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1、焊接方法与设备,埋弧焊,常用焊接接头型式,焊缝的空间位置,埋弧焊,定义：埋弧焊是电弧在焊剂层下燃烧进行焊接的方法，由于电弧掩埋在焊剂层下燃烧，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，该方法又称为埋弧自动焊,埋弧焊的原理及特点,埋弧焊设备,埋弧焊的原理及特点,埋弧焊原理,埋弧焊的原理及特点,埋弧焊特点：1）熔敷速度快，焊接速度快，生产效率高；2）焊接质量好，焊缝金属的性能容易通过焊剂和焊丝的选配调整，焊缝表面光洁，焊后无需修磨焊缝表面；3）容易实现机械化自动化；4）无辐射和噪声，是一种安全、绿色的焊接方法；5）受焊接位置限制，常用于平焊和平角焊位置的焊接，不适合焊小、薄件；6）
2、不便观察，需要焊缝自动跟踪装置，对装配精度要求高，每层焊道焊接后必须清除焊渣；7）设备一次性投资大，需采用辅助装置。,埋弧焊的原理及特点,埋弧焊生产效率高：可使用大电流，从而功率、熔透深度及焊接速度增加；例如20mm的钢板不开坡口一次焊透。热量损失少，从而热效率提高，焊接速度大大提高，可达60-150m/h,而焊条电弧焊只有6-8m/h。,埋弧焊的原理及特点,埋弧焊分类：1）按电源种类：直流和交流2）按电极数目：单丝和多丝3）按电极形状：丝极和带极4）按送丝方法：等速送丝和变速送丝5）按行走方式：小车式、龙门式、悬臂式6）按自动化程度：半自动、机械化、自动7）按用途：通用型和专用型,埋弧焊工艺
3、,单丝埋弧焊焊接参数电流种类极性焊接电流 I （A）焊接电压 U（V）焊接速度 V（cm/min）焊丝直径 （mm）焊丝干伸长度 L（mm）典型的焊接参数：焊丝直径=4mm、焊接电流I=600A、焊接电压V=30V、焊接速度V=55cm/min选择焊接电流的经验公式： I=100200焊丝直径估计熔深的经验公式： I型焊缝，熔深 1mm/100A,Y型焊缝，熔深 0.7mm/100A。,焊接工艺参数对焊缝成形的影响,影响焊缝成型的主要因素是焊接电流、电弧电压、焊接速度，其他工艺参数包括焊丝伸出长度、焊剂颗粒度和堆散高度等。焊接电流是决定焊丝熔化速度、熔透深度和母材熔化量的最重要的参数。焊接电流
4、对熔透深度影响最大，焊接电流与熔透深度几乎是成直线正比关系。 见图2随着焊接电流的提高，熔深和余高同时增大，焊缝成形系数变小。为防止烧穿和焊缝裂纹，焊接电流不宜选得太大，但电流过小也会使焊接过程不稳定并造成未熔透或未融合，因此，焊接电流对于不开坡口对接焊缝，按所要求的最低熔透深度来选定即可。对于开坡口的焊缝填充层，焊接电流主要按焊缝最佳的成形为准则来选定。,图2,电弧电压对焊缝成形的影响,电弧电压与电弧长度成正比关系。在其他参数不变的条件下，随着电弧电压的提高，焊缝的宽度明显增大，而熔深和余高则略有减小。电弧电压过高时，会形成浅而宽的焊道，从而导致未焊透和咬边等缺陷的产生。此外焊剂的熔化量增多
