第二章-埋弧焊(焊工工艺-第版)课件.ppt

第二章第二章埋弧焊埋弧焊第一节概述一、埋弧焊1、定义：利用电弧作为热源的高效机械化焊接方法焊接时电弧掩埋在焊剂层下燃烧，电弧光不外露而得名2、过程：埋弧焊的焊接过程如图所示焊接时电源的两极分别接在导电嘴和焊件上，焊丝通过导电嘴与焊件接触，在焊丝周围撒上焊剂，然后起动电源，电流经过导电嘴、焊丝与焊件构成焊接回路第一节概述图-埋弧焊焊接过程a)焊接过程b)纵向剖面c)横向剖面1焊剂2焊丝3电弧4金属熔池5熔渣6焊缝7工件8渣壳9焊剂漏斗10送丝滚轮11导电嘴第一节概述二、埋弧焊的特点1.主要优点(1)焊缝质量高1)埋弧焊的电弧被掩埋在颗粒状焊剂及其熔渣之下，电弧及熔池均处在渣相保护中，保护效果比气渣保护的焊条电弧焊好2)大大降低了焊接过程对焊工操作技能的依赖程度，焊缝化学成分和力学性能的稳定性较好第一节概述(2)生产率高 1)电流从导电嘴导入焊丝，与焊条电弧焊的焊条导电位置相比，导电的焊丝长度(伸出长)短而稳定，又不存在焊条药皮成分受热分解的限制，因此埋弧焊时焊接电流和电流密度均较焊条电弧焊明显提高，使其电弧功率、熔深能力、焊丝熔化速度都相应增大2)焊剂和熔渣的隔热保护作用使电弧热辐射散失极小，飞溅损失也受到有效制约，电弧热效率大大提高，因此，埋弧焊的焊接效率明显高于焊条电弧焊。

3)劳动条件好这是因为埋弧焊无弧光辐射，焊工的主要作用只是操纵焊机，使埋弧焊成为电弧焊方法中操作条件较好的一种方法第一节概述2.主要缺点(1)难以在空间位置施焊这主要是因为采用颗粒状焊剂，埋弧焊通常只适用于平焊或倾斜度不大的位置及角焊位置的焊接2)难以焊接易氧化的金属材料这是因为焊剂的主要成分为MnO、SiO2等金属和非金属氧化物，具有一定的氧化性，故难以焊接铝、镁等对氧化性敏感的金属及其合金3)对焊件装配质量要求高由于电弧埋在焊剂层下，操作人员不能直接观察电弧与坡口的相对位置，当焊件装配质量不好时易焊偏而影响焊接质量4)不适合焊接薄板和短焊缝这是因为埋弧焊电弧的电场强度较高，电流小于100A时电弧稳定性不好，故不适合焊接太薄的焊件第一节概述三、埋弧焊的应用范围(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焊件，不管是对接、角接和搭接接头，都可以用埋弧焊焊接，如平板的拼接缝、圆筒形焊件的纵缝和环缝、各种焊接结构中的角接缝和搭接缝等埋弧焊可焊接的焊件厚度范围很大一般厚度在5mm以上的焊件都适用于埋弧焊焊接目前，企业采用埋弧焊焊接产品的厚度已达200mm以上，加长导电嘴还可以提高埋弧焊焊接材料的厚度。

第一节概述(2)材料焊接种类随着焊接冶金技术和焊接材料生产技术的发展，适合埋弧焊的材料已从碳素结构钢发展到低合金结构钢、不锈钢、耐热钢以及某些非铁金属，如镍基合金、铜合金等铸铁一般不能用埋弧焊焊接因为埋弧焊电弧功率大，产生的热收缩应力很大，铸铁焊后很容易形成裂纹铝、钛及其合金因还没有适当的焊剂，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第二节埋弧焊的冶金过程特点及焊接材料一、冶金过程特点 1)电弧和焊接熔池在熔化了的焊剂所形成熔渣包围下获得可靠保护，有效地防止了空气的入侵，使焊缝金属中含氧量及含氮量均降低，因而焊缝金属塑性良好2)渣相反应能有效地控制焊缝金属的化学成分渗锰渗硅：当焊剂中MnO、SiO2含量足够高时，下列冶金反应可使焊缝金属的Mn、Si含量明显提高，因而焊缝的抗裂性和力学性能提高2Fe+(SiO2)2(FeO)+Si第二节埋弧焊的冶金过程特点及焊接材料脱碳：由于焊剂中不含碳的成分，高温下碳与氧的亲和力介于锰与硅之间，因此埋弧焊冶金过程会造成一定量碳元素烧损，且随焊丝中含碳量的增大而加剧，过量时会导致产生CO气孔脱氢：母材、焊丝表面的锈污及焊剂吸潮增加的水分是埋弧焊产生氢气的主要原因。

