第三章埋弧焊

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1、项目三 埋弧焊 任务3-1 埋弧焊的原理、特点及设备 一、埋弧焊工作原理埋弧焊是利用埋在焊剂中的焊丝与焊件之间的电弧所产生的 热量熔化焊丝、焊剂和焊件并形成焊缝的一种焊接方法。二、埋弧焊的特点及应用 1.埋弧焊的优点 （1）焊接生产效率高（IV）可使用大电流焊接，同时因电弧加热集中，熔透深度及焊 丝熔化速度增加； 例如单丝埋弧焊可一次焊透20mm以下I型坡口钢板； 热量损失少，从而热效率提高，焊接速度大大提高，单丝 埋弧焊的焊接速度可达3050m/h,而焊条电弧焊只有68m/h ；（2）焊接质量好保护效果好（焊剂、熔渣保护）空气中的氮、氧难以侵入， 提高了焊缝金属的强度和韧性；由于焊接速度快，

2、热输入相对减 少，热影响区的宽度比焊条电弧焊小，有利于减小焊接变形及防 止近缝区金属过热。熔池金属凝固速度慢（冶金反应、成份稳定 、缺陷少）； 焊接过程自动化，焊缝表面光洁、平整、成形美观。（3）改善焊工的劳动条件机械化操作，埋弧不见弧光不需面罩，烟尘、气体少。（4）节约焊接材料及电能熔深大，可不开或少开坡口，减少了焊缝中焊丝的填充量， 节省因加工坡口而消耗的母材。飞溅极少，无焊条头的损失， 节省焊接材料。热量集中，且利用率高，因此单位长度焊缝所 消耗的电能大为降低。 （5）焊接范围广能焊接碳钢、低合金钢、不锈钢，还能焊接耐热钢及铜合金 、镍基合金等有色金属。并且还可以进行磨损、耐腐蚀材料的

3、堆焊。但不适用于铝、钛等氧化性强的金属和合金的焊接。 2.埋弧焊的缺点 （1）采用颗粒状焊剂保护，只适用于平焊或倾角 不大的位置及角焊位置焊接，其他位置需采用特殊 装置。 （2）不能直接观察电弧与坡口的相对位置，容易产生 焊偏及未焊透，也不能及时调整焊接工艺参数，需要采 用焊缝自动跟踪装置保证焊炬对准焊缝不焊偏。（3）焊接电流较大，电弧的电场强度较高，当电流 小于100A时，电弧的稳定性较差，因此不适于厚度小 于1mm的薄件的焊接。（4）焊接设备复杂，维修保养难度大。只适用于直 的长焊缝和环形焊缝的焊接，无法焊接形状不规则的 焊缝。三、埋弧焊的自动调节原理 1.埋弧焊自动调节的必要性焊条电弧焊

4、靠焊工通过观察，对焊接工艺参数进行 调节并保持其稳定；埋弧焊必须具有自动调节作用来 代替人工调节作用，保持焊接工艺参数的稳定。2.埋弧焊自动调节的目标 埋弧焊的焊接工艺参数主要有焊接电流和电弧电压等。 焊接电流和电弧电压是由电源的外特性曲线和电弧静特 性曲线的交点确定的。 因此，凡是影响电源外特性曲线和电弧静特性曲线的因 素，都会焊接电流和电弧电压的稳定电弧长度是影响电弧静特性曲 线的主要因素。焊件表面不平整、装配质量差 、有定位焊缝等都会是弧长发生 变化。 电网电压是影响电源外特性曲 线的主要因素。附近大容量的用电设备的突然 启动或停止都会造成电网电压波 动。 弧长变化对焊接电流和电弧电 压

5、的影响最为严重 埋弧焊的自动调节以消 除电弧长度变化的干扰 为目标UIU1 U2L1I 1I 2L2弧长变化的影响IUI2I1O2O1 L1网压波动的影响3.埋弧焊自动调节的方法 电弧长度发生变化时，希望能迅速得到恢复。 埋弧焊的电弧长度由焊丝送给速度和焊丝熔化速度 决定的。当焊丝送给速度和焊丝熔化速度相等时， 电弧长度才可能保持稳定。 当电弧长度发生变化时，可通过两种方法调节： 一是改变送丝速度；二是调节焊丝熔化速度。根据上述两种不同的调节方法，埋弧焊有两种形式： 一是等速送丝形式（改变焊丝熔化速度消除弧长干扰） 焊机型号有：MZ11000 二是送丝速度随电弧电压变化的变速送丝形式（改变送

