焊接方法与设备第三章.ppt

焊接方法与设备,第三章 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，该方法又称为焊剂层下自动电弧焊或埋弧自动焊第三章 埋弧焊 ----------埋弧焊的原理及特点,第三章 埋弧焊 ----------埋弧焊的原理及特点,,,,,,,,,,第三章 埋弧焊 ----------埋弧焊的原理及特点,焊接生产效率高（I↑v↑） 可使用大电流，从而功率、熔透深度及焊丝熔化速度增加；例如20mm钢板I型坡口一次焊透 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,第三章 埋弧焊 ----------埋弧焊的原理及特点,第三章 埋弧焊 ----------埋弧焊的原理及特点,第三章 埋弧焊 ----------埋弧焊的原理及特点,,第三章 埋弧焊 ----------埋弧焊的原理及特点,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） 自动焊接过程,第三章 埋弧焊 ----------埋弧焊的原理及特点,,,第三章 埋弧焊 ----------埋弧焊的原理及特点,焊接成本低 电流大熔深大可使用I型或者小角度坡口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,第三章 埋弧焊 ----------埋弧焊的原理及特点,劳动条件好 机械化 埋弧弧光、烟尘、气体,第三章 埋弧焊 ----------埋弧焊的原理及特点,焊缝外形美观（熔渣覆盖）,第三章 埋弧焊 ----------埋弧焊的原理及特点,难以空间位置施焊 焊件质量装配严格 不适合薄板和短焊缝 设备费用高 适用材料范围窄（适合Fe Ni Cu）对于铸铁、Al、Mg、Pb、Zn不适合 焊缝的冲击韧性普遍不好,第三章 埋弧焊 ----------埋弧焊的原理及特点,埋弧焊分类,第三章 埋弧焊 ----------埋弧焊的原理及特点,埋弧焊应用 造船、锅炉、化工容器、桥梁、起重机及冶金机械中。

特殊表面,第三章 埋弧焊 ----------埋弧焊的焊接现象,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，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的电弧现象,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埋弧焊的电弧现象 ---------------------电弧特性,X射线观察 电压与弧长具有良好的线性关系,埋弧焊的电弧现象 ---------------------电弧特性,负阻特性,埋弧焊的电弧现象 ------------------熔滴过渡,直流反接 400A 40V 17cm/min,埋弧焊的电弧现象 ------------------熔滴过渡,埋弧焊的电弧现象 ------------------熔滴过渡,电弧电压越大，焊接速度越慢，所形成的空洞越大 电弧电压低，焊接速度快，焊丝前面有未熔化的焊剂，在焊丝的后方形成空洞 低速焊接时，液滴多数沿着前面的熔渣壁产生过渡，速度增大后，熔滴多数从后部过渡。

埋弧焊的电弧现象 ------------------熔滴过渡,由于电流密度低（与MIG、CO2焊相比），熔滴的过渡频率达不到喷射过渡的程度，电流400A焊丝接负时，每秒钟过渡10次左右焊丝接正的时候过渡频率是接负的时候的数倍 熔滴尺寸比较小，直径与焊丝直径相当,埋弧焊的电弧现象 ------------电极焊丝的熔化特性,焊丝直径的影响实质是电流密度大小影响,埋弧焊的电弧现象 ------------电极焊丝的熔化特性,干伸长的影响很大,埋弧焊的电弧现象 ------------电极焊丝的熔化特性,熔化速度的增加量与(电流密度*干伸长)1.22成正比 利用这一点可以提高生产率,埋弧焊的电弧现象 ------------电极焊丝的熔化特性,焊丝干伸长达到280mm时，焊丝熔化速度为普通情况的俩倍埋弧焊的电弧现象 ------------电极焊丝的熔化特性,焊丝接负约为焊丝接正时熔化速度的1.5倍,埋弧焊的电弧现象 --------------------母材的熔化,埋弧焊的特征就是利用大电流获得较大的熔深 关于熔深有以下的经验公式： P=熔深；K=焊剂常数；I=焊接电流；vw=焊接速度；Ua=焊接电压,埋弧焊的电弧现象 --------------------母材的熔化,埋弧焊的电弧现象 --------------------母材的熔化,焊丝熔化与母材熔化的X射线观察,I为大电流、低电压、低焊速：焊丝潜入母材，电弧在前方金属及熔化金属上都有存在，焊丝前端呈笔尖状 II相比I速度提高，电弧只在前方金属上，电弧呈小刀状 III属于一般电弧，电压较高、焊速较低 IV相对于II极高速焊接,埋弧焊的电弧现象 --------------------母材的熔化,V型坡口焊接时，坡口面积一定，即使改变坡口角度，熔深（熔化形态）也不发生变化。

