第三单元-埋弧自动焊

第三单元埋弧自动焊2023/2/52023/2/52学习目标1、明确埋弧焊的基本原理；2、掌握埋弧焊的特点及应用；3、深入理解埋弧焊自动调节的原理；4、掌握埋弧焊的焊机种类与焊材的选择；5、熟悉埋弧焊焊接工艺等内容；6、了解其他埋弧焊方法。第三单元埋弧焊第三单元埋弧焊2023/2/52023/2/5第三单元埋弧焊3主要内容综合知识模块一埋弧焊的原理及特点综合知识模块二埋弧焊设备综合知识模块三埋弧焊的焊接材料与冶金过程综合知识模块四埋弧焊工艺综合知识模块五埋弧焊的其他方法第三单元埋弧焊埋弧焊是指电弧掩埋在焊剂层下燃烧进行焊接的方法。由于电弧不外露，因此被称为埋弧焊。

2023/2/52023/2/5第三单元埋弧焊4模块一埋弧焊原理及特点一、焊接原理埋弧焊焊接示意图2023/2/52023/2/5第三单元埋弧焊5模块一埋弧焊原理及特点埋弧焊焊接过程示意图2023/2/52023/2/5第三单元埋弧焊6埋弧焊焊缝成形过程按下启动按钮后，焊丝与工具接触，接触瞬间焊丝回抽，电弧引燃，焊接小车前进，焊丝连续向下输送；电弧在焊剂层下燃烧，焊剂首先受热部分分解，产生气体，将在焊剂层与工件、熔池之间形成隔离空间；连续送入电弧的焊丝在电弧作用下加热熔化，与熔化的母材一起形成熔池，熔池上的熔渣和未熔化的焊剂一起保护熔池；电弧移动，熔化的熔池冷却形成焊缝，母材、焊丝继续熔化形成新的熔池。2023/2/52023/2/5第三单元埋弧焊7模块一埋弧焊原理及特点焊剂漏斗电极焊丝送丝机电源焊剂回收管2023/2/52023/2/5第三单元埋弧焊8模块一埋弧焊原理及特点二、焊接特点1、优点（1）焊接生产效率高（I↑v↑）电流大，可以达到2000A，熔深大，一次不开坡口可焊20mm；热效率高，可达90％；熔渣去除容易；速度快，6-8mm钢板，30-50m/h。2023/2/52023/2/5第三单元埋弧焊9模块一埋弧焊原理及特点焊缝断面（30mm）2023/2/52023/2/5第三单元埋弧焊10模块一埋弧焊原理及特点2023/2/52023/2/5第三单元埋弧焊11模块一埋弧焊原理及特点举例：筒体-法兰焊接2023/2/52023/2/5第三单元埋弧焊12模块一埋弧焊原理及特点保护效果好（焊剂、熔渣保护）（还原性气氛），焊缝金属O,N低，规范稳定。焊缝外形美观，成分稳定，机械性能均一。熔池金属凝固速度慢（冶金反应、成份稳定、缺陷）。（2）焊缝质量好。表3-3焊条电弧焊和埋弧焊电弧区的气体成分2023/2/52023/2/5第三单元埋弧焊13模块一埋弧焊原理及特点(3)焊接成本低。电流大熔深大可使用I型或者小角度坡口节省加工坡口时间减少填充金属量。飞溅少。焊丝长。热量集中，热效率高单位长度消耗电能少。2023/2/52023/2/5第三单元埋弧焊14模块一埋弧焊原理及特点机械化；埋弧弧光、烟尘、气体。（4）劳动条件好。（5）焊缝外形美观（熔渣覆盖）2023/2/52023/2/5第三单元埋弧焊15模块一埋弧焊原理及特点难以空间位置施焊；焊件质量装配严格；不适合薄板和短焊缝；设备费用高；适用材料范围窄（适合FeNiCu），对于铸铁、Al、Mg、Pb、Zn不适合；焊缝的冲击韧性普遍不好。2、缺点2023/2/52023/2/5第三单元埋弧焊16模块一埋弧焊原理及特点三、埋弧焊的分类埋弧焊工艺方法分类2023/2/52023/2/5第三单元埋弧焊17模块一埋弧焊原理及特点四、埋弧焊的应用在造船、锅炉、化工容器、桥梁、起重机械及冶金机械的制造中应用最为广泛。中厚板一般采用交流电源，500－2000A；薄板焊接时多采用陡降特性直流电源。2023/2/52023/2/5第三单元埋弧焊18模块一埋弧焊原理及特点四、埋弧焊的应用板材厚度和焊缝边缘准备I型接头：-适合于板厚在2-12mm之间的板材Y型接头：-厚度大于12mm的板材，或者双Y型焊缝准备必须仔细切割由于埋弧焊接熔深大，接头应该有适当的根部支撑，或者有衬垫、或者手动焊接封底，或者自动焊封底，以免焊漏。2023/2/52023/2/5第三单元埋弧焊19模块一埋弧焊原理及特点四、埋弧焊的应用2023/2/52023/2/5第三单元埋弧焊20四、埋弧焊的应用2023/2/52023/2/5第三单元埋弧焊21四、埋弧焊的应用2023/2/52023/2/5第三单元埋弧焊22四、埋弧焊的应用2023/2/52023/2/5第三单元埋弧焊23模块一埋弧焊原理及特点补充：埋弧焊的电弧现象埋弧焊的特殊性导致焊接电弧不能被直接观察，为此人们出现过对该方法的一些误解，如开始人们认为电流流过液态熔渣产生的电阻热对母材熔化。