6、丝速度消除弧长干扰） 3.2 埋弧焊设备 一、埋弧焊机的分类 （1） 按用途分：通用焊机：小车式埋弧焊机等专用焊机：埋弧角焊机、埋弧堆焊机 （2）按送丝方式分：等速送丝埋弧焊机：细焊丝高电流密度条件焊接变速送丝埋弧焊机：粗焊丝低电流密度条件焊接 （3）按焊丝数目和形状分：单丝埋弧焊机、多丝埋弧焊机、带状电极埋弧焊机单丝埋弧焊机应用最多，带状电极埋弧焊机用于大面积堆焊 （4）按焊机结构形式分：小车式、悬挂式、车床式、门架式悬臂式等。小车式和悬臂式应用最多。 焊机类型虽多，按自动调节原理都可归纳为：电弧自 身调节的等速送丝埋弧焊机和电弧电压自动调节的变 速送丝埋弧焊机 2.埋弧焊机的组成 由焊接电

7、源、机械系统（送丝机构、行走机构、导电嘴、焊丝 盘、焊剂漏斗等）、控制系统（控制箱、控制盘）等部分组成 （1）焊接电源 有交流电源和直流电源。 直流电源：适用于小电流、快速引弧、短焊缝、高速焊接及焊 剂稳弧性较差和对工艺参数稳定性要求较高的场合。 交流电源：适用于大电流及直流偏吹严重的场合。 埋弧焊电源的额定电流一般为5002000A。 要求有缓降或陡降的外特性，负载持续率100 （2）机械系统 送丝机构：包括送丝电动机及传动系统、送丝滚轮和矫直滚轮 行走机构：包括行走电动机及传动系统、绝缘橡胶行走轮及离合器 （3）控制系统 包括送丝控制、行走控制、引弧熄弧控制等 3.埋弧焊辅助设备 主要有焊

8、接操作机、焊接滚轮架、焊剂回收装置等二、等速送丝式埋弧焊机 1.等速送丝式埋弧焊机的工作原理 根据电弧的自身调节作用，通过改变焊丝的熔化速度，使变 化的弧长很快恢复正常，来保证焊接过程的稳定。 （1）电弧自身调节作用 受到外界干扰使电弧长度发生变化时，会引起焊接电流和焊 接电压的变化，尤其是焊接电流的显著变化，从而引起焊丝 熔化速度的自行变化，使电弧长度恢复至原来长度而稳定燃 烧的作用称为电弧自身的调节作用。O2O1I1I2U1U2C等熔化速度曲线（熔 化速度不变，且恒等 于送丝速度） （2）影响电弧自身调节性能的因素 焊接电流 电源外特性IUl1l21 2 I2 I1焊接电流和电源外特性的影

9、响 结论：等速送丝式埋弧焊机的焊接电源，要求有缓降 的电源外特性。 靠电弧自身调节的等速送丝式埋弧焊机无法消除电网 电压的波动对焊接参数的影响 2.MZ11000型埋弧焊机 （1）焊接小车： （2）控制箱： （3）焊接电源：采用BX21000型同体式弧焊变压器，有时也采用具有缓降外特性的弧焊整流器。参数 / 型号MZ1800MZ11000MZ11250MZ11600MZ12000额定输入容量 （kva）597495120180额定输入电压三相 380V 50Hz额定焊接电流（a）8001000125016002000电流调节范围 （A）10080015010001501250200160020

10、02000空载电压（v)855焊接电压 （v)24442644264428442844额定负载持续率100焊丝直径 （mm）3536363638送丝速度（弧压30V时）30120m/h焊接速度（m/h）1570157515951510515105自动焊接装置可移式焊缝平面最大倾斜角度10焊嘴升降调节距离085mm焊丝盘可容纳焊丝重量12kg焊剂漏斗容量12L三、变速送丝式埋弧焊机 1.变速送丝式埋弧焊机的工作原理12GW1W2MRRPUUhUgW1和W2的磁通1 、 2方向相反 1取决于给定电 压 2取决于电弧电 压的反馈 2 1时，电机 正转焊丝下送 2 1时，焊丝下送，直 至送丝速度等于焊

11、丝熔化速度。 （1）变速送丝式埋弧焊机的工作过程 （2）电弧电压自动调节作用O2O1I1I2U1U2A电弧电压自动调节静特 性曲线（曲线上任一点 熔化速度等于送丝速度 ），不同的点对应着不 同的送丝速度。l1l2 电弧电压自动调节作用： 受到外界干扰，使电弧长度发生变化时，会引起电弧电压的 变化，从而使焊丝送给速度相应改变，达到恢复原来电弧长 度而稳定燃烧的作用，称为电弧电压自动调节作用。 电网电压升高时，外特性曲线上移 ，电网电压变化的瞬间，弧长尚未 变动，使电弧从原来的稳定燃烧点 O1，暂时移到O1点，但由于电流 增大，送丝速度小于熔化速度，电 弧变长直至新的稳定燃烧点O2。由于O2点在电

