第三單元-埋弧自動焊

第三單元埋弧自動焊2024/2/202024/2/202學(xué)習(xí)目標(biāo)1、明確埋弧焊的基本原理；2、掌握埋弧焊的特點(diǎn)及應(yīng)用；3、深入理解埋弧焊自動調(diào)節(jié)的原理；4、掌握埋弧焊的焊機(jī)種類與焊材的選擇；5、熟悉埋弧焊焊接工藝等內(nèi)容；6、了解其他埋弧焊方法。第三單元埋弧焊第三單元埋弧焊2024/2/202024/2/20第三單元埋弧焊3主要內(nèi)容

綜合知識模塊一埋弧焊的原理及特點(diǎn)綜合知識模塊二埋弧焊設(shè)備

綜合知識模塊三埋弧焊的焊接材料與冶金過程綜合知識模塊四埋弧焊工藝綜合知識模塊五埋弧焊的其他方法第三單元埋弧焊埋弧焊是指電弧掩埋在焊劑層下燃燒進(jìn)行焊接的方法。由于電弧不外露，因此被稱為埋弧焊。

2024/2/202024/2/20第三單元埋弧焊4模塊一埋弧焊原理及特點(diǎn)一、焊接原理埋弧焊焊接示意圖2024/2/202024/2/20第三單元埋弧焊5模塊一埋弧焊原理及特點(diǎn)埋弧焊焊接過程示意圖2024/2/202024/2/20第三單元埋弧焊6埋弧焊焊縫成形過程按下啟動按鈕后，焊絲與工具接觸，接觸瞬間焊絲回抽，電弧引燃，焊接小車前進(jìn)，焊絲連續(xù)向下輸送；電弧在焊劑層下燃燒，焊劑首先受熱部分分解，產(chǎn)生氣體，將在焊劑層與工件、熔池之間形成隔離空間；連續(xù)送入電弧的焊絲在電弧作用下加熱熔化，與熔化的母材一起形成熔池，熔池上的熔渣和未熔化的焊劑一起保護(hù)熔池；電弧移動，熔化的熔池冷卻形成焊縫，母材、焊絲繼續(xù)熔化形成新的熔池。2024/2/202024/2/20第三單元埋弧焊7模塊一埋弧焊原理及特點(diǎn)焊劑漏斗電極焊絲送絲機(jī)電源焊劑回收管2024/2/202024/2/20第三單元埋弧焊8模塊一埋弧焊原理及特點(diǎn)二、焊接特點(diǎn)1、優(yōu)點(diǎn)（1）焊接生產(chǎn)效率高（I↑v↑）電流大，可以達(dá)到2000A，熔深大，一次不開坡口可焊20mm；熱效率高，可達(dá)90％；熔渣去除容易；速度快，6-8mm鋼板，30-50m/h。2024/2/202024/2/20第三單元埋弧焊9模塊一埋弧焊原理及特點(diǎn)焊縫斷面（30mm）2024/2/202024/2/20第三單元埋弧焊10模塊一埋弧焊原理及特點(diǎn)2024/2/202024/2/20第三單元埋弧焊11模塊一埋弧焊原理及特點(diǎn)舉例：筒體-法蘭焊接2024/2/202024/2/20第三單元埋弧焊12模塊一埋弧焊原理及特點(diǎn)保護(hù)效果好（焊劑、熔渣保護(hù)）（還原性氣氛），焊縫金屬O,N低，規(guī)范穩(wěn)定。焊縫外形美觀，成分穩(wěn)定，機(jī)械性能均一。熔池金屬凝固速度慢（冶金反應(yīng)、成份穩(wěn)定、缺陷）。（2）焊縫質(zhì)量好。表3-3焊條電弧焊和埋弧焊電弧區(qū)的氣體成分2024/2/202024/2/20第三單元埋弧焊13模塊一埋弧焊原理及特點(diǎn)(3)焊接成本低。電流大

