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1、埋弧自动焊 朱军 内容概述: n原理和特点 n埋弧焊的分类及应用范围 n埋弧焊自动调节系统 n生产率的提高高效焊接技术 nSAW的熔敷率 n焊接参数对焊缝成形的影响 n焊接过程中需要注意的问题 埋弧焊示意图 埋弧自动焊工艺过程 1:原理: 焊丝与母材之间引燃电弧，电弧热使母材、 焊丝和焊剂熔化，以致部分蒸发，熔化的 金属和焊剂蒸发的气体形成了气泡，电弧 在气泡中燃烧。气泡上部被一层熔化的焊 剂-熔渣所覆盖，不仅隔绝了空气与电弧和 熔池的接触，而且隔绝了电弧弧光辐射出 来。同时，也起到稳定电弧的作用。 电弧燃烧后，熔池金属被电弧气体排挤向电弧燃烧后，熔池金属被电弧气体排挤向 后堆积形成焊缝。焊缝
2、上没有涂料，允许提后堆积形成焊缝。焊缝上没有涂料，允许提 高电流密度，电流密度增加，电弧吹力也增高电流密度，电流密度增加，电弧吹力也增 加，同时热量也增加，熔池深度大，熔池体加，同时热量也增加，熔池深度大，熔池体 积也大。积也大。 由于高温焊剂被熔化成熔渣，与熔池金属由于高温焊剂被熔化成熔渣，与熔池金属 发生物理化学作用。部分焊剂被蒸发形成气发生物理化学作用。部分焊剂被蒸发形成气 体。将电弧周围熔渣排开，形成一个封闭的体。将电弧周围熔渣排开，形成一个封闭的 熔渣泡。它具有一定粘度，能承受一定压力熔渣泡。它具有一定粘度，能承受一定压力 ，保护了熔池，不与空气接触，又防止了金，保护了熔池，不与空气
3、接触，又防止了金 属飞溅属飞溅 特点: n生产率高 电流大，可以达到2000A，熔深大，一次不开坡口可焊 20mm 熔渣去处容易 速度快，6-8mm钢板，30-50m/h n 质量高 保护好，电弧区主要成分CO，焊缝金属O, N低，规范 稳定 机械性能好 n环保 几乎没有烟尘 容易操作 特点: n只能平焊和横焊 n不能焊接Al、Ti等活性金属 n机动性差，设备成本高、复杂 n适合于长直焊缝，短焊缝效率不明显 n小电流稳定性差，电场强度大，不适合焊接薄板 适宜焊接: 碳素结构钢、低合金结构钢、不 锈钢、耐热钢以及某些有色金属。 此外，埋弧焊还可在基体金属表 面堆焊耐磨或耐腐蚀的合金层。 不适宜焊
4、接： 铸铁因不能承受高热输入量引起的热 应力，一般不能用埋弧焊焊接。 铝、镁及其合金因没有适用的焊剂， 目前还不能使用埋弧焊焊接。 铅、锌等低熔点金属材料也不适合用 埋弧焊焊接。 埋弧焊的工艺 n(1)焊前准备 n板厚小于14mm时，可不开坡口； n板厚为1422mm时，应开Y型坡口； n板厚为2250mm时，可开双Y型或U型坡口。 nY型和双Y型坡口的角度为5060（图12-46）。 焊缝间隙应均匀，焊直缝时，应安装引弧板 和熄弧板（图12-47），以防止起弧和熄弧时 产生的气孔、夹杂、缩孔、缩松等缺陷进入 工件焊缝之中 n(2)平板对接焊 一般采用双面焊，可不留间隙直接进行双面焊接，也 可
5、采用打底焊或焊剂垫或垫板。为提高生产率，也可采 用水冷铜成型底板进行单面焊双面成型。 n(3) 环焊缝 焊接环焊缝时，焊丝起弧点应与环的中心线偏离一距 离e，以防止熔池金属的流淌。一般偏离距离为20 40mm，直径小于250mm的环缝一般不采用埋弧自动 焊。 n(4)多丝埋弧焊 同时有两个以上焊丝起弧焊接，焊接速度高，焊缝成 型好。前一电弧保证熔深，后续电弧调节熔宽，使熔池 形状及焊缝成型较为合理。 各种埋弧焊工艺 n埋弧焊的应用 埋弧焊主要用于压力容器的环缝焊 和直缝焊，锅炉冷却壁的长直焊缝焊 接，船舶和潜艇壳体的焊接，起重机 械（行车）和冶金机械（高炉炉身） 的焊接。 2: 埋弧焊的分类及
6、应用范围 （1）、分类 分类依据 分类名称 应用范围 按送丝方式 等速送丝埋弧焊细丝 高电流密度 变速送丝埋弧焊粗丝低电流密度 按焊丝 数目 或形状 单丝 埋弧焊 常规对 接、角接、筒体纵缝 、 环缝焊 双丝埋弧焊高生产率对接、角接焊 多丝埋弧焊螺旋焊管等超高生产率对接焊 带极埋弧焊耐磨、耐蚀合金堆焊 按焊缝 成形 条件 双面埋弧焊常规对 接焊 单面焊双面成形埋弧 焊 高生产率对接焊，难以双面 焊的对接焊 应用：平焊，长直焊缝，大直径焊缝。 不适合薄板、曲线焊缝。 （3）设备 焊接实例2: 3: 埋弧焊自动调节系统 n调节的必要性 要保持焊接参数稳定， 必须要有一种自动调 节系统，来消除或减
