《焊接技术及自动化专业精品课程焊接方法和设备正确使用》由会员分享，可在线阅读，更多相关《焊接技术及自动化专业精品课程焊接方法和设备正确使用（75页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、焊接方法和设备正确使用 焊接技术及自动化专业精品课程 任务3埋弧焊方法与设备使用 SAW 重点 埋弧焊的焊接材料 焊丝 焊剂及其匹配选用 埋弧焊工艺 难点 埋弧焊的自动调节原理 焊接工艺的确定 学习建议 对埋弧焊的自动调节原理 清楚其两种调节途径及适用范围即可 对埋弧焊设备 除了关注焊机本身 同时也要关注与之相配的辅助设备 埋弧焊的工艺相对比较复杂 考虑解决工艺问题时 应注意养成技术要求 生产条件 焊接性分析 工艺方案 具体工艺参数及措施的科学思维方法和工作程序 埋弧焊工艺的编制主要不是通过课堂教学 而是应通过课外的综合活动性课程 进行相应焊接工艺制订的练习才有较好的效果 埋弧焊是目前广泛使用
2、的一种生产效率较高的机械化焊接方法 它与焊条电弧焊相比 虽然灵活性差一些 但焊接质量好 效率高 成本低 劳动条件好 一 埋弧焊的焊接过程及原理电弧在焊剂层下燃烧以进行焊接的熔化极电弧焊方法 由于电弧掩埋在焊剂下 弧光不外露 因此称为埋弧焊 该方法都为自动焊接方法 因此 该方法又称为焊剂层下自动电弧焊或埋弧自动焊 点击看埋弧焊视频 埋弧焊过程动画 第一节埋弧焊的原理及特点 埋弧焊接过程 二 埋弧焊的特点 优点 生产效率高焊接质量好焊接成本低劳动条件好 根据GB T5185 1985 金属焊接与钎接方法在图样上的表示方法 埋弧焊的标注代号为12 其中单丝极埋弧焊 121 带极埋弧焊 122 多丝埋
3、弧焊 123 加金属粉埋弧焊 124 药芯焊丝埋弧焊 125 缺点 难以全位置焊接 平 横 对焊前装配要求高 衬垫 不适宜焊接薄板 短缝设备费用高适焊材料有限 焊有色金属困难 焊缝的冲击韧性普遍不好 生产效率高 I v 可用大电流 高电流密度 从而功率 熔透深度及Vm增加 例如20mm钢板I型坡口一次焊透 电弧被掩埋 热量损失少 热效率高达90 电弧焊中最高 焊接速度大大提高 可达60 150m h 而焊条电弧焊只有6 8m h 焊接质量好 保护效果好 焊剂 熔渣保护 还原性气分 熔池金属凝固速度慢 冶金反应 成份稳定 缺陷 自动控制保持弧长处于一定值 焊接成本低电流大 熔深大 可使用I型或者
4、小角度坡口 节省加工坡口时间 减少填充金属量飞溅少焊丝长热量集中 热效率高 单位长度消耗电能少 劳动条件好自动化虽大I 但埋弧 弧光 烟尘 气体 热辐射几乎没有 三 埋弧焊的分类及应用范围 1 分类 2 应用 1 焊缝类型和焊件厚度凡是焊缝可以保持在水平位置 或倾斜度不大的工件 不管是对接 角接和搭接接头 都可采用 如平板的拼接缝 圆筒形工件的纵缝和环缝 各种焊接结构中角缝和搭接缝等 除了厚度在5mm以下的工件由于容易烧穿 埋弧焊用得不多外 较厚的工件都适于用埋弧焊焊接 目前 埋弧焊焊接的最大厚度已达650mm 2 结构具有长而规则焊缝的大型结构 如船舶 压力容器 桥梁 起重机械等 3 位置平
5、 横位置 4 焊接材料种类适宜焊接 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 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 总之 适宜于埋弧焊的范围是很广的 最能发挥埋弧焊快速 高效特点的生产领域 是造船 锅炉 化工容器 大型金属结构和工程机械等工业制造部门 是当今焊接生产中普遍使用的焊接方法之一 焊接实例1 焊接实例2 焊接实例3 焊接实例4 埋弧焊的焊接现象 埋弧焊的特殊性导致焊接电弧不能被直接观察