熔深大

可使用I型或者小角度坡口

節(jié)省加工坡口時間

減少填充金屬量。飛濺少。焊絲長。熱量集中，熱效率高

單位長度消耗電能少。2024/2/202024/2/20第三單元埋弧焊14模塊一埋弧焊原理及特點(diǎn)機(jī)械化；埋弧

弧光、煙塵、氣體。（4）勞動條件好。（5）焊縫外形美觀（熔渣覆蓋）2024/2/202024/2/20第三單元埋弧焊15模塊一埋弧焊原理及特點(diǎn)難以空間位置施焊；焊件質(zhì)量裝配嚴(yán)格；不適合薄板和短焊縫；設(shè)備費(fèi)用高；適用材料范圍窄（適合FeNiCu），對于鑄鐵、Al、Mg、Pb、Zn不適合；焊縫的沖擊韌性普遍不好。2、缺點(diǎn)2024/2/202024/2/20第三單元埋弧焊16模塊一埋弧焊原理及特點(diǎn)三、埋弧焊的分類埋弧焊工藝方法分類2024/2/202024/2/20第三單元埋弧焊17模塊一埋弧焊原理及特點(diǎn)四、埋弧焊的應(yīng)用在造船、鍋爐、化工容器、橋梁、起重機(jī)械及冶金機(jī)械的制造中應(yīng)用最為廣泛。中厚板一般采用交流電源，500－2000A；薄板焊接時多采用陡降特性直流電源。2024/2/202024/2/20第三單元埋弧焊18模塊一埋弧焊原理及特點(diǎn)四、埋弧焊的應(yīng)用板材厚度和焊縫邊緣準(zhǔn)備I型接頭：-適合于板厚在2-12mm之間的板材Y型接頭：-厚度大于12mm的板材，或者雙Y型焊縫準(zhǔn)備必須仔細(xì)切割由于埋弧焊接熔深大，接頭應(yīng)該有適當(dāng)?shù)母恐?，或者有襯墊、或者手動焊接封底，或者自動焊封底，以免焊漏。2024/2/202024/2/20第三單元埋弧焊19模塊一埋弧焊原理及特點(diǎn)四、埋弧焊的應(yīng)用2024/2/202024/2/20第三單元埋弧焊20四、埋弧焊的應(yīng)用2024/2/202024/2/20第三單元埋弧焊21四、埋弧焊的應(yīng)用2024/2/202024/2/20第三單元埋弧焊22四、埋弧焊的應(yīng)用2024/2/202024/2/20第三單元埋弧焊23模塊一埋弧焊原理及特點(diǎn)補(bǔ)充：埋弧焊的電弧現(xiàn)象埋弧焊的特殊性導(dǎo)致焊接電弧不能被直接觀察，為此人們出現(xiàn)過對該方法的一些誤解，如開始人們認(rèn)為電流流過液態(tài)熔渣產(chǎn)生的電阻熱對母材熔化。埋弧焊電弧處在焊劑層下，電弧引然后，金屬和焊劑的蒸汽及分解氣體圍繞電弧形成一個氣泡，電弧在這個氣泡中燃燒。肉眼觀測不到氣泡和電弧，需要通過X射線透視才能了解電弧區(qū)所發(fā)生的現(xiàn)象。2024/2/202024/2/20第三單元埋弧焊24埋弧焊的電弧現(xiàn)象1-----電弧特性1、電壓與弧長具有良好的線性關(guān)系2024/2/202024/2/20第三單元埋弧焊25（2）負(fù)阻特性埋弧焊的電壓-電流特性埋弧焊的電弧現(xiàn)象1-----電弧特性2024/2/202024/2/20第三單元埋弧焊26埋弧焊的電弧現(xiàn)象2----熔滴過渡直流反接400A40V17cm/min2024/2/202024/2/20第三單元埋弧焊27埋弧焊的電弧現(xiàn)象2----熔滴過渡2024/2/202024/2/20第三單元埋弧焊28電弧電壓越大，焊接速度越慢，所形成的空洞越大。電弧電壓低，焊接速度快，焊絲前面有未熔化的焊劑，在焊絲的后方形成空洞。低速焊接時，液滴多數(shù)沿著前面的熔渣壁產(chǎn)生過渡，速度增大后，熔滴多數(shù)從后部過渡。由于電流密度低（與MIG、CO2焊相比），熔滴的過渡頻率達(dá)不到噴射過渡的程度，電流400A焊絲接負(fù)時，每秒鐘過渡10次左右。焊絲接正的時候過渡頻率是接負(fù)的時候的數(shù)倍。熔滴尺寸比較小，直徑與焊絲直徑相當(dāng)。埋弧焊的電弧現(xiàn)象2----熔滴過渡2024/2/202024/2/20第三單元埋弧焊29埋弧焊的電弧現(xiàn)象3----電極焊絲的熔化特性（1）焊絲直徑的影響——電流密度大小的影響埋弧焊焊絲熔化速度與電流的關(guān)系2024/2/202024/2/20第三單元埋弧焊30埋弧焊的電弧現(xiàn)象3----電極焊絲的熔化特性（2）干伸長的影響2024/2/202024/2/20第三單元埋弧焊31埋弧焊的電弧現(xiàn)象3----電極焊絲的熔化特性熔化速度的增加量與(電流密度*干伸長)1.22成正比。利用這一點(diǎn)可以提高生產(chǎn)率。2024/2/202024/2/20第三單元埋弧焊32埋弧焊的電弧現(xiàn)象3----電極焊絲的熔化特性焊絲干伸長達(dá)到280mm時，焊絲熔化速度為普通情況的倆倍。2024/2/202024/2/20第三單元埋弧焊33埋弧焊的電弧現(xiàn)象3----電極焊絲的熔化特性焊絲接負(fù)約為焊絲接正時熔化速度的1.5倍。埋弧焊的特征就是利用大電流獲得較大的熔深。關(guān)于熔深有以下的經(jīng)驗(yàn)公式：P=熔深；K=焊劑常數(shù)；I=焊接電流；vw=焊接速度；Ua=焊接電壓2024/2/202024/2/20第三單元埋弧焊34埋弧焊的電弧現(xiàn)象4----母材的熔化2024/2/202024/2/20第三單元埋弧焊35埋弧焊的電弧現(xiàn)象4----母材的熔化（1）焊絲熔化與母材熔化的X射線觀察I為大電流、低電壓、低焊速：焊絲潛入母材，電弧在前方金屬及熔化金屬上都有存在，焊絲前端呈筆尖狀I(lǐng)I相比I速度提高，電弧只在前方金屬上，電弧呈小刀狀I(lǐng)II屬于一般電弧，電壓較高、焊速較低IV相對于II極高速焊接2024/2/202024/2/20第三單元埋弧焊36埋弧焊的電弧現(xiàn)象4----母材的熔化（2）V型坡口焊接時，坡口面積一定，即使改變坡口角度，熔深（熔化形態(tài)）也不發(fā)生變化。坡口面積一定時的焊接熔深（1200A，40V，30cm/min）2024/2/202024/2/20第三單元埋弧焊37模塊二埋弧焊設(shè)備建立焊接電弧，并向電弧供給電能；連續(xù)不斷的輸送焊絲，并使電弧穩(wěn)定燃燒；使電弧沿焊縫方向移動，并保持一定的焊接速度；在電弧前方不斷的向焊接區(qū)鋪撒焊劑；控制焊機(jī)的引弧、焊接和熄弧停機(jī)的操作過程。