埋弧焊的自动调节原理,埋弧焊的自动调节原理 --------------埋弧焊的自动调节,必要性 自动焊 存在不稳定因素 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,埋弧焊的自动调节原理 --------------埋弧焊的自动调节,埋弧焊的自动调节原理 --------------埋弧焊的自动调节,埋弧焊的自动调节原理 --------------埋弧焊的自动调节,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的自动调节原理 --------------埋弧焊的自动调节,埋弧焊电源外特性必须是下降特性,埋弧焊的自动调节原理 --------------埋弧焊的自动调节,调节的主要目标：消除电弧长度变化的干扰,埋弧焊的自动调节原理 --------------埋弧焊的自动调节,埋弧焊的自动调节原理 --------------埋弧焊的自动调节,埋弧焊调节途径：保证焊丝熔化速度与焊丝送进速度相等 埋弧焊调节方法： 调节焊丝熔化速度 调节焊丝熔化速度+焊丝松进速度,埋弧焊的自动调节原理 -----熔化极电弧的自动调节系统,焊丝的熔化速度与焊接电流和电弧电压存在一定的关系 等熔化速度曲线（电弧的稳定工作曲线，系统的静特性曲线）,埋弧焊的自动调节原理 -----熔化极电弧的自动调节系统,弧长波动（此时送丝速度不变）,,,,埋弧焊的自动调节原理 -----熔化极电弧的自动调节系统,实质：等速送丝时，弧长变化导致焊接电流变化，进而导致焊丝熔化速度的变化而使得弧长恢复。

埋弧焊的自动调节原理 -----熔化极电弧的自动调节系统,网络电压波动（等速送丝）,,,,埋弧焊的自动调节原理 -----熔化极电弧的自动调节系统,电弧自身调节系统无法消除网络电压波动对于焊接参数的影响；,埋弧焊的自动调节原理 -----熔化极电弧的自动调节系统,自身调节系统对于电源外特性的要求：缓降或者平特性的焊接电源； 选择原因： 焊接电流变化大，自身调节速度快 网络波动，弧长变化小,埋弧焊的自动调节原理 -----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）,埋弧焊的自动调节原理 -----电弧电压反馈自动调节系统,实质：利用电弧电压作为反馈量，通过转速调节机构（调节器），迫使送丝速度改变，把焊接规范调节到原来的数值 调节器的静态特征方程为：,埋弧焊的自动调节原理 -----电弧电压反馈自动调节系统,埋弧焊的自动调节原理 -----电弧电压反馈自动调节系统,弧长波动 电压调节与自动调节双重机制,,,埋弧焊的自动调节原理 -----电弧电压反馈自动调节系统,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,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,,,埋弧焊的自动调节原理 -----电弧电压反馈自动调节系统,网路电压波动,,埋弧焊的自动调节原理 -----电弧电压反馈自动调节系统,电压反馈调节系统对于电源外特性的要求：陡降特性的焊接电源； 选择原因： 焊接电流变化小，稳定,埋弧焊的自动调节原理 -----------两种调节系统的比较,埋弧焊设备,埋弧焊设备,组成部分：,,,焊接机,埋弧焊设备,埋弧焊设备,埋弧焊设备,焊接电源 焊接电源一般采用普通的交流电，电源容量从500A到2000A。

薄板焊接多采用直流电源 电源外特性一般为陡降特性,埋弧焊设备,较大的自动焊焊机和专用型焊机有焊剂自动回收装置埋弧焊设备 --------------------注意事项,应采用专用供电设备，且容量足够大 焊接电缆应该足够粗 多台焊机使用时应该考虑三相平衡问题,埋弧焊设备的焊接材料与冶金过程,埋弧焊焊接材料与冶金过程 -----------------焊接材料及选用,埋弧焊熔深比较大，使焊缝金属的性质受母材的化学成分影响比较大，但焊丝及焊剂的组合对焊缝金属的性质也有较大影响埋弧焊焊接材料与冶金过程 -----------------焊接材料及选用,焊丝 标准：IIW、ISO、GB 分类： 碳素钢焊丝 结构钢焊丝 不锈钢焊丝 有色金属焊丝 堆焊用特殊合金焊丝,埋弧焊焊接材料与冶金过程 -----------------焊接材料及选用,焊丝选择总体原则： 低碳钢和低合金高强钢的焊接选用与母材强度相匹配的焊丝 耐热钢和不锈钢的焊接选用与母材成分相近的焊丝,埋弧焊焊接材料与冶金过程 -----------------焊接材料及选用,埋弧焊焊接材料与冶金过程 -----------------焊接材料及选用,焊剂 作用： 保护电弧 稳定电弧 焊缝成形 合金过渡 特殊姿态,埋弧焊焊接材料与冶金过程 -----------------焊接材料及选用,分类方法： 制造方法 熔炼焊剂 烧结焊剂 化学成分 SiO2-CaO-MgO SiO2-MnO SiO2-MnO-CaO-CaF SiO2-CaO-MgO-Al2O3 SiO2-MnO-TiO2,埋弧焊焊接材料与冶金过程 -----------------焊接材料及选用,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,埋弧焊焊接材料与冶金过程 -----------------焊接材料及选用,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 熔炼焊剂的缺点： 无法加入脱氧剂和铁合金,埋弧焊焊接材料与冶金过程 -----------------焊接材料及选用,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,埋弧焊焊接材料与冶金过程 -----------------焊接材料及选用,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,埋弧焊焊接材料与冶金过程 -----------------焊接材料及选用,碱性、酸性的尺度 焊剂熔化成为熔渣，熔渣呈碱性还是呈酸性，对焊缝金属的性能、焊接操作性都有很大的影响 一般酸性焊剂的焊接操作性好，能得到漂亮的焊缝，但焊缝冲击值低 而碱性焊剂得到的焊缝冲击值高，抗裂纹能。