埋弧焊电弧处在焊剂层下，电弧引然后，金属和焊剂的蒸汽及分解气体围绕电弧形成一个气泡，电弧在这个气泡中燃烧。肉眼观测不到气泡和电弧，需要通过X射线透视才能了解电弧区所发生的现象。2023/2/52023/2/5第三单元埋弧焊24埋弧焊的电弧现象1-----电弧特性1、电压与弧长具有良好的线性关系2023/2/52023/2/5第三单元埋弧焊25（2）负阻特性埋弧焊的电压-电流特性埋弧焊的电弧现象1-----电弧特性2023/2/52023/2/5第三单元埋弧焊26埋弧焊的电弧现象2----熔滴过渡直流反接400A40V17cm/min2023/2/52023/2/5第三单元埋弧焊27埋弧焊的电弧现象2----熔滴过渡2023/2/52023/2/5第三单元埋弧焊28电弧电压越大，焊接速度越慢，所形成的空洞越大。电弧电压低，焊接速度快，焊丝前面有未熔化的焊剂，在焊丝的后方形成空洞。低速焊接时，液滴多数沿着前面的熔渣壁产生过渡，速度增大后，熔滴多数从后部过渡。由于电流密度低（与MIG、CO2焊相比），熔滴的过渡频率达不到喷射过渡的程度，电流400A焊丝接负时，每秒钟过渡10次左右。焊丝接正的时候过渡频率是接负的时候的数倍。熔滴尺寸比较小，直径与焊丝直径相当。埋弧焊的电弧现象2----熔滴过渡2023/2/52023/2/5第三单元埋弧焊29埋弧焊的电弧现象3----电极焊丝的熔化特性（1）焊丝直径的影响——电流密度大小的影响埋弧焊焊丝熔化速度与电流的关系2023/2/52023/2/5第三单元埋弧焊30埋弧焊的电弧现象3----电极焊丝的熔化特性（2）干伸长的影响2023/2/52023/2/5第三单元埋弧焊31埋弧焊的电弧现象3----电极焊丝的熔化特性熔化速度的增加量与(电流密度*干伸长)1.22成正比。利用这一点可以提高生产率。2023/2/52023/2/5第三单元埋弧焊32埋弧焊的电弧现象3----电极焊丝的熔化特性焊丝干伸长达到280mm时，焊丝熔化速度为普通情况的俩倍。2023/2/52023/2/5第三单元埋弧焊33埋弧焊的电弧现象3----电极焊丝的熔化特性焊丝接负约为焊丝接正时熔化速度的1.5倍。埋弧焊的特征就是利用大电流获得较大的熔深。关于熔深有以下的经验公式：P=熔深；K=焊剂常数；I=焊接电流；vw=焊接速度；Ua=焊接电压2023/2/52023/2/5第三单元埋弧焊34埋弧焊的电弧现象4----母材的熔化2023/2/52023/2/5第三单元埋弧焊35埋弧焊的电弧现象4----母材的熔化（1）焊丝熔化与母材熔化的X射线观察I为大电流、低电压、低焊速：焊丝潜入母材，电弧在前方金属及熔化金属上都有存在，焊丝前端呈笔尖状II相比I速度提高，电弧只在前方金属上，电弧呈小刀状III属于一般电弧，电压较高、焊速较低IV相对于II极高速焊接2023/2/52023/2/5第三单元埋弧焊36埋弧焊的电弧现象4----母材的熔化（2）V型坡口焊接时，坡口面积一定，即使改变坡口角度，熔深（熔化形态）也不发生变化。坡口面积一定时的焊接熔深（1200A，40V，30cm/min）2023/2/52023/2/5第三单元埋弧焊37模块二埋弧焊设备建立焊接电弧，并向电弧供给电能；连续不断的输送焊丝，并使电弧稳定燃烧；使电弧沿焊缝方向移动，并保持一定的焊接速度；在电弧前方不断的向焊接区铺撒焊剂；控制焊机的引弧、焊接和熄弧停机的操作过程。一、埋弧焊机的功能和结构特点1、埋弧焊机的主要功能2023/2/52023/2/5第三单元埋弧焊38模块二埋弧焊设备2、埋弧焊机的分类2023/2/52023/2/5第三单元埋弧焊39模块二埋弧焊设备焊车式2023/2/52023/2/5第三单元埋弧焊40模块二埋弧焊设备悬臂式2023/2/52023/2/5第三单元埋弧焊41模块二埋弧焊设备车床式2023/2/52023/2/5第三单元埋弧焊42模块二埋弧焊设备2023/2/52023/2/5第三单元埋弧焊43模块二埋弧焊设备3、埋弧焊机的结构特点2023/2/52023/2/5第三单元埋弧焊44模块二埋弧焊设备焊接电源焊接电源一般采用普通的交流电，电源容量从500A到2000A（一般为1000A）。薄板焊接多采用直流电源。电源外特性一般为陡降特性。埋弧焊焊机的负载持续率为100%。