一、埋弧焊機(jī)的功能和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)1、埋弧焊機(jī)的主要功能2024/2/202024/2/20第三單元埋弧焊38模塊二埋弧焊設(shè)備2、埋弧焊機(jī)的分類2024/2/202024/2/20第三單元埋弧焊39模塊二埋弧焊設(shè)備焊車式2024/2/202024/2/20第三單元埋弧焊40模塊二埋弧焊設(shè)備懸臂式2024/2/202024/2/20第三單元埋弧焊41模塊二埋弧焊設(shè)備車床式2024/2/202024/2/20第三單元埋弧焊42模塊二埋弧焊設(shè)備2024/2/202024/2/20第三單元埋弧焊43模塊二埋弧焊設(shè)備3、埋弧焊機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)2024/2/202024/2/20第三單元埋弧焊44模塊二埋弧焊設(shè)備焊接電源焊接電源一般采用普通的交流電，電源容量從500A到2000A（一般為1000A）。薄板焊接多采用直流電源。電源外特性一般為陡降特性。埋弧焊焊機(jī)的負(fù)載持續(xù)率為100%。2024/2/202024/2/20第三單元埋弧焊45模塊二埋弧焊設(shè)備二、埋弧焊機(jī)的自動調(diào)節(jié)原理已經(jīng)學(xué)過的調(diào)節(jié)系統(tǒng)回顧：在焊條電弧焊時的調(diào)節(jié)：（1）電源的調(diào)節(jié)；（2）焊工的人工調(diào)節(jié)。能否用于SAW？焊條電弧焊的人工調(diào)節(jié)系統(tǒng)2024/2/202024/2/20第三單元埋弧焊46埋弧焊機(jī)的自動調(diào)節(jié)原理1、埋弧焊機(jī)自動調(diào)節(jié)的必要性和方法自動焊存在不穩(wěn)定因素弧長波動（焊件不平、裝配不良、定位焊點(diǎn)、送絲速度不均勻）網(wǎng)壓波動2024/2/202024/2/20第三單元埋弧焊47埋弧焊機(jī)的自動調(diào)節(jié)原理圖3-5弧長波動與工藝參數(shù)的關(guān)系圖3-6網(wǎng)壓波動與工藝參數(shù)的關(guān)系2024/2/202024/2/20第三單元埋弧焊48埋弧焊機(jī)的自動調(diào)節(jié)原理穩(wěn)定性的條件：電源外特性與電弧靜特性必須有交點(diǎn)，且交點(diǎn)處電弧靜特性曲線的斜率大于電源外特性曲線的斜率。埋弧焊電源外特性必須是下降特性。電弧靜特性曲線與電源外特性曲線的關(guān)系2024/2/202024/2/20第三單元埋弧焊49埋弧焊機(jī)的自動調(diào)節(jié)原理埋弧焊調(diào)節(jié)途徑：保證焊絲熔化速度與焊絲送進(jìn)速度相等。埋弧焊調(diào)節(jié)方法：調(diào)節(jié)焊絲熔化速度調(diào)節(jié)焊絲熔化速度+焊絲送進(jìn)速度埋弧焊：主要是弧長波動，即：調(diào)節(jié)電弧長度。等速送絲焊機(jī)：電弧自身調(diào)節(jié)系統(tǒng)變速送絲焊機(jī)：電弧電壓反饋?zhàn)詣诱{(diào)節(jié)系統(tǒng)2024/2/202024/2/20第三單元埋弧焊50埋弧焊機(jī)的自動調(diào)節(jié)原理2、熔化極電弧的自身調(diào)節(jié)系統(tǒng)調(diào)節(jié)原理：焊絲的熔化速度與焊接電流和電壓之間的關(guān)系。圖3-7電弧自身調(diào)節(jié)系統(tǒng)的靜特性曲線調(diào)節(jié)系統(tǒng)的靜特性曲線——等熔化速度曲線焊絲熔化速度=焊絲送進(jìn)速度——焊接過程穩(wěn)定2024/2/202024/2/20第三單元埋弧焊51埋弧焊機(jī)的自動調(diào)節(jié)原理（1）弧長波動（此時送絲速度不變）圖3-8電弧自身調(diào)節(jié)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)作用電弧縮短：L0---L1,電流增大----焊絲熔化速度增快----電弧長度增加。弧長恢復(fù)2024/2/202024/2/20第三單元埋弧焊52埋弧焊機(jī)的自動調(diào)節(jié)原理（2）網(wǎng)絡(luò)電壓波動（等速送絲）圖3-9網(wǎng)壓波動對電弧自身調(diào)節(jié)系統(tǒng)的影響網(wǎng)壓減小--電源外特性曲線下移，工作點(diǎn)由O1變成O2--電弧長度變小，且O2滿足電弧穩(wěn)定燃燒條件，電弧靜特性曲線變成L2弧長不能恢復(fù)2024/2/202024/2/20第三單元埋弧焊53埋弧焊機(jī)的自動調(diào)節(jié)原理自身調(diào)節(jié)系統(tǒng)對于電源外特性的要求：緩降或者平外特性的焊接電源。選擇原因：焊接電流變化大，焊絲熔化速度變化大——自身調(diào)節(jié)速度快；網(wǎng)壓波動，弧長變化小。2024/2/202024/2/20第三單元埋弧焊54埋弧焊機(jī)的自動調(diào)節(jié)原理3、電弧電壓反饋?zhàn)詣诱{(diào)節(jié)系統(tǒng)必要性埋弧焊通常采用比較粗的焊絲，直徑一般在4mm以上的居多，如果仍然依靠電弧自身的調(diào)節(jié)保證弧長的穩(wěn)定，則由于系統(tǒng)對粗絲的調(diào)節(jié)靈敏度低，反映慢，無法滿足參數(shù)的穩(wěn)定調(diào)節(jié)；另外，弧長變化和調(diào)節(jié)過程中，電流的變動比較大，焊縫成形不均勻（寬度、深度方向）。2024/2/202024/2/20第三單元埋弧焊55埋弧焊機(jī)的自動調(diào)節(jié)原理利用電弧電壓反饋來控制送絲速度，也稱為均勻調(diào)節(jié)系統(tǒng)，該系統(tǒng)的靜特性曲線如圖：圖3-10電弧電壓反饋?zhàn)詣诱{(diào)節(jié)系統(tǒng)靜特性曲線調(diào)節(jié)器的靜態(tài)特征方程為：Vf：送絲速度；Ua：電弧電壓；Ub：送絲給定電壓；k：調(diào)節(jié)器靈敏度。焊絲熔化速度=焊絲的送進(jìn)速度——穩(wěn)定工作點(diǎn)2024/2/202024/2/20第三單元埋弧焊56埋弧焊機(jī)的自動調(diào)節(jié)原理※調(diào)節(jié)方法：2024/2/202024/2/20第三單元埋弧焊57埋弧焊機(jī)的自動調(diào)節(jié)原理（1）弧長波動——電壓調(diào)節(jié)與自動調(diào)節(jié)雙重機(jī)制弧長縮短至l1，工作點(diǎn)改變到Q1，由于Q1不在A線上，將發(fā)生Vm≠Vf。調(diào)節(jié)1：由于U1<U0，Ua-Ug）值下降，將使送絲速度Vf下降，甚至回抽（Ua下降過多），于是電弧長度逐漸回復(fù)，最后重新回到Q0點(diǎn)。調(diào)節(jié)2：Q1點(diǎn)的電流值I1大于Q0點(diǎn)的電流I0（I1>I0），也會使焊絲熔化速度增加，促使弧長拉長，即電弧自身調(diào)節(jié)也在發(fā)揮作用，但弧壓反饋調(diào)節(jié)的作用更大。

