第三章常用焊接方法

1常用的焊接方法

埋弧焊、气体保护焊（CO2、MIG、MAG、TIG）电阻焊（ERW）了解一种焊接方法可以从以下几个方面入手：原理特点应用对焊接材料的要求焊接工艺2§1埋弧焊

Submergedarcwelding（SMAW）

一、埋弧焊原理二、埋弧焊特点、应用三、埋弧焊冶金过程四、埋弧焊电弧控制五、埋弧焊设备、焊接材料、焊接工艺、常见缺陷3一、埋弧焊原理

WeldingTheoryofSMAW埋弧焊是利用电弧作为热源的焊接方法。埋弧焊时电弧是在一层颗粒状的可熔化焊剂覆盖下燃烧，电弧热使焊剂熔化形成熔渣泡，将液态熔池包围，弧光不外露。所用的金属电极是不间断送进的裸焊丝。45焊接过程4个步骤：焊接电源在导电嘴和工件之间产生电弧焊丝由焊丝盘、送丝机构和导电嘴送入焊接区颗粒焊剂由焊剂斗经软管均匀敷到焊接区行走小车带动焊丝及送丝机构、焊剂漏斗、焊接控制盘等行走

6焊缝形成过程连续送进的焊丝在焊剂下引燃电弧电弧热使焊丝、母材、焊剂熔化蒸发，形成一个空腔电弧在空腔内稳定燃烧空腔底部是熔池，上部是液态熔渣，液态熔渣外部是焊剂熔池凝固后形成焊缝7二、埋弧焊特点、应用

feature＆application1、优点（1）生产效率高：焊丝直径大，焊接电流高，电弧的熔深能力＆焊丝的熔覆效率都比较高。

ds为4～6mm，dsmax＝8mm。单丝、8mm、8～10mm厚、对接接头，焊接速度可达30~50m/h=0.5~0.8m/min。热量大，单丝一次熔深可达20mm。（2）有利于焊缝成形：熔渣的作用8（3）熔池存在时间长：冶金反应充分、[O]、[H]、[N]少（4）焊缝质量稳定：有渣壳保护，减少了焊缝中[O]、

[H]、[N]的含量，从而减少了产生气孔、裂纹的可能。（5）工艺参数自动调节，对焊工技术要求不高。（6）劳动条件好：没有弧光辐射（7）抗风性能好：与其他弧焊方法比埋弧抗风能力好92、缺点（1）焊接位置受限制：只能平焊（焊剂的原因）（2）只适用于长焊缝：灵活性差（3）不能直接观察电弧：需靠焊缝自动跟踪装置来保证不会焊偏（4）不适用于小电流、薄板：电场强度高，电流小于100A时，电弧的稳定性不好（5）一般电流大，不宜焊接板厚<1mm的焊件103、应用（1）适用金属：黑色金属，有氧化性不适于Al、Ti的焊接，对热敏感材料也不适用埋弧焊（韧性差）（2）适用板厚：≥50mm特厚板；

20～50mm厚板；

4.5～20mm中板；≤4mm薄板X（3）适用位置：平焊（船形焊）位置

flatpositionofwelding（4）应用领域：在造船、桥梁、锅炉压力容器制造、化工、起重机械、工程机械等领域有广泛应用。11121314三、埋弧焊冶金过程

metallurgyprocess

一般焊缝的成分主要由焊丝和焊剂共同决定，埋弧焊时熔合比较大，母材的影响不容忽视。埋弧焊用焊丝、焊剂？1．埋弧焊用焊剂：（1）对焊剂的要求：焊剂与焊条药皮相似工艺性要求冶金性要求151）有良好的保护性能和冶金性能良好的保护作用：保护电弧和熔池，防止焊缝氧化、氮化，防止合金元素的烧损抗气孔能力强：气孔是埋弧焊的常见缺陷，由于焊接熔池大，长度＝3～5B，甚至10B，母材熔化量大，易出现气孔。脱氧＆渗合金作用：防止热裂、冷裂、保证化学成分＆力学性能162）有良好的工艺性能良好的稳弧、造渣、脱渣、成形性能有害气体少，限制CaF2的量有适当的颗粒度＆足够的强度：保证透气性、成形要求、能够重复使用17其他要求3）颗粒均匀：0.45～2.5mm4）含水量小于0.10％5）机械夹杂物含量不得大于0.30％6）含S≤0.06％，含P≤0.08％18（2）焊剂分类191）按制造方法分：

熔炼焊剂：抗湿性好、强度高、合金成分受限制非熔炼焊剂:易吸潮，易渗合金（高温，不宜加入碳酸盐、脱氧剂、合金剂）玻璃状――透明颗粒、堆积比重>1.4g/ml

浮石状――起泡颗粒、堆积比重<1g/ml

结晶状――呈晶体状

烧结焊剂:600－1000℃

粘结焊接：400℃以下HJ－－熔炼焊剂SJ－－烧结焊剂20比较项目熔炼焊剂烧结焊剂焊接工艺性能高速焊接性能焊道均匀，不易产生气孔和夹渣焊道无光泽，易产生气孔，夹渣大电流焊接性能焊道凹凸显著，易粘渣焊道均匀，易脱渣吸潮性能比较小，可不必再烘干比较大，必须再烘干抗锈性能比较敏感不敏感韧性受焊丝成分和焊剂碱度影响大比较容易得到较好的韧性焊缝性能成分波动焊丝参数变化时，成分波动小，均匀成分波动大，不容易均匀多层焊性能焊缝金属的成分变动小焊缝金属成分波动比较大合金剂的添加几乎不可能容易熔炼焊剂与烧结焊剂比较212）按化学成分分：