6、 为此人们出现过对该方法的一些误解 如开始人们认为电流流过液态熔渣产生的电阻热对母材熔化 埋弧焊电弧处在焊剂层下 电弧引然后 金属和焊剂的蒸汽及分解气体围绕电弧形成一个气泡 电弧在这个气泡中燃烧 肉眼观测不到气泡和电弧 需要通过X射线透视才能了解电弧区所发生的现象 第二节埋弧焊的自动调节原理 一 埋弧焊的自动调节1 埋弧焊稳定工作的基本概念维持电弧稳定燃烧和保持焊接参数 主要是I U 稳定不变 此时送丝速度Vf 熔化速度Vm 稳定性的条件电源外特性与电弧静特性必须有交点 且交点处电弧静特性曲线的斜率大于电源外特性曲线的斜率 埋弧焊电源外特性必须是下降特性 2 埋弧焊自动调节的必要性焊接过程中许
7、多不稳定因素如 弧长波动 焊件不平 装配不良 定位焊点 送丝速度不均匀 网压波动 供电网络中大容量用电设备突然启动或停止 等 会影响电弧工作点 焊接参数 尤其是电弧电压 的稳定 从而影响焊缝质量 3 调节的目标与方法 调节途径 保证Vf与Vm相等 调节方法 调节Vm调节Vf 调节的焦点 保持弧长稳定 主要目标 消除电弧长度变化的干扰 埋弧焊弧长由Vf与Vm共同决定的 焊丝的熔化速度与I和U存在一定的关系等熔化速度曲线 电弧的稳定工作曲线 系统的静特性曲线 二 熔化极电弧自身调节系统 1 弧长波动 此时Vf不变 实质 等速送丝时 弧长变化导致I变化 进而导致Vm的变化而使得弧长恢复 2 网压波动
8、 等速送丝 电弧自身调节系统无法消除网压波动对于焊接参数的影响 自身调节系统对电源外特性要求 缓降或平特性的焊接电源 选择原因 弧长变化引起I变化大 Vm变化快 自身调节快 网压波动 弧长变化小 三 电弧电压反馈自动调节系统 必要性埋弧焊通常采用比较粗的焊丝 直径一般在4mm以上的居多 如果仍然依靠电弧自身的调节保证弧长的稳定 则由于系统对粗丝的调节灵敏度低 反映慢 无法满足参数的稳定调节 另外 弧长变化和调节过程中 电流的变动比较大 焊缝成形不均匀 宽度 深度方向 实质利用电弧电压作为反馈量 通过转速调节机构 调节器 迫使Vf改变 把焊接参数调节到原来的数值 调节器的静态特征方程为 1 弧长
9、波动电压调节与自动调节双重机制 调节器分类 发电机 电动机电弧电压反馈自动调节器晶闸管电弧电压反馈自动调节器 2 网压波动 电压反馈调节系统对电源外特性要求 陡降特性的焊接电源 选择原因 焊接电流变化小 稳定 1 熔化极电弧自身调节系统调节思路 采用等速送丝系统 即焊接过程中保持Vf不变 当外部干扰使电弧长度 电弧电压 发生变化时 比如拉长 则促使焊接电流产生相应变化 变小 由于Vf不变 焊丝的熔化就会变化 比原来变慢 最后电弧长度就缩短回来 电弧电压降低 熔化极电弧焊只要满足电源外特性曲线斜率小于电弧静特性曲线的斜率 就能产生这样的自动调节作用 特点 优点 设备简单 无须另加专门的调节机构缺
10、点 调节灵敏度取决于电流密度 粗丝调节灵敏度低适用场合 细丝 约0 8 3 0mm 焊接 平 缓降 外特性电源典型焊机 MZ1 1000 2 电弧电压反馈自动调节系统调节思路 焊接过程中保持电流 Vm 不变 同时把电弧电压反馈回送丝电机 当外部干扰使电弧长度 电弧电压 发生变化时 比如拉长 电弧电压增加 则反馈回送丝电机的电压产生相应变化 也升高 促使送丝速度变化 增加 由于焊接电流 Vm 不变 最后电弧长度就会逐渐被压缩 电弧电压降低 焊接过程中送丝速度会产生变化 变速送丝系统 特点 优点 不论粗 细丝 调节灵敏度均高缺点 须另加专门的调节机构 设备复杂适用场合 粗丝 约3 0 6 0mm
11、焊接 陡降外特性电源典型焊机 MZ 1000 以上是采用电气系统的传统焊机的两种调节系统 现在生产的焊机多已采用电子调节系统 设备 线路 更复杂 但体积 重量降低而调节的精度 灵敏度更高 另外 自动调节系统的设计还要考虑调节的灵敏度和精度问题 第三节埋弧焊设备 一 埋弧焊机的功能与分类 1 功能 焊接过程 引弧 焊接 熄弧停焊 均是自动完成 主要功能 1 建立电弧 提供电能 2 向焊接区送进焊丝 保证弧长和工艺参数不变 稳弧 3 使电弧沿接缝移动 保证行速 4 在电弧前方铺撒焊剂 5 控制引弧 焊接 熄弧停焊的全部操作 编号 参见GB T10249 1988 电焊机型号编制方法 详见机械工程标