圖3-11電弧電壓反饋?zhàn)詣诱{(diào)節(jié)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)作用弧壓反饋調(diào)節(jié)系統(tǒng)通常采用陡降特性電源進(jìn)行焊接（為了獲得較大的弧壓變化量以滿足調(diào)節(jié)靈敏度的要求），所以焊接電流的改變量較小。電源外特性下降率越大，電流的變化量越小；恒流特性電源幾乎沒有電流的改變，但埋弧焊很少采用恒流特性電源，陡降特性對于埋弧焊焊縫成形的穩(wěn)定性更為有利。一般弧壓反饋調(diào)節(jié)系統(tǒng)多采用粗絲進(jìn)行焊接，焊絲電流密度較低，即ki值和tgβ值較小，而調(diào)節(jié)器靈敏度k較大，使得系統(tǒng)調(diào)節(jié)后的電壓值誤差和電流值誤差都很小,甚至可以忽略不計(jì)。

2024/2/20第三單元埋弧焊58埋弧焊機(jī)的自動調(diào)節(jié)原理2024/2/202024/2/20第三單元埋弧焊59埋弧焊機(jī)的自動調(diào)節(jié)原理（2）網(wǎng)路電壓波動圖3-14網(wǎng)壓波動對電弧電壓反饋?zhàn)詣诱{(diào)節(jié)系統(tǒng)的影響電壓反饋調(diào)節(jié)系統(tǒng)對于電源外特性的要求：陡降特性的焊接電源；高的空載電壓。選擇原因：焊接電流變化小，穩(wěn)定2024/2/202024/2/20第三單元埋弧焊60埋弧焊機(jī)的自動調(diào)節(jié)原理兩種調(diào)節(jié)系統(tǒng)的特點(diǎn)比較2024/2/202024/2/20第三單元埋弧焊61模塊三

埋弧焊的焊接材料與冶金過程埋弧焊熔深比較大，使焊縫金屬的性質(zhì)受母材的化學(xué)成分影響比較大，但焊絲及焊劑的組合對焊縫金屬的性質(zhì)也有較大影響。埋弧焊的焊接材料包括焊絲和焊劑。正確選擇焊劑和焊絲并合理地配合使用，是埋弧焊技術(shù)的一項(xiàng)重要內(nèi)容。2024/2/202024/2/20第三單元埋弧焊62模塊三

埋弧焊的焊接材料與冶金過程（1）標(biāo)準(zhǔn)：IIW、ISO、GB/T14957-1994（2）分類：碳素鋼焊絲結(jié)構(gòu)鋼焊絲不銹鋼焊絲有色金屬焊絲堆焊用特殊合金焊絲一、焊接材料與選用1、焊絲2024/2/202024/2/20第三單元埋弧焊63模塊三

埋弧焊的焊接材料與冶金過程（3）焊絲的選用焊絲選擇總體原則：低碳鋼和低合金高強(qiáng)鋼的焊接選用與母材強(qiáng)度相匹配的焊絲耐熱鋼和不銹鋼的焊接選用與母材成分相近的焊絲焊絲直徑及使用電流范圍(低碳鋼、低合金鋼焊絲）焊絲直徑/mm1.21.62.02.43.24.04.86.47.9電流范圍/A200～350250～400250～500300～600350～800450～900500～1400700～18001000～2024/2/202024/2/20第三單元埋弧焊64模塊三

埋弧焊的焊接材料與冶金過程1）產(chǎn)生氣和渣，保護(hù)電弧和熔池，防止焊縫金屬的氧化、氮化；2）穩(wěn)定電??；3）脫氧、補(bǔ)充合金元素并防止燒損；4）焊縫成形；5）減少氣孔和裂紋等缺陷。2、焊劑（1）焊劑的作用2024/2/202024/2/20第三單元埋弧焊65模塊三

埋弧焊的焊接材料與冶金過程1）雜質(zhì)元素P、S要少；2）對油、銹、水等不敏感；3）要有合適的熔點(diǎn)和粘度（流動性）；4）要有良好的脫渣性；5）不應(yīng)析出有害氣體；6）要有合適的粒度，顆粒具有合適的強(qiáng)度便于回收利用；7）吸濕性要小。（2）焊劑的基本要求2024/2/202024/2/20第三單元埋弧焊66模塊三

埋弧焊的焊接材料與冶金過程（3）焊劑的分類制造方法：熔煉焊劑燒結(jié)焊劑化學(xué)成分：SiO2-CaO-MgOSiO2-MnOSiO2-MnO-CaO-CaFSiO2-CaO-MgO-Al2O3SiO2-MnO-TiO22024/2/202024/2/20第三單元埋弧焊67模塊三

埋弧焊的焊接材料與冶金過程熔煉焊劑:將配制好的原料在電爐中溶解，冷卻后加以粉碎制備成的焊劑，呈玻璃狀。熔煉焊劑的優(yōu)點(diǎn)：焊縫外表美觀不吸濕，使用前不需要干燥未熔化的焊劑可重復(fù)利用熔煉焊劑的缺點(diǎn)：無法加入脫氧劑和鐵合金2024/2/202024/2/20第三單元埋弧焊68模塊三

埋弧焊的焊接材料與冶金過程燒結(jié)焊劑制備過程：混合

加入粘結(jié)劑

烘干燒結(jié)（400~1000℃）

粉碎

篩選燒結(jié)焊劑的優(yōu)點(diǎn)：大電流下焊接操作性好，適合焊接厚板焊縫金屬性能特別是沖擊韌性優(yōu)良易于加入合金元素消耗少，經(jīng)濟(jì)性好對不同的電流范圍有較好的適應(yīng)性缺點(diǎn)：吸潮，要在350~400℃烘干2024/2/202024/2/20第三單元埋弧焊69焊劑對焊縫成形的影響(a)熔煉焊劑