12、弧电压自动调节静 特性曲线上，满足送丝速度等于熔 化速度的要求，所以电弧不会恢复 到原来的稳定燃烧点O1，使得焊接 工艺参数不能恢复原来的状态 （3）影响电弧电压自动调节性能的因素 主要是电网电压的波动U1U2O2O1I1I212O1 但是由于电弧电压自动调节静特性曲线近似水平，因此电网电 压的波动对电弧电压影响很小；对焊接电流影响较大，陡降外 特性电源引起的焊接电流变化比缓降外特性电源小，为避免电 网电压波动引起焊接电流较大变化，变速送丝式埋弧焊机应采 用陡降外特性的焊接电源。 2.MZ1000型埋弧焊机 组成：由焊接小车、控制箱和焊接电源组成。四、等速送丝式埋弧焊机与变速送丝式埋弧焊机的比

13、较比较内容MZ11000MZ1000自动调节原理电弧自身调节电弧电压自动调节控制电路及机构较简单较复杂送丝方式等速送丝变速送丝电源外特性缓降外特性陡降外特性电流调节方式调节送丝速度调节电源外特性电压调节方式调节电源外特性调节给定电压使用焊丝直径细丝1.63粗丝35五、埋弧焊机常见故障及处理 见表32作 业 （一）1、4、5 （一）8、10（三）1 3.3 埋弧焊的焊接材料 一、焊丝和焊剂的作用及分类 1.焊丝 按焊丝结构不同可分为：实芯焊丝、药芯焊丝常用的是实芯焊丝；药芯焊丝只用在某些特殊场合。按被焊材料不同可分为：碳素结构钢焊丝、合金结构钢焊丝、不锈钢焊丝等。 序号钢 种牌 号序号钢 种牌

14、号 1 碳 素 结 构 钢H08A12 合 金 结 构 钢H10Mn2MoVA 2H08E13H08CrMoA 3H08Mn14H08CrMoVA 4H08MnA15H30CrMoSi 5合 金 结 构 钢H10Mn216不 锈 钢H0Cr14 6H08MnSi2A17H1Cr13 7H10MnSi18H00Cr21Ni10 8H10MnSiMo19H0Cr21Ni10Ti 9H10MnSiMoTiA20H1Cr19Ni9 10H08MnMoA21H1Cr24Ni13 11H08Mn2MoA22H1Cr26Ni921含碳量 0.1% 2.焊剂 埋弧焊时，能够熔化形成熔渣和气体，对熔化金属起保护

15、 作用，并进行复杂的冶金反应的颗粒状物质叫焊剂。 （1）焊剂的作用 产生气体和熔渣，保护电弧和熔池。 对焊缝金属渗合金，改善焊缝的化学成分，提高力学性能。 改善焊接工艺性能，使电弧稳定燃烧，脱渣容易，焊缝成形美观。 （2）焊剂的分类 埋弧焊剂按制造方法不同分为:熔炼焊剂、烧结焊剂和粘接焊剂。 熔炼焊剂：由各种矿物原料混合后，在电炉中经熔炼，再倒 入水中粒化而成的焊剂。颗粒强度高，化学成分均匀，是目前应用最多的一类焊剂，缺点是熔炼过程烧损严重，不能依靠焊剂向焊缝金属大量渗入合金元素。 烧结焊剂：按一定比例配料后，加入粘接剂，搅拌后在高温（4001000）下烧结而成的焊剂。 粘接焊剂：按一定比例配料后，加入粘接剂，搅拌后在低温（400以下）烘干而成的焊剂，以前也叫陶瓷焊剂。非熔炼焊剂（烧结焊剂、粘接焊剂），化学成分不 均匀，脱渣性好，由于没有经过熔炼，可通过焊剂向焊 缝金属大量渗入合金元素，增大焊缝金属的合金化。非熔炼焊剂（特别是烧结焊剂）主要应用于焊接高 合金钢和堆焊。 按化学成分分类：有高锰焊剂、中锰焊剂、低锰焊 剂和无锰焊剂等；并根据焊剂中氧化锰、二氧化硅和 氟化钙含量的高低，分成不同的焊剂类型。二、焊丝和焊剂的型号及牌号 1.焊丝的牌号 根据GB/T149571994熔化焊用钢丝、YB/T5092 1996焊接用不锈钢丝规定。 实芯焊丝的牌号表