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1、张明录,高级焊工技术培训,(埋弧焊),目 录,一.埋弧焊的特点 二.埋弧焊设备 三.埋弧焊工艺 四.特种埋弧焊,2, 基本要求 了解埋弧焊特点及应用 熟练掌握埋弧焊的治金特点 掌握自动焊的焊接焊接参数自动调节原理及方法 了解埋弧焊焊机的分类及基本原理 熟练掌握埋弧焊工艺 重点 埋弧焊的治金特点 自动焊的焊接焊接参数自动调节原理及方法 埋弧焊焊机的分类及基本原理 掌握埋弧焊工艺,1焊剂 2焊丝 3电弧 4熔池金属 5熔渣 6焊缝 7焊件 8渣壳,焊接原理,一.埋弧焊的特点及应用,1.埋弧焊的特点: 焊剂下燃烧,依靠熔渣保护,效果好。 1)优点: (1) 生产率高,因为:a)电流密度大,b)大 (
2、2) 焊缝质量好,因为:a)熔渣的保护效果好, b)焊接参数稳定; (3) 劳动条件好 劳动强度低,无弧光辐射。,2、缺点 a) 仅用于平焊 b) 不能焊Al、Ti等活泼金属 c) 只能焊长焊缝 d) 只适于厚板 E大、电流小时电弧不稳,2.应用 1) 适用的材料 低碳钢,碳素结构钢,不锈钢,耐热钢,Cu等。 2) 部门 造船、锅炉、压力容器、机车等,二.埋弧焊的冶金特点,1.焊剂、焊丝及其配合 1)焊剂 (1)作用:保护 稳弧 冶金、脱氧及合金化 (2)要求:良好的冶金性能 的工艺性能 a)稳定燃烧 b)易脱渣 c)成形好,2)焊剂的分类及常用焊剂 (1)按制造方法分类: a)熔炼焊剂 b)
3、非熔炼:烧结、粘结,(2)按成分分类 MnO:无锰焊剂 MnO30%,SiO2: 低硅焊剂 SiO230%,CaF2 :低氟焊剂 CaF230%,焊剂牌号 焊剂XYZ X- 表示 MnO含量,1-无锰、2-低锰、3-中锰、4-高锰 Y- 表示 CaF2 、SiO2 含量 1、2、3 表示低F (1-低Si、2-中Si、3-高Si), 4、5、6 表示中 F(4-低Si、5-中Si、6-高Si), 7、8 表示高 F(7-低Si、8-中Si) 焊剂431高锰高硅低氟焊剂,2.焊丝 一般用焊接用钢丝,与焊条钢芯相同d=1.66mm 对于低碳钢:H08Mn H08MnA H08Mn2SiA 3.焊剂
4、和焊丝的选用 合适匹配,才能保证焊缝化学成分,保证性能。 1)低碳钢: 高锰高硅焊剂 + H08Mn或H08MnA 低锰或无锰焊剂+ H08MnA或H10Mn2,4. 埋弧焊的冶金反应 冶金反应指熔渣与液金及气体之间的反应。以低碳钢为例讨论冶金反应。选用H08MnA及焊剂431。 1)Si、Mn还原反应 (SiO2)+2Fe = 2(FeO)+Si+G (MnO)+ Fe =(FeO)+Mn+G G0,即反应为吸热反应 FeO大部分进入渣 Si、Mn进入熔池,合金化 Si镇静熔池、 Mn 抵消S的不利作用。,2)碳的烧损 埋弧焊焊接区内为弱氧化性,C被氧化 C+O = CO C+FeO = F
5、e+CO 2C+(SiO2) = Si+2CO CO逸出时对熔池有搅拌作用,有利于H折出 影响因素:焊丝母材中的含碳量 Si抑制烧损,镇静熔池,3)杂质S、P的限制 严格限制焊剂中S、P含量。 S热裂纹,由共晶Fe+FeS P降低低温韧性 4)去除熔池中的H a) 工艺措施:去除油污、水分、铁锈。 b) 冶金措施 结合成HF 利用CaF2 CaF2 = CaF+F 2CaF2+2SiO2 = 2CaSiO3+SiF4 SiF4 = SiF+3F F+H=HF,5.埋弧焊冶金反应的一般特点: 1)熔池存在时间长,冶金反映充分,气孔、夹渣少。 2)空气不易侵入焊接区域,焊缝中的含氮量低,只 有0.