(b)燒結(jié)焊劑（1）焊劑的種類、焊劑的成分對焊縫形狀的影響2024/2/202024/2/20第三單元埋弧焊70熔煉焊劑粒度的選擇應(yīng)與焊接電流相適應(yīng)。大電流+粗粒度焊劑——后方的波紋會很粗，外觀不好。小電流+細(xì)粒度焊劑——?dú)怏w的排出不順利，焊縫尺寸不均，容易產(chǎn)生氣孔。通常使用粗粒度焊劑可以得到熔深大、熔寬窄的焊縫；使用細(xì)粒度焊劑，可以得到熔深淺、熔寬大的焊縫。（2）焊劑的顆粒度焊劑對焊縫成形的影響2024/2/202024/2/20第三單元埋弧焊71模塊三

埋弧焊的焊接材料與冶金過程3、焊絲與焊劑的組配國家標(biāo)準(zhǔn)：GB/T5293-1999《埋弧焊用碳鋼焊絲和焊劑》（1）碳鋼焊絲-焊劑選用高錳高硅焊劑（HJ431、HJ430）+低碳鋼焊絲（H08A）或含錳焊絲(H08MnA)；無錳高硅或低錳中硅焊劑（HJ130、HJ250）+高錳焊絲（H10Mn2）。2024/2/202024/2/20第三單元埋弧焊72模塊三

埋弧焊的焊接材料與冶金過程2024/2/202024/2/20第三單元埋弧焊73模塊三

埋弧焊的焊接材料與冶金過程（2）低合金鋼焊絲-焊劑選用焊絲-焊劑選用原則：中錳中硅或低錳中硅焊劑（HJ350、HJ250）+相應(yīng)鋼種焊絲標(biāo)準(zhǔn)：GB/T12470-2003《埋弧焊用低合金鋼焊絲和焊劑》2024/2/202024/2/20第三單元埋弧焊74模塊三

埋弧焊的焊接材料與冶金過程（3）耐熱鋼、低錳鋼、耐蝕鋼焊絲-焊劑選用中硅過低硅型焊劑，配用相應(yīng)的合金鋼焊絲。（4）鐵素體、奧氏體鋼焊絲-焊劑選用選用堿度較高的焊劑，以降低合金元素的燒損及摻加較多的合金元素。2024/2/202024/2/20第三單元埋弧焊75模塊三

埋弧焊的焊接材料與冶金過程二、埋弧焊的冶金過程基本過程：氧化、還原、脫硫、脫磷、除氣特點(diǎn)：空氣不易侵入焊接區(qū)；冶金反應(yīng)充分，氣體及雜質(zhì)易析出；合金成分易控制；焊縫金屬純度較高且成分均勻。SAW冶金過程的要求：1.向焊縫補(bǔ)充合金元素，主要是Si、Mn還原反應(yīng)及向焊縫金屬的過渡；2.保證一部分C的氧化；3.減少S、P含量，防止熱裂紋和冷裂紋；4.脫H，防止H氣孔。2024/2/202024/2/20第三單元埋弧焊76模塊三

埋弧焊的焊接材料與冶金過程低碳鋼的主要冶金反應(yīng)硅、錳的還原碳的氧化燒損氫和硫磷的控制2024/2/202024/2/20第三單元埋弧焊77模塊三

埋弧焊的焊接材料與冶金過程1、Si、Mn還原反應(yīng)及向焊縫金屬的過渡基本反應(yīng)熔渣中的SiO2越多，上式的反應(yīng)越向右邊進(jìn)行，促使一部分SiO2被還原，Si進(jìn)入熔化金屬。當(dāng)熔化金屬中的Mn含量較少、熔渣中的MnO較多時，反應(yīng)向右進(jìn)行，促使Mn從熔渣中還原出來進(jìn)入熔化金屬。2024/2/202024/2/20第三單元埋弧焊78模塊三

埋弧焊的焊接材料與冶金過程焊劑430及熔渣的化學(xué)成分化學(xué)成分％SiO2MnOCaOMgOAl2O3FeOCaF2焊劑43042.445.01.90.51.50.68.2熔渣38.543.01.70.451.34.76.05焊劑變成熔渣后化學(xué)成分產(chǎn)生變化，SiO2、MnO含量都降低，F(xiàn)eO增加，說明焊劑中的SiO2、MnO在焊接時被還原，并以Si、Mn形式過渡到焊縫中去。2024/2/202024/2/20第三單元埋弧焊79模塊三

埋弧焊的焊接材料與冶金過程熔滴過渡過程中，弧柱中Si、Mn還原反應(yīng)最為劇烈，其次是焊絲端部，再次是熔池前部。在熔池的后部，接近結(jié)晶溫度時，Si、Mn還原反應(yīng)向左進(jìn)行，已經(jīng)還原出來的Si、Mn由于殘留在熔池中的FeO反應(yīng)，重新生成SiO2、MnO并最終以硅酸錳的形式進(jìn)入熔渣，同時使熔池脫氧，但這種低溫反應(yīng)比較緩慢，且熔池中的FeO僅僅是高溫反應(yīng)殘留的一小部分，因此綜合效果是Si、Mn從焊接中向焊縫中過渡。

2024/2/202024/2/20第三單元埋弧焊80模塊三

埋弧焊的焊接材料與冶金過程影響Si、Mn過渡的因素中硅焊劑+不含Si的低碳鋼焊絲焊接：Si不過渡；高硅焊劑（40-50％）：過渡率增加到0.1-0.12％；MnO含量<10％時（SiO2含量為42-48％）：Mn會燒損，增加到25-30％，過渡量顯著增加，繼續(xù)增加MnO含量意義不大。（1）焊劑成分2024/2/202024/2/20第三單元埋弧焊81模塊三

埋弧焊的焊接材料與冶金過程熔池中Si、Mn原始濃度越低越能促進(jìn)其過渡，反之則阻礙過渡甚至造成燒損。熔滴中的Si、Mn還原反應(yīng)遠(yuǎn)比母材金屬激烈，同等質(zhì)量下比母材金屬過渡的量高。因而焊縫中焊絲金屬的質(zhì)量分?jǐn)?shù)越大，過渡的Si、Mn越多。（2）焊絲和母材中Si、Mn原始濃度堿度的提高促進(jìn)Mn的過渡而抑制Si的過渡。堿度的提高既CaO、MgO等強(qiáng)堿性氧化物增加，替換出MnSiO3（MnO-SiO2）一部分MnO。使自由的MnO增多而自由的SiO2減少。（3）焊劑堿度2024/2/202024/2/20第三單元埋弧焊82模塊三