5、，使焊波表面粗糙，脱渣困难。降低电弧电压，能提高电弧的挺度，增大熔深。但电弧电压过低，会形成高而窄的焊道，使边缘 融合不良。电弧电压对焊缝成形的影响 见图3焊接时为了获得成形良好的焊道，电弧 电压与焊接电流应相互匹配。当焊接电流 加大时，电弧电压应相应提高。,图3,焊接速度对焊缝成形的影响,焊接速度决定了每单位长度上的热输入能量。在其他参数不变的条件下，提高焊接速度，单位长度焊缝上的热输入能量和填充金属量减少。因而使熔深、熔宽及余高都相应地减少 见图4焊接速度太快，会产生咬边和气孔等缺陷，焊道外形恶化。如焊接速度慢，可能引起烧穿。如电弧电压同时较高，则可能导致横截面呈蘑菇形焊缝。而这种形状的焊
6、缝对人字形裂纹或液化裂纹敏感。图5显示出这种焊缝中产生的典型凝固裂纹。此外还会因熔池尺寸过大而形成表面粗糙的焊缝。为此，焊接速度应与所选定的焊接电流、电压适当匹配。,图4,图5,其他工艺参数对焊缝成形的影响,焊丝伸出长度焊丝的熔化速度由电弧热和电阻热共同决定的。电阻热是指伸出导电嘴的一段焊丝通过焊接电流时产生的加热量，因此焊丝的熔化速度与伸出长度的电阻加热成正比。焊丝伸出长度越长，电阻热愈大，熔化速度愈大，焊丝伸出长度对焊缝成形的影响很大，在较低的电弧电压下，增加焊丝伸出长度，焊道宽度变窄，熔深减小，余高增加。在焊接电流保持不变的情况下，加长焊丝伸出长度，可使熔化速度提高25%50%，因此，为
7、保证良好的焊道成形，加长焊丝伸出长度时，应适当提高电弧电压和焊接速度。在不要求较大熔深的情况下，可利用加长伸出长度来 提高焊接效率，而在要求较大熔深时不推荐加长焊丝伸出长度。为了保证焊缝成形良好，对于不同的焊丝直径推荐以下最佳焊丝伸出长度和最大伸出长度：1）对于直径2.0、2.5和3.2mm的焊丝，最佳焊丝伸出长度为30mm50mm;最大焊丝伸出长度为75mm。2）对于直径4.0、5.0和6.0mm的焊丝，最佳焊丝伸出长度为50mm80mm;最大焊丝伸出长度为125mm。,其他工艺参数对焊缝成形的影响,焊剂颗粒度细颗粒焊剂适用于大的焊接电流，能获得较大的熔深和宽而平坦的焊缝表面。如在低电流下使
8、用细颗粒焊剂，因焊剂层密封性较好，气体不宜逸出，而在焊缝表面留下斑点。相反，如在大电流下使用粗颗粒焊剂，则因焊剂层保护不良而在焊缝表面形成凹坑或出现粗糙的波纹。焊剂堆散高度焊剂堆散高度太薄或太厚都会在焊缝表面引起斑点、凹坑、气孔并改变焊道的形状。焊剂堆积高度太薄，电弧不能完全埋入焊剂中，电弧燃烧不稳定且出现闪光、热量不集中，降低焊缝熔深。如焊剂堆散层太厚、电弧受到熔渣壳的物理约束，而形成外形凹凸不平的焊缝，但熔深增加。因此焊剂层的厚度应加以控制，使电弧不再闪光，同时又能使气体从焊丝周围均匀逸出为准。按照焊丝直径和所使用的焊接电流，焊剂层的堆散高度通常在25mm40mm范围内，焊丝直径越大、电流
9、越高，焊剂堆散高度应相应加大。,焊丝倾角对焊缝成形的影响,焊丝的倾角焊丝的倾角对焊道的成形有明显的影响，焊丝相对于焊接方向可作向前和向后倾斜。顺着焊接方向倾斜称为前倾，背着焊接方向倾斜称为后倾，焊丝前倾时，电弧大部分热量集中于焊接熔池，电弧吹力使熔池向后推移，因而形成熔透深、余高大，熔宽窄的焊道。而焊丝后倾时，电弧热量大部分集中于未熔化的母材，从而形成熔深浅、余高小、熔宽大的焊道。表1列出焊丝倾角对焊道成形的影响。,埋弧焊焊前准备,埋弧焊焊前准备工作包括：.焊接坡口的制备.焊材的准备：埋弧焊用焊材（焊剂和焊丝）焊前应作适当的处理。碳钢埋弧焊时，熔炼焊剂在焊前应进行200 250烘培12h，以消
