通过冶金反应清除有害的杂质和过渡有益的合金元素。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；另外，尚未熔化的焊丝还起着导电的作用。这两种材料都直接参与焊接化学冶金过程，因此对焊缝的化学成分能产生很大影响。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，

正确选配焊剂和焊丝是埋弧焊工艺的一项重要内容。5.3.1焊剂1．焊剂的分类焊剂的分类有许多方法，比较常用的是按照制造方法。或按化学成分，或按颗粒结构等方法来分类．图5．5所示．按照制造方法分类:(两大类)

熔炼焊剂和非熔炼焊剂。

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。

非熔炼焊剂分为:粘结焊剂和烧结焊剂两类。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(400Ċ)以下)烘干而制成的一种焊剂，过去也称为陶质焊剂；

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(400-1000C)下烧结成块，然后粉碎、筛选而成的一种焊剂。2．对焊剂的要求1)焊剂应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。2)焊剂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。3)其他要求，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。5.3.2焊丝焊丝主要是按照被焊材料的种类进行分类: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、堆焊用的特殊合金焊丝等。

5.3.3焊剂与焊丝的匹配埋弧焊焊剂与焊丝的匹配是获得高质量焊缝的关键，在生产中应正确地选用焊剂和焊丝。埋弧焊焊剂和焊丝的匹配主要依据为:

1.被焊材料的类别及对焊接接头性能的要求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，应选择不同的焊剂与焊丝组合。1)焊接低碳钢和强度等级较低的低合金钢时，按等强原则选用与母材相匹配的焊接材料，可选用高锰高硅焊剂(HJ431、HJ433、HJ430)与低碳钢焊丝(H08A)或含锰的焊丝(H08MnA)相配合，或用中锰、低锰或无锰焊剂与含锰量较高的焊丝(H08MnA、Hl0Mn2)相配合。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，可选用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)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(如耐蚀性等)，同时也要满足力学性能和抗裂性能等方面的要求。

2．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，焊缝熔透深度大，母材熔化量大，焊缝的稀释率可高达70％，这使得焊缝的成分在很大程度上取决于母材的成分。(2)热输入高

焊接接头的冷却速度比较慢，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)焊接速度快

择适宜快速焊的焊剂，例如铝钛型的烧结焊剂SJ501、SJ502等。常用钢材埋弧焊焊丝与焊剂选配组合见表5-7

5.4埋弧焊设备1.分类1）按行走机构形式分：①小车式：如图3-23，应用对接缝，再接，外纵环缝。②门架式：(大车式)应用大型平板拼接,单面焊双面成形。③悬臂式：应用各种容器的环缝，与摇避钻床类似。

2）按送丝分：①等速细丝大电流流度。②变速粗丝小电流流度。2.埋弧自动焊机的组成及作用组成：见表3─61）送丝机构作用：焊丝通过焊丝盘经过导电阻送到电弧区。2）行走机构：行走速度＝焊接速度。行走轮是绝缘轴与导电阻绝缘。3）埋弧焊电源可用交流电和直流电：要求：U。＝70～80(ｖ)，负载持续率100％Ｉ＝700～1000Ａ以上。直流电流：易控制焊道形状，用于低Ｍn低Ｓi高Ｆ焊剂，采用反极性熔深大；正接熔深浅。交流电源：可减少磁偏吹,用H430,H431焊剂BX2-10004）控制系统：送丝、行走、引弧、自动控制（控制盒安装在小车上）。5）机头调节机构。如图3－30。为了使焊丝对准焊缝,焊丝机头应有足够的自由度180度。6）易损件辅助装置：①导电咀：三种形式：管式，滚轮式，瓦片式，（Cu制Φ2mm以管式），Φ3以上角轮式或互片式。②送丝滚轮：单主动Φ2mm以下，开Ｖ型槽双主动Φ2mm以上，齿轮啮合,推力↑,摩擦力↑。③导向滚轮：可做为简易式机械跟踪装置.④焊丝盘。⑤其它：焊剂回收器（吸入式和吸压式）电缆滑动支架3.埋弧设备MZ-1000,电弧电压反馈自动调节式（发电机-电动机系统）MZ-1000.自身调节式。（交流异步电机等速送丝式）NZA-1000，NZC-1000气保护、埋弧焊两用机。主要介绍，MZ-1000焊机,用途：对接角接.开坡口.不开坡口，15％倾斜面技术规格：电压380（V），I＝400-1200（Ａ）控制电压：交流36（V）直流18（V）Φ＝3-6mm，v送＝0.5-2M／分。Ｖh＝15-70m/h.焊丝盘容量12kg.焊剂漏斗容量12kg.2.MZ─1000工作原理：