3)焊剂中含硫、磷量稍高时，会造成焊缝金属含硫、磷量的增加而导致热裂、冷裂倾向增强，为此焊剂中含硫量(wS)、含磷量(wP)均应严格控制在0.10%以下第二节埋弧焊的冶金过程特点及焊接材料二、焊接材料及选用 埋弧焊的焊接材料包括焊丝和焊剂正确地选择焊丝、焊剂并合理地配合使用，是埋弧焊技术的一项重要内容1)焊丝焊丝在埋弧焊中是作为填充金属而成为焊缝金属的组成部分，所以对焊缝质量有直接影响埋弧焊焊接低碳钢时，常用的焊丝牌号有H08、H08A、H15Mn等，其中以H08A的应用最为普遍当焊件厚度较大或对力学性能的要求较高时，则可选用含Mn量较高的焊丝2)焊剂焊剂在埋弧焊中的主要作用是造渣，以隔绝空气对熔池金属的污染，控制焊缝金属的化学成分，保护焊缝金属的力学性能，防止气孔、裂纹和夹渣等缺陷的产生第二节埋弧焊的冶金过程特点及焊接材料 埋弧焊的焊剂按生产工艺不同分为熔炼焊剂、烧结焊剂和粘贴焊剂三大类熔炼焊剂是按配方比例将原料干混均匀后入炉熔炼，然后经过水冷粒化、烘干、筛选而成为成品的焊剂；烧结焊剂属于非熔炼焊剂，也是将原料粉按配方比例混拌均匀后，加入粘结剂调制湿料，再经烘干、粉碎、筛选而成所不同的是烧结焊剂是在4001000的较低温度下烘干而成的。

接照焊剂中添加脱氧剂、合金剂分类，又可分为中性焊剂、活性焊剂和合金焊剂不同类型焊剂可以通过相应的牌号及制造厂的产品说明书予以识別第二节埋弧焊的冶金过程特点及焊接材料 熔炼焊剂成分均匀、颗粒强度高、吸水性小、易储存，是国内生产中应用最多的一类焊剂其缺点是焊剂中无法加入脱氧剂和铁合金，因为熔炼过程中烧损十分严重非熔炼焊剂由于制造过程中未经高温熔炼，焊剂中加入的脱氧剂和铁合金等几乎没有损失，可以通过焊剂向焊缝过渡大量合金成分，补充焊丝中合金元素的烧损国外非熔炼焊剂，特别是烧结焊剂的应用较多，常用来焊接高合金钢和进行堆焊另外，烧结焊剂脱渣性能好，所以大厚度焊件窄间隙埋弧焊时均用烧结焊剂第二节埋弧焊的冶金过程特点及焊接材料(3)焊丝、焊剂的选用与配合 在选择埋弧焊焊丝时,最主要的是考虑焊丝中锰和硅的含量无论是采用单道焊还是多道焊,应考虑焊丝向熔敷金属中过渡的Mn、Si対熔敷金属力学性能的影响熔敷金属中必须保证最低的锰含量,防止产生焊道中心裂纹特别是使用低Mn焊丝匹配中性焊易产生焊道中心裂纹此时应改用高猛焊丝和活性焊剂，防止产生裂纹一般地某些中性焊剂，采用Si代替C和Mn,并将其含量降到规定値使用这样的焊剂时,不必采用S脱氧焊丝。

対于其能不添加Si的焊剂,要求采用Si脱氧焊丝,以获得合适的润湿性和防止气孔在单道焊焊接被氧化的母材时，由焊剂、焊丝提供充分的脱氧成分，可以防止产生气孔表2-2；2-3列出了焊丝-焊剂组合的焊缝金属力学性能第二节埋弧焊的冶金过程特点及焊接材料焊丝-焊剂组合的型号编制方法如下:字母”F”表示焊剂；第一位数学表示焊丝-焊剂组合的熔敷金属抗拉强度最小值；第二位字母表示试件的热处理状态，”A”表示焊态，“P”表示焊后热处理状态；第三位数字表示熔敷金属冲击吸收功不小于27J时的最低试验温度；“-”后面表示焊丝的牌号，焊丝的牌号按照GB/T14957.第三节埋弧焊工艺一、焊前准备 埋弧焊的焊前准备包括焊件的坡口加工、焊件的清理与装配、焊丝表面清理及焊剂烘干、焊机检查与调整等工作1.坡口的选择 由于埋弧焊可使用较大的电流焊接，电弧具有较强穿透力，所以当焊件厚度不太大时，一般不开坡口也能将焊件焊透但随着焊件厚度的增加，不能无限地提高焊接电流，为了保证焊件焊透，并使焊缝有良好的成形，应在焊件上开坡口，坡口可用气割或机械加工方法制备埋弧焊焊缝坡口的基本形式已经标准化，各种坡口适用的厚度、基本尺寸和标注方法见GB/T 98522008埋弧焊的推荐坡口规定。