12、准手册焊接与切割卷 如MZJ2 1000 额定电流为1000A的横臂式交流埋弧自动焊机 2 分类 按送丝方式 等速 变速 按工作需要 焊车式 悬挂式 车床式 悬臂式 门架式等 二 埋弧焊机的结构特点 1 送丝机构 包括 送丝电动机及传动系统 送丝滚轮 矫直滚轮 应能可靠的送进焊丝并有较宽的调速范围 以保证电弧稳定 2 焊车行走机构 包括 行走电动机及传动系统 行走轮 离合器 3 焊接电源 新式焊机用逆变电源 体积小 重量轻 能耗低 多用交流电源 减小电弧磁偏吹 薄板多采用直流电源 埋弧焊多用较粗的焊丝 常用电弧电压自动调节的变速送丝式焊机 陡降外特性电源 细丝时可用电弧自身调节的等速送丝式焊机
13、 缓降外特性电源 电源容量从500A到2000A 4 控制系统 包括 送丝拖动控制 行走拖动控制 引弧和熄弧自动控制等 5 导电嘴 引导焊丝的传送方向 可靠地传导电流 要有良好的导电性与耐 磨性 一般由Cu合金制作 导电嘴有滚动式 夹瓦式和管式 以夹瓦式多见 6 机头调节机构 可使焊机适应多种焊缝位置的焊接并使焊丝对准焊缝 要有足够的自由度 通用焊机 小车式 通常用于平板的拼接和工字 T形 箱形梁的角缝等简单构件的焊接 筒体的纵 环缝和复杂结构的焊接还要升降机构和焊接滚轮架 变位机 的配合 滚轮架 用于圆筒形结构焊缝的焊接 变位器 用于把焊缝置于平焊位置 升降机构 用于提升机头 焊剂垫 用于在
14、背面承托熔池 有带式 盘式和热固化焊剂垫等多种形式 夹紧机构 用于固定焊件 多用于专机上 另外 在有的埋弧焊机 特别是各种专机 上还会有焊剂回收装置和焊缝跟踪传感器等 三 辅助设备 四 典型埋弧焊机 MZ 1000型 变速送丝式 采用发电机 电动机反馈调节器自动调节 1 焊机结构 1 焊接小车 2 控制箱 3 焊接电源 2 电路原理 1 焊接电源控制电路 2 送丝拖动电路 3 焊接小车拖动电路 3 焊机操作流程 4 MZ 1 1000 改进型晶闸管整流变速送丝式埋弧焊机 配用直流弧焊电源 外加刮擦起弧和定电压熄弧功能 五 埋弧焊机的使用维护及常见故障的排除 为保证焊接过程顺利进行 提高生产率和
15、焊接质量 延长焊机使用寿命 应正确使用焊机并对其进行经常性的保养维护 使其处于良好的工作状态 第四节埋弧焊的焊接材料与冶金过程 一 埋弧焊的焊接材料及选用 1 焊丝 wire 参见GB T14957 1994 熔化焊用钢丝 YB T5092 1996 焊接用不锈钢丝 及GB T10045 1998 碳钢药芯焊丝 GB T17493 1998 低合金钢药芯焊丝 标准的详细内容 见 机械工程标准手册焊接与切割卷 即导电又是填充金属 选用最主要的考虑 焊丝中的Si Mn含量 表面镀一薄层Cu 防生锈并使导电嘴与焊丝间导电更可靠 提高电弧稳定性 成盘供应 防止局部弯曲或在焊丝盘上相互重叠 影响正常送丝
16、 破坏焊接稳定 严重导致中断 2 焊剂 flux 造渣 隔绝空气 控制焊缝金属化学成分 保持焊缝金属力学性能 防止缺陷产生 要有良好的稳弧性 形成熔渣要有合适的密度 粘度 熔点 颗粒度 透气性 保证成形良好 型号 参见GB T5293 1999 埋弧焊用碳钢焊丝和焊剂 GB T12470 1990 低合金钢埋弧焊用焊剂 及GB 7854 1999 埋弧焊用不锈钢焊丝和焊剂 牌号 熔炼焊剂HJ 烧结焊剂SJ 熔炼焊剂 将配制好的原料在电炉中溶解 冷却后加以粉碎制备成的焊剂 呈玻璃状 成分均匀 颗粒强度高 吸水少 易储存 不能添加大量合金元素 熔炼焊剂的优点 焊缝外表美观 不吸湿 使用前不需要干燥 未熔化的焊剂可重复利用 缺点 无法加入脱氧剂和铁合金 烧结焊剂 制备过程 混合加入粘结剂烘干烧结 400 1000 粉碎筛选 烧结焊剂的优点 大电流下焊接操作性好 适合焊接厚板 生产效率高 焊缝金属性能特别是冲击韧性优良 易于加入合金元素 消耗少 经济性好 对不同的电流范围有较好的适应性 缺点 吸潮 要在350 400 烘干 碳钢药芯焊丝 低合金钢药芯焊丝 1 2 1 4 1 6 2 0 2 4