(1)组成：控制；焊丝拖动；小车拖动电路。①.焊接电源控制回路：②.送丝拖动回路：Ｐ113中间部分。③.小车拖动电路：L5，L7它激线圈。(2)焊机操作：①.准备：闭合SA1：M4启动风扇抽动机；M3启动C1，C2，转子转动；TC1，TC2获的电压，VC1直流输出。RP1调Ｖ焊，SB3，SB5，SB4，SB6─调Ｉh。RP2调ＶL，SB1焊丝向下，SB2焊丝向上。②.焊接：起动：接SB7→KA3→KA3-2-KM2通┬KM2合.电压通.├KA3-1│┌──────────┘│KM8合→L1通→焊丝回抽→引弧同时→│KM3合→L2通→焊丝下送→送丝─┐│KM4合→M2转动→小车行走→焊接│KM5合→R5短路.│KM6合→防止误按SB1出现事故.│KM7合→L3起激磁作用.③.停止：按SB8┬前半│M1断→送丝渐停止→电弧熄灭→└后半KM3断→KA3-2开→KM断┤电压停│小车停在按停止同时，关闭焊剂漏斗阀门。5.5埋弧焊工艺：

焊接工艺是指制造焊件所有关的加工方法和实施要求。焊接工艺内容:焊接准备、材料选用、焊接方法、焊接参数、操作要求、工艺装备、

焊接检验方法及修补技术等。一、焊前准备：坡口加工:(厚板)，坡口，厚度14-22，单面坡口；厚度22-50，双面坡口；刨边机，气割机。表面清理:锈铁，油污，水分等。焊剂烘干焊丝清理:HJ431;250℃,2h工件装配:间隙均匀，无错过，长度大于30mm加引弧板，引出板。二、工艺参数选择：(Ｉ.V.U.ｄ.L伸.焊丝种类.焊剂等：)

1）Ｉ：Ｉ增大,熔深增大,过大易焊穿；Ｉ过小末熔透。

2）U：U增大，焊剂消耗量增大，焊道宽而平，过大出现裂纹凹形焊角，咬边.U↓.刚性↓.改善熔深.清渣困难。一般情况Ｉ和U应配合。3）VH：V↑，线能量↓，余高↓，熔深减小变窄。VH过高咬边，气孔等缺陷。V↓，出现气孔可能性,减小过热，易出现裂纹。

4）ｄ：Ｉ不变时，粗焊丝比细焊丝易焊接，细比粗对有高的熔化速度。ｄ↑，引弧困难，ｄ↓引弧容易，厚板用粗丝，生产率↑。

5）焊丝Ｌ伸：L↑.R↑.θ↑.L熔↑.生产率↑.L↓薄板易烧穿，焊丝对中困难。

6）焊接材料：①.焊剂牌号：焊剂431─焊剂编号│└──辅助特征，SiO2和氟化钙含低硅中F。└───主要特征，焊剂类型（熔炼高锰的）②.焊剂碱度：BB＝碱性氧化物含量/酸性氧化物含量B<1，酸性；B>1.5，碱性；B＝1.0—1.5，中性。酸性焊剂，工艺性好，力学性↓（烘干250度）。碱性焊剂，工艺性差，力学性好（烘干350-400度）,8）焊丝与焊剂配合原则：

①高锰高硅焊剂配低锰低焊丝和含Mn焊丝。431，430；H08Ａ；H08MnA；去S作用↑，抗Ｈ气孔力↑，抗裂↑。②无Mn高Si或低Mn中Si焊剂配高Mn焊丝。130；250；H10Mn2。应用不多，成本高，脱渣性好，抗气孔裂纹性差。

9）焊剂厚度：太厚.压力↑.产生气孔不逸出。太薄.出现闪光和飞溅.外观不好.产生气孔.回收焊剂。三、对接接头埋弧自动工艺1）平板对接双面焊：

①悬空双面焊。（不加任何衬垫）间隙<1mm，防止烧穿和金属流失。δ>20mm开坡口，钝边应大于8mm，保证焊透。②焊剂垫法：先焊正面，后焊反面。焊剂垫结构。焊剂与焊剂要贴合,压力均匀，过松液态金属下淌，引起烧穿。③工艺垫板法双面焊：正面焊第一层。接头留有足够间隙，将细颗粒焊剂填满，然后放工艺垫板。④焊条电弧焊封底法：先用焊条电弧打底，然后进行埋弧焊，防止埋弧焊烧穿。2）平板对接单面一次成形：要求大I，一次熔透.用强迫冷却.强制成形衬垫。3）薄板焊接：厚度〈3mm.。采用Φ1.0-2.0mm直流反接，严格控制规范，4）厚板对焊接：δ〉40mm。采用多道多层焊。坡口U型反面V型坡口，反面V型坡口钝边为7mm，δ↑↑，采用双型坡口。5）环缝对焊接：圆形筒体焊接结构对接，采用滚轮架。采用双面焊，光焊内环缝。焊丝应逆回转方向，中心位置有一定距离L。

6）角