7、弱外界干扰的影响， 尤其是弧长的干扰， 因为弧长的微小变化 会带来电弧电压的明 显变化，所以自动调 节弧长就成为自动焊 机的特有任务。 电弧静态工作点的波动 3: 埋弧焊自动调节系统 电弧电压均匀调节 由于系统对粗丝的调节灵 敏度低反应慢，无法满 足参数稳定的要求； 弧长变动时和调节过程中 焊接电流有较大的变动 将造成焊缝成形不均， 这一点对于埋弧焊这种大 热输入量的焊接在保证熔 透稳定性方面是极为不利 的。 电弧调节 灵敏度角 度考虑， 电弧自身 调节系统 不适合使 用粗焊丝 它主要用在变速送丝并匹配陡降外特性的粗丝熔化焊。 电弧电压均匀调节原理 n当弧长波动引起焊接规范参数波动时，它 是利
8、用电弧电压作为反馈量，并通过一个 专门的自动调节装置，强迫送丝速度发生 变化。因为一般焊接规范下电弧电压和弧 长是呈正比的，如果弧长增加，电弧电压 就增大，通过反馈作用使送丝速度相应增 加，就会强迫弧长恢复到原来的长度从而 保持焊接工艺参数稳定。 电弧电压均匀调节和电弧自身调节作用的不同之处 电流与电压的调整方法 通过调节电源外特性来调整焊接电流； 通过调节送丝绐定电压来调整电弧电压。 4:生产率的提高高效焊接技术 为了提高生产效率，多丝埋弧焊出现 n Twin-arc: 两个焊丝，共用一个电源 n Tandem: 两个焊丝，各用自己独立的电 源两个电源 Twin - arc welding
9、Tandem arc Welding Tandem arc Welding A6 Tandem Subarc 5: SAW的熔敷率 对于不同直径的焊丝，推荐的电流和熔敷率 焊剂的消耗 kg/m Welding speed in m/h 6: 焊接参数对焊缝成形的影响 n焊接电流、焊接电压 n焊丝干伸长 n极性 n焊丝直径 n焊接速度 n焊丝倾角 n焊件倾斜 n坡口形状和间隙大小 n焊件厚度和焊件散热条件 焊接参数对焊缝成形的影响 焊接电流和电弧电压的影响 nHigher amperage gives deeper penetration nHigher voltage gives wider
10、penetration. The arc length gets extended. 焊接参数对焊缝成形的影响 焊接电流和电弧电压的影响 图3-7 焊接电流对焊缝成形的影响 图3-8 电弧电压对焊缝成形的影响 B-熔宽；H-熔深；a-余高 焊接参数对焊缝成形的影响 干伸长的影响 nLonger stick-out gives higher deposition rate, but also more shallow penetration. 焊接参数对焊缝成形的影响 极性和焊丝直径 nDeepest penetration with positive electrode. Normally,
11、the welding machine is equipped with DC positive electrode. nAt constant amperage, the penetration gets deeper with smaller wire diameter, due to the higher current density. 焊接参数对焊缝成形的影响 焊丝倾角对焊缝成形的影响 图3-9 焊丝倾角对焊缝成形的影响 (a)前倾；(b)后倾；(c)后倾角度的影响 焊接参数对焊缝成形的影响 焊件倾斜 图3-10 焊件斜度对焊缝成形的影响 a）上坡焊；b）上坡焊焊件斜度的影响；c）下坡焊；d）下坡焊焊件斜度的影响 焊接参数对焊缝成形的影响 坡口形状和间隙大小 坡口形状和间隙大小对焊缝成形的影响 7: 焊接过程中需要注意的问题 n焊缝必须是直的 n焊缝必须干净，事先用砂轮打磨 n焊丝的位置非常重要 n焊剂应该覆盖整个电弧 n焊剂应该干燥
