第二章 焊接方法-埋弧自动焊

2025/1/161第二章焊接方法

——埋弧焊钢结构焊接工艺埋弧焊

埋弧焊以裸金属焊丝和工件为电极，在颗粒状焊剂层下产生电弧，熔化的金属在熔渣保护下形成焊缝，进行焊接。四个要素：①颗粒状焊剂经漏斗口均匀地堆敷在焊缝接口区②焊丝由送丝机构经送丝滚轮和导电嘴送入焊接电弧区；③送丝机构、焊剂漏斗及控制盘等通常都装在一台小车上，以实现焊接电弧的移动；④弧焊电源输出端接在导电嘴和焊件上，以产生电弧。一、自动埋弧焊焊接原理3

电弧热将焊丝端部及电弧附近的母材和熔剂熔化，熔化的金属形成熔池，凝固后成为焊缝，熔融的焊剂形成熔渣，凝固成为渣壳覆盖于焊缝表面。熔池受到熔渣和焊剂蒸气的保护，不与空气接触。熔渣除了对熔池和焊缝金属起到保护作用外，在焊接时向焊缝金属中渗入合金元素，调整焊缝金属的化学成分，从而改善焊缝金属的力学性能。2025/1/164埋弧焊埋弧焊实例2025/1/165二、埋弧焊的优缺点及应用范围埋弧焊优点：缺点：1）埋弧自动焊熔敷效率高，熔深大，焊接质量好;2）能在大电流、高焊接速度下施焊，生产效率高；3)能简化坡口制备，节省焊接材料；4)保护效果好；5）焊接速度可自动调节；6）劳动条件好，便于实现机械化、自动化。1）仅适合于水平位置的俯位焊缝的焊接；2）难以用来焊接铝、钛等氧化性强的金属及其合金；3）一般只适合于长焊缝的焊接；4）不适宜焊接厚度小于3mm以下的薄板。2025/1/1666可焊接的材料碳素结构钢低合金结构钢不锈钢耐热钢用于镍基合金、铜合金焊接及耐磨耐蚀合金堆焊造船压力容器化工容器桥梁起重机械冶金设备制造业重型机械主要运用领域二、埋弧焊的优缺点及应用范围2025/1/167

主要由焊接电源、控制系统和焊接机头组成。焊接机头安装于行走小车上，配上操作机构和行走轨道，即组成通用型埋弧焊接设备。三、自动埋弧焊焊接设备与材料焊接设备2025/1/168三、自动埋弧焊焊接设备与材料焊剂焊丝焊剂的作用

保护电弧和熔池

稳弧冶金作用焊缝成形自动埋弧焊焊剂有熔炼型、烧结型两大类，烧结型焊剂作为一种新型焊剂，越来越多地在埋弧自动焊中使用。2025/1/169

在大型、专用埋弧焊设备中，焊接机头安装于门架、立柱或横梁上，配上适当的附加装置，如传感器、十字拖板、压力架、旋转胎架、衬垫装置以及焊剂回收装置等，实现各种用途的埋弧自动化焊接。三、自动埋弧焊焊接设备与材料焊接操作架三、自动埋弧焊焊接设备与材料焊件变位机作用是灵活地旋转、倾斜、翻转工作，使焊缝处于最佳焊接位置，以达到改善焊接质量、

提高劳动生产率、优化劳动条件的目的。三、自动埋弧焊焊接设备与材料焊剂回收机工作原理焊剂回收装置用来在焊接过程中自动回收焊剂。常用的焊剂回收机利用真空负压原理自动回收焊剂，在回收过程中微粒粉尘能自动与焊剂分离。三、自动埋弧焊焊接设备与材料焊缝成型装置焊接衬垫进行自动化埋弧焊时，为防止熔渣和烧穿的熔池金属流失，促使焊缝背面成形，可在焊缝背面加以衬垫。常用的衬垫有热固化焊剂垫和焊剂铜衬垫。1.永久衬垫与母材相同的材料制成的板条或钢带，简称垫板。在装配间隙过大时，如安装现场，最后合拢的接缝其间隙不易控制情况下，可采用这种衬垫，目的是为了防止焊时烧穿，附带作用是便于装配；在单面焊时，焊后无法从背面拆除衬垫的情况下也可采用。垫板的厚度视母板厚度而定，一般在3～10mm之间，其宽度在20～50mm之间。为了固定垫板，须采用短的断续定位焊；垫板与母材板边须紧贴，否则根部易产生夹渣。2.可拆衬垫平板对接时应用最多的是焊剂垫和焊剂—铜垫，其次是移动式水冷铜衬垫和热固化焊剂垫。2025/1/1613四、自动埋弧焊的工艺参数