10、除焊剂中的水分，防止焊接过程中气孔的形成。低合金钢埋弧焊时，烧结焊剂应在300350烘培12h ，消除焊剂中的水分，降低焊缝中的含氢量，保证焊缝不致出现白点、氢致裂纹等缺陷。焊剂在焊前彻底烘干是低合金钢埋弧焊焊前准备工作的重要环节。在实际生产中，经常出现因焊剂未烘干或烘干不良而导致焊缝或热影响区的氢致裂纹。在湿度较大（超过85%）的工作环境下，熔炼焊剂在大气中存放24h，烧结焊剂在大气中存放8h后就应按规定的烘干制度重新进行烘干。3.焊接接头的组对：埋弧焊接头的组装状况对焊接质量有很大影响。对接接头的间隙和错边在很大程度上影响着焊缝的熔透和外表成形，焊接前应仔细认真检查。4.引弧板和引出板的设
11、置埋弧焊焊缝引弧端和收弧端的焊道成形和质量总是比焊接过程稳定后形成的焊道差得多，特别是在厚板纵缝焊接时，在焊缝始端和终端引弧点和收弧坑层层重叠，而大大降低了焊缝的质量，因此，引弧点和收弧坑部位的焊缝金属必须切除。,埋弧焊焊前准备,为节省焊件的用料，在焊缝的始端和末端分别装上引弧板和引出板是实际生产中最常用的方法。引弧板和引出板的大小应足以堆积焊剂并使引弧点和弧坑落在正常焊缝之外。如焊件纵缝开一定形状的坡口，则引弧板和引出板也应开相应的坡口，如图6所示。,6,图 6 引弧板和引出板的形状和安装,埋弧焊的操作技术,引弧引弧时，通常先将光洁的焊丝端向下缓慢送进，直到与工件表面正好接触为止。然后撒上焊
12、剂准备引弧。启动接通焊接电源后，开始正常的焊接过程。采用这种引弧法时应注意焊丝端无残留熔渣，工件表面无氧化皮和铁锈，露出金属光泽，否则不宜引弧成功。收弧埋弧焊时，由于焊接熔池体积较大，收弧后会形成较大的弧坑，如不作适当的填补，弧坑处往往会形成放射性的收缩裂纹也称弧坑裂纹。因此焊接结束前的收弧过程非常重要。电弧长度的控制在埋弧焊过程中，控制电弧长度保持给定的恒定值是获得成形良好焊缝的必要条件。埋弧焊与其它熔焊方法一样，电弧长度决定了电弧电压。在埋弧焊时电弧长度是不可见的，因此控制电弧长度只有通过电弧电压来实现。为此每台埋弧焊机的操作仪表上都应装备电流表和电压表。电流、电压表应定期校验，表所指的值
13、与实际值的误差不应超过 3%，以使焊接操作者能按表值正确调整电弧电压或焊接电流，来控制电弧长度。,埋弧焊对接时焊丝的调整,焊丝位置的调整埋弧焊时，焊丝相对于接缝和工件的位置也很重要。不合适的焊丝位置会引起焊缝成形不良，导致咬边、夹渣和未焊透等缺陷的形成，因此，焊接过程中应随时调整焊丝的位置，使其始终保持在所要求的正确位置上。焊丝的位置包括焊丝中心线与接缝中心线的相对位置，焊丝相对于接头平面的倾斜角，焊丝相对于焊接方向的倾斜以及多丝焊时焊丝之间的距离和相对的倾斜。在薄板对接焊和厚板开坡口焊缝根部焊道焊接时，焊丝的中心垂线必须对准接缝的中心线，如图7-1所示。如焊丝偏离接缝中心线超过容许范围，则很可能产生未焊透。在焊接不等厚对接接头时，焊丝应适当向较厚板侧偏移一定距离，以使接头两侧均匀熔合。,图 7-1 焊丝与接缝的相对位置,埋弧焊船型焊时焊丝的调整,焊丝位置的调整在现代的埋弧焊装置中均装有焊头跟踪系统（红外线），焊丝/侧壁间距调定后，焊接过程中焊丝的位置通过指示跟踪始终保持在正确的位置，从而获得高质量的无缺陷的焊缝。见图7-2,7-2,埋弧焊焊接电流与电压的匹配关系,埋弧焊施工工艺参数（参考）,埋弧焊施工工艺参数（参考）,