2023/2/52023/2/5第三单元埋弧焊45模块二埋弧焊设备二、埋弧焊机的自动调节原理已经学过的调节系统回顾：在焊条电弧焊时的调节：（1）电源的调节；（2）焊工的人工调节。能否用于SAW？焊条电弧焊的人工调节系统2023/2/52023/2/5第三单元埋弧焊46埋弧焊机的自动调节原理1、埋弧焊机自动调节的必要性和方法自动焊存在不稳定因素弧长波动（焊件不平、装配不良、定位焊点、送丝速度不均匀）网压波动2023/2/52023/2/5第三单元埋弧焊47埋弧焊机的自动调节原理图3-5弧长波动与工艺参数的关系图3-6网压波动与工艺参数的关系2023/2/52023/2/5第三单元埋弧焊48埋弧焊机的自动调节原理稳定性的条件：电源外特性与电弧静特性必须有交点，且交点处电弧静特性曲线的斜率大于电源外特性曲线的斜率。埋弧焊电源外特性必须是下降特性。电弧静特性曲线与电源外特性曲线的关系2023/2/52023/2/5第三单元埋弧焊49埋弧焊机的自动调节原理埋弧焊调节途径：保证焊丝熔化速度与焊丝送进速度相等。埋弧焊调节方法：调节焊丝熔化速度调节焊丝熔化速度+焊丝送进速度埋弧焊：主要是弧长波动，即：调节电弧长度。等速送丝焊机：电弧自身调节系统变速送丝焊机：电弧电压反馈自动调节系统2023/2/52023/2/5第三单元埋弧焊50埋弧焊机的自动调节原理2、熔化极电弧的自身调节系统调节原理：焊丝的熔化速度与焊接电流和电压之间的关系。图3-7电弧自身调节系统的静特性曲线调节系统的静特性曲线——等熔化速度曲线焊丝熔化速度=焊丝送进速度——焊接过程稳定2023/2/52023/2/5第三单元埋弧焊51埋弧焊机的自动调节原理（1）弧长波动（此时送丝速度不变）图3-8电弧自身调节系统的调节作用电弧缩短：L0---L1,电流增大----焊丝熔化速度增快----电弧长度增加。弧长恢复2023/2/52023/2/5第三单元埋弧焊52埋弧焊机的自动调节原理（2）网络电压波动（等速送丝）图3-9网压波动对电弧自身调节系统的影响网压减小--电源外特性曲线下移，工作点由O1变成O2--电弧长度变小，且O2满足电弧稳定燃烧条件，电弧静特性曲线变成L2弧长不能恢复2023/2/52023/2/5第三单元埋弧焊53埋弧焊机的自动调节原理自身调节系统对于电源外特性的要求：缓降或者平外特性的焊接电源。选择原因：焊接电流变化大，焊丝熔化速度变化大——自身调节速度快；网压波动，弧长变化小。2023/2/52023/2/5第三单元埋弧焊54埋弧焊机的自动调节原理3、电弧电压反馈自动调节系统必要性埋弧焊通常采用比较粗的焊丝，直径一般在4mm以上的居多，如果仍然依靠电弧自身的调节保证弧长的稳定，则由于系统对粗丝的调节灵敏度低，反映慢，无法满足参数的稳定调节；另外，弧长变化和调节过程中，电流的变动比较大，焊缝成形不均匀（宽度、深度方向）。2023/2/52023/2/5第三单元埋弧焊55埋弧焊机的自动调节原理利用电弧电压反馈来控制送丝速度，也称为均匀调节系统，该系统的静特性曲线如图：图3-10电弧电压反馈自动调节系统静特性曲线调节器的静态特征方程为：Vf：送丝速度；Ua：电弧电压；Ub：送丝给定电压；k：调节器灵敏度。焊丝熔化速度=焊丝的送进速度——稳定工作点2023/2/52023/2/5第三单元埋弧焊56埋弧焊机的自动调节原理※调节方法：2023/2/52023/2/5第三单元埋弧焊57埋弧焊机的自动调节原理（1）弧长波动——电压调节与自动调节双重机制弧长缩短至l1，工作点改变到Q1，由于Q1不在A线上，将发生Vm≠Vf。调节1：由于U1<U0，Ua-Ug）值下降，将使送丝速度Vf下降，甚至回抽（Ua下降过多），于是电弧长度逐渐回复，最后重新回到Q0点。调节2：Q1点的电流值I1大于Q0点的电流I0（I1>I0），也会使焊丝熔化速度增加，促使弧长拉长，即电弧自身调节也在发挥作用，但弧压反馈调节的作用更大。图3-11电弧电压反馈自动调节系统的调节作用弧压反馈调节系统通常采用陡降特性电源进行焊接（为了获得较大的弧压变化量以满足调节灵敏度的要求），所以焊接电流的改变量较小。电源外特性下降率越大，电流的变化量越小；恒流特性电源几乎没有电流的改变，但埋弧焊很少采用恒流特性电源，陡降特性对于埋弧焊焊缝成形的稳定性更为有利。一般弧压反馈调节系统多采用粗丝进行焊接，焊丝电流密度较低，即ki值和tgβ值较小，而调节器灵敏度k较大，使得系统调节后的电压值误差和电流值误差都很小,甚至可以忽略不计。