6、002%左右。 3)焊缝化学成分稳定。,送丝机构:向焊接区送丝,维持电弧弧长的稳定,三.埋弧焊设备,二、埋弧焊设备的分类 1、按照用途来分类 通用埋弧焊机:小车式,用于对接、角接及环焊缝 专用埋弧焊机:专用焊接结构。 2、按送丝方式: 等速送丝:适用于细丝,配平特性或缓降特性的电源 弧压反馈送丝式:适用于粗丝,配陡降特性的电源,4、按焊丝数量 单丝焊机 双丝焊机 多丝焊机 5、按照电极的形状 丝极埋弧焊 带极埋弧焊,3、按照送丝机构 小车式 门架子式 悬臂梁式,四.埋弧焊工艺,埋弧焊工艺包括: 焊前准备 选择与母材匹配的焊丝与焊剂 选择正确的焊接工艺参数及热处理规范等,焊前准备包括: 1)坡口
7、加工,加工方法:坡口可用刨边机、车床、气割机等设备加工。,1.焊前准备,2)待焊部位的清理 将坡口及坡口两侧2050mm区域内的铁锈、氧化皮、油污、水分清理干净。 油污、水分清理方法:一般用氧-乙炔火焰烘烤 铁锈、氧化皮清理方法:砂布、钢丝刷、砂轮机打磨。,3)焊接材料的清理及烘干 焊丝:一般有防锈铜镀层。使用前去除掉焊丝表面的油及其它污物,以防止氢气孔。 焊剂:使用前应按要求烘干。 酸性焊剂:250C下烘干,保温12小时。 高氟焊剂:必须在300C400C下烘干,保温2小时。 烘干后应立即使用。,4)焊件的装配 装配要求:间隙均匀、高低平整且不错边。此外,还应注意以下几点: (1)定位焊缝采
8、用手工电弧焊或气体保护焊进行焊接 ,定 位焊缝原则上应与母材等强,长度一般应大于30mm。,(2)直缝两端加装引弧板与熄弧板,焊后再割掉,其目的是使焊件上的焊缝截面尺寸保持稳定,并去掉引弧和收弧位置处出现的缺陷。,焊接工艺参数包括: 焊接电流、 电弧电压、 电流的种类及极性、 焊接速度等。,2.焊接工艺参数的选择,1)焊接电流 焊接电流是决定焊缝熔深的主要因素。焊接电流与熔深间成正比关系: H = kmI km为电流系数,决定于电流种类、极性及焊丝直径等。 因此,焊接电流应根据熔深要求首先选定。,(1)焊接电流过大:HAZ宽度大,易产生过热组织,接头韧性降低;电流过大还易导致咬边、焊瘤或烧穿等
9、缺陷。 (2)焊接电流过小:易产生未熔合、未焊透、夹渣等缺陷。生产率低。,2)电流种类与极性 DCRP:熔敷速度稍低,熔深较大。焊接时一般情况下 都采用直流反接。 DCSP:熔敷速度比反接高30%50%,但熔深较浅,熔合比小。特别适合于堆焊。母材的热裂纹倾向较大时,为了防止热裂,也可采用直流正接。 AC: 采用交流进行焊接时,熔深处于直流正接与直流反接之间。,3)电弧电压 主要影响熔宽,对熔深的影响很小。为保证电弧的稳定燃烧及合适的焊缝成形系数,电弧电压应与焊接电流保持适当的关系。焊接电流增大时,应适应提高电弧电压。 电弧电压还影响熔敷金属的化学成分。电弧电压增大,焊剂的熔化量增加,过渡到熔敷
10、金属中的合金元素会增加。,4)焊接速度 焊接速度对熔深及熔宽均有明显的影响。焊接速度增大时,熔深、熔宽均减小。因此,为了保证焊透,提高焊接速度时,应同时增大焊接电流及电压。但电流过大、焊速过高时易引起咬边等缺陷。因此焊接速度不能过高。,5)焊丝直径及伸出长度 电流一定时,焊丝直径越细,熔深越大,焊缝成形系数减小。然而对于一定的焊丝直径,使用的电流范围不宜过大,否则将使焊丝因电阻热过大而发红,影响焊丝的性能及焊接过程的稳定性。,1)平板对接 平板对接时可采用单面焊双面成形,也可采用双面焊。 (1)单面焊双面成形 适于厚度为20 mm以下的工件,一般不开坡口,留较大间隙。,3.焊接工艺, 强制成型
11、: 利用铜衬垫、焊剂垫承托熔池。 优点:不用反转工件,一次将工件焊好,焊接生产率较高。 缺点:焊接热输入大,焊缝及热影响区晶粒粗大,接头韧性很差。板厚越大,该问题越严重。,(2)双面焊 悬空焊接法 工艺要点: a)工件背面不加衬垫,不需要任何辅助设备和装置。,b)严格控制间隙,以防止液态金属从间隙中流 失或烧穿;一般不留间隙或间隙1mm。 c) 焊接正面的工艺参数应较小,熔深小于焊件 厚度的一半; d) 翻转工件后再焊反面,为保证焊透,适当增 大焊接电流,保证熔深达到焊件厚度的 60%70%。, 焊剂垫法:采用焊剂垫承托熔池 工艺要点: a) 焊前应根据工件厚度预留一定间隙或开坡口 ,以保证焊