酸性焊剂中性焊剂碱性焊剂我国根据MnO、SiO2、CaF2的含量把熔炼焊剂分为：高Mn高Si低F焊剂，如HJ431

低Mn中Si中F焊剂，如HJ250

中Mn中Si中F焊剂，如HJ35022焊剂－－HJ431第一位数字表示MnO的含量焊剂牌号焊剂类型w(MnO)(％)HJl××无锰>2HJ2××低锰2～15HJ3××中锰15～30HJ4××高锰>30HJ5××陶质HJ6××烧结23焊剂牌号焊剂类型w(SiO2)(％)w(CaF2)(％)HJ×1×低硅低氟<10<10HJ×2×中硅低氟10～30<10HJ×3×高硅低氟>30<10HJ×4×低硅中氟<1010～30HJ×5×中硅中氟10～3010～30HJ×6×高硅中氟>3010～30HJ×7×低硅高氟<10>30HJ×8×中硅高氟10～30>30第二位数字表示SiO2的含量焊剂－－HJ43124牌号成分类型组成成分（质量分数）(%)SiO2CaF2CaOMgOAl2O3MnOFeOK2O+Na2OSP其他HJ430高锰高硅低氟38～455～9≤6—≤538～47≤1.8—≤0.10≤0.10—HJ431高锰高硅低氟40～443～6.5≤5.55～5.7≤434.5～38≤1.8—≤0.10≤0.10—第三位数字表示同类焊剂的型号HJ430、HJ431用于低碳钢、低合金钢的焊接焊剂－－HJ431用途：重要低碳钢及低合钢，配焊丝H08A，H08MnA，交直流252．埋弧焊用焊丝

作为电极产生电弧，通过熔滴过渡到熔池与熔化的母材共同形成焊缝过渡合金，保证焊缝的成分组织性能直径1.6～6mm，镀铜，耐腐蚀要求或核反应堆材料的焊接不允许镀铜，焊丝焊前应进行清理，除去油、锈等常用焊丝如H08A、H08MnA焊丝和焊剂是配合使用的

HJ430＋H08MnA或H08AHJ431＋H08MnA或H08A选用原则：性能接近或成分接近（如不锈钢）

263．埋弧焊的冶金特点以HJ430＋H08A为例：

2Fe＋SiO2→2FeO+Si

高温区，熔滴、熔池前沿发生2Fe＋SiO2←2FeO+Si

低温区，熔池后沿发生2Fe＋MnO2→2FeO+Mn

高温区，熔滴、熔池前沿发生，高温时还原Mn2Fe＋MnO2←2FeO+Mn

低温区，熔池后沿发生，低温时消耗Mn2C＋O2

→2CO27高温反应生成的FeO大部分进入熔渣，少部分留在熔池中；高温反应生成的Si、Mn大部分留在熔池中，并且在熔池后沿发生还原反应，使得残留的少量的FeO重新被Mn、Si还原，生成MnO2和SiO2进入熔渣，焊缝中仍然有过渡的Mn、Si。过多的Mn可能会形成低熔点共晶物MnS，引起结晶裂纹倾向增大。所以Mn、Si量要合适。

284、气孔的产生和预防（1）CO气孔低温时在熔池后沿发生反应：

C＋FeO→CO＋Fe如果焊缝中Mn、Si的含量比较高，可拟制反应的进行，减小气孔形成的可能C％降低也可以拟制反应的进行，减小气孔形成的可能对于低碳钢：“HJ431＋H08A”的搭配，CO气孔不是主要问题。

29（2）H2气孔

埋弧焊的气孔问题主要是H气孔的问题，来源水、油、锈等。防止途径：杜绝来源、生成HF、OH，不溶于熔池生成HF：CaF2+3SiO2→2CaSiO3+SiF4SiF4→SiF+3FCaF2→CaF+F

生成的F很活泼，很容易与H反应生成HF

但是HF有毒，对人体有害30生成OH，进入熔渣：

MnO＋H→Mn＋OHMgO＋H→Mg＋OHSiO2＋H→SiO＋OHCO2＋H→CO＋OH

实际生产中为防止气孔生成，采取降低焊接速度的方法也是一种有效的方法

31四、埋弧焊设备、焊接技术、常见缺陷1．埋弧焊机埋弧焊机包括：埋弧焊电源、控制系统、机械系统（送丝机构、行走小车、导电嘴、焊丝盘、焊剂漏斗）、辅助装备（焊接夹具、工件变位机、焊机变位设备、焊缝成形装置、焊剂回收装置）32MZ-1-1000直流自动埋弧焊1．埋弧焊机33342．焊接技术（1）焊前准备：1）坡口设计：与其他焊接方法比，母材稀释率大，母材对焊缝性能的影响大，坡口设计必须考虑。坡口加工可用刨边机、气割机、电弧气刨。

板厚δmm坡口间隙<14不开坡口留间隙14～22单面V留间隙22～50双V留间隙352）焊前清理坡口及周围的油锈污氧化物。两侧100mm。刷子刷、喷丸喷砂装配定位：保证装配间隙均匀，无错边，在需要的地方加引弧板＆熄弧板。36（2）平板对接双面焊：一般先焊第一面，然后清根焊第二面。小间隙悬空焊接法：1mm间隙，不开坡口，第一面电流小于第二面电流。焊剂垫法、临时工艺垫板（薄板、石棉绳、石棉板等承托焊缝）37（3）平板对接单面焊双面成形

水冷铜滑块垫法焊剂铜垫法：凹内撒焊剂允许情况下永久垫板或锁底接头（>10mm）热固化焊剂衬垫法38（4）角焊缝的焊接最好是变位到船