2023/2/5第三单元埋弧焊58埋弧焊机的自动调节原理2023/2/52023/2/5第三单元埋弧焊59埋弧焊机的自动调节原理（2）网路电压波动图3-14网压波动对电弧电压反馈自动调节系统的影响电压反馈调节系统对于电源外特性的要求：陡降特性的焊接电源；高的空载电压。选择原因：焊接电流变化小，稳定2023/2/52023/2/5第三单元埋弧焊60埋弧焊机的自动调节原理两种调节系统的特点比较2023/2/52023/2/5第三单元埋弧焊61模块三

埋弧焊的焊接材料与冶金过程埋弧焊熔深比较大，使焊缝金属的性质受母材的化学成分影响比较大，但焊丝及焊剂的组合对焊缝金属的性质也有较大影响。埋弧焊的焊接材料包括焊丝和焊剂。正确选择焊剂和焊丝并合理地配合使用，是埋弧焊技术的一项重要内容。2023/2/52023/2/5第三单元埋弧焊62模块三

埋弧焊的焊接材料与冶金过程（1）标准：IIW、ISO、GB/T14957-1994（2）分类：碳素钢焊丝结构钢焊丝不锈钢焊丝有色金属焊丝堆焊用特殊合金焊丝一、焊接材料与选用1、焊丝2023/2/52023/2/5第三单元埋弧焊63模块三

埋弧焊的焊接材料与冶金过程（3）焊丝的选用焊丝选择总体原则：低碳钢和低合金高强钢的焊接选用与母材强度相匹配的焊丝耐热钢和不锈钢的焊接选用与母材成分相近的焊丝焊丝直径及使用电流范围(低碳钢、低合金钢焊丝）焊丝直径/mm1.21.62.02.43.24.04.86.47.9电流范围/A200～350250～400250～500300～600350～800450～900500～1400700～18001000～2023/2/52023/2/5第三单元埋弧焊64模块三

埋弧焊的焊接材料与冶金过程1）产生气和渣，保护电弧和熔池，防止焊缝金属的氧化、氮化；2）稳定电弧；3）脱氧、补充合金元素并防止烧损；4）焊缝成形；5）减少气孔和裂纹等缺陷。2、焊剂（1）焊剂的作用2023/2/52023/2/5第三单元埋弧焊65模块三

埋弧焊的焊接材料与冶金过程1）杂质元素P、S要少；2）对油、锈、水等不敏感；3）要有合适的熔点和粘度（流动性）；4）要有良好的脱渣性；5）不应析出有害气体；6）要有合适的粒度，颗粒具有合适的强度便于回收利用；7）吸湿性要小。（2）焊剂的基本要求2023/2/52023/2/5第三单元埋弧焊66模块三

埋弧焊的焊接材料与冶金过程（3）焊剂的分类制造方法：熔炼焊剂烧结焊剂化学成分：SiO2-CaO-MgOSiO2-MnOSiO2-MnO-CaO-CaFSiO2-CaO-MgO-Al2O3SiO2-MnO-TiO22023/2/52023/2/5第三单元埋弧焊67模块三

埋弧焊的焊接材料与冶金过程熔炼焊剂:将配制好的原料在电炉中溶解，冷却后加以粉碎制备成的焊剂，呈玻璃状。熔炼焊剂的优点：焊缝外表美观不吸湿，使用前不需要干燥未熔化的焊剂可重复利用熔炼焊剂的缺点：无法加入脱氧剂和铁合金2023/2/52023/2/5第三单元埋弧焊68模块三

埋弧焊的焊接材料与冶金过程烧结焊剂制备过程：混合加入粘结剂烘干烧结（400~1000℃）粉碎筛选烧结焊剂的优点：大电流下焊接操作性好，适合焊接厚板焊缝金属性能特别是冲击韧性优良易于加入合金元素消耗少，经济性好对不同的电流范围有较好的适应性缺点：吸潮，要在350~400℃烘干2023/2/52023/2/5第三单元埋弧焊69焊剂对焊缝成形的影响(a)熔炼焊剂

(b)烧结焊剂（1）焊剂的种类、焊剂的成分对焊缝形状的影响2023/2/52023/2/5第三单元埋弧焊70熔炼焊剂粒度的选择应与焊接电流相适应。大电流+粗粒度焊剂——后方的波纹会很粗，外观不好。小电流+细粒度焊剂——气体的排出不顺利，焊缝尺寸不均，容易产生气孔。通常使用粗粒度焊剂可以得到熔深大、熔宽窄的焊缝；使用细粒度焊剂，可以得到熔深浅、熔宽大的焊缝。（2）焊剂的颗粒度焊剂对焊缝成形的影响2023/2/52023/2/5第三单元埋弧焊71模块三

埋弧焊的焊接材料与冶金过程3、焊丝与焊剂的组配国家标准：GB/T5293-1999《埋弧焊用碳钢焊丝和焊剂》（1）碳钢焊丝-焊剂选用高锰高硅焊剂（HJ431、HJ430）+低碳钢焊丝（H08A）或含锰焊丝(H08MnA)；无锰高硅或低锰中硅焊剂（HJ130、HJ250）+高锰焊丝（H10Mn2）。2023/2/52023/2/5第三单元埋弧焊72模块三