12、剂充分进入到间隙中。 b) 焊正面焊缝时,工艺参数必须保证使熔深大 于工件厚度的60%70%。,气压式,自重式,c) 焊反面前应首先挑焊根,采用与正面相同的规 范或稍小的规范进行焊接。 d) 工件下面的焊剂在整个焊缝长度上与工件紧密 贴合,并且压力均匀。若背面的焊剂过松,会 引起漏渣或液态金属下淌。 临时工艺垫板法: 特点与焊接垫法类似。 焊接反面前,需去除临时工艺垫板并挑焊根后再进行 焊接。,b,h,焊剂铜衬垫,临时工艺衬垫,2)角接焊缝的焊接 角接焊缝有两种焊接方法: 船形焊:熔池位于水平位置。前者具有较好的工艺 性能,因此,应尽可能利用该方法。 斜角焊:两个工件中有一个位于水平位置,而熔
13、池不在水平位置。,(1)船形焊 焊丝处于竖直位置,熔池处于水平位置,最有利于焊缝成形,不易产生咬边或满溢等缺陷。焊脚相等时,两个工件与垂直位置成45。要求: 将间隙尺寸控制在1.5 mm以下,否则易出现烧穿或焊漏现象。如果无法控制间隙,则应采用适当的防漏措施。 电弧电压不宜太高,以免产生咬边。,船形焊工艺方案,(2)斜角焊 工件不能反转至船形位置时,才采用斜角焊法。这种方法的优点是对间隙不敏感,缺点是对单道焊焊脚及焊丝位置要求很严格。该方法的工艺要求如下: 单道焊焊脚不得大于8 mm,以防止咬边。当要 求焊脚大于8mm时,应采用多层焊或多层多道 焊。 焊丝偏角应适当,一般应在2030之间,否
14、则易产生咬边及腹板未焊合缺陷。 电弧电压不宜太高,以防熔渣流溢。,20-300,焊丝偏角,3)环缝的焊接 锅炉及压力容器上的筒节与筒节以及筒节与封头间的对接环缝。焊接时焊头固定,通过筒体在滚轮架上转动来完成整条焊缝的焊接。 一般采用双面焊。,由于在焊接过程中熔池的位置不断发生变化,为了防止熔池金属的流溢,保证焊缝成形,焊丝应偏离通过圆筒中心的垂直面一段距离,这个距离叫偏移量,一般用e表示。 偏移量应与旋转方向相反,其大小应能保证使熔池在旋转到水平位置时凝固成焊缝,以防止熔池金属流溢。 偏移量的大小取决于: 工件的直径 工件转速 工件厚度有关,工件的直径越大,焊接速度越大,偏移量也应越大。应注意
15、的是,对厚壁圆筒形工件进行多层焊时,虽然滚轮架的速度不变,但随着焊缝厚度的增加,焊内环缝时焊速逐层减小,因此应逐层减小偏移量;焊外环缝时,焊速逐层递增,因此应逐层加大偏移量。,五.特种埋弧焊,1.多丝埋弧焊 利用多根焊丝、多个电弧进行焊接的一种方法。 1)特点 焊接速度高 焊接质量好,2)分类 根据所用焊丝的数量可分为: 双丝埋弧焊 多丝埋弧焊,目前最多用到14根焊丝 应用最广泛的是双丝埋弧焊。双丝埋弧焊时一般采用 两个独立电源,有时也采用一个电源。 根据焊丝排列方式 纵列,即沿焊接方向纵向顺序排列 横列,一般采用纵列,两个焊丝间的距离在10 mm 30 mm之间时,两个电弧形成一个熔池、一个
16、气泡,大于该范围时,形成两个熔池,两个气泡。 导前电弧:采用较大的电流及较小的电压,目的在于保证足够的熔深。 后续电弧:采用较小的电流及较大的电压,目的在于使焊缝具有适当的熔宽,改善焊缝成形,防止焊接缺陷(咬边、未熔合等)。,纵列双弧,两个电弧的间距较大时,形成两个熔池。适合于单面焊双面成型工艺。,2.带极埋弧焊 利用矩形截面钢带代替圆截面焊丝作电极。焊 接时弧根沿带极的宽度方向快速往返运动,均匀加热带极。这种方法最初用于埋弧堆焊,后来也用于焊接。,1)带极埋弧焊的特点 (1)熔敷速度大,效率高 圆截面焊丝:电流很大时,焊缝熔深增大、 焊缝的形状系数减小,易导至裂纹、咬边等。 带极:电弧的加热宽度增大,采用更大焊接电 流,焊缝的形状系数也