埋弧焊的焊接材料與冶金過程焊劑中不含有C元素，只有通過母材和焊絲過渡C元素?zé)龘p嚴(yán)重促進(jìn)熔池?cái)嚢瑁子跉怏w析出2、碳的氧化燒損2024/2/202024/2/20第三單元埋弧焊83模塊三

埋弧焊的焊接材料與冶金過程危害：硫使得熱裂紋傾向大磷導(dǎo)致焊縫冷脆性、降低沖擊韌性控制方法：控制來源焊絲焊劑3、硫磷的控制2024/2/202024/2/20第三單元埋弧焊84模塊三

埋弧焊的焊接材料與冶金過程氫元素危害：氣孔、冷裂紋去除方法控制來源：凈焊絲、烘焊劑冶金手段去除SiF4、CaF2MgO、MnO、CaO2、SiO2、（4）去除氫元素2024/2/202024/2/20第三單元埋弧焊85模塊四埋弧焊工藝一、埋弧焊工藝的內(nèi)容和編制原則：保證接頭質(zhì)量；降低成本。依據(jù)材料牌號規(guī)格；焊件形狀、結(jié)構(gòu)；質(zhì)量技術(shù)要求。2024/2/202024/2/20第三單元埋弧焊86模塊四埋弧焊工藝一、埋弧焊工藝的內(nèi)容和編制焊接工藝方法的選擇焊接工藝裝備的選用焊接坡口的設(shè)計(jì)焊接材料的選定焊接工藝參數(shù)的制定工件組裝工藝編制操作技術(shù)參數(shù)焊接過程控制技術(shù)參數(shù)的制定焊縫缺陷的檢查方法及修補(bǔ)技術(shù)的制定焊前預(yù)處理技術(shù)的制定焊后熱處理技術(shù)的制定2024/2/202024/2/20第三單元埋弧焊87模塊四埋弧焊工藝2024/2/202024/2/20第三單元埋弧焊88模塊四埋弧焊工藝二、焊接工藝參數(shù)的影響及選擇焊接電流電弧電壓焊接速度焊絲直徑焊絲干伸長（6）電源極性（7）焊絲傾角（8）工件傾角（9）焊劑類型與顆粒度2024/2/202024/2/20第三單元埋弧焊89焊接工藝參數(shù)的影響隨焊接電流的增大，熔深及余高隨之增加。平板焊接中即使在同一焊接條件下，如果余高過大，將會產(chǎn)生焊瘤。電流再增大，將形成梨形焊縫，焊縫內(nèi)部將產(chǎn)生高溫裂紋。為得到合適的熔化深度及良好的斷面形狀，必須根據(jù)坡口條件進(jìn)行焊接電流的選擇。（1）焊接電流的影響(a)800A(b)1200A(c)1600A40V30cm/min焊瘤梨形焊縫2024/2/202024/2/20第三單元埋弧焊90（2）電弧電壓的影響(a)30V(b)40V(c)50V電弧電壓對焊縫形狀的作用(平板焊接,焊絲直徑4.8mm,熔煉型焊劑,1200A,30cm/min)