埋弧焊的工艺参数对焊缝成形和焊缝内在质量有着很大影响。

其中焊接电流、电弧电压和焊接速度以及三者间的配合，是直接影响焊接质量和焊接生产效率的主要因素。

一方面，三个参数的焊接线能量影响着焊缝的综合力学性能，

另一方面，这些参数以及相互间的配合对焊缝成型，焊接裂纹的敏感性和焊接缺陷的发生，有直接的关系。操作时必须正确的设置和调整。2025/1/1614四、自动埋弧焊的工艺参数2025/1/1614

焊接电流是决定焊丝熔化速度、熔透深度和母材熔化量的最重要的工艺参数。焊接电流与熔透深度几乎是直线正比关系。在其他焊接参数不变的前提下，随着焊接电流的提高，熔深和焊缝余高同时增大，焊缝形状系数变小。1、焊接电流2、电弧电压

电弧电压与电弧长度成正比关系。在其他焊接参数不变的情况下，随着电弧电压的提高，焊缝的宽度明显增大，而熔深和余高则略有减小。当其它条件不变时，增加焊接电流，焊缝厚度和余高都增加，而焊缝宽度则几乎保持不变（或略有增加），见图a。当其它条件不变时，电弧电压增大，焊缝宽度显著增加，而焊缝厚度和余高略有减少，见图b

为获得成型良好的焊缝，电弧电压与焊接电流应相互匹配。当焊接电流加大时，电弧电压也应相应提高。四、自动埋弧焊的工艺参数

焊接速度应与所选定的焊接电流、电弧电压适当匹配。焊接速度太快，会产生咬边和气孔等缺陷，恶化焊道外形；焊接速度太慢，可能引起焊穿。3、焊接速度当其它条件不变时，焊接速度增加，焊缝宽度、焊缝厚度和余高都减少，见图c焊接电流、电弧电压和焊接速度是焊接时的三大焊接工艺参数，选用时，应当考虑到这三者之间的相互适当配合，才能得到形状良好符合要求的焊缝。

四、自动埋弧焊的工艺参数5、焊丝伸出长度

焊丝伸出长度影响焊丝的熔化速度，对焊缝成型也有一定影响。焊丝伸出长度增加时，熔敷速度和余高增加，焊丝上产生的电阻热增加，电弧电压变大，熔深减小，熔宽增加，余高减小。如果焊丝伸出长度过长，电弧不稳定，甚至造成停弧。

采用直流电源进行埋弧焊接，与交流电源相比，能更好地控制焊道形状、熔深，且引弧容易。

直流反接（焊丝接正极）时，可获得最大的熔深和最佳的焊缝表面。因此，除了表面堆焊或要求浅熔深的焊接外，通常采用直流反接。4、焊接电源和极性通常认为焊丝垂直水平面的焊接为正常状态。四、自动埋弧焊的工艺参数6、焊丝倾角焊件焊件焊件焊丝倾角前倾垂直后倾焊道形状熔透深中等浅余高大中等小熔宽窄中等宽示意图焊接方向焊接方向船型位置角焊缝角度为45°时，焊缝对称、美观。对于要求全焊透的接头，角度适当增加，更有利于焊透。四、自动埋弧焊的工艺参数7、焊件倾角四、自动埋弧焊的工艺参数8、焊剂层厚度和焊剂粗细(1)焊剂层厚度

在正常焊接条件下，被熔化焊剂的重量约与被熔化的焊丝的重量相等。焊剂层的厚度对焊缝外形与熔深的影响见下图.焊剂层太薄时，则电弧露出，保护不良，焊缝熔深浅，易产生气孔和裂纹等缺欠。过厚则熔深大于正常值，且出现峰形焊道。实际生产中，焊剂层厚度保持在20～30mm时为宜。(2)焊剂粗细

焊剂粒度增大，熔深和余高略减，而熔宽略增。焊剂粒度一定时，如电流过大，会造成电弧不稳，焊道边缘凹凸不平。当焊接电流小于600A时，焊剂粒度为0.25～1.6mm；当焊接电流在600～1200A时，焊剂粒度为0.4～2.5mm；当焊接电流大于1200A时，焊剂粒度为1.6～3．Omm。角接接头焊丝的瞄准位置对焊缝的成型也有影响。特别是电流较大焊脚尺寸较大的时候。正确位置位置偏向立板，易形成咬边四、自动埋弧焊的工艺参数9、焊丝的瞄准位置

在一系列焊接工艺参数中，对埋弧焊焊缝成型影响最大的主要参数是焊接电流，电弧电压，焊接速度，以及三者之间的匹配。降低焊接电压，使焊缝宽度减小，厚度增加。加大焊接电流，提高焊接速度，得到同样的效果。四、自动埋弧焊的工艺参数2025/1/1622板厚（mm）焊丝直径、(mm)焊接工艺参数焊接顺序焊接电流(A)电弧电压(V)焊接速度(m/h)8ф4.0正440～4803030背480～530313010ф4.0正530～5703127背590～640322712ф4.0正620～6603424背680～720352420ф5.0正850～9003735背900～10003924四、自动埋弧焊的工艺参数—对接焊参数举例2025/1/1623焊脚尺寸（mm）焊丝直径（mm）焊接工艺参数焊接电流(A)电弧电压(V)焊接速度(m/h)42.0450～48034～3640～4262.0450～48034～3640～4283.0550～60034～3630～32104.0650～70034～3623～25124.0720～75036～3820～22四、自动埋弧焊的工艺参数—角焊参数举例如手工焊和气保焊，一般熔深在3-5mm，因此6mm以下的薄板，即可以不开坡口。如果是埋弧焊方法，熔深更深，那么不开坡口的厚度可达12-14mm；如果是多丝、大电流，带衬垫，适当的间隙，甚至18mm、20mm也有可能不开坡口的。五、埋弧焊操作技术1.平板对接焊缝