埋弧焊的焊接材料与冶金过程2023/2/52023/2/5第三单元埋弧焊73模块三

埋弧焊的焊接材料与冶金过程（2）低合金钢焊丝-焊剂选用焊丝-焊剂选用原则：中锰中硅或低锰中硅焊剂（HJ350、HJ250）+相应钢种焊丝标准：GB/T12470-2003《埋弧焊用低合金钢焊丝和焊剂》2023/2/52023/2/5第三单元埋弧焊74模块三

埋弧焊的焊接材料与冶金过程（3）耐热钢、低锰钢、耐蚀钢焊丝-焊剂选用中硅过低硅型焊剂，配用相应的合金钢焊丝。（4）铁素体、奥氏体钢焊丝-焊剂选用选用碱度较高的焊剂，以降低合金元素的烧损及掺加较多的合金元素。2023/2/52023/2/5第三单元埋弧焊75模块三

埋弧焊的焊接材料与冶金过程二、埋弧焊的冶金过程基本过程：氧化、还原、脱硫、脱磷、除气特点：空气不易侵入焊接区；冶金反应充分，气体及杂质易析出；合金成分易控制；焊缝金属纯度较高且成分均匀。SAW冶金过程的要求：1.向焊缝补充合金元素，主要是Si、Mn还原反应及向焊缝金属的过渡；2.保证一部分C的氧化；3.减少S、P含量，防止热裂纹和冷裂纹；4.脱H，防止H气孔。2023/2/52023/2/5第三单元埋弧焊76模块三

埋弧焊的焊接材料与冶金过程低碳钢的主要冶金反应硅、锰的还原碳的氧化烧损氢和硫磷的控制2023/2/52023/2/5第三单元埋弧焊77模块三

埋弧焊的焊接材料与冶金过程1、Si、Mn还原反应及向焊缝金属的过渡基本反应熔渣中的SiO2越多，上式的反应越向右边进行，促使一部分SiO2被还原，Si进入熔化金属。当熔化金属中的Mn含量较少、熔渣中的MnO较多时，反应向右进行，促使Mn从熔渣中还原出来进入熔化金属。2023/2/52023/2/5第三单元埋弧焊78模块三

埋弧焊的焊接材料与冶金过程焊剂430及熔渣的化学成分化学成分％SiO2MnOCaOMgOAl2O3FeOCaF2焊剂43042.445.01.90.51.50.68.2熔渣38.543.01.70.451.34.76.05焊剂变成熔渣后化学成分产生变化，SiO2、MnO含量都降低，FeO增加，说明焊剂中的SiO2、MnO在焊接时被还原，并以Si、Mn形式过渡到焊缝中去。2023/2/52023/2/5第三单元埋弧焊79模块三

埋弧焊的焊接材料与冶金过程熔滴过渡过程中，弧柱中Si、Mn还原反应最为剧烈，其次是焊丝端部，再次是熔池前部。在熔池的后部，接近结晶温度时，Si、Mn还原反应向左进行，已经还原出来的Si、Mn由于残留在熔池中的FeO反应，重新生成SiO2、MnO并最终以硅酸锰的形式进入熔渣，同时使熔池脱氧，但这种低温反应比较缓慢，且熔池中的FeO仅仅是高温反应残留的一小部分，因此综合效果是Si、Mn从焊接中向焊缝中过渡。2023/2/52023/2/5第三单元埋弧焊80模块三

埋弧焊的焊接材料与冶金过程影响Si、Mn过渡的因素中硅焊剂+不含Si的低碳钢焊丝焊接：Si不过渡；高硅焊剂（40-50％）：过渡率增加到0.1-0.12％；MnO含量<10％时（SiO2含量为42-48％）：Mn会烧损，增加到25-30％，过渡量显著增加，继续增加MnO含量意义不大。（1）焊剂成分2023/2/52023/2/5第三单元埋弧焊81模块三

埋弧焊的焊接材料与冶金过程熔池中Si、Mn原始浓度越低越能促进其过渡，反之则阻碍过渡甚至造成烧损。熔滴中的Si、Mn还原反应远比母材金属激烈，同等质量下比母材金属过渡的量高。因而焊缝中焊丝金属的质量分数越大，过渡的Si、Mn越多。（2）焊丝和母材中Si、Mn原始浓度碱度的提高促进Mn的过渡而抑制Si的过渡。碱度的提高既CaO、MgO等强碱性氧化物增加，替换出MnSiO3（MnO-SiO2）一部分MnO。使自由的MnO增多而自由的SiO2减少。（3）焊剂碱度2023/2/52023/2/5第三单元埋弧焊82模块三

埋弧焊的焊接材料与冶金过程焊剂中不含有C元素，只有通过母材和焊丝过渡C元素烧损严重促进熔池搅拌，易于气体析出2、碳的氧化烧损2023/2/52023/2/5第三单元埋弧焊83模块三

埋弧焊的焊接材料与冶金过程危害：硫使得热裂纹倾向大磷导致焊缝冷脆性、降低冲击韧性控制方法：控制来源焊丝焊剂3、硫磷的控制2023/2/52023/2/5第三单元埋弧焊84模块三

