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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