常规单丝自动埋弧焊均采用双面焊接以保证焊透。主要困难是第一面焊接时既需保证足够熔深，又要防止熔池流溢或烧穿。具体实施方法有：五、埋弧焊操作技术

在焊接对接焊缝时，为了防止熔渣和熔池金属泄漏，采用焊剂垫作为衬垫进行焊接。焊剂垫焊接所用的焊剂与其他焊接用的焊剂相同。焊接施工时焊剂垫要与焊件背面贴紧，能够承受一定的均匀的托力，使工件熔透，以达到双面成形。（1）焊剂垫法铜衬垫母材钢板正面焊剂焊缝衬垫焊剂焊丝压力架其他工艺垫板法薄钢带、石棉绳、石棉板等均可用作工艺垫板进行第一面焊接，此时焊剂将填满间隙，垫板经焊剂层间接承托熔池保证第一面焊缝成形。五、埋弧焊操作技术反面不加任何衬托装置，一般用于间隙小于1mm且不开坡口的焊接。正面焊接电流应小于反面焊接电流，焊速则相反。在实际操作中一般很难测出熔深，经常是通过焊接时观察熔池背面颜色进行估计，所以对焊工的工作经验要求很高。（3）悬空焊（2）手工电弧焊封底埋弧自动焊

对于无法使用衬垫的焊缝，可先行用手工焊进行封底，然后再采用埋弧焊。这时一般用“V”形坡口，封底焊层厚度常大于8mm

。母材钢板焊剂焊缝手工电弧焊封底层焊丝五、埋弧焊操作技术（4）多层埋弧焊多层埋弧焊

对于较厚钢板，一次不能焊完的，可采用多层焊。第一层焊时，规范要求层厚不要太大，既要保证焊透，又要避免产生裂纹等缺陷。每层焊缝的接头要错开，不可重叠。五、埋弧焊操作技术2.角接焊缝埋弧焊

T形接头和搭接接头中的角焊缝可用船形位置或平角位置两种方法进行埋弧焊。20o~30o平角焊时，焊脚最大尺寸不得超过8mm，否则将产生金属溢流和咬边等缺陷。装配间隙小于1～1.5mm使用细颗粒HJ431焊剂，配用交流焊机2025/1/1629六、多丝埋弧焊多丝埋弧焊是一种高生产率的焊接方法。按照所用焊丝数目有双丝、三丝埋弧焊等，焊丝一般都采用纵列式排列。对于厚板，焊接工作量特别大的大型构件来说，无疑是一种非常理想的高效率焊接方法。

焊接过程中，每根焊丝所用的电流和电压各不相同，因而他们在焊缝成形过程中所起的作用也不相同。一般由前导的电弧获得足够的熔深，后续电弧调节熔宽或起改善成形的作用。为此，焊丝间的距离要适当。

采用双丝、多丝（多电极）方式，使得焊接电流增大，提高焊接速度。焊速高、耗能省、填充金属少优点2025/1/1630。六、多丝埋弧焊

纵列双丝的焊接，焊缝宽度窄，熔深大，焊接速度高，适用于轻钢结构的焊接，特别是单面角焊缝。六、多丝埋弧焊—细丝双丝焊的优点单丝埋弧焊双丝埋弧焊2025/1/1632在建筑钢结构，特别是轻钢结构生产中，H型钢有大量4~8mm较小焊脚尺寸的平角焊接。为了控制焊脚尺寸，一般采用细丝的气保焊或埋弧焊方法，但焊接速度相当慢。如采用双丝焊，则可以显著提高焊接速度。采用细丝双丝的焊接方式，熔池窄而细长，熔深较深，焊缝美观，质量好，还能减小焊接的变形。该方法与普通的双丝焊的区别在于，两个焊丝电极之间间距较小，处于同一个熔池中，这种单熔池的双丝的焊接方式，由于两个电极电弧之间的相互作用，特殊的熔池形态，避免了高速焊接时经常产生的咬边、气孔、成型不良的缺陷。六、多丝埋弧焊—细丝双丝焊的优点单头双丝2025/1/1633具体应用时如采用双机头，即双头双丝，效果更佳。如果H型钢直立，可同时焊接腹板两面的焊缝，