埋弧焊的焊接材料与冶金过程氢元素危害：气孔、冷裂纹去除方法控制来源：净焊丝、烘焊剂冶金手段去除SiF4、CaF2MgO、MnO、CaO2、SiO2、（4）去除氢元素2023/2/52023/2/5第三单元埋弧焊85模块四埋弧焊工艺一、埋弧焊工艺的内容和编制原则：保证接头质量；降低成本。依据材料牌号规格；焊件形状、结构；质量技术要求。2023/2/52023/2/5第三单元埋弧焊86模块四埋弧焊工艺一、埋弧焊工艺的内容和编制焊接工艺方法的选择焊接工艺装备的选用焊接坡口的设计焊接材料的选定焊接工艺参数的制定工件组装工艺编制操作技术参数焊接过程控制技术参数的制定焊缝缺陷的检查方法及修补技术的制定焊前预处理技术的制定焊后热处理技术的制定2023/2/52023/2/5第三单元埋弧焊87模块四埋弧焊工艺2023/2/52023/2/5第三单元埋弧焊88模块四埋弧焊工艺二、焊接工艺参数的影响及选择焊接电流电弧电压焊接速度焊丝直径焊丝干伸长（6）电源极性（7）焊丝倾角（8）工件倾角（9）焊剂类型与颗粒度2023/2/52023/2/5第三单元埋弧焊89焊接工艺参数的影响随焊接电流的增大，熔深及余高随之增加。平板焊接中即使在同一焊接条件下，如果余高过大，将会产生焊瘤。电流再增大，将形成梨形焊缝，焊缝内部将产生高温裂纹。为得到合适的熔化深度及良好的断面形状，必须根据坡口条件进行焊接电流的选择。（1）焊接电流的影响(a)800A(b)1200A(c)1600A40V30cm/min焊瘤梨形焊缝2023/2/52023/2/5第三单元埋弧焊90（2）电弧电压的影响(a)30V(b)40V(c)50V电弧电压对焊缝形状的作用(平板焊接,焊丝直径4.8mm,熔炼型焊剂,1200A,30cm/min)