第三节埋弧焊工艺2.焊件的清理与装配 焊件装配前，需将坡口及附近区域表面上的锈蚀、油污、氧化物、水分等清理干净大量生产时可用喷丸处理方法；批量不大时也可用手工清理，即用钢丝刷、风动、电动砂轮或钢丝轮等进行清除；必要时还可用氧乙炔火焰烘烤焊接部位，以烧掉焊件表面的污垢和油漆，并烘干水分机械加工的坡口容易在坡口表面污染切削用油或其它油脂，焊前也可用挥发性溶剂将污染部位清洗干净3.焊丝表面清理与焊剂烘干 埋弧焊用的焊丝要严格清理，焊丝表面的油、锈及拔丝时用的润滑剂都要清理干净，以免污染焊缝造成气孔第三节埋弧焊工艺4.焊机的检查与调试 焊前应检查接到焊机上的动力线、焊接电缆接头是否松动，接地线是否连接妥当导电嘴是易损件，一定要检查其磨损情况和是否夹持可靠焊机要做空车调试，检查仪表指针及各部分动作情况，并按要求调好预定的焊接参数对于弧压反馈式埋弧焊机或在滚轮架上焊接的其他焊机，焊前应实测焊接速度测量时标出半分钟或一分钟内焊车移动或工件转动过的距离，计算出实际焊接速度第三节埋弧焊工艺二、埋弧焊主要焊接参数的选择 埋弧焊最主要的焊接参数是焊接电流、电弧电压和焊接速度，其次是焊丝直径、焊丝伸出长度、焊剂和焊丝类型、焊剂粒度和焊剂层厚度等。

1.焊接参数对焊缝成形及质量的影响 (1)焊接电流焊接电流是埋弧焊最重要的工艺参数，它直接决定焊丝熔化速度、焊缝熔深和母材熔化量的大小图-焊接电流对焊缝形状的影响第三节埋弧焊工艺(2)电弧电压电弧电压与电弧长度成正比图-电弧电压对焊缝形状的影响表-4埋弧焊电流与电弧电压的配合关系(3)焊接速度焊接速度对熔宽、熔深有明显影响，它是决定焊接生产率和焊缝内在质量的重要参数图-焊接速度对焊缝形状的影响第三节埋弧焊工艺(4)焊丝直径与伸出长度焊丝直径主要影响熔深焊丝直径应与所用的焊接电流大小相适应，如果粗焊丝用小电流焊接，会造成焊接电弧不稳定；相反，细焊丝用大电流焊接，容易形成“蘑菇形”焊缝，而且熔池也不稳定，焊缝成形差不同直径焊丝适用的焊接电流范围见表55)焊剂成分和性能焊剂成分影响电弧极区压降和弧柱电场强度的大小焊剂的颗粒度和焊剂层厚度也会影响焊缝的成形与质量当焊剂的颗粒度较大或堆积的焊剂层较薄时，电弧四周的压力低，弧柱膨胀，电弧燃烧的空间增大，所以使熔宽增大，熔熔略有减小，有利于改善焊缝成形但焊剂颗粒度过大或焊剂层厚度过小时，不利于焊接区域的保护，使焊缝成形变差，并可能产生气孔第三节埋弧焊工艺（6）焊件热处理 以Q345R钢为例，板厚40mm，焊后热处理工艺参见NB/T47015-20112.焊接参数的选择及匹配(1)选择方法工艺参数的选择可以通过计算法、查表法和试验法进行(2)焊接参数之间的配合按上述方法选择焊接参数时，必须考虑各种焊接参数之间的配合。

1)焊缝的成形系数影响焊缝成形系数的主要焊接参数，是焊接电流和电弧电压埋弧焊时，与焊接电流相对应的电弧电压见表第三节埋弧焊工艺2)熔合比埋弧焊的熔合比通常为30%60%，单道焊或多层焊中的第一层焊缝熔合比较大，随焊接层数增加，熔合比逐渐减小由于一般母材中碳的含量和硫、磷杂质的含量比焊丝高，所以熔合比大的焊缝，由母材带入焊缝的碳量及杂质量较多，对焊缝的塑性、韧性有一定影响因此，对要求较高的多层焊焊缝应设法减小熔合比，以防止第一层焊缝熔入过多的母材而降低焊缝的抗裂性能此外，埋弧堆焊时为了减少堆焊层数和保证堆焊层成分，也必须减小熔合比第三节埋弧焊工艺3)热输入所以，埋弧焊时必须根据母材的性能特点和对焊接接头的要求选择合适的热输入而热输入与焊接电流和电弧电压成正比，与焊接速度成反比即焊接电流、电弧电压越高，热输入越大；焊接速度越大，热输入越小由于埋弧焊的焊接电流和焊接速度能在较大范围内调节，故热输入的变化范围比焊条电弧焊大得多，能满足不同焊件对焊接热输入的要求第三节埋弧焊工艺图-焊剂垫上焊接示意图a)软管式b)橡胶膜式1工件2焊剂3帆布4充气软管5橡皮膜6压板7气室三、埋弧焊技术 1.对接接头单面焊对接接头单面焊可采用以下几种焊接技术：(1)在焊剂垫上焊接用这种方法焊接时，焊缝成形的质量主要取决于焊剂垫托力的大小和均匀度以及装配间隙的均匀与否。

第三节埋弧焊工艺(2)在焊剂铜垫板上焊接这种方法采用带沟槽的。