電弧電壓低，電弧潛入母材表面下方，熱源處于母材中，形成深而窄的焊縫。如果電弧電壓再降低，將形成梨形焊縫，并會產(chǎn)生裂紋。電弧電壓提高，焊縫變平，同時焊劑的熔化量增加。焊接工藝參數(shù)的影響2024/2/202024/2/20第三單元埋弧焊91（3）焊接速度的影響增大焊接速度，焊縫寬度、熔深同時減小。與寬度相比，余高增加。如果繼續(xù)增加焊速，將會形成咬邊等缺陷。焊接速度很小容易產(chǎn)生熔化金屬向前流動現(xiàn)象。由于電弧在熔化金屬上燃燒，不能對坡口底部直接加熱熔化，使得熔深減小。極端場合會產(chǎn)生熔透不足以及熔渣卷到坡口底部。焊接速度過大容易產(chǎn)生咬邊、氣孔，得不到良好的焊縫。(a)30cm/min(b)60cm/min(c)90cm/min焊接速度對焊縫形狀的作用(平板焊接,焊絲直徑4.8mm,熔煉型焊劑,1200A,40V)焊接工藝參數(shù)的影響2024/2/202024/2/20第三單元埋弧焊92（4）焊絲直徑的影響焊絲越細(xì)，熔深越大、焊縫寬度越窄，焊絲的熔化速度也越大，在效率上是有利的。但采用細(xì)絲大電流焊接，容易形成梨形焊縫，熔池不穩(wěn)定，焊接結(jié)果不好。因此必須依據(jù)所用電流值選擇合適直徑的焊絲。(a)絲徑3.2mm(b)絲徑4.8mm(c)絲徑6.4mm焊絲直徑對焊縫形狀的作用(平板焊接,800A,35V,30cm/min)焊接工藝參數(shù)的影響2024/2/202024/2/20第三單元埋弧焊93干伸長對焊縫形狀的影響（5）干伸長的影響焊接工藝參數(shù)的影響2024/2/202024/2/20第三單元埋弧焊94（6）極性的影響直流正接交流直流反接焊接工藝參數(shù)的影響2024/2/202024/2/20第三單元埋弧焊95焊接工藝參數(shù)的影響（7）焊絲傾角的影響焊絲傾斜角度與焊縫形態(tài)2024/2/202024/2/20第三單元埋弧焊96焊接工藝參數(shù)的影響母材傾斜與焊縫形態(tài)（8）工件傾角的影響（9）焊劑類型和顆粒度粗顆粒，波紋粗，外觀不好；顆粒細(xì)，氣體排除不順利，焊縫尺寸不均勻，易產(chǎn)生氣孔。2024/2/20第三單元埋弧焊97焊接工藝參數(shù)的影響2024/2/202024/2/20第三單元埋弧焊98模塊四埋弧焊工藝三、埋弧焊技術(shù)1、埋弧焊的焊前準(zhǔn)備2、對接接頭的埋弧焊技術(shù)3、T形接頭和搭接接頭的埋弧焊技術(shù)2024/2/202024/2/20第三單元埋弧焊99埋弧焊技術(shù)1——焊前準(zhǔn)備1、埋弧焊的焊前準(zhǔn)備（1）坡口的選擇與制備（2）工件的清理與裝配（3）焊絲表面清理與焊劑烘干（4）焊機(jī)的檢查與調(diào)試2024/2/202024/2/20第三單元埋弧焊100模塊四埋弧焊工藝（1）坡口的選擇與制備焊接接頭設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容就是焊縫坡口的形狀和尺寸。焊縫坡口的設(shè)計(jì)主要是根據(jù)母材板厚、材質(zhì)、質(zhì)量要求、坡口加工工藝及裝配精度等來決定，設(shè)計(jì)者應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況來選擇。標(biāo)準(zhǔn)：GB/T986-1988，已廢除新標(biāo)準(zhǔn)：GB/T985.2-2008，坡口按照單面焊和雙面焊劃分；增加了窄間隙焊接坡口。2024/2/202024/2/20第三單元埋弧焊101◆對接接頭坡口形式與尺寸1）I形坡口★I形坡口的特點(diǎn)：不用加工，直接裝配；但余高較大，對于余高有嚴(yán)格要求的結(jié)構(gòu)不宜采用I形坡口?！锕ぜ穸龋簡蚊婧福骸?2㎜雙面單層焊：≤20㎜δ：3~24㎜b：0~4㎜δ：3~12㎜b：0~5㎜2024/2/202024/2/20第三單元埋弧焊1022）帶鈍邊單邊V形坡口★特點(diǎn)：只需加工一面，比Y形坡口加工量少，但是焊縫不對稱，不利于防止焊接變形?！锕ぜ穸龋阂话銥?0~20㎜，帶墊板的可達(dá)30㎜?！锲驴谑疽鈭D：◆對接接頭坡口形式與尺寸2024/2/202024/2/20第三單元埋弧焊103◆對接接頭坡口形式與尺寸δ：10~20㎜b：0~4㎜p：5~8㎜β：35~50°單面焊δ：10~20㎜b：0~2.5㎜p：6~10㎜β：35~50°雙面單道焊帶墊板單面焊δ：10~30㎜b：2~5㎜p：0~4㎜β：20~40°2024/2/202024/2/20第三單元埋弧焊104◆對接接頭坡口形式與尺寸3）Y形坡口Y形坡口在埋弧焊中應(yīng)用較多，可采用單面焊雙面成形技術(shù)，也可在坡口處用埋弧焊，在鈍邊一側(cè)用手工電弧焊或埋弧焊。★工件厚度：一般為10~24㎜，帶墊板的可達(dá)30㎜?！锲驴谑疽鈭D：2024/2/202024/2/20第三單元埋弧焊105◆對接接頭坡口形式與尺寸帶鈍邊δ：10~24㎜b：0~2.5㎜p：5~8㎜或6~10β：50~80°帶墊板δ：10~30㎜b：2~5㎜p：2~5㎜β：40~60°2024/2/202024/2/20第三單元埋弧焊106◆對接接頭坡口形式與尺寸4）雙Y形坡口是埋弧焊應(yīng)用最多的接頭形式?！锾攸c(diǎn)：焊縫對稱，角變形?。黄驴跈M截面積小，焊材消耗少?！锕ぜ穸龋阂话銥?4~60㎜?！锲驴谑疽鈭D：δ：24~60㎜b：0~2.5㎜p：5~10㎜α：50~80°α1：50~60°2024/2/202024/2/20第三單元埋弧焊107◆對接接頭坡口形式與尺寸5）帶鈍邊雙U形坡口★特點(diǎn)：焊縫對稱，角變形小；坡口橫截面積小，焊材消耗少。但：需要機(jī)械加工?！锕ぜ穸龋哼m合厚板結(jié)構(gòu)，一般為50~160㎜?！锲驴谑疽鈭D：2024/2/202024/2/20第三單元埋弧焊108◆對接接頭坡口形式與尺寸δ：40~160㎜b：0~2.5㎜p：6~10㎜β：5~10°α：70~80°R：8~11㎜H：9~11㎜δ：50~160㎜b：0~2.5㎜p：6~10㎜β：5~12°R：6~10㎜2024/2/202024/2/20第三單元埋弧焊109◆對接接頭坡口形式與尺寸（6）窄間隙坡口對于厚板結(jié)構(gòu)，尤其是要求接頭的沖擊韌性較高時，要嚴(yán)格控制焊接熱輸入量，則采用窄間隙埋弧焊。