电弧电压低，电弧潜入母材表面下方，热源处于母材中，形成深而窄的焊缝。如果电弧电压再降低，将形成梨形焊缝，并会产生裂纹。电弧电压提高，焊缝变平，同时焊剂的熔化量增加。焊接工艺参数的影响2023/2/52023/2/5第三单元埋弧焊91（3）焊接速度的影响增大焊接速度，焊缝宽度、熔深同时减小。与宽度相比，余高增加。如果继续增加焊速，将会形成咬边等缺陷。焊接速度很小容易产生熔化金属向前流动现象。由于电弧在熔化金属上燃烧，不能对坡口底部直接加热熔化，使得熔深减小。极端场合会产生熔透不足以及熔渣卷到坡口底部。焊接速度过大容易产生咬边、气孔，得不到良好的焊缝。(a)30cm/min(b)60cm/min(c)90cm/min焊接速度对焊缝形状的作用(平板焊接,焊丝直径4.8mm,熔炼型焊剂,1200A,40V)焊接工艺参数的影响2023/2/52023/2/5第三单元埋弧焊92（4）焊丝直径的影响焊丝越细，熔深越大、焊缝宽度越窄，焊丝的熔化速度也越大，在效率上是有利的。但采用细丝大电流焊接，容易形成梨形焊缝，熔池不稳定，焊接结果不好。因此必须依据所用电流值选择合适直径的焊丝。(a)丝径3.2mm(b)丝径4.8mm(c)丝径6.4mm焊丝直径对焊缝形状的作用(平板焊接,800A,35V,30cm/min)焊接工艺参数的影响2023/2/52023/2/5第三单元埋弧焊93干伸长对焊缝形状的影响（5）干伸长的影响焊接工艺参数的影响2023/2/52023/2/5第三单元埋弧焊94（6）极性的影响直流正接交流直流反接焊接工艺参数的影响2023/2/52023/2/5第三单元埋弧焊95焊接工艺参数的影响（7）焊丝倾角的影响焊丝倾斜角度与焊缝形态2023/2/52023/2/5第三单元埋弧焊96焊接工艺参数的影响母材倾斜与焊缝形态（8）工件倾角的影响（9）焊剂类型和颗粒度粗颗粒，波纹粗，外观不好；颗粒细，气体排除不顺利，焊缝尺寸不均匀，易产生气孔。2023/2/5第三单元埋弧焊97焊接工艺参数的影响2023/2/52023/2/5第三单元埋弧焊98模块四埋弧焊工艺三、埋弧焊技术1、埋弧焊的焊前准备2、对接接头的埋弧焊技术3、T形接头和搭接接头的埋弧焊技术2023/2/52023/2/5第三单元埋弧焊99埋弧焊技术1——焊前准备1、埋弧焊的焊前准备（1）坡口的选择与制备（2）工件的清理与装配（3）焊丝表面清理与焊剂烘干（4）焊机的检查与调试2023/2/52023/2/5第三单元埋弧焊100模块四埋弧焊工艺（1）坡口的选择与制备焊接接头设计的主要内容就是焊缝坡口的形状和尺寸。焊缝坡口的设计主要是根据母材板厚、材质、质量要求、坡口加工工艺及装配精度等来决定，设计者应根据实际情况来选择。标准：GB/T986-1988，已废除新标准：GB/T985.2-2008，坡口按照单面焊和双面焊划分；增加了窄间隙焊接坡口。2023/2/52023/2/5第三单元埋弧焊101◆对接接头坡口形式与尺寸1）I形坡口★I形坡口的特点：不用加工，直接装配；但余高较大，对于余高有严格要求的结构不宜采用I形坡口。★工件厚度：单面焊：≤12㎜双面单层焊：≤20㎜δ：3~24㎜b：0~4㎜δ：3~12㎜b：0~5㎜2023/2/52023/2/5第三单元埋弧焊1022）带钝边单边V形坡口★特点：只需加工一面，比Y形坡口加工量少，但是焊缝不对称，不利于防止焊接变形。★工件厚度：一般为10~20㎜，带垫板的可达30㎜。★坡口示意图：◆对接接头坡口形式与尺寸2023/2/52023/2/5第三单元埋弧焊103◆对接接头坡口形式与尺寸δ：10~20㎜b：0~4㎜p：5~8㎜β：35~50°单面焊δ：10~20㎜b：0~2.5㎜p：6~10㎜β：35~50°双面单道焊带垫板单面焊δ：10~30㎜b：2~5㎜p：0~4㎜β：20~40°2023/2/52023/2/5第三单元埋弧焊104◆对接接头坡口形式与尺寸3）Y形坡口Y形坡口在埋弧焊中应用较多，可采用单面焊双面成形技术，也可在坡口处用埋弧焊，在钝边一侧用手工电弧焊或埋弧焊。★工件厚度：一般为10~24㎜，带垫板的可达30㎜。★坡口示意图：2023/2/52023/2/5第三单元埋弧焊105◆对接接头坡口形式与尺寸带钝边δ：10~24㎜b：0~2.5㎜p：5~8㎜或6~10β：50~80°带垫板δ：10~30㎜b：2~5㎜p：2~5㎜β：40~60°2023/2/52023/2/5第三单元埋弧焊106◆对接接头坡口形式与尺寸4）双Y形坡口是埋弧焊应用最多的接头形式。★特点：焊缝对称，角变形小；坡口横截面积小，焊材消耗少。★工件厚度：一般为24~60㎜。★坡口示意图：δ：24~60㎜b：0~2.5㎜p：5~10㎜α：50~80°α1：50~60°2023/2/52023/2/5第三单元埋弧焊107◆对接接头坡口形式与尺寸5）带钝边双U形坡口★特点：焊缝对称，角变形小；坡口横截面积小，焊材消耗少。但：需要机械加工。★工件厚度：适合厚板结构，一般为50~160㎜。★坡口示意图：2023/2/52023/2/5第三单元埋弧焊108◆对接接头坡口形式与尺寸δ：40~160㎜b：0~2.5㎜p：6~10㎜β：5~10°α：70~80°R：8~11㎜H：9~11㎜δ：50~160㎜b：0~2.5㎜p：6~10㎜β：5~12°R：6~10㎜2023/2/52023/2/5第三单元埋弧焊109◆对接接头坡口形式与尺寸（6）窄间隙坡口对于厚板结构，尤其是要求接头的冲击韧性较高时，要严格控制焊接热输入量，则采用窄间隙埋弧焊。δ：60~250㎜b：0~2㎜p：1.5~2.5㎜β：1~3°α：70~80°R：8~11㎜H：9~11㎜2023/2/52023/2/5第三单元埋弧焊110（2）工件的清理与装配模块四埋弧焊工艺1）工件清理。火焰切割的氧化熔渣：气孔----砂轮打磨机械加工的油脂：气孔和裂纹----丙酮等溶剂清洗热轧钢板的氧化皮----喷丸+喷防锈底漆T形接头的水平板弯曲压型后工件内部的杂质----压缩空气吹除定位焊的熔渣----彻底清除，间隙内的熔渣用压缩空气吹干净2023/2/52023/2/5第三单元埋弧焊111模块四埋弧焊工艺2）工件装配。----定位焊★焊接方法：焊条电弧焊或半自动CO2焊★尺寸：板厚/mm焊缝长度/mm焊缝间距/mm≤2550--70300--500≥2570--100200-3002023/2/52023/2/5第三单元埋弧焊112模块四埋弧焊工艺3）装配引弧板和收弧板引弧板工件焊接试板收弧板2023/2/52023/2/5第三单元埋弧焊113模块四埋弧焊工艺（3）焊丝表面清理与焊剂烘干焊剂烘干：250℃烘干，保温1-2h。限用直流的焊剂烘干：350-400℃烘干，保温2h。（4）焊剂的检查与调试焊机上的动力线、焊接电缆接头是否松动，接地线是否连接妥当导电嘴的磨损情况和是否夹持可靠调试焊机2023/2/52023/2/5第三单元埋弧焊114模块四埋弧焊工艺2、对接接头的埋弧焊技术对接接头是焊接结构中应用最多的接头形式。对接接头埋弧焊时，可根据工件厚度和结构分别采用单面焊或双面焊方法。（1）对接接头双面埋弧焊双面埋弧焊是对接接头最主要的焊接方法，适用于中厚板焊接。2023/2/52023/2/5第三单元埋弧焊115模块四埋弧焊工艺★焊接方法：在焊第一面时工件背面不加任何衬垫或辅助装置，工件装配时不留间隙或只留很小的间隙（≤1㎜）正面：小规范焊接，熔深达到工件厚度的一半即可反面：大规范焊接，熔深达到工件厚度的60-70%1）不留间隙双面焊----焊接厚度较小的工件2023/2/52023/2/5第三单元埋弧焊116模块四埋弧焊工艺装配时，根据工件的厚度预留一定的装配间隙，而在焊缝背面衬以焊剂垫或临时工艺垫板。正面：熔深≥工件厚度的60-70%反面：采用正面焊缝工艺参数2）预留间隙双面焊2023/2/52023/2/5第三单元埋弧焊117模块四埋弧焊工艺3）开坡口双面焊板厚≤22㎜：Y形坡口板厚＞22㎜：Y形坡口4）焊条电弧封底双面焊无法使用衬垫或不便翻转的工件，可采用焊条电弧焊先仰焊封底，再用埋弧焊焊正面焊缝的方法。重要结构：TIG焊打底+埋弧焊填充2023/2/52023/2/5第三单元埋弧焊118模块四埋弧焊工艺（2）对接接头单面埋弧焊必须使用衬垫1）在铜衬垫上焊接----CB法适合刚度不大的薄板焊接。2023/2/52023/2/5第三单元埋弧焊119模块四埋弧焊工艺厚板：焊剂-铜衬垫法方法：焊接前先在铜衬垫的成形槽中铺上一层薄焊剂，焊接时这部分焊剂既可避免因局部区段铜衬垫没有贴紧而使熔池金属满溢，又可保护铜衬垫免受电弧的直接作用。特点：对工件装配质量、焊接参数要求较低。但：接触不严，易产生毛刺、融合不好、焊瘤、夹渣等缺陷，对工件的装配精度、材料的不直度要求很高。焊接工艺见表3-162023/2/52023/2/5第三单元埋弧焊120模块四埋弧焊工艺2）在焊剂垫上焊接----FCB法利用充气橡胶软管衬托的焊剂垫，可防止熔池金属的流溢，达到单面焊双面成形的目的。由于焊剂的封闭和铜板的冷却作用，使下面的焊道成形很好，外观美，焊缝余高均匀一致。对坡口精度要求不太高，而且可以用较大电流焊接。2023/2/52023/2/5第三单元埋弧焊121模块四埋弧焊工艺薄板（≤10㎜）：用压力架式电磁平台将工件紧紧吸附在电磁平台上，使工件保持平整。2023/2/52023/2/5第三单元埋弧焊122模块四埋弧焊工艺2023/2/52023/2/5第三单元埋弧焊123模块四埋弧焊工艺3）热固化焊剂垫法----RF法RF法：在焊缝背面的下部有焊剂垫支撑，焊剂垫由空气软管托起。特点：衬垫和接头接触严密，无缝隙，从而防止熔池铁水的溢出，使焊缝成型良好。专用焊剂：RF-1焊剂2023/2/52023/2/5第三单元埋弧焊124模块四埋弧焊工艺4）柔性热固化焊剂垫法焊接----RAB法适用于管和圆筒环形焊缝、弯曲形工件的焊接。2023/2/52023/2/5第三单元埋弧焊125模块四埋弧焊工艺特点：衬垫质量轻，长约600㎜，重为500g。衬垫柔软，可塑性好。衬垫有粘结带，缩短装配时间。可适应300㎜的曲率半径，可焊接弯曲的钢板。衬垫有薄膜包装，不必担心有吸潮现象。采用热固化焊剂，能获得余高均匀的焊缝。焊接工艺：表3-182023/2/52023/2/5第三单元埋弧焊126模块四埋弧焊工艺5）固形焊剂垫法----KL法装配简单。用装配L形铁，或直接将焊剂点固到母材上。坡口间隙大，0-10㎜。坡口内填充的金属粉末的高度为6-15㎜，可根据坡口间隙的大小，调整填充粉末的量。装配、衬垫的接头等影响小，焊接质量稳定。2023/2/52023/2/5第三单元埋弧焊127模块四埋弧焊工艺※KF法工艺要领：2023/2/52023/2/5第三单元埋弧焊128模块四埋弧焊工艺6）在永久性垫板或锁底上焊接当工件结构允许焊后保留永久性垫板时，厚度在10㎜以下的工件可以采用永久性垫板单面焊的方法。板厚δ垫板厚度垫板宽度2～60.5δ4δ+56～10（0.3～0.4）δ2023/2/52023/2/5第三单元埋弧焊129模块四埋弧焊工艺（3）对接接头环缝埋弧焊焊丝工件辊轮焊剂垫皮带1）一般先在专用的焊剂垫上焊接内环缝。2023/2/52023/2/5第三单元埋弧焊130模块四埋弧焊工艺2）在滚轮转胎上焊接外环缝。环缝坡口不对称布置，内环缝主要起封底作用，主要焊接工作量放在外环缝。