δ：60~250㎜b：0~2㎜p：1.5~2.5㎜β：1~3°α：70~80°R：8~11㎜H：9~11㎜2024/2/202024/2/20第三單元埋弧焊110（2）工件的清理與裝配模塊四埋弧焊工藝1）工件清理?；鹧媲懈畹难趸墼簹饪?---砂輪打磨機(jī)械加工的油脂：氣孔和裂紋----丙酮等溶劑清洗熱軋鋼板的氧化皮----噴丸+噴防銹底漆T形接頭的水平板彎曲壓型后工件內(nèi)部的雜質(zhì)----壓縮空氣吹除定位焊的熔渣----徹底清除，間隙內(nèi)的熔渣用壓縮空氣吹干凈2024/2/202024/2/20第三單元埋弧焊111模塊四埋弧焊工藝2）工件裝配。----定位焊★焊接方法：焊條電弧焊或半自動CO2焊★尺寸：板厚/mm焊縫長度/mm焊縫間距/mm≤2550--70300--500≥2570--100200-3002024/2/202024/2/20第三單元埋弧焊112模塊四埋弧焊工藝3）裝配引弧板和收弧板引弧板工件焊接試板收弧板2024/2/202024/2/20第三單元埋弧焊113模塊四埋弧焊工藝（3）焊絲表面清理與焊劑烘干焊劑烘干：250℃烘干，保溫1-2h。限用直流的焊劑烘干：350-400℃烘干，保溫2h。（4）焊劑的檢查與調(diào)試焊機(jī)上的動力線、焊接電纜接頭是否松動，接地線是否連接妥當(dāng)導(dǎo)電嘴的磨損情況和是否夾持可靠調(diào)試焊機(jī)2024/2/202024/2/20第三單元埋弧焊114模塊四埋弧焊工藝2、對接接頭的埋弧焊技術(shù)對接接頭是焊接結(jié)構(gòu)中應(yīng)用最多的接頭形式。對接接頭埋弧焊時，可根據(jù)工件厚度和結(jié)構(gòu)分別采用單面焊或雙面焊方法。（1）對接接頭雙面埋弧焊雙面埋弧焊是對接接頭最主要的焊接方法，適用于中厚板焊接。2024/2/202024/2/20第三單元埋弧焊115模塊四埋弧焊工藝★焊接方法：在焊第一面時工件背面不加任何襯墊或輔助裝置，工件裝配時不留間隙或只留很小的間隙（≤1㎜）正面：小規(guī)范焊接，熔深達(dá)到工件厚度的一半即可反面：大規(guī)范焊接，熔深達(dá)到工件厚度的60-70%1）不留間隙雙面焊----焊接厚度較小的工件2024/2/202024/2/20第三單元埋弧焊116模塊四埋弧焊工藝裝配時，根據(jù)工件的厚度預(yù)留一定的裝配間隙，而在焊縫背面襯以焊劑墊或臨時工藝墊板。正面：熔深≥工件厚度的60-70%反面：采用正面焊縫工藝參數(shù)2）預(yù)留間隙雙面焊2024/2/202024/2/20第三單元埋弧焊117模塊四埋弧焊工藝3）開坡口雙面焊板厚≤22㎜：Y形坡口板厚＞22㎜：Y形坡口4）焊條電弧封底雙面焊無法使用襯墊或不便翻轉(zhuǎn)的工件，可采用焊條電弧焊先仰焊封底，再用埋弧焊焊正面焊縫的方法。重要結(jié)構(gòu)：TIG焊打底+埋弧焊填充2024/2/202024/2/20第三單元埋弧焊118模塊四埋弧焊工藝（2）對接接頭單面埋弧焊必須使用襯墊1）在銅襯墊上焊接----CB法適合剛度不大的薄板焊接。2024/2/202024/2/20第三單元埋弧焊119模塊四埋弧焊工藝厚板：焊劑-銅襯墊法方法：焊接前先在銅襯墊的成形槽中鋪上一層薄焊劑，焊接時這部分焊劑既可避免因局部區(qū)段銅襯墊沒有貼緊而使熔池金屬滿溢，又可保護(hù)銅襯墊免受電弧的直接作用。特點(diǎn)：對工件裝配質(zhì)量、焊接參數(shù)要求較低。但：接觸不嚴(yán)，易產(chǎn)生毛刺、融合不好、焊瘤、夾渣等缺陷，對工件的裝配精度、材料的不直度要求很高。焊接工藝見表3-162024/2/202024/2/20第三單元埋弧焊120模塊四埋弧焊工藝2）在焊劑墊上焊接----FCB法利用充氣橡膠軟管襯托的焊劑墊，可防止熔池金屬的流溢，達(dá)到單面焊雙面成形的目的。由于焊劑的封閉和銅板的冷卻作用，使下面的焊道成形很好，外觀美，焊縫余高均勻一致。對坡口精度要求不太高，而且可以用較大電流焊接。2024/2/202024/2/20第三單元埋弧焊121模塊四埋弧焊工藝薄板（≤10㎜）：用壓力架式電磁平臺將工件緊緊吸附在電磁平臺上，使工件保持平整。2024/2/202024/2/20第三單元埋弧焊122模塊四埋弧焊工藝2024/2/202024/2/20第三單元埋弧焊123模塊四埋弧焊工藝3）熱固化焊劑墊法----RF法RF法：在焊縫背面的下部有焊劑墊支撐，焊劑墊由空氣軟管托起。特點(diǎn)：襯墊和接頭接觸嚴(yán)密，無縫隙，從而防止熔池鐵水的溢出，使焊縫成型良好。專用焊劑：RF-1焊劑2024/2/202024/2/20第三單元埋弧焊124模塊四埋弧焊工藝4）柔性熱固化焊劑墊法焊接----RAB法適用于管和圓筒環(huán)形焊縫、彎曲形工件的焊接。2024/2/202024/2/20第三單元埋弧焊125模塊四埋弧焊工藝特點(diǎn)：襯墊質(zhì)量輕，長約600㎜，重為500g。襯墊柔軟，可塑性好。襯墊有粘結(jié)帶，縮短裝配時間?？蛇m應(yīng)300㎜的曲率半徑，可焊接彎曲的鋼板。襯墊有薄膜包裝，不必?fù)?dān)心有吸潮現(xiàn)象。采用熱固化焊劑，能獲得余高均勻的焊縫。焊接工藝：表3-182024/2/202024/2/20第三單元埋弧焊126模塊四埋弧焊工藝5）固形焊劑墊法----KL法裝配簡單。用裝配L形鐵，或直接將焊劑點(diǎn)固到母材上。坡口間隙大，0-10㎜。坡口內(nèi)填充的金屬粉末的高度為6-15㎜，可根據(jù)坡口間隙的大小，調(diào)整填充粉末的量。裝配、襯墊的接頭等影響小，焊接質(zhì)量穩(wěn)定。2024/2/202024/2/20第三單元埋弧焊127模塊四埋弧焊工藝※KF法工藝要領(lǐng)：2024/2/202024/2/20第三單元埋弧焊128模塊四埋弧焊工藝6）在永久性墊板或鎖底上焊接當(dāng)工件結(jié)構(gòu)允許焊后保留永久性墊板時，厚度在10㎜以下的工件可以采用永久性墊板單面焊的方法。板厚δ墊板厚度墊板寬度2～60.5δ4δ+56～10（0.3～0.4）δ2024/2/202024/2/20第三單元埋弧焊129模塊四埋弧焊工藝（3）對接接頭環(huán)縫埋弧焊焊絲工件輥輪焊劑墊皮帶1）一般先在專用的焊劑墊上焊接內(nèi)環(huán)縫。2024/2/202024/2/20第三單元埋弧焊130模塊四埋弧焊工藝2）在滾輪轉(zhuǎn)胎上焊接外環(huán)縫。環(huán)縫坡口不對稱布置，內(nèi)環(huán)縫主要起封底作用，主要焊接工作量放在外環(huán)縫。焊接